连续光源火焰原子吸收光谱法顺序测定工作场所空气中钠、钾及其化合物

游慧圆，刘云富

(惠州市职业病防治院，广东 惠州 516008)

连续光源原子吸收光谱法(Continuum Source Atomic Absorption Spectrometry，CS-AAS)是德国耶拿公司于2004年研究开发出来的一种新型分析技术[1]。CS-AAS光谱仪主要由3部分构成：高压短弧氙灯、由中阶梯光栅和棱镜组成的双单色器分光系统及高灵敏度电感耦合器件线阵检测器(CCD)。CS-AAS与通常的锐线光源原子吸收光谱法最大的区别在于采用高压短弧氙灯代替传统的元素空心阴极灯，没有空心阴极灯产生自吸收问题和换灯所带来的麻烦。高压短弧氙灯是一个气体放电光源，其能量比一般氙灯高10～100倍且较为稳定。高压短弧氙灯所辐射的波长范围为190～900 nm，覆盖了原子吸收分析所需的全部工作波长。CS-AAS背景校正精确、扣除彻底，检出限优于普通原子吸收光谱，不但简化了分析操作，降低了测定检出限，扩展了工作曲线范围，且可同时进行多元素快速顺序测定，提高分析灵敏度和分析速度[2 ]。CS-AAS分析技术不仅可用于金属元素的检测，也可用于非金属元素的分析，大大拓宽了原子吸收分析技术的应用范围。近些年来，已在环境监测[3-4]、植物[5-7]、土壤[8]、水质[9-14]、生物样品[15-16]、医用耗材毒物残留[17-18]、中药[19-20]成分分析和食品检验[21-26]中得到广泛应用。

本实验以连续光源自动转换工作波长，用原子吸收光谱法对工作场所空气中的钠、钾及其化合物进行快速顺序测定，得到了令人满意的分析结果，有一定的推广应用和参考价值。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

1.1.1 仪器

ContrAA700型连续光源原子吸收光谱仪，德国耶拿仪器分析股份公司；TTL-30B型超纯水机，北京同泰联科技发展有限公司。

1.1.2 试剂

超纯水(电阻率18.2 MΩ·cm)；钠标准溶液(浓度1000 μg/mL)，国家有色金属及电子材料分析测试中心；钾标准溶液(浓度1000 μg/mL)，国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院；硝酸(优级纯)，默克公司；氯化铯(优级纯)，天津科密欧有限公司。

1.1.3 试剂的配制

临用前，将钠、钾标准溶液用0.5%硝酸分别稀释成10.0 μg/mL的钠、钾标准贮备液；氯化铯溶液，浓度为5 g/L。

1.2 样品的采集、运输和保存

现场采样按照GBZ 159-2004执行。

1.2.1 滤膜的处理

将微孔滤膜浸渍在超纯水中10～15 min，用镊子夹起、超纯水冲淋30 s，放于大滤纸上，自然晾干，供采样用。

1.2.2 短时间采样

在采样点，将装好微孔滤膜的采样夹，以5.0 L/min流量采集15 min空气样品。

1.2.3 长时间采样

在采样点，将装好微孔滤膜的采样夹，以1.0 L/min流量采集2～8 h空气样品。

1.2.4 个体采样

将装好微孔滤膜的小型塑料采样夹佩戴在监测对象的前胸上部，进气口尽量接近呼吸带，以1.0 L/min流量采集2～8 h空气样品。采样后，将滤膜的接尘面朝里对折2次，放入清洁的容器内运输和保存。在室温下，样品可长期保存。

1.2.5 样品空白

在采样点，打开装好微孔滤膜的采样夹，立即取出滤膜，放入具塞比色管中，然后同样品一起运输、保存和测定。

1.3 方 法

1.3.1 样品处理

将采过样的滤膜放入10 mL塑料离心管中，加入0.5 mL氯化铯溶液用0.5%硝酸定容至10 mL，振摇1 min，洗脱10 min，供测定。若样品中待测物浓度超过测定范围，可用超纯水稀释后测定，计算时乘以稀释倍数。

1.3.2 标准系列溶液的配制和测定

取6只25 mL塑料容量瓶，分别加入0.00、0.25、0.50、0.75、1.50、2.50 mL钠、钾标准溶液，再加入1.25 mL氯化铯溶液，最后用0.5%硝酸定容至刻度，配成0.00、0.10、0.20、0.30、0.60、1.00 μg/mL钠、钾标准系列。将连续光源原子吸收光谱仪调至最佳测定状态，在Na 588.9953 nm、K 766.4908 nm波长下，分别测定标准系列，每个浓度重复测定3次，以吸光度均值对钠、钾浓度(μg/mL)分别绘制标准曲线。

