火焰原子吸收光谱法测定考核水样中的镁

２０１１年６月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｒ绦色料技　ｅｅｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　第６期　火焰原子吸收光谱法测定考核水样中的镁　戴书浩　，唐珂　，邱兰　，左嘉　，熊慧薇。　（１．江西省南昌市环境监测站，江西南昌３３０００２；２．江西省农业科学院，江西南昌３３００４７）　摘要：使用美国热电ＳＯＬＡＡＲ　Ｓ４型原子吸收光谱仪，采用火焰原子吸收光谱法测定水样中的镁，通过　添加抗干扰剂的方法，可以获得相关性好（标准曲线相关系数ｒ≥Ｏ．９９９）的镁浓度（０～０．５ｍｇ／Ｌ）标准曲　线；进而使用氘灯进行背景校正，可以准确测定质控样品和考核水样中的镁浓度。探讨了干扰离子及背　景干扰对测量结果的影响，并提出了如何避免干扰的建议。　关键词：火焰原子吸收光谱法；镁；抗干扰剂；氘灯　中图分类号：Ｘ８　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—９９４４（２０ｌ１）０６—０００３—０３　１　引言　金属监测是环境监测工作的重点之一，除对地　表水、土壤和空气中的金属进行例行监测外，还需要　检测器　对疑似重金属污染的监测样品进行重点监测。镁　（Ｍｇ）在自然界中是一种常见元素，它主要存在于菱　镁矿、光卤石、白云岩中。在各类型的天然水中，镁　元素的浓度从每毫升零点几到数百毫克不等。在工　业上，镁合金广泛应用在航空、汽车和仪表制造等领　域。镁盐是水质硬化的主要因素，硬度过高的水不　适宜工业使用。饮用水中的镁元素过量，会引起人　图１原子吸收光谱仪结构示意　体骨骼和血液问题。　目前，通常采用ＥＤＴＡ络合滴定法、等离子发　实验试剂为高纯乙炔（２０Ｌ装钢瓶）；４　的　射光谱法和火焰原子吸收光谱法测量待测溶液中的　ＨＮＯ。溶液；１００ｍｇ／Ｌ镁标准贮备液；０．５ｇ／Ｌ锶溶　镁元素。本文采用火焰原子吸收光谱法测定镁浓　液（抗干扰剂）；质控样品（编号：ＧＳＢ０７—１１９３—　度，此方法简便、快捷、稳定、灵敏度高，且易于消除　２０００—１１１０１０１）；待测水样Ａ（编号：Ｙ１０—０５８２）；　干扰。采用火焰原子吸收光谱法测定水样中的镁元　待测水样Ｂ（编号：Ｙ１０—０５８１）；去离子水。其中质　素浓度，测定结果会受到水样中其他金属离子和测　控样品镁浓度为浓度为０．１１２±０．００７ｍｇ／Ｌ；待测　定背景的干扰，导致测定结果与水样的实际浓度不　水样Ａ为２０１０年中国环境保护部ＩＲＥＭ　Ｔ１０—０７　符。由于环境监测工作涉及到很多关乎国计民生的　《水中钙和镁检测》能力验证计划ａ样，浓度为　重大环境事件，这就对环境监测的检测项目结果有　０．３２２±０．０１６ｍｇ／Ｌ；待测水样Ｂ为２０１０年中国环　很高的精确性要求。本文以镁元素为例，着重探讨　境保护部ＩＲＥＭ　ＴＩＯ—Ｏ７《水中钙和镁检测》能力验　了如何使用一些技术手段来提高火焰原子吸收光谱　证计划ｂ样，浓度为０．３５６±０．０１９ｍｇ／Ｌ。　法检测的精确性，从而使之可以正确地测定水样中　２．２仪器测量参数　的一些金属元素。　测量波长２８５．２ｎｍ；灯电流７．５ｍＡ；通带宽度　２材料和方法　２．６ｎｍ；观测高度７．５ｍｍ；标准曲线相关系数ｒ≥　０．９９９。　２．１实验仪器和试剂　２．３　实验方法　实验仪器为ＳＯＬＡＡＲ　Ｓ４型原子吸收光谱仪　配制未添加抗干扰剂（０．５ｇ／Ｌ锶溶液）的镁标　（Ｔｈｅｒｍｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｕ．Ｓ．Ａ）；镁空心阴　准系列溶液进行原子吸收光谱测定，获得镁浓度标　极灯；空气压缩机。原子吸收光谱仪主要由光源、原　准曲线；在镁标准系列溶液中加入抗干扰剂，进行原　子化系统、单色器和检测器４部分组成，结构示意图　子吸收光谱测定，获得添加抗干扰剂后的镁浓度标　见图１。　准曲线；选择并使用符合标准（相关系数ｒ≥０．９９９）　的镁浓度标准曲线测定质控样和考核水样中镁离子　收稿Ｅｔ期：２０１１＿０５—１７　作者简介：戴书浩（１９８Ｏ一），男，硕士，工程师，主要从事环境监测工作。　