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原子吸收分光光度法在水质分析中的应用（1）
(一)概述
气相中的基态原子对同一元素原子发射的特征波长的光波具有吸收作用，这种现象叫做原子吸收。利用这一现象对金属元素进行定量分析的方法叫做原子吸收分光光度法，简称原子吸收法。气相中基态原子对光吸收的程度是和气相中基态原子的密度(N)成正比，是和光通过基态原子的气相光程长度(L)成正比，也就是说原子对光的吸收在一定的测试条件下是遵守朗伯一比尔定律的。
A=εLN
如果固定测量光程(L)，而其它测试条件不变，那么吸光度A仅与溶液中待测金属的浓度(c)成正比，即：
A=Kc
这就是原子吸收法定量分析的理论依据。
原子吸收法已发展成为一种十分成熟的分析技术，广泛应用于环境、卫生等各个领域，
它具有以下优点。
(1)灵敏度高
火焰原子吸收法测定金属元素的最低检测质量浓度可达1μg/L水平，实际测量的在μg/L和mg/L水平。氢化物发生原子吸收、冷蒸气原子吸收和无火焰(石墨炉)原子吸收法的灵敏度比火焰法高l-3个数量级，可测定到μg/L和ng/L水平的痕量和超痕量成分。
(2)选择性好
元素灯发射出的光谱线少而简单，因此测量方法的选择性好、干扰少。对许多元素和许多样品都不需要经过复杂的化学分离而直接测定，即使存在某些干扰，也较易消除。
(3)操作简便、快速
正是由于有灵敏度高、选择性好的优点，因此试样可省去复杂的预处理手续。此外，样品测试十分简单、快速，火焰法每小时可测定数十至数百个样品。
(4)精密度和准确度好
火焰原子吸收法的精密度可达l～2％；无火焰原子吸收法的精密度可达5—10％，对于痕量元素分析已经是满意了。也正是由于有以上各项优点，就保证了方法有良好的准确度。
(5)测定项目多
用空气一乙炔火焰、氧化亚氮一乙炔火焰及氢化物发生原子吸收、冷蒸气技术、石墨炉技术等，可测定元素周期表中70个金属元素，再利用某些化学反应，还可间接测定非金属元素和有机化合物。
有关原子吸收法的理论与应用技术可参考原子吸收光谱法的专著，本节仅讨论标准方法中应用原子吸收法测定的有关问题。
在原子吸收法中，由于原子化方式不同，又可分为火焰原子吸收、无火焰原子吸收和氢化物原子吸收三类分析技术。 ．
(二)火焰原子吸收分光光度法
火焰原子吸收法是目前国内外应用最广泛的分析方法之一。具有选择性好、测定精密度高(相对精度最高可达到O．2％)、适用范围广(使用高温火焰可使大多数金属元素实现原子化)、准确及简便快速等优点。不足之处是某些元素的灵敏度较差，尚不能满足生活饮用水卫生标准的要求。因此，设法提高火焰法的灵敏度具有重要意义。
目前，提高火焰原子吸收法的灵敏度有以下一些措施。
(1)利用某些简单的新技术提高灵敏度
①利用超声波雾化器
超声波雾化器能分别独立地控制雾珠的粒度和密度，改变超声波频率可控制雾珠粒度的大小，调节通过的气体流量可改善气溶胶雾珠的密度。因此，超声波雾化器的雾化效率比普通气动雾化器高3～4倍。由于雾滴细，密度大的气溶胶几乎全部进入火焰中，使火焰中气溶胶密度提高2倍，故可显著地提高灵敏度。用超声雾化测定Cu、Mg、Ca、Fe、Zn、C0、Ni、
Ag、Mn、和Al等元素，灵敏度分别提高8～10倍。
②加热雾化器或加热辅助气体
试液的温度和辅助气体的温度影响雾化效率，升温可加速气溶胶微粒中溶剂的蒸发，使进入火焰的气溶胶中微粒浓度增大，从而提高灵敏度。用电阻丝在雾化室外壳加热，用高频加热器加热或者用红外线向雾化室内照射，效果都很好。
但是，无论是加热雾化室还是加热辅助气体，温度都不能太高(一般不高于100℃)，温度太高时，灵敏度反而降低。加热雾化室或加热辅助气体，灵敏度通常可提高3～6倍。例如，用加热辅助气体(空气)的方法测定Mg、Cu、Zn，吸收信号分别提高1-6倍。用加热雾化室的方法测定水中痕量cu、Pb、Zn、cd、Fe、Mn和Cr，灵敏度分别提高4-6倍。
③原子捕集技术的应用原子捕集有两种方法，一种是水冷管原子捕集法(WCTAT)。此法是将一根细石英管或金属管(外径4mm，长160mm，管壁厚0．5—1mm)安装在燃烧头的正上方，附加其它装置，可
上、下、前、后任意调节管的位置，让空心阴极灯的光束从管的表面掠过。操作时先让冷水流
经捕集管，溶液按常规法喷雾，这时待测元素被凝集在捕集管的表面，捕集足够时间后，停止
通冷水，改通空气，以排除管内残余水。由于管温急剧上升，使捕集的元素释放于火焰中，形 成了高浓度的气态原子，从而检测到一个脉冲吸收信号，达到浓缩之目的。
另一种是开槽管原子捕集法(STAT)，管的材料多用石英，也可用不锈钢。由于光束从管内通过，因此，管内径不宜太小，否则挡光太严重，灵敏度低。常用内径8mm的管，在管的中间部位开两条互相平行的槽，宽1-2mm，火焰进口槽长于出口槽，一般长4～5mm。为了
改善管的性能，可喷人铝和镧的溶液，在管内形成氧化物涂层。据国内研究的资料表明，其
最优化结构为：管内径8mm，管长．14Omm，缝长系指双缝管，上缝长4Omm，下缝长50mm，单缝
管的缝长为50mm；缝隙位置：双缝的缝间角为135。或仅有一条人口缝，缝宽O．7mm 。
将开槽管放置于燃烧头的正上方，其位置可任意调节，光束从管内通过，溶液按常规法 喷人，由于原子在光路中的停留时间延长，可达到浓缩的目的。原子捕集法设备简单，易于操作，可以避免化学预处理及预浓缩过程中的沾污和损失，并能显著地提高灵敏度。WCTAT法一般可提高40-50倍，有的元素可提高几百倍。STAT法可提高l-30倍，个别元素
可提高62倍。现将两种方法灵敏度提高情况列于下表。 裹2．5．1 两种原子捕集法的灵敏度对照