1.3.3 样品测定

用测定标准系列的操作条件测定样品溶液和空白对照溶液。测得的样品吸光度值减去空白对照吸光度后，由标准曲线得钠、钾的浓度(μg/mL)。

2 结果与讨论

2.1 洗脱液以及电离抑制剂的优化

在本法中我们先选用了不同的洗脱液进行对比测试，通过使用超脱水、0.5%硝酸、1%硝酸对同一浓度的质控样品进行洗脱处理再进行连续测定，结果发现0.5%硝酸洗脱的样品准确性、稳定性最好，超纯水洗脱的样品最差，因此我们选用0.5%硝酸溶液作为洗脱液。由于对于碱土金属来说，电离干扰是很严重的，因此，本法也对电离抑制剂进行对比优化。我们选用了同样5 g/L的硝酸镧和氯化铯作为电离抑制剂，在标准溶液中同样加入5%不同的电离抑制剂后进行测定。结果发现，由于铯比钠、钾更容易电离，因此使用氯化铯作为电离抑制剂的标准曲线线性、稳定性更好。

2.2 容器的选择

钠、钾作为常量元素，原子吸收测定钠、钾同时也是灵敏度很高的方法，而且容器、汗水、洗涤剂及尘埃等都带来污染。因此，选用合适以及清洁的容器尤为重要。样品及标准溶液不宜用玻璃材质的容器进行保存，因为这种玻璃中的钾和钠容易被水样和溶剂溶出导致污染，所以本法的容器均选用塑料材质，以避免污染。

2.3 燃烧头角度与火焰流量比的优化

由于钠、钾测定的灵敏度较高，适宜的测定范围较窄，因此将燃烧头偏转一定角度能降低吸光度，扩大测定范围，同时提高方法的重复性、稳定性。本法选用了10°、20°、30°三种不同角度进行测定，结果发现30°的燃烧头测定的标准曲线线性最好，其他的角度测定的标准曲线都发生了一定的弯曲。同时我们采用了仪器的火焰流量比自动优化程序进行优化，使用贫燃火焰的方法最佳，结果见表1。

表1 仪器工作条件Table 1 Working conditions of instruments

2.4 采样前滤膜的处理

目前由于微孔滤膜生产原料不纯或是生产环境因素导致滤膜中钠、钾的本底值难以控制，因此，在用此滤膜进行钠、钾的采样检测前就应该对其钠、钾的本底值进行降低或控制，以取得可靠的实验结果。采样前洗脱后空白滤膜中钠、钾的含量均在3.0 μg以下，因此以该实验数据作为日常工作样品空白含量的标准。

2.5 标准曲线

在上述仪器条件下，测得Na、K标准溶液系列的吸光度(A)与浓度(ρ)线性关系良好，Na的线性回归方程为A=0.569ρ+0.012，相关系数r=0.9990；K的线性回归方程为A=0.599ρ+0.005，相关系数r=0.9997。

2.6 方法检出限、精密度及回收率

取11张用超纯水浸泡过的微孔滤膜，按样品处理方式进行处理后测定，以3倍标准偏差计算出的检出限分别为Na：0.016 μg/mL、K：0.017 μg/mL，定量下限分别为Na：0.053 μg/mL、K：0.056 μg/mL；取18张用超纯水处理过的空白滤膜分为3组，分别加入Na、K标准溶液0.2、0.5、0.8 μg/mL，隔夜放置、晾干，按样品处理方式处理后测定，计算精密度分别为钠0.94%～2.17%、钾0.86%～3.04%，回收率分别为钠97.55%～102.14%、96.93%～104.15%，结果见表2。

表2 方法精密度(n=6)Table 2 Method precision (n=6)

2.7 实际样品测定

利用本法测定了某企业工作场所某工位两个空气样品中Na、K的含量，重复测定3次，结果见表3。

表3 实际样品测定结果Table 3 Determination results of actual samples

3 结 论

用本方法可对工作场所空气中的钠、钾及其化合物进行顺序连续测定，无需像普通AAS那样测定一个元素更换一次空心阴极灯，具有快速、简便、灵敏等特点。ContrAA700型CS-AAS对样品的光谱背景可以直接在分析线上被同时校正，不会产生干扰，测定准确度较高。该方法真正实现了对同一样品中多元素的快速顺序分析，为工作场所空气中钠、钾及其化合物的快速顺序测定提供了科学依据和新技术，测定结果令人满意。