３　戴书浩等：火焰原子吸收光谱法测定考核水样中的镁　环境与＊Ｊｅ－全　浓度，通过比对质控样的测定结果，决定是否使用氘　灯进行背景校正以准确测定水样中的镁元素浓度。　３实验结果分析　３．１　未添加抗干扰剂的镁标准系列的测定结果　以１００ｍｇ／Ｉ　镁标准贮备液为母液分别取　０ｍＬ、０．０５ｍＩ　、０．１ｍＩ　、０．２ｍＬ、０．３ｍＩ　、０．４ｍＩ　、　０．５ｍＩ　于１００ｍＬ容量瓶，用４　的ＨＮＯ。溶液稀释　至标线，则标准系列浓度为０ｍｇ／Ｉ…０　０５ｍｇ／Ｌ、０．　１ｍｇ／Ｉ　、０．２ｍｇ／Ｌ、０．３ｍｇ／Ｉ　、０．４ｍｇ／Ｉ　、０．５ｍｇ／Ｌ。　使用原子吸收光谱仪进行测量，实验结果见表１。　表１　未添加抗干扰剂的镁标准系列测量结果　线性方程为：　Ｙ一０．７９９　８２ａｃ＋０．０１７　０。　相关系数ｒ一０．９９７　９。根据检Ｏｎ，０结果绘制出标　准曲线图，见图２。　度　一　鹂睨他弧　㈨…㈣　㈤…　Ｏ．１　５　ｏ．２５　ｏ　３５　ｏ　４５　ｏ．５５　标准溶液浓度／（ｍｇ／Ｉ　）　未加入抗干扰剂的镁标准曲线　实验结果表明镁浓度标准曲线相关系数ｒ≤　０．９９９，不符合检测要求。其主要原因是，含镁的水　样中常常混有铝（Ａ１）等元素，这些金属元素和镁元　素之间可以形成稳定的化合物，使镁在火焰中的原　子化率大大降低，大大干扰了镁的原子吸收测定，使　镁的吸光度有所下降。考虑到这种情况，需要在镁　标准浓度溶液中加入抗干扰剂，以便减轻铝等元素　对测量的干扰。　３．２添加抗干扰剂的镁标准系列的测定结果　以１００ｍｇ／Ｌ镁标准贮备液为母液分别取　０ｍＬ、０．０５ｍＩ…０　１ｍＬ、０．２ｍＩ…０　３ｍＩ…０　４ｍＬ于　１００ｍＩ　容量瓶，分别加入抗干扰剂（０．５ｇ／Ｉ　锶溶　液）５ｍＩ　，用４　的ＨＮＯ。溶液稀释至标线，则标准　系列浓度为０ｍｇ／Ｌ、０．０５ｍｇ／Ｉ　０．１ｍｇ／Ｌ、０．２ｍｇ／　Ｉ…０　３ｍｇ／Ｉ　、０．４ｍｇ／Ｉ　。获得的镁标准曲线达到检　测标准（相关系数ｒ≥０．９９９）后，对质控样品（编号：　４　ＧＳＢ０７—１１９３—２０００一ｌ１１０１０１）进行测定。使用原　子吸收光谱仪进行测定，实验结果见表２。∞（１《＼　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　　表２添加抗干扰剂的镁标准系列及质控样品的测定　结果　５　一　５　＂　５　５　Ｏ　Ｏ　０　０　平均浓寰　／（ｍｇ／Ｉ＿图　）　２　空白　标准１　标准２　标准３　标准４　标准５　质控样品　（）１　３０　（ＧＳＢ０７　１１９３—２０００—１１１０１０１）　通过表２，可得到线性方程：　＝０．７９７　９２ａ＂＋０．０１２　５。　相关系数ｒ一０．９９９　ｌ，绘制标准曲线图，见图　３。　∞　＼　标准溶液浓度／（ｍｇ／Ｉ　）　图３加入抗干扰剂的镁标准曲线　实验结果表明：镁浓度标准曲线相关系数ｒ≥　０．９９９，符合检测要求。通过该跳曲线，得到质控样　品的浓度为０．１３０ｍｇ／Ｌ＞０．１０１　１２±０．００７ｍｇ／Ｉ　，　检测结果偏高，质控样品镁浓度测定不准确。其主　要原因是，使用原子吸收光谱仪测量样品时可能存　在背景干扰，结果导致原子吸收光谱仪的测量值相　当于样品值和背景值之和，使测定结果偏高。此时，　可以考虑采用背景校正技术来减少背景干扰对测量　值的影响。　３．３抗干扰剂和背景校正应用于镁标准系列和样　品测定　目前原子吸收所采用的背景校正方法主要有氘　灯背景校正、塞曼效应背景校正和白吸收背景校正。　本次实验采用的是氘灯背景校正，其原理是：将氘灯　辐射光（连续光谱）和待测元素的空心阴极灯辐射光　（锐线光谱）通过火焰，氘灯辐射光只产生背景吸收，　空心阴极灯辐射光既产生原子吸收，又有背景吸收。　利用电子线路装置，将空心阴极灯的吸收信号（原子　吸收加背景吸收）与氘灯信号（背景吸收）进行比较，　便可得到扣除背景后的原子吸收信号。　以１００ｍｇ／Ｉ　镁标准贮备液为母液分别取　０ｍＩ　、０．０５ｍＩ…０　１ｍＩ…０　３ｍＬ、０．４ｍＩ　０．５ｍＩ　于　１００ｍＩ　容量瓶，分别加入抗干扰剂（０．５ｇ／Ｌ锶溶　液）５ｍＩ　，用４　的ＨＮＯ。溶液稀释至标线，则标准　系列浓度为０ｍｇ／Ｌ、０．０５ｍｇ／Ｌ、０．１ｍｇ／Ｉ…０　３ｍｇ／　２０１１年６月　绿　色　科　技　第６期　Ｌ、０．４ｍｇ／Ｉ　０．５ｍｇ／Ｉ　。在开启氘灯背景校正的前　提下，获得美浓度标准曲线，然后对质控样和两个考　∞　《＼　０．