原子吸收光谱分析中干扰消除与校正进展

邱桂香

（江西国益环境检测有限公司，江西 宜春 336000）

本文以原子吸收光谱分析中干扰消除与校正为主题展开讨论，首先对原子吸收光谱法应用原理和技术特点进行简要分析，然后对物理干扰、化学干扰、电离干扰的产生和消除措施进行阐述，为提升环境监测中金属元素测定结果提供相应参考。

1 原子吸收光谱法应用原理和技术特点

1.1 应用原理

不同元素，其原子核的周围存在特定数量电子，各种原子常见与最为稳定轨道结构为基态，原子获取一定能量，外层电子便将处于不稳定形态，变为激发态。此时虽然原子不稳定，但最终将重新返回至基态，并发射一定波长电磁波。原子吸收指的是气态自由原子对同种原子发射特征波长光吸收现象，原子吸收光谱法指的是基于样品蒸汽中被测元素基态原子，对光源发出的该种元素的共振发射线的吸收程度大小进行定量分析方法，其波长区域在近紫外和可见光区。结构示意图如图1所示。

1.2 应用

原子吸收光谱仪又被称作吸收分光光度计，主要为单光束、双光束，包括检测器、分光系统、原子化器、光源、数据处理和显示系统。其主要作用是对样品中痕量、微量元素加以测定，主要应用于冶金、药检、医疗卫生、食品商检、地质普查、农林科学、环境监测、水质分析等领域[1]。该监测方式的优点包括高准确度、高精密度、光谱干扰较少、选择性好、高灵敏度、低检出限，能够测定元素种类较多，应用范围较广、操作简便。但是该方法的应用也存在一定的局限性，主要表现为，对于Zr、Ta、W高温元素的测定效果不及发射光谱方式，无法同时对多种元素进行测定，在对复杂样品进行测定时容易受到主要成分的影响，当火焰处于紫外区将产生自吸情况。

2 原子吸收光谱分析中的干扰消除与校正

2.1 物理干扰和消除措施

物理干扰指的是试样蒸发、转移、原子化时，因为试样物理变化将导致原子的吸收强度发生变化。物理干扰属于非选择性的干扰，对不同元素影响基本相同。例如溶剂蒸气压、溶液黏浓度、雾化器的压力、侵入溶液深度、毛细管长度与直径都将对进样速度产生影响，进而对分析元素原子化的效率产生影响。对于物理干扰的消除方式包括几下几种：第一，配制和分析组成相似的试样标准溶液时需要制定校正曲线；第二，配制与分析组成相似的试样溶液存在困难，可采取标准加入方式，提升测定准确度；第三，若试样内分析元素的浓度比较高，满足灵敏度要求时，可通过稀释溶液方式消除、减小物理干扰；第四，借助双道光度计，将待测元素、内标元素原子的吸收强度比值作为校正曲线定量，能够缓解物理干扰[1]；第五，使用电热光谱法时，当添加待测元素和改进剂后生成难以挥发的化合物，可消除灰化与干燥时物理干扰。

2.2 化学干扰和消除措施

化学干扰指的是试样溶液内或者气相分析元素和共存物质间相互化学作用产生干扰效应，对分析元素解离、原子化程度、速度产生影响，减小原子的吸收信号。而化学干扰属于选择性干扰，其对不同元素干扰相同。其干扰程度受待测元素、干扰组分性质、火焰状态、火焰部位、火焰温度、火焰类型以及共存组分、气溶胶的颗粒大小、雾珠大小的影响。包括阴离子、阳离子、阴阳离子和气相等干扰。

首先，阴离子干扰。阴离子的干扰指的是阴离子对金属原子吸收造成干扰。阴离子干扰较为复杂，不同阴离子和被测元素生成沸点、熔点不同的化合物，对原子化产生影响。例如PO43-、S042-将对碱土金属、镉、铅吸收产生抑制，例如钙、镉、铅吸光度将随着磷酸根浓度增加逐渐减弱，表明磷酸根对钙、镉、铅存在负干扰[2]。其次，阳离子干扰。指的是伴生阳离子将对待测样品中阳离子信号产生抑制或者增强作用。例如，当存在大量的钠，将对钾电离产生抑制作用，导致钾吸收强度逐渐增加。最后，气相干扰。是指被测元素和氧产生难以分解的氧化蒸汽，例如像SiO、Ce0、Al2O3等难熔的氧化物原子化效率较低，采取氧化亚氮或乙炔高温火焰，测定的灵敏度较低[2]。

