《项目三+原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用》课件

《食品仪器分析技术》

谢昕主编

目录绪论项目一紫外-可见吸收光谱法及其在食品分析中的应用项目二红外吸收光谱法及其在食品分析中的应用项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用项目四电位分析法法及其在食品分析中的应用项目五气相色谱法及其在食品分析中的应用项目六高效液相色谱法及其在食品分析中的应用项目七质谱法及其在食品分析中的应用项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用【知识目标】1、理解原子吸收光谱分析的基本原理；2、认知原子吸收分光光度计的基本结构及各部件的作用；3、熟悉原子吸收光谱法测定过程中的主要干扰因素及其消除方法；4、掌握原子吸收光谱分析中常用的定量方法；5、了解原子吸收光谱法在食品分析中的应用及实验技术。项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用【技能目标】1、能熟练使用原子吸收分光光度计，并能对其进行日常维护与保养，能排除简单的故障；2、能根据待测样品和实验室现有条件进行最佳实验条件的选择；3、能正确配置标准溶液，能对样品进行恰当的预处理；4、能对实验数据进行正确分析和处理，准确表述分析结果；5、能利用原子吸收光谱法对食品项目进行定量测定。项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用

原子吸收光谱（AtomicAbsorptionSpectrometry，AAS）分析是利用元素的基态原子蒸气对特征谱线的吸收来进行分析的一种仪器分析法。原子吸收分光光度计是基于原子吸收光谱分析的原理而进行工作的分析仪器，由4个基本部分组成，即光源、原子化器、单色器、检测器。原子吸收光谱法适用于微量和痕量组分的测定，而不适用于中、高含量组分的测定。采用原子吸收光谱法测量吸光物质的吸光度时，测量准确度往往受多方面因素影响。如样品的制备、仪器原子化效率、光源的稳定性、原子化条件、背景吸收、测量组分的浓度范围等都会对分析结果的准确度产生影响，必须加以控制。项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用一、原子吸收光谱的发现与发展原子吸收光谱作为一种实用的分析方法是从1955年开始的。这一年澳大利亚的物理学家瓦尔西(A.Walsh)发表了著名论文“原子吸收光谱在化学分析中的应用”，奠定了原子吸收光谱法的基础。20世纪50年代末和60年代初，市场上出现了供分析用的商品原子吸收光谱仪。1959年俄罗斯学者里沃夫开创了石墨炉电热原子吸收光谱法，大大提高了原子吸收分析的灵敏度。1965年威里斯(J.B.Willis)将氧化亚氮-乙炔火焰成功的应用于火焰原子吸收光谱法中，使测定元素由近30个增加到70个之多，扩大了其应用范围。项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用二、共振线和共振吸收原子由原子核和围绕原子核运动的核外电子组成。这些电子按其能量的高低分层分布，因此具有不同能级，也就是说，一个原子可以具有多种能级状态。根据能量最低原理，在通常情况下，原子处于能量最低状态（此时最稳定）称为基态，能量为E0。处于基态的原子称为基态原子。当基态原子得到能量（如光能）后受到激发，外层电子可以跃迁到较高的能级状态称为激发态，能量为Ej。这时候就产生吸收光谱。另一方面，处于较高能级状态的电子不稳定，可以释放出能量又回到基态。如果它以光辐射的形式释放能量，就产生发射光谱。当电子吸收一定能量从基态跃迁到最低（第一）激发态时所产生的吸收谱线，称为共振吸收线。同样，当电子从第一激发态回到基态时，则发射出同样频率的谱线，称为共振发射线。由于频率相同，两者都简称为共振线，如图3-1所示。

不同元素的原子结构不同，能级也不同，其共振线也各有特征。一般来说，原子从基态到最低激发态的跃迁（共振线）最容易发生，产生的谱线强度也最强，因此是该元素最灵敏的谱线。进行定量分析时，通常选择共振线作为测量波长，因此元素的共振线也称为分析线。图3-1共振线示意图项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用三、谱线轮廓与谱线变宽由于原子的能级只有电子能级而无振动及转动能级，能级间的能量差较大，一般为1～20eV，因此原子光谱的谱线简单，从理论上讲，原子吸收光谱应该是线状光谱。但实际上并非如此，无论发射线还是吸收线都是具有一定宽度的谱线，即谱线强度随频率或波长不同而改变。如果在各种频率ν下，测定吸收系数Kν，以Kν为纵坐标，以ν为横坐标，可得到一条曲线，如图3-2所示。该曲线称为吸收曲线，其可形象的描述谱线轮廓。项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用图3-2谱线轮廓示意图谱线轮廓的重要参数是中心频率ν0（或中心波长λ0）和半宽度。最大吸收系数（K0）所对应的频率或波长称为中心频率（ν0）或中心波长（λ0）。谱线的半宽度是指最大吸收系数一半处谱线轮廓上两点间的频率或波长的差值，用Δν或Δλ表示。ν0表明谱线的位置，Δν表明了谱线的宽度，因此，ν0和Δν可表征谱线的总体轮廓。造成谱线展宽的原因较为复杂，有原子本身的内在因素引起的，也有外界因素引起的，下面简要讨论几种较重要的变宽因素。1. 自然变宽 在无外界因素影响下，谱线仍有一定宽度，这种宽度称为自然宽度，以ΔvN表示。自然宽度的大小与产生跃迁的激发态原子的平均寿命有关，平均寿命越长，谱线宽度越窄。不同谱线的自然宽度不同，多数情况下约为10-5 nm数量级，与其他变宽效应相比，其值甚微，可以忽略不计。项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用2. 多普勒（Doppler）变宽 由于原子在空间作无规则热运动而引起的，故又称为热变宽。其变宽程度可用下式表示：

式中，ν0为中心频率；T为热力学温度；Ar为相对原子质量。由式（3-1）可见，多普勒变宽取决于原子相对质量、温度和谱线的频率。一般情况下，大多数元素的多普勒宽度为10-3

nm数量级。项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用

3. 压力变宽 吸光原子与共存的其他粒子相互碰撞而引起的谱线变宽称为压力变宽。这种变宽与吸收区气体的压力有关，压力变大时，碰撞的概率增大，谱线宽度也变大。根据与吸光原子碰撞的粒子不同，压力变宽可分为两类。吸光原子与其它粒子(如火焰气体粒子)碰撞而产生的谱线变宽称为劳伦兹（Lorentz）变宽，以ΔvL表示。由同种原子之间碰撞而引起的谱线变宽称为赫鲁兹马克（Holtzmork）变宽或共振变宽。共振变宽只有在被测元素浓度较高时才有影响。在通常条件下，压力变宽起主要作用的是劳伦兹变宽，也可达10-3

nm数量级。研究结果表明，谱线轮廓主要受多普勒和劳伦兹变宽的影响。当采用火焰原子化法时，劳伦兹变宽为主要因素；当采用无火焰原子化法时，多普勒变宽为主要因素。项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用四、吸光度与元素浓度的关系由待测元素灯发出的特征谱线通过试样蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子吸收，谱线被吸收（光强度减弱）的程度称为吸光度A，与被测元素的含量成正比，也遵循朗伯-比尔定律，见式（3-2）。式中，A表示吸光度；I0、Iν表示频率为ν的入射光和透射光的强度；K表示吸收系数，与入射光的频率、原子化温度等有关；c表示试样溶液中待测元素的浓度；b表示光程长度。由于在原子吸收光谱分析中，光程长度一般为固定值，因此可将其与吸收系数K合并成为新的常数K’。项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用五、原子吸收光谱分析过程原子吸收光谱分析过程如图3-3所示。待测样试液通过毛细管进入火焰原子化器，被分散成细雾，与燃气混合后进入燃烧的火焰中，被测元素在火焰中转化为基态原子蒸气。基态原子蒸气吸收从光源发射出的被测元素的共振线，使该谱线的强度减弱，再经单色器分光后，由检测器接收，产生的电信号经放大器放大，由显示器显示出吸光度。项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用图3-3原子吸收光谱分析过程示意图

