环境监测中的石墨炉原子吸收法分析及质控方法

环境监测中的石墨炉原子吸收法分析及质控方法
摘要：石墨炉原子吸收法和火焰原子吸收法比较，不管在实验过程还是样品处
理过程，石墨炉原子吸收法较为简单实用，同时不会产生有害物质，拥有较高的
效率。

当然，在检测过程中，还会存在影响因素，需要采取有效的质控方法，才
能确保检测水平。

关键词：环境监测；石墨炉原子吸收法；干扰因素；质控方法
前言
根据相关文献查阅，石墨炉原子吸收法主要用于农作物、土壤、水中等镉元
素含量检测以及大米和面粉中镉含量的不确定度等。

石墨炉原子吸收法作为一种
分析被测元素原子的蒸气（原子化）吸收共振波长光的方法，其实现原子化的方
法有火焰法和非火焰法两种，石墨炉原子吸收法属于非火焰法。

火焰分析溶液浓
度一般为mg/L 级（ppm），石墨炉分析溶液浓度一般为 ug/L 级（ppb）。

同时还
具有高灵敏度、样品用量小，可直接分析样品，减少化学干扰等优点。

一、石墨炉原子吸收法的原理
（一）检测分析原理
石墨炉原子吸收法在环境监测中主要用于样品中铜、铅、镉的测定。

样品经
过前处理后注入石墨炉中，预先设定的干燥、灰化、原子化、清炉的升温程序使
共存基体成分蒸发除去，同时在原子化阶段的高温下铜、铅、镉化合物离解为基
态原子蒸汽，经过并对空心阴极灯或者连续光源发射的特征谱线产生选择性吸收。

在选择的最佳测定条件下，通过扣除背景，测定水样中铜、铅、镉的吸光度。

铜、铅、镉的检出限分别为0. 001mg/ L、0. 002mg/ L、0. 0001mg/ L，测定下限分别为0. 004mg/ L、0. 008mg/ L、0. 0004mg/ L。

（二）一般操作过程
石墨炉原子吸收分光光度法的操作以仪器型号 ICE3500 为例，包括开启石墨
炉电源，开启循环冷却水机，打开氩气，输出压力为：0.1 ～ 0.2 兆帕；编辑分析
方法，每个方法都包括７项，分别是：概述、序列、光谱仪、石墨炉、校正、进样、QC；概述选项的编辑技术和自动进样器都选择石墨炉其余项默认；序列选项
的编辑动作下面左击校正下方任意空白处可以插入动作，可以编辑试样空白，根
据做样数量编辑样品数量，编辑完成后可以点击 ASLG 查看样品排列情况；光谱
仪选项的编辑重复测样次数：1～3次，背景校正：选择氘灯；石墨炉选项的编辑石墨管是什么类型就选相对应的选项，可以是普通、涂层、ELC 等；石墨炉原子
吸收光度法分析过程有干燥、灰化、原子化和清炉四个阶段：①干燥阶段：蒸发除处去试样的溶剂，如水分或各种酸溶液；温度100℃，一般默认软件设置的温度。

②灰化阶段：主要是基体和干扰物的灰化清除，保留待测元素；温度要自己做实验得知。

③原子化阶段：将待测元素转化为基态原子，供吸收测定；温度也要自己做实验得知。

④清炉阶段：此阶段是消除石墨管记忆效应，除去残留的；一般默认软件给的温度。

通过大量实验得知石墨炉型号 ICE3500，做Pb时干燥温度是100℃，灰化温
度是500℃，原子化温度是1300℃，清炉温度是2500℃；做Cd 时干燥温度是100℃，灰化温度是300℃，原子化温度是1000℃，清炉温度是2500℃；做Cu 时干燥温度是100℃，灰化温度是800℃，原子化温度是2100℃，清炉温度是
2500℃。

校正选项的编辑方法选择线性最小二乘法拟合，浓度单位ug/L，主标准浓度
根据你配制的浓度填写，曲线浓度设置根据设置的曲线点数和主标准浓度填写；
进样选项的编辑进样准备智能稀释，工作体积大多数选择20UL，标准制备固定体积；QC 选项的编辑一般默认即可。

二、石墨炉原子吸收法的分析与质控方法
（一）实验条件选择
给空心阴极灯加上适当的灯电流，预热灯。

空心阴极灯一般要经过10~20 分
钟预热，才能保证电流输出稳定。

仪器光路对光后，选择适宜的惰性气体、流量
及石墨管类型。

选择适宜的干燥、灰化、原子化、清炉温度与时间。

（二）干扰因素与消除
1.基体干扰。

加入易于分解挥发除尽，对石墨材料没有腐蚀作用的“超纯的”基质改性剂，它通过和试样基体、分析元素和石墨炉体三者相互作用，扩大基体和
分析元素间的差异，减少基体干扰，避免分析元素灰化损失，最终提高分析的灵
敏度和准确度。

例如金属盐类化合物这种热稳定型的基体改进剂，它既可以与基
体形成热稳定化合物，使之与分析元素分离，减少干扰，也可以与分析元素形成
热稳定化合物，减少灰化损失。

2.背景吸收。

背景校正可选择氘灯校正或塞曼校正。

氘灯扣背景：窄范围，
宽线性；塞曼扣背景：宽范围，窄线性。

3.谱线干扰。

谱线干扰是指单色器光谱通带内除了元素吸收线外，还进入了
发射线的邻近线或其它吸收线，从而导致分析方法的灵敏度和准确度下降。

可采
用降低灯电流、选择无干扰的其它吸收线、选用高纯度单元素的空心阴极灯、分
离共存的干扰元素等方法抑制光谱干扰。

（三）质量控制方法
做实验方法的全程序空白，全程序空白的浓度测定值不能大于方法检出限；
分析 10 个样品，应分析一次校准曲线中间浓度点，其测定结果与实际浓度值相
对偏差应 10% 以内；每批样本，要有 10% 的试样进行平行双样和基体加标回收率的测定。

平行样其相对标准偏差应在 20% 以内，加标回收率在 80%-120% 之间。

三、环境监测中的石墨炉原子吸收法应用
石墨炉的检测限低，其检测精度虽然比火焰法高，但重复性不如火焰法，设
备复杂成本高但安全性能高。

石墨炉样品用量少样品利用率高，可直接分析固体
样品（不常用）和液体样品，减少化学干扰，原子化效率高，石墨炉原子吸收法
用于测定痕量金属元素，在性能上优于其他许多方法，因而其应用领域十分广泛。

四、结束语
总结起来，石墨炉法在环境监测中有如下几个特点：①样品具有较高的雾化
效率，检测精度比火焰法高；②石墨炉法的选择性比火焰法好，抗干扰的能力强；
③石墨炉法样品用量少，一般为1~100μL，也能直接用固体样品来测定；④雾化温度可自由调节，因此可根据元件的雾化温度选择温度。

综上所述，石墨炉法的
主要优点是其检测限极低，并且很容易分析干净的样品。

由于这种方法的敏感性，干扰是一个实际的问题。

但选择最佳的消解方法、加热时间和温度，以及基体改
性剂的组合，可以解决不同基体成分的试样问题。

参考文献：
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