对于化学干扰消除措施包括以下几种：第一，添加助溶剂。添加助熔剂可以对部分高熔点的物质发挥助熔作用，促使熔融蒸发，抑制干扰，提升灵敏度。对海水中铜、镉进行测定时，将硝酸铵作助溶剂将氯化钠化合物消除，减小对铜、镉的干扰。在氯化钠溶液中添加NH4NO3，生成NaNO3、NH4Cl。下表为四种化合物沸点、熔点数值，氯化钠沸点为1 413 ℃，通过添加NH4NO3生成NaNO3、NH4Cl后，温度小于400 ℃便能够分解除去。第二，添加释放剂。将其和干扰离子反应生成难挥发、稳定化合物，从干扰元素化合物中将被测元素释放出来。例如，在测定钙时，存在磷酸根干扰，添加镧和磷酸根反应释放钙，抑制干扰。第三，化学改进剂。石墨炉光谱法常用改进剂抑制化学干扰。在对Cd测定时，当温度小于1 000 ℃无法检测原子的吸收信号，添加EDTA，温度为600 ℃便存在Cd原子的吸收峰值，并且海水背景吸收温度大于900 ℃方才增加，减小背景干扰。第四，化学分离。通过化学方式把分析元素与干扰组分进行分离，能够消除干扰，并将分析元素富集，提升灵敏度。较为常用分离技术包括沉淀法、萃取法等。最为常用为萃取法，但因为操作较为繁琐，需要应用的大量化学试剂，将提升空白值以及损失和污染被测元素。第五，提升火焰温度。大量低温火焰存在干扰，通过高温火焰可以消除部分干扰。火焰温度影响样品熔融、蒸发以及解离过程。通过氧化亚氮或乙炔火焰能够将大部分化学干扰消除，但是因为火焰的温度较高，电离也将增加，增加电离干扰。

化合物的熔点和沸点

2.3 电离干扰和消除措施

电离干扰指的是因为原子在火焰中电离引发效应。当分析元素转变为自由原子电离，导致基态原子的数量降低，降低吸光度值，在高浓度区校正曲线向纵坐标弯曲[3]。在乙炔/空气火焰内，电离电位小于5eV碱金属出现强烈电离，当电离电位为5.21 eV至6.11 eV元素不易电离，当电离电位大于7.5 eV元素难以电离或者不电离。氧化亚氮/乙炔火焰内，K、Na、Li、Rb、Cs等碱金属电离度为98.4%、78.9%、63.8%、99.1%、99.7%，测定时需对电离影响加以充分考虑，匀速电离电位降低，火焰温度升高，干扰情况愈加严重，抑制电离干扰方法包括以下几种：第一，对火焰温度加以控制。火焰温度增加，电离干扰随之增加，电离原子数将随火焰温度降低不断减少，通过控制火焰温度能够抑制干扰，按照元素电离电位，合理控制火焰温度。第二，添加消电离剂。标准溶液与试样内添加电离电位较低消电离剂，能够提供自由电子，通常消电离剂电离电位越低，抑制干扰效果更佳。相比于被测元素，消电离剂电离度较低，因此其更容易被电离，优先电离，对被测元素电离加以抑制或者消除[3]。

3 原子吸收光谱法在环境监测中的应用进展

现阶段，原子吸收光谱法在水环境监测、土壤、固体物、底泥以及大气环境监测中得到广泛的应用。在水环境监测中能够对水质中含有的镉、锌、铅、铜元素含量直接测定。在土壤、固体物、底泥分析中应用原子吸收光谱法可以对土壤消解液铬、镉、铅、铜、锌等重金属的含量进行测定。借助石墨炉原子吸收光谱法可以对大气中硒元素的含量进行测定。随着科学技术的不断发展，在环境监测中借助原子吸收光谱法测定污染物质含量，结合实际情况采取相应措施加以处理，实现生态保护、环境治理。

4 总结

综上所述，当前环境污染形势日益严峻，因此需要积极应用新技术、新设备展开环境监测工作，对环境污染情况加以准确的了解。原子吸收光谱法对造成环境污染金属元素含量检测应用较为广泛，能够有效迅速地检测出土壤、水体中所含金属元素。但是在对该检测技术加以应用时存在物理、化学、电离等干扰因素，对环境监测结果存在一定的影响，因此需要采取行之有效的方式消除干扰，确保检测结果的精确性。