９９９，符合检测要求。质控样浓度检测结果为　０．１１５ｍｇ／Ｌ，考核水样Ａ浓度为０．３２８ｍｇ／Ｌ，考核　水样Ｂ浓度为０．３６５ｍｇ／Ｌ，测量结果均在规定范围　内。　核水样Ａ和Ｂ进行镁浓度测定。使用原子吸收光　谱仪进行测定，数据见表３。　表３添加抗干扰剂并使用氘灯校正的测定结果　４结语　使用火焰原子吸收光谱法测量水样中的镁，为　了规避水样中铝等元素的干扰和消除背景干扰，可　以分别采用以下方法：在标准系列和待测样品中加　入抗干扰剂，以减轻铝等元素对测量的干扰；使用氘　灯校正技术，减少背景干扰对测量的影响。　参考文献：　［１］国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会．水和废水　监测分析方法ＥＭ］．北京：中国环境科学出版社，２００２．　通过表３，可得到线性方程：　［２］中华人民共和国卫生部．ＧＢ５７４９—２００６生活饮用水标准［ｓ］．北　Ｙ一０．８０４　９９ｚ＋０．０１４　９。　京：中国标准出版社，２００６．　相关系数，一一０．９９９　１，绘制标准曲线图，如图４　［３］陆文娟，叶国英．两种原子吸收法测定环境水样中镍的比较ｒ－Ｊ］．　所示。　环境监测管理与技术，２００７，１９（２）：５４～５５．　［４］居红方．离子交换预富集一火焰原子吸收光谱法测定地下水中　Ｏ　４　的重金属［Ｊ］．理化检验化学分册，２００４，４０（１Ｉ）：６６１～６６３．　Ｏ．３　［５］刘红吾，赵华，王萍．ＡＰＤＣ－－ＭＩＢＫ萃取火焰原子吸收法测　定水中的铜、镉、铅ＩＪ］．化学分析计量，２００７，１６（４）：６６～６７．　Ｏ．２　ｒ６］Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅａｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｒｔｉｏｎ　Ａｇｅｎｃｙ．ＵＳ　ＥＰＡ　２００．９—１９９４　Ｄｅｔｅｒ—　Ｏ．１　ｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｃｅ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｂｙ　ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｇｒａｐｈｉｔｅ　ｆｕｒｎａｃｅ　ａｔｏｍｉｃ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ［Ｓ］．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ　Ｄ　Ｃ：Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅａｔａｌ　０　Ｐｒｏｔｅｒｔｉｏｎ　Ａｇｅｎｃｙ，１９９４．　０　０．０５　０．１５　０．２５　０　３５　０　４５　０．５５　ｒ７］Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅａｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｒｔｉｏｎ　Ａｇｅｎｃｙ．ＵＳ　ＥＰＡ　７０４１—１９８６　Ａｎｔｉｍｏ—　标准溶液浓度／（ｍｇ／Ｌ）　ｎｙ（ａｔｏｍｉｃ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｆｕｒｎａｃｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）［Ｓ］．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ　Ｄ　Ｃ：　图Ｉ　加入抗干扰剂并使用氘灯校正的镁标准曲线图　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅａｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｒｔｉｏｎ　Ａｇｅｎｃｙ，１９８６．　