学习情景一原子吸收分光光度计的认知与操作●应知词汇空心阴极灯 原子化器 火焰类型 燃助比 干燥 灰化 原子化 除残项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用●学生认知

一、原子吸收分光光度计的基本结构原子吸收光谱分析用的仪器称为原子吸收分光光度计或原子吸收光谱仪。原子吸收分光光度计由光源、原子化器、单色器和检测系统四部分组成。项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用（一）光源光源是原子吸收光谱仪的重要组成部分，它的性能直接影响分析的灵敏度及稳定性等。光源的作用是发射被测元素的特征谱线。对光源的基本要求：发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度；辐射的强度大且稳定，使用寿命长等。空心阴极灯是符合上述要求的理想光源，应用最广。项目三原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用1. 空心阴极灯的构造 空心阴极灯是由玻璃管制成的封闭着低压惰性气体（氖或氩）的放电管，如图3-4所示，主要是由一个阳极和一个空心阴极组成。阴极为空心圆柱形，由待测元素金属制作或填充。阳极一般为镶有钛丝或钽片的钨棒。灯的窗口材料根据辐射波长而定，在可见波段用硬质玻璃，在紫外波段用石英玻璃。

图3-4空心阴极灯结构示意图项目一紫外-可见吸收光谱法及应用2. 工作原理 当在两极间加上300～500V电压后，阴极发射出电子，并在电场的作用下高速向阳极运动。运动过程中与惰性气体分子发生碰撞并使之电离，在电场作用下，这些质量较重、速度较快的正离子向阴极运动并轰击阴极表面，不但使阴极表面的电子被击出，而且还使阴极表面的原子获得能量从晶格能的束缚中逸出而进入空间，这种现象称为阴极的“溅射”。“溅射”出来的阴极元素的原子，又与电子、惰性气体原子、离子等相互碰撞并获得能量被激发，激发态原子不稳定，当其返回基态时，发射出相应元素的特征谱线。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用2. 工作原理 空心阴极灯一般是单元素灯，只能发射出一种元素的共振谱线，干扰少、强度高。但每测定一种元素需要换一种灯，比较麻烦。若阴极材料使用多种元素的合金，则可制成多元素灯。它能同时发出多种元素共振线，连续测定多种元素，但光强弱，易产生干扰，应用受到一定限制。 项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

3. 使用注意事项 空心阴极灯在使用前应先进行预热，以使灯的发光强度达到稳定，一般预热10～30

min。制造商已规定了灯的最大使用电流，使用时不得超过最大额定电流，否则会使阴极材料大量溅射、热蒸发或阴极熔化，寿命缩短，甚至发生永久性损坏。若灯长期不用，应定期点燃，一般在工作电流下点燃1h。低熔点的灯用完后，要等冷却后才能移动。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

（二）原子化器原子吸收光谱法应用的前提是将待测元素原子化，原子化器的功能是提供能量，使待测元素由分子或离子转变成基态原子蒸气。入射光束在这里被基态原子吸收，因此也可把它视为吸收池。原子化效率的高低直接影响到元素测定的灵敏度，其稳定性和重现性又影响到测定的精密度和准确度，因此，原子化器是原子吸收分光光度计的核心部分。原子化法可分为火焰原子化法和无火焰原子化法，无火焰原子化法包括石墨炉原子化法和化学原子化法。目前原子吸收分光光度计主要采用火焰和石墨炉原子化法，因此下面主要对这两种原子化法进行介绍。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

1. 火焰原子化法 由化学火焰提供能量，使被测元素原子化。火焰原子化法具有稳定性高、使用方便等优点，是一种最常用的原子化方法。火焰原子化器的构造如图3-5所示，主要由雾化器、雾化室和燃烧器三部分组成，各部分的作用如下：

图3-5火焰原子化器结构示意图项目一紫外-可见吸收光谱法及应用（1）雾化器 雾化器的作用是将分析样品雾化。通常采取气动型雾化器。利用一定压力的助燃气高速流过时在喷嘴处产生的负压，将试液沿毛细管吸入并由喷嘴喷出，同时被高速气流分散成为小雾滴，在撞击球的碰撞下雾滴进一步细化。雾滴越细越有利于原子化，测定灵敏度也就越高。（2）雾化室雾化室的作用是使试液雾滴进一步细化并与燃气、助燃气均匀混合，然后进入燃烧器。部分未细化的雾滴在雾化室凝聚后从废液排出口排出。为了避免回火爆炸的危险，废液排出口必须采用导管弯曲或将导管插入水中等水封方式。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用（3）燃烧器燃烧器的作用是产生火焰并使样品原子化。被雾化的试液进入燃烧器，在燃烧的火焰中蒸发、干燥形成干气溶胶雾粒，再经融熔化、受热解离成基态自由原子蒸气。燃烧器一般由不锈钢等耐高温、耐腐蚀材料制成，具有单缝和三缝两种，常用的燃烧器是单缝的。燃烧器的高度应能上下调节，以便选取适宜的火焰部位测量。为了改变吸收光程，扩大测量浓度范围，燃烧器可旋转一定角度。（4）火焰类型与性质火焰原子化器主要采用化学火焰，常用的火焰有以下几种。①空气-乙炔火焰：这是原子吸收测定中最常用的火焰，该火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，温度高（2300℃），对大多数元素（35种以上）有足够高的灵敏度。通过调节燃气、助燃气的比例可以得到具有不同氧化还原性质的火焰。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

②N2O-乙炔：此种火焰的显著特点是温度高，可达3000℃，大约可测定70种元素。因其温度高，还原能力强，因此能测定多种难熔元素。该种火焰使用要小心，如使用不当，极易发生爆炸。火焰点燃和熄灭必须遵循“乙炔－空气过渡”原则，即首先点燃乙炔－空气火焰，待火焰建立后，徐徐加大乙炔流量，达到富燃状态后，将“转向阀”迅速从空气转到一氧化二氮（一氧化二氮的流量事先调节好）；熄灭时，将“转向阀”迅速从一氧化二氮转到空气（空压机不能关闭），建立乙炔－空气火焰后，降低乙炔流量，再熄灭火焰。③氢气－空气：这是一种低温的无色火焰，最高温度约2000℃ ，适合测定易电离的金属元素，尤其共振线位于200

nm以下元素（如As、Se）的测定。（5）火焰原子化法特点。优点：火焰原子化器结构简单，操作方便，应用较广，火焰稳定好，重现性好。缺点:原子化效率低，灵敏度不够高，一般不能直接分析固体样品。2. 石墨炉原子化法 石墨炉原子化法也称无火焰原子化法，是利用通电加热的方法使试样原子化，其结构如图3-6所示。石墨炉法利用低压电流来加热石墨管，通过控制可以进行程序梯度升温，最高温度可达约3000℃，使管中的少量液体或固体蒸发和原子化。石墨管是由石墨材质做成的中空管，管中间有加样小孔。石墨管的内外要不断通入惰性气体（一般是Ar气），以保护石墨管不被高温氧化，保护原子化的基态原子不再被氧化以及清洗石墨管。石墨炉原子化器具有水冷却系统，保护炉体温度不至过高并使其迅速降温，以便进行下一次测定。图3-6石墨炉原子化器结构示意图外保护气内保护气内保护气试样从加样孔进入石墨管中，用程序升温的方式使样品原子化，其过程分为干燥、灰化、原子化和高温除残四个阶段。（1）干燥  干燥的目的是去除试样中的溶剂，以避免溶剂存在时导致灰化和原子化过程样品溅射。干燥的温度一般稍低于溶剂的沸点，干燥的时间取决于进样的体积，一般每微升试液需要约1.5