实验结果表明：镁浓度标准曲线相关系数ｒ≥　Ｕｓｉｎｇ　Ｆｌａｍｅ　Ａｔｏｍｉｃ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ　ｔｏ　Ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ　Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｔｈｅ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｏｆ　Ｍｇ．ｉｎ　ｔｈｅ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｄａｉ　Ｓｈｕｈａｏ　，Ｔａｎｇ　Ｋｅ　，Ｑｉｕ　Ｌａｎ　，Ｚｕｏ　Ｊｉａ　，Ｘｉ０ｎｇ　Ｈｕｉｗｅｉ　（１．Ｔｈｅ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｎｉｔｏｒ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎａｎｃｈａｎｇ　Ｃｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３０００２，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｊｉａｎｇｘｉ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００４７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ａｔｏｍｉｃ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｔｈｅ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｓａｍｐｌｅｓ（ｔｈｅ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｇ　ｒａｎｇｅ　ｆｒｏｍ　０～０．５ｍｇ／Ｌ）ｉｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗｉｔｈ　ａｎｔｉ—ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ａｇｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｕｒｖｅ　ｉｓ　ｉｎ　ｇｏｏｄ　ｌｉｎｅａｒｉｔｙ．Ｔｈｅ　ｄｅｕｔｅ—　ｒｉｕｍ　ｌａｍｐ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｃｏｒｒｅｃｔ　ｔｈｅ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　ｖａｌｕｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃｉｓｅ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏＩ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｉｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇ　ｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　ｖａｌｕｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ａｄｖｉｃｅ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｌａｍｅ　ａｔｏｍｉｃ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ；Ｍｇ；ａｎｔｉ—ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ａｇｅｎｔ；ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ　１ａｍｐ