s。（2）灰化  其目的是尽可能除去样品中易挥发的基体和有机物或其他干扰元素，灰化不仅减少了可能发生干扰的物质，而且对被测物质也起到了富集的作用。一般根据试样灰化的难易程度、元素是否容易损失来选择灰化温度。选择的原则是在保证被测元素不损失的情况下，尽量选择较高的灰化温度以缩短灰化时间。灰化温度一般在300～500℃，时间0.5～1

min。（3）原子化  使待测化合物分解为基态原子蒸气，此时停止通Ar，延长原子停留时间，提高灵敏度。原子化的温度和时间根据待测元素的性质而定，应通过实验选择最佳的原子化温度和时间。一般温度在1500～3000℃，时间3～10

s。（4）除残  也称净化，在一个样品测定完成后，高温灼烧石墨管，并通氩气，将残留在石墨管中的难挥发杂质除去，避免记忆效应对下次测定的干扰。净化石墨管的温度一般高于原子化温度，时间较短（2～5

s），以延长石墨管的寿命。（5）石墨炉原子化器特点  优点：原子化效率远比火焰法高，灵敏度高，原子化温度高，适用于难熔元素的测定；缺点：测定的精密度较低，共存化合物的干扰较火焰法大，背景干扰比较严重。（三）单色器单色器可将被测元素的共振吸收线与邻近谱线分开，由入射和出射狭缝、反射镜和色散元件组成，色散元件一般为光栅。由于原子吸收法使用的是锐线光源，所用光栅的分辨率不需要很高。在原子吸收分光光度计中，单色器放在原子化器的后面，目的是消除其他非吸收谱线的干扰，同时防止原子化器产生的强光直接照射到检测器上，造成检测器疲劳。（四）检测系统检测系统包括光电倍增管、放大器和显示器等。用光电倍增管将经原子吸收后的光强度的变化转变成电信号，再经对数转换、放大及数据处理后由显示装置显示或打印出来。光电倍增管的工作电源应有较高的稳定性。如果工作电压过高、照射的光过强或光照时间过长，都会引起疲劳效应。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

二、原子吸收分光光度计的基本操作目前应用的原子吸收分光光度计自动化程度都比较高，仪器与电脑相连，采用操作软件（工作站）对仪器进行控制。自动化程度较高的仪器具有背景校正、波长扫描、寻峰定位、原子化器高度和位置、燃气流量、灯电流等功能的自动调节。使用简单，适用于各种金属元素含量的检测。（二）操作步骤（1）检查仪器。按仪器说明书检查仪器各部件，检查电源开关是否处于关闭状态，各气路接口是否安装正确，气密性是否良好；（2）打开稳压电源。为保证仪器的供电稳定一般都配备了稳压电源，电源一般稳定在220V；（3）打开仪器主机开关，打开电脑，打开操作软件；（4）系统对仪器进行初始化，主要是对氘灯电机、元素灯电机、原子化器电机、燃烧头电机、光谱带宽电机以及波长电机进行初始化；（5）安装空心阴极灯，选择合适的元素灯；（6）设置实验条件。包括灯电流、测量波长、光谱宽带、负高压值、燃烧器的位置与高度等；（7）检查排水装置，打开排风装置电源开关，打开空气压缩机并调节输出压力，打开乙炔高压钢瓶并调节输出压力，点火；（8）设定测量参数。如标样和样品的测定次数，标样的浓度和浓度单位等；（9）样品测定。（10）关机。样品测量结束后，先吸入蒸馏水5

min。关闭乙炔总阀待火焰熄灭后关闭减压阀；关闭空气压缩机，关闭排风装置；退出工作软件，关闭主机电源，关闭电脑，并填写仪器使用记录。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用●相关知识三、原子吸收分光光度计的类型原子吸收分光光度计按光束形式可分为单光束和双光束两类，按波道数又有单道、双道和多道之分。常用的有单道单光束和单道双光束。（一）单道单光束原子吸收分光光度计图3-7是单道单光束仪器。这种仪器只有一个光源，一个单色器，一个显示系统，从光源发出的光仅以单一光束的形式通过原子化器、单色器和检测系统。这类仪器结构简单、价格便宜，但易受光源强度变化影响，灯预热时间长，分析速度慢。图3-7单道单光束原子吸收分光光度计结构示意图（二）单道双光束原子吸收分光光度计从光源发出的光被切光器分成两束强度相等的光，一束光作为测量光束通过原子化器，一束光作为参比光束不通过原子化器，两束光交替进入同一单色器和检测器，如图3-8所示。由于两束光来自同一光源，光源的漂移通过参比光束的作用而得到补偿，得到一个稳定的输出信号。但由于参比光束不通过火焰，所以不能消除火焰的扰动和背景吸收的干扰。

图3-8单道双光束原子吸收分光光度计结构示意图项目一紫外-可见吸收光谱法及应用（三）双波道或多波道原子吸收分光光度计如图3-9所示，这类仪器有两个或两个以上光源、单色器和检测系统，可同时测定两种或多种元素，准确度高。但装置复杂，仪器价格昂贵。

图3-9双波道或多波道原子吸收分光光度计结构示意图项目一紫外-可见吸收光谱法及应用四、原子吸收分光光度计的使用和维护保养（一）仪器对环境的要求为保持良好的工作状态，原子吸收分光光度计应在规定的环境中使用：（1）仪器不应放置在附近有强电磁场和强热辐射流的地方；（2）仪器室附近不能有产生剧烈振动的设备；（3）仪器室光线应该柔和，不能有日光直射；（4）仪器室空气湿度应小于70％，室内温室应保持在15～30℃内；（5）配有通风设备，并保持仪器室的通风良好。仪器的上方必须安装一个通风罩，使仪器工作时产生的废气及时排出室外；（6）仪器使用（220±22）V的交流电压，如达不到要求需配备稳压电源。石墨炉电压要求有专用插座，设置良好的接地线；（7）防火防爆，仪器室应配备二氧化碳灭火器，以防万一。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

（二）气源的要求

（1）气瓶室与仪器室分开，室温必须低于40℃，避免阳光直射，应保证良好的通风换气；（2）可燃性气瓶与明火距离应不小于10

m；有困难时，应有可靠的隔热防护措施，但不得小于5

m；（3）乙炔钢瓶必须竖立使用，远离火源，避免曝晒，严禁敲击、碰撞，应可靠地固定在支架上，防止滑倒；（4）乙炔气路管接口严禁使用铜材质，不要让乙炔气直接与铜材、银材、液态汞、氯气或油脂接触，否则可能引起爆炸；（5）开关高压气瓶瓶阀时，应用手或专门扳手，不得随便使用凿子、钳子等工具硬扳，以防止损坏瓶阀；项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

（二）气源的要求

（6）乙炔减压阀调节压力时，乙炔气出口压力应保持0.1Mpa以下，一般实验时乙炔的压力在0.05

Mpa；（8）经常检查是否有漏气：关闭减压阀，打开瓶阀，观察气压表有没有变化，如果漏气，气压表读数会降低；（9）乙炔气的纯度应为99.5%以上；（10）气瓶内气体不得全部用尽，乙炔钢瓶上的总压力降到0.3Mpa时，就必须更换气瓶，否则瓶内丙酮会溢出，容易引起事故。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用（三）仪器的维护及使用注意事项（1）仪器主机和元素灯的保养。原子吸收分光光度计主机在长时间不使用的情况下，应每隔一至两周将仪器打开并联机预热1～2小时，以延长使用寿命。元素灯长时间不使用，将会因为漏气、零部件放气等原因不能使用，甚至不能点燃。所以应将不常使用的元素灯每隔2～3个月点燃40～60

min，以延长使用寿命，保障元素灯的性能；（2）乙炔气路的维护。乙炔气路要定期检查，以免管路老化产生漏气现象，发生危险。每次换乙炔气瓶后一定要全面试漏。用肥皂水等可检验漏气情况的液体在所有接口处试漏，观察是否有气泡产生，判断其是否漏气；项目一紫外-可见吸收光谱法及应用（三）仪器的维护及使用注意事项（3）空压机及空气气路的保养和维护。注意定期检查空气管路是否存在漏气现象，检查方法参见乙炔检查方法。当室内湿度高时，空压机极易积水，严重影响测量的稳定性，应经常放水，避免水进入气路管道；（4）火焰原子化器的保养和维护。每次样品测定工作结束后，在火焰点燃状态下，用去离子水喷雾5～10分钟，清洗残留在雾化室中的样品溶液。燃烧器和雾化室应经常检查保持清洁，以防止雾化筒和燃烧头被玷污或锈蚀。如果燃烧头缝隙上方有污物则需要清洗，清洗的方法是在接通空气，关闭乙炔的条件下，用滤纸插入燃烧缝隙中仔细擦试。如效果不佳可取下燃烧头用软毛刷刷洗，如已形成熔珠，可用刀片刮除；项目一紫外-可见吸收光谱法及应用（三）仪器的维护及使用注意事项（5）石墨炉原子化器的保养。石墨锥内部因测试样品的复杂程度不同会产生不同程度的残留物，通过洗耳球将可吹掉的杂质清除，使用酒精棉进行擦拭，将其清理干净，自然风干后加入石墨管空烧即可；石英窗落入灰尘后会使透过率下降，产生能量的损失。清理方法为，将石英窗旋转拧下，用酒精棉擦拭干净后使用擦镜纸将污垢擦净，安装复位即可。夏天天气比较热的时候冷却循环水水温不宜设置过低（18～19℃），否则会产生水雾凝结在石英窗上影响到光路的顺畅通过。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用学习情景二原子吸收光谱法的实验技术●应知词汇测量条件 分析线 化学计量火焰 富燃焰 贫

燃焰 燃烧器高度 释放剂 保护剂 缓冲剂

 基体改进剂 消电离剂 背景吸收项目一紫外-可见吸收光谱法及应用●典型实例

一、食品中镉的测定（GB/T5009.15-2003）

GB2762-2012《食品中污染物限量》标准，规定了镉在各种食品中的限量值，其中大米中镉的限量为≤0.2 mg/kg，花生中镉的限量为≤0.5 mg/kg，谷物碾磨加工品中镉的限量为≤0.1 mg/kg，矿泉水中镉的限量为≤0.003 mg/L。现行的测定方法标准为GB/T5009.15-2003，石墨炉原子吸收光谱法为第一法。1.原理试样经灰化或酸消解后，注入原子吸收分光光度计石墨炉中，电热原子化后吸收228.8 nm共振线，在一定浓度范围内，其吸收值与镉含量成正比，与标准系列比较定量。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用2.试剂2.1硝酸；2.2硫酸；2.3过氧化氢（30%）；2.4高氯酸；2.5硝酸（1+1）：取50mL硝酸慢慢加入50mL水中；2.6硝酸（0.5 mol/L）：取3.2mL硝酸慢慢加入50mL水中，稀释至100mL；2.7盐酸（1+1）：取50mL盐酸慢慢加入50 mL水中；2.8磷酸铵溶液（20

g/L）：称取2.0

g磷酸铵，以水溶解稀释至100mL；2.9混合酸：硝酸+高氯酸（4+1）：取4份硝酸与1份高氯酸混合；2.10镉标准储备液：准确称取1.000

g金属镉（99.99%）分次加20mL盐酸（1+1）溶解，加2滴硝酸，移入1000mL容量瓶，加水至刻度，混匀，此溶液每毫升含1.0mg镉。2.11镉标准使用液：每次吸取镉标准储备液10.0mL于100mL容量瓶中，加硝酸（0.5

mol/L）至刻度，如此经多次稀释成每毫升含100.0ng镉的标准使用液。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用3.仪器和设备所用玻璃仪器均需以硝酸（1+5）浸泡过夜，用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗干净。3.1原子吸收分光光度计（附石墨炉及镉空心阴极灯）；3.2马弗炉；3.3恒温干燥箱；3.4瓷坩埚；3.5压力消解器、压力消解罐或压力溶弹；3.6可调式电热板可调式电炉；

项目一紫外-可见吸收光谱法及应用4.分析步骤4.1试样预处理4.1.1在采样和制备过程中，应注意不使试样污染；4.1.2粮食、豆类去杂质后，磨碎，过20目筛，储于塑料瓶中，保存备用；4.1.3蔬菜、水果、鱼类、肉类及蛋类等水分含量高的鲜样用食品加工机或匀浆机打成匀浆，储存于塑料瓶中，保存备用；4.2试样消解（可根据实验室条件选用以下任何一种方法消解）4.2.1 压力消解罐消解法：称取1.00～2.00g试样（干样、含脂肪高的试样<1.00

g，鲜样<2.00

g或按压力消解罐使用说明书称取试样）于聚四氟乙烯内罐，加硝酸2～4mL浸泡过夜。再加过氧化氢（30%）2～3mL（总量不能超过罐容积的三分之一）。盖好内盖，旋紧不锈钢外套，放入恒温干燥箱，120～140℃保持3～4h，在箱内自然冷却至室温，用滴管将消化液洗入或过滤入（视消化液有无沉淀而定）10～25mL容量瓶中，用水少量多次洗涤罐，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。4.2.2干法灰化：称取1.00～5.00g（根据镉含量而定）试样于瓷坩埚中，先小火在可调式电炉上炭化至无烟，移入马弗炉500℃灰化6～8h时，冷却。若个别试样灰化不彻底，则加1mL混合酸在可调式电炉上小火加热，反复多次直到消化完全，放冷，用硝酸（0.5

mol/L）将灰分溶解，用滴管将试样消化液洗入或过滤入（视消化液有无沉淀而定）10～25mL容量瓶中，用水少量多次洗涤瓷坩埚，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。4.2.3湿式消解法：称取试样1.00～5.00g于锥形瓶或高脚烧杯中，放数粒玻璃珠，加10mL混合酸，加盖浸泡过夜，加一小漏斗电炉上消解，若变棕黑色，再加混合酸，直至冒白烟，消化液呈无色透明或略带黄色，放冷用滴管将试样消化液洗入或过滤入（视消化后试样的盐分而定）10～25mL容量瓶中，用水少量多次洗涤锥形瓶或高脚烧杯，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用4.3测定4.3.1仪器条件：根据各自仪器性能调至最佳状态。参考条件为波长228.8 nm，狭缝0.5～1.0 nm，灯电流8～10mA，干燥温度120℃，20s；灰化温度350℃，15～20s；原子化温度1700～2300℃，4～5s，背景校正为氘灯或塞曼效应。4.3.2标准曲线绘制：吸取上面配制的镉标准使用液0.0mL、1.0mL、3.0mL、5.0mL、7.0mL、10.0mL于100mL容量瓶中稀释至刻度，相当于含镉0.0ng/mL、1.0ng/mL、3.0ng/mL、5.0ng/mL、7.0ng/mL、10.0ng/mL，各吸取10μL注入石墨炉，测得其吸光值并求得吸光值与浓度关系的一元线性回归方程。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用4.3.3试样测定：分别吸取样液和试剂空白液各10μL注入石墨炉，测得其吸光值，代入标准系列的一元线性回归方程中求得样液中镉的含量。4.3.4基体改进剂的使用：对有干扰试样，则注入适量的基体改进剂磷酸铵溶液（20g/L）（一般为＜5μL）消除干扰。绘制镉标准曲线时也要加入与试样测定时等量的基体改进剂。5.结果计算试样中镉含量按下式进行计算。

项目一紫外-可见吸收光谱法及应用式中：X——试样中镉含量，μg/kg或μg/L；A1——测定试样消化液中镉含量，ng/mL；A2——空白液中镉含量，ng/mL；V——试样消化液总体积，mL；m——试样质量或体积，g或mL。计算结果保留两位有效数字。6.精密度在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的20%。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

●相关知识二、样品的制备与预处理（一）取样与预防样品污染取样要具有代表性，取样量大小要适当。取样量的大小取决于试样中的被测元素的含量、分析方法和所要求的测量精度。防止样品的污染是样品处理过程中的一个重要问题，样品污染的主要来源有容器、大气、水和所用试剂。因此，原子吸收分析中应使用去离子水，应使用洗净的聚乙烯、聚丙烯塑料容器。如使用玻璃容器应在硝酸（1+5）中浸泡过夜，然后用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗干净方可使用。所使用的试剂，尤其是用量比较大的试剂，必须为优级纯或高纯试剂，绝对不能含有被测元素，否则会带来非常严重的误差。对于痕量元素还要考虑大气的污染。在普通实验室中，空气中常含有铁、钙、镁等元素，并且大气污染一般很难校正。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用（二）液体样品的制备

液体样品一般不宜直接进样，需对样品进行稀释，稀释的倍数由样品中待测元素的含量和仪器条件等决定。液体无机试样可用水稀释至合适的浓度；液体有机试样可用石油醚等稀释，使粘度降低至接近水的粘度即可进样分析。（三）固体样品的预处理

原子吸收分析中通常是溶液进样，因此固体样品常常需要预处理，使试样以溶液的形式存在。处理方法与通常的化学分析相同，需注意的是，试样在预处理过程中也会相应的引入误差。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

1. 无机试样 如果是无机试样，首先考虑使用去离子水溶解，并配成合适的浓度范围。若样品不溶于水，则考虑用稀酸、浓酸或混合酸溶解后配成溶液。常用的酸有盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸等。2. 有机试样 如果样品是固体有机试样，则需先对样品进行灰化（消化），以除去有机物基体。如测定大米中重金属镉时，应先把大米磨碎，过20目筛，然后取适量干样进行灰化，最常用的处理方法有干法灰化和湿法消化两种。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用（1）干法灰化通过高温灼烧的方式破坏样品中的有机物，又叫灼烧法。除汞外大多数金属元素和部分非金属元素的测定都可用该法处理样品。即将一定量的样品置于坩埚中加热（温度约80～150℃），使其中的有机物脱水、分解、氧化、炭化，再置高温电炉中（450～550℃）灼烧，灰化，直至残留物为白色或浅灰色为止，所得的残渣即为无机成分，用硝酸、盐酸或其他溶剂溶解，稀释后即可测定。

（2）湿法消解又称湿灰化法或湿氧化法，在适量的样品中加入氧化性强酸，并同时加热消煮，使有机物质分解氧化成CO2、水和各种气体。用于湿法消解的混合酸包括HNO3-HClO4、HNO3-HCl、HN03-H2S04、HNO3-HClO4-H2SO4等。湿法消化由于加入大量试剂，引入干扰的可能性较大，且造成的污染比干法大，操作时应特别注意安全。  

项目一紫外-可见吸收光谱法及应用三、标准样品溶液的配制原子吸收光谱法的定量结果是通过与标准溶液相比较而得出的，因此标准溶液需准确配置。标准溶液的组成要尽可能接近未知试样的组成。自行配制标准溶液必须采用基准物质，通常使用各元素合适的盐类来配制，当没有合适的盐类可供使用时，可用相应的高纯(99.99％)金属丝、棒、片溶于合适的溶剂中，然后稀释成所需浓度范围的标准溶液。但不能使用海绵状金属或金属粉末，因为这两种状态的金属易引入污染物或容易氧化，纯度达不到要求。金属在溶解之前，要磨光后再用稀酸清洗，以除去表面氧化层。所需标准溶液的浓度在低于1μg/mL时，应先配成比使用的浓度高1～3个数量级的浓溶液(大于1

mg/mL)作为储备液，然后经稀释配成使用液。储备液配制时一般要维持一定酸度(可以用1％的稀硝酸或盐酸)，以免容器表面吸附。配好的储备液应储于聚四氟乙烯、聚乙烯或硬质玻璃容器中。浓度很小(小于1μg/mL)的标准溶液不稳定，使用时间不应超过1～2d。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用四、测定条件的选择为获得灵敏度高、重现性好、准确的结果应选择最适的测量条件。由于实验所用仪器有别、样品有别，因此最佳的测量条件不尽相同，一般可根据实验室现有的条件，通过实验的方法选出最佳测量条件。（一）分析线的选择为了提高测定的灵敏度，通常选择元素的共振吸收线（最灵敏线）作为分析线。如果在共振线下测定存在光谱干扰，可以选择其他谱线来进行测定。如Hg在185

nm下测定比在254

nm下测定灵敏50倍，但前者处于真空紫外区，大气和火焰均对其产生吸收，此时不宜选择共振线作为分析线。此外当待测元素浓度较高时，为避免过度稀释和向试样中引入杂质，可选取次灵敏线，降低吸光度值。如测Zn时常选用最灵敏的213.9

nm波长，但当Zn含量过高时，为保证标准曲线的线性范围，可改用次灵敏线307.5

nm波长测量。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用（二）狭缝宽度的选择狭缝宽度会影响光谱通带宽度与检测器接收的能量。原子吸收光谱分析中，光谱重叠干扰的几率小，当吸收线附近无干扰谱线时，可以允许使用较宽的狭缝；当有干扰谱线时，应将狭缝宽度适当调窄。合适的狭缝宽度可以通过实验的方法确定，具体做法是：调节不同的狭缝宽度，测定吸光度随狭缝宽度的变化值，当有其它的谱线或非吸收光进入光谱通带内，吸光度将立即减小。不引起吸光度减小的最大狭缝宽度，即为应选取的合适的狭缝宽度。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用（三）灯电流的选择空心阴极灯一般需要预热10～30 min才能达到稳定输出。灯电流过小，放电不稳定，故光谱输出不稳定，且光谱输出强度小；灯电流过大，发射谱线变宽，导致灵敏度下降，校正曲线弯曲，灯寿命缩短。因此在实际工作中应选择合适的工作电流。选用灯电流的一般原则是，在保证有足够强且稳定的光强输出条件下，尽量使用较低的工作电流。通常以空心阴极灯上标明的最大电流的40%～60%作为工作电流。在具体的分析场合，最适宜的工作电流由实验确定。通过实验绘出吸光度-灯电流关系曲线，选择最大吸光度时的最小灯电流。

项目一紫外-可见吸收光谱法及应用（四）进样量进样量过大或过小都会影响测量结果。进样量过小，信号太弱；进样量过大，在火焰原子化法中，对火焰会产生冷却效应。在石墨炉原子化法中，使除残产生困难。在实际工作中，应通过实验测定吸光度随进样量的变化，达到最满意的吸光度的进样量，即为应选择的进样量。（五）原子化条件的选择1. 火焰类型和特性 在火焰原子化法中，火焰类型和特性是影响原子化效率的主要因素。应根据测定的元素性质选择火焰类型。易电离、易挥发元素（如K、Na），可选用低温、中温火焰，如乙炔-空气火焰。易生成难解离化合物及难熔氧化物元素（如Al、Si），可选用高温火焰，如乙炔-氧化亚氮火焰。对分析线位于短波区（200nm以下）的元素，使用空气-氢气火焰。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用火焰类型选定以后，要选用合适的燃气与助燃气比例。按火焰燃气和助燃气比例的不同，可将火焰分为三类：化学计量火焰、富燃火焰和贫燃火焰。化学计量火焰是指燃气与助燃气之比与化学反应计量关系相近，又称其为中性火焰。此火焰温度高、稳定、干扰小、背景低，适合大部分元素的测定。富燃火焰是指燃气大于化学计量的火焰，又称还原性火焰。温度稍低，火焰的还原性较强，适合于易形成难解离氧化物元素的测定。贫燃火焰又称氧化性火焰，即助燃比大于化学计量的火焰。氧化性较强，温度较低，适于易离解、易电离元素的原子化，如碱金属等。燃气与助燃气的最佳比例应通过绘制吸光度-燃助比曲线来确定。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

2. 燃烧器高度的选择 在火焰区内，自由原子的空间分布是不均匀的，且随火焰条件而改变。当空心阴极灯的光束通过不同浓度的基态原子区域时，会产生不同的吸光度。因此，应调节燃烧器的高度，使来自空心阴极灯的光束从自由原子浓度最大的火焰区域通过，以获得高的灵敏度。选择方法：固定其他实验条件，改变燃烧器高度测定相同浓度溶液的吸光度，绘制“燃烧器高度—吸光度”曲线，选择吸光度最大处对应的燃烧器高度为最佳值。

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3. 石墨炉原子化条件的选择 在石墨炉原子化法中，合理选择干燥、灰化、原子化、除残的温度与时间是十分重要的。干燥应在稍低于溶剂沸点的温度下进行，以防止试液飞溅。灰化应在保证被测元素没有损失的前提下尽可能使用较高的灰化温度。原子化温度的选择原则是，选用达到最大吸收信号的最低温度作为原子化温度。原子化时间的选择，应以保证完全原子化为准。原子化阶段停止通保护气，以延长自由原子在石墨管内的平均停留时间。除残的温度应高于原子化温度。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用五、干扰及其消除技术最佳实验条件选择完成后并不意味着测定准确无误。虽然原子吸收光谱法有较高的选择性，但也不可避免的存在着各种干扰，尤其在测定痕量元素时。原子吸收光谱分析中，干扰效应按其性质和产生的原因，可以分为四类：物理干扰、化学干扰、电离干扰和光谱干扰。（一）物理干扰物理干扰是指试样在转移、蒸发和原子化过程中，由于试样的物理因素（如粘度、表面张力、密度等），影响到溶液的输送速度、雾化效率及原子化效率。物理干扰是非选择性干扰，对试样各元素的影响基本是相似的。配制与被测试样相似组成的标准样品，是消除物理干扰最常用的方法。在不知道试样组成或无法匹配试样时，可采用标准加入法或稀释法来减小和消除物理干扰。

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（二）化学干扰化学干扰是指在样品处理和原子化过程中，被测元素与干扰物质之间形成热力学更稳定的化合物，从而影响被测元素化合物的解离及原子化，降低原子化效率，使火焰中基态原子数目减少，吸光度降低的干扰。例如测定Ca2+时，若有PO43-存在，则Ca2+与PO43-生成难原子化的Ca3(PO4)2，从而使钙离子不能有效原子化。化学干扰是一种选择性干扰，是原子吸收光谱分析中的主要干扰。消除化学干扰可采用以下方法：项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

1. 改变火焰的温度或氧化还原性质 如测定Ca2+时，若有PO43-存在，则生成难原子化的Ca3(PO4)2，此时若使用温度较高的乙炔-氧化亚氮火焰能基本消除此干扰。在低温火焰中易形成难解离氧化物的元素，可使用具有还原性的富燃火焰。如测定Mg时，如果有Al存在，会生成MgO·Al2O3产生干扰。使用还原性的火焰可将生成的MgO·Al2O3破坏掉。2. 加入释放剂 向试样中加入一种物质，使其与干扰物质生成更稳定、更难解离的化合物，从而将待测元素释放出来，加入的这种物质称为释放剂。例如PO43-的存在对Ca2+的测定有干扰，如果加入锶或镧的盐类，它们与PO43-生成更稳定的化合物，把钙释放出来。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

3. 加入保护剂（配合剂） 保护剂一般是有机配位剂，它能与被测元素生成稳定且易分解的配合物，以防止被测元素与干扰组分生成难解离的化合物。例如要消除PO43-对Ca2+的干扰，可加入EDTA，则会生成EDTA-Ca配合物，既稳定又容易破坏。4. 加入缓冲剂有些干扰当干扰物质达到一定浓度时，干扰趋于稳定。如果在被测溶液和标准溶液中都加入过量的干扰物质，使干扰稳定、相同，即可消除干扰。例如测定Ti时，如果有Al存在，则Al会抑制Ti对光的吸收。但当Al的浓度大于200μg/mL后，干扰吸收就趋于稳定。因此在样品和标准溶液中都加入200μg/mL的铝，则可消除干扰。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

5. 加入基体改进剂 在石墨炉原子吸收法中，加入基体改进剂，提高被测元素的稳定性或降低被测元素的原子化温度以消除干扰。例如，汞极易挥发，加入硫化物生成稳定性较高的硫化汞，灰化温度可提高到300℃。在测定海水中Cu、Fe、Mn、As时，可加入NH4NO3，使NaCl转化为NH4Cl，使其在原子化之前低于500℃的灰化阶段除去。（三）电离干扰一些电离电位较低的元素（如碱金属、碱土金属元素），在较高温度火焰中会发生电离，从而使基态原子数量减少，吸光度下降。消除电离干扰最常用的方法是加入消电离剂，消电离剂是比待测元素更易电离的元素，它最先电离产生大量电子，从而抑制待测原子的电离。如测定钡元素时，为了消除电离干扰，可以加入0.2%的KCl。此外，也可以通过改变火焰类型，选择低温火焰来消除电离干扰。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

（四）光谱干扰光谱干扰包括谱线干扰和背景干扰。谱线干扰包括谱线重叠、光谱通带内存在非吸收线等。可采用减小狭缝宽度、另选分析线（如次灵敏线）等方法消除。当采用锐线光源和交流调制技术时，光谱干扰主要考虑背景干扰。造成背景干扰的原因主要是发生了分子吸收与光散射。分子吸收干扰是指在原子化过程中生成的气体分子、氧化物及盐类分子对辐射产生吸收而引起的干扰。如乙炔-空气火焰在波长小于250nm紫外区有明显吸收，碱金属卤化物、硫酸、磷酸在紫外区有很强吸收。光散射是指在原子化过程中产生的固体微粒（如氧化物固体颗粒、碳粒）对光产生散射，使被散射的光偏离光路而不为检测器所检测，导致吸光度值偏高。消除背景干扰的方法有以下几种：项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

1. 连续光源校正法 先用锐线光源测定分析线的原子吸收和背景吸收的总吸光度，再用氘灯（紫外区）或碘钨灯、氙灯（可见区）在同一波长下测定背景吸收（这时原子吸收可以忽略不计），计算两次测定的吸光度之差，即可使背景吸收得到校正。由于商品仪器多采用氘灯为连续光源扣除背景，故此法亦常称为氘灯扣除背景法。

2. 塞曼效应校正背景 塞曼效应是指谱线在外磁场作用下发生分裂的现象。塞曼效应校正背景是先利用磁场将吸收线分裂为具有不同偏振方向的组分，再用这些分裂的偏振成分来区别被测元素和背景吸收的一种背景较正法。目前在商品仪器中应用的吸收线调制法，调制方式有恒定磁场与可变磁场调制方式两种。塞曼效应校正背景使用的是同一光源，分析线和参比线的平衡好，能准确的扣除背景值，即使是较高的背景值，也能给予较正。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

3. 自吸效应校正背景 自吸效应校正背景法是基于高电流脉冲供电时空心阴极灯发射线的自吸效应。当以低电流脉冲供电时，空心阴极灯发射锐线光谱，测定的是原子吸收和背景吸收的总吸光度；接着以高电流脉冲供电，空心阴极灯发射线变宽，当空心阴极灯内积聚的原子浓度足够高时，发射线产生自吸，在极端的情况下出现谱线自蚀，这时测得的是背景吸收的吸光度。上述两种脉冲供电条件下测得的吸光度之差，便是校正了背景吸收的净原子吸收的吸光度。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用六、定量分析方法在一定浓度范围内，吸光度与元素浓度之间呈线性关系是原子吸收定量分析的基础。原子吸收光谱分析的定量方法主要有标准曲线法和标准加入法。（一）标准曲线法标准曲线法是最常用的基本分析方法，与紫外—可见分光光度法的标准曲线法相似。配制一组合适的标准样品，在最佳测定条件下，由低浓度到高浓度依次测定它们的吸光度A，以吸光度A为纵坐标，以标准溶液浓度为横坐标作图。在相同的测定条件下，测定未知样品的吸光度，从A-C标准曲线上查出未知样品中被测元素的浓度。标准曲线法适用于样品组成简单或共存元素无干扰的情况，简单、快速，可用于同类大批量样品的分析。为保证测定的准确度，应尽量使标准溶液的组成与待测试液的基体组成相一致。

项目一紫外-可见吸收光谱法及应用【例题3-1】用火焰原子吸收法测定动物心肌中铁的含量。取0.100g（干重）心肌灰化处理后，用稀盐酸溶解，并定容至25.00

mL，测定吸光度为0.216。相同条件下标准系列的测定结果如（表3-1）所示。求动物心肌（干重）中铁的含量。表3-1 铁标准系列吸光度测定结果解：标准曲线的绘制如图3-10所示。由标准曲线查出当A=0.216时，所测样品溶液中铁的浓度ρ=4.32μg/mL。则原样中铁的含量为Fe含量（μg/mL）02.004.006.008.0010.00吸光度A00.1050.2100.3120.4080.502图3-10铁标准曲线（二）标准加入法

当样品中共存物质不明或基体较复杂，无法配制与样品组成相匹配的标准溶液时，使用标准加入法进行分析能够消除基体干扰。但该法操作麻烦，耗时长，在样品数量较少情况下适用。具体操作方法是吸取4份以上体积相同的待测液，第一份不加待测元素标准溶液，第二份开始依次按比例加入不同量待测元素标准溶液，用溶剂稀释至相同体积，在相同实验条件下依次测量吸光度，绘制A-c曲线。将此曲线向左反向延长与横坐标相交于一点，相交点所对应的浓度即为待测元素的浓度cx，如图3-11所示。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用为了保证能得到较为准确的外推结果，至少要采用四个点来制作外推曲线。第二份中加入标准溶液的浓度要和试样的浓度相接近，以免曲线的斜率过大或过小，给测定带来较大误差。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用【例题3-2】用原子吸收光谱法测定大米中镉的含量。称取磨碎、干燥后的大米2.00g，灰化后溶解于少量盐酸，并加水定容至100mL。分别取此溶液10

mL于5个25

mL容量瓶中，分别加入0μg、1μg、 2μg、3μg、4μg镉，用纯水稀释至刻度，测定的吸光度为0.014、0.027、0.040、0.053、0.066，计算试样中镉的含量。解：根据所测数据绘制工作曲线，如图3-12所示。将曲线反向延长与横坐标相较于一点，交点与原点的距离为1.08，即未加镉标准溶液的25

mL容量瓶内，含有镉1.08μg，这部分镉只来源于所加的10

mL样品溶液中，因此试样中镉的含量为：项目一紫外-可见吸收光谱法及应用学习情景三原子吸收光谱法在食品分析中的应用●应知词汇铅锌项目一紫外-可见吸收光谱法及应用●技能训练一、食品中锌的测定——原子吸收光谱法锌是人体内的一种微量元素，在体内的含量及每天所需的摄入量都很少，但对机体有非常重要的生理作用。锌能促进人体的生长发育、维持人体正常食欲、增强人体免疫力、促进伤口和创伤的愈合、影响维生素A的代谢和正常视觉、维持男性正常的生精功能、调节影响大脑生理功能的各种酶及受体。食品中锌测定方法有原子吸收光谱法和二硫腙比色法。二硫腙比色法操作繁琐，选择性低，干扰比较严重，而且使用的部分有机试剂具有毒性。原子吸收光谱法具有灵敏度高，选择性好，操作简便等优点，是GB/T5009.14-2003中测定食品中锌的第一法。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用1.原理

试样经处理后，导入原子吸收分光光度计中，原子化后，吸收213.8nm共振线，其吸收值与锌含量成正比，与标准系列比较定量。

2.试剂

2.14-甲基戊酮-2（MIBK，又名甲基异丁酮）；2.2磷酸（1+10）；2.3盐酸（1+11）：量取10mL盐酸加到适量水中再稀释至120mL；2.4混合酸：硝酸+高氯酸（3+1）；2.5锌标准溶液：准确称取0.500g金属锌（99.99%）溶于10mL盐酸中，然后在水浴上蒸发至近干，用少量水溶解后移入1000mL容量瓶中，以水稀释至刻度，贮于聚乙烯瓶中，此溶液每毫升相当于0.50mg锌；项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

2.6锌标准使用液：吸取10.0mL锌标准溶液置于50mL容量瓶中，以盐酸（0.1mol/L）稀释至刻度，此溶液每毫升相当于100.0μg锌。3.仪器原子吸收分光光度计。4.分析步骤4.1试样处理项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

4.1.1谷类：去除其中杂物及尘土，必要时除去外壳，磨碎，过40目筛，混匀。称取约5.00～10.00g置于50mL瓷坩埚中，小火炭化至无烟后移入马弗炉中，500℃±25℃灰化约8h后，取出坩埚，放冷后再加入少量混合酸，小火加热，不使干涸，必要时加少许混合酸，如此反复处理，直至残渣中无炭粒，待坩埚稍冷，加10mL盐酸（1+11），溶解残渣并移入50mL容量瓶中，再用盐酸（1+11）反复洗涤坩埚，洗液并入容量瓶中，并稀释至刻度，混匀备用。

取与试样处理相同量的混合酸和盐酸（1+11），按同一操作方法做试剂空白试验。

项目一紫外-可见吸收光谱法及应用4.1.2蔬菜、瓜果及豆类：取可食部分洗净晾干，充分切碎或打碎混匀。称取10.00～20.00g置于瓷坩埚中，加1mL磷酸（1+10），小火炭化，以下按4.1.1自“然后移入马弗炉中……”起依法操作。4.1.3禽、蛋、水产及乳制品：取可食部分充分混匀。称取5.00～10.00g置于瓷坩埚中，小火炭化，以下按4.1.1自“然后移入马弗炉中……”起依法操作。4.1.4乳类经混匀后，量取50mL，置于瓷坩埚中，加1mL磷酸（1+10），在水浴上蒸干，再小火炭化，以下按4.1.1自“然后移入马弗炉中……”起依法操作。

项目一紫外-可见吸收光谱法及应用4.2测定吸取0.10mL、0.20mL、0.40mL、0.80mL锌标准使用液，分别置于50mL容量瓶中，以盐酸（1mol/L）稀释至刻度，混匀（各容量瓶中每毫升分别相当于0μg、0.2μg、0.4μg、0.8μg、1.6μg锌）。将处理后的样液、试剂空白液和各容量瓶中锌标准溶液分别导入调至最佳条件的火焰原子化器进行测定。参考测定条件：灯电流6mA，波长213.8nm，狭缝0.38nm，空气流量10L/min，乙炔流量2.3L/min，灯头高度3mm，氘灯背景校正，以锌含量对应吸光值，绘制标准曲线或计算直线回归方程，试样吸光值与曲线比较或代入方程求出含量项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

5.结果计算试样中锌的含量按式（3-5）进行计算。式中：X——试样中锌的含量，mg/kg或mg/L；A1——测定用试样液中锌的含量，μg/mL；A2——试剂空白液中锌的含量，μg/mL；m——试样质量或体积，g或mL；V——试样处理液的总体积，mL。6.精密度

在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的10%。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

二、食品中铅的测定——石墨炉原子吸收光谱法铅是一种有毒有害的重金属，严重危害人类健康。它可影响神经、造血、消化、泌尿、生殖和发育、心血管、内分泌、免疫、骨骼等各类器官，主要的靶器官是神经系统和造血系统。更为严重的是它影响婴幼儿的生长和智力发育，损伤认知功能、神经行为和学习记忆等脑功能，严重者造成痴呆。人体中的铅大约有90%是来自于食物，其中粮食和蔬菜是人体中铅的主要来源。肉类、水果、鱼虾、鸡蛋中也含有铅，但由于人的总体摄入量不大，所以对健康的危害相对小一些。食品在加工过程中，也会受到铅污染。松花蛋、爆米花等食品在加工过程中都使用了含铅物质，尤其是松花蛋，即使是号称“无铅”的，其铅含量也比其他食物高很多。GB2762-2012《食品中污染物限量》标准，归定了铅在各种食品中的限量值，其中谷物及其制品中铅的限量为≤0.2mg/kg，新鲜蔬菜中铅的限量为≤0.1mg/kg，新鲜水果中铅的限量为≤0.1mg/kg，肉类中铅的限量为≤0.2mg/kg，皮蛋中铅的限量为≤0.5mg/kg。现行的测定方法标准为GB/T5009.12-2010，石墨炉原子吸收光谱法为第一法。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

1.原理试样经灰化或酸消解后，注入原子吸收分光光度计石墨炉中，电热原子化后吸收283.3nm共振线，在一定浓度范围，其吸收值与铅含量成正比，与标准系列比较定量。2.试剂除非另有规定，本方法所使用试剂均为分析纯，水为GB/T6682规定的一级水。2.1硝酸：优级纯；2.2过硫酸铵；2.3过氧化氢（30%）；2.4高氯酸：优级纯；2.5硝酸（1＋1）：取50mL硝酸慢慢加入50mL水中；。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

2.6硝酸（0.5mol/L）：取3.2mL硝酸加入50mL水中，稀释至100mL；2.7硝酸（lmo1/L）：取6.4mL硝酸加入50mL水中，稀释至100mL；2.8磷酸二氢铵溶液（20g/L）：称取2.0g磷酸二氢铵，以水溶解稀释至100mL；2.9混合酸：硝酸十高氯酸（9＋1）。取9份硝酸与1份高氯酸混合；2.10铅标准储备液：准确称取1.000g金属铅（99.99%），分次加少量硝酸（2.5），加热溶解，总量不超过37mL，移入1000mL容量瓶，加水至刻度。混匀。此溶液每毫升含1.0mg铅；2.11铅标准使用液：每次吸取铅标准储备液1.0mL于100mL容量瓶中，加硝酸（2.6）至刻度。如此经多次稀释成每毫升含10.0ng，20.0ng，40.0ng，60.0ng，80.0ng铅的标准使用液。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

3.仪器和设备3.1原子吸收光谱仪，附石墨炉及铅空心阴极灯；3.2马弗炉；3.3天平：感量为1mg；3.4干燥恒温箱；3.5瓷坩埚；3.6压力消解器、压力消解罐或压力溶弹；3.7可调式电热板、可调式电炉。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

4.分析步骤4.1试样预处理4.1.1在采样和制备过程中，应注意不使试样污染。4.1.2粮食、豆类去杂物后，磨碎，过20目筛，储于塑料瓶中，保存备用。4.1.3蔬菜、水果、鱼类、肉类及蛋类等水分含量高的鲜样，用食品加工机或匀浆机打成匀浆，储于塑料瓶中，保存备用。4.2试样消解（可根据实验室条件选用以下任何一种方法消解）项目一紫外-可见吸收光谱法及应用4.2.1压力消解罐消解法：称取1g～2g试样（精确到0.001g，干样、含脂肪高的试样＜1g,鲜样＜2g或按压力消解罐使用说明书称取试样）于聚四氟乙烯内罐，加硝酸（2.1）2mL～4mL浸泡过夜。再加过氧化氢（2.3）2mL～3mL（总量不能超过罐容积的1/3）。盖好内盖，旋紧不锈钢外套，放入恒温干燥箱，120℃～140℃保持3h～4h，在箱内自然冷却至室温，用滴管将消化液洗入或过滤入（视消化后试样的盐分而定）10mL～25mL容量瓶中，用水少量多次洗涤罐，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

4.2.2干法灰化：称取1g～5g试样（精确到0.001g，根据铅含量而定）于瓷坩埚中，先小火在可调式电热板上炭化至无烟，移入马弗炉500℃±25℃灰化6h～8h，冷却。若个别试样灰化不彻底，则加1mL混合酸（2.9）在可调式电炉上小火加热，反复多次直到消化完全，放冷，用硝酸（2.6）将灰分溶解，用滴管将试样消化液洗入或过滤入（视消化后试样的盐分而定）10mL～25mL容量瓶中，用水少量多次洗涤瓷坩埚，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。

项目一紫外-可见吸收光谱法及应用

4.2.3过硫酸铵灰化法：

称取1g～5g试样（精确到0.001g）于瓷坩埚中，加2mL～4mL硝酸（2.1）浸泡1h以上，先小火炭化，冷却后加2.00g～3.00g过硫酸铵（2.2）盖于上面，继续炭化至不冒烟，转入马弗炉，500℃±25℃恒温2h，再升至800℃，保持20min，冷却，加2mL～3mL硝酸（2.7），用滴管将试样消化液洗入或过滤入（视消化后试样的盐分而定）10mL～25mL容量瓶中，用水少量多次洗涤瓷坩埚，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。4.2.4湿式消解法：称取试样1g～5g精确到0.001g）于锥形瓶或高脚烧杯中，放数粒玻璃珠，加10mL混合酸（2.9），加盖浸泡过夜，加一小漏斗于电炉上消解，若变棕黑色，再加混合酸，直至冒白烟，消化液呈无色透明或略带黄色，放冷，用滴管将试样消化液洗入或过滤入（视消化后试样的盐分而定）10mL～25mL容量瓶中，用水少量多次洗涤锥形瓶或高脚烧杯，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。4.3测定4.3.1仪器条件：根据各自仪器性能调至最佳状态。参考条件为波长283.3nm，狭缝0.2nm～1.0nm，灯电流5mA～7mA，干燥温度120℃，20s；灰化温度450℃，持续15s～20s，原子化温度：1700℃～2300℃，持续4s～5s，背景校正为氘灯或塞曼效应。4.3.2标准曲线绘制：吸取上面配制的铅标准使用液10.0ng/mL（或μg/L），20.0ng/mL（或μg/L），40.0ng/mL（或μg/L），60.0ng/mL（或μg/L），80.0ng/mL（或μg/L）各10μL，注入石墨炉，测得其吸光值并求得吸光值与浓度关系的一元线性回归方程。4.3.3试样测定：分别吸取样液和试剂空白液各10μL，注