原子吸收分光光度法检测农村饮用水中铁、锰、铜、锌含量

玉陆

（禄劝彝族苗族自治县疾病预防控制中心 云南昆明 651500）

1 前言

近年来，我国工业化的不断发展，环境污染问题随之而来，其中最主要的就是饮用水的重金属污染问题。饮用水中的很多重金属元素无法通过自然作用降解，更无法在人体内被分解，金属元素会在人体内富集，并造成人体内的蛋白质和酶等物质失去原本的活性，对人体健康造成危害。

2 原子吸收分光光度法概述

2.1 原子吸收分光光度法的基本原理

原子吸收分光光度法（ASS）又称为原子吸收法或原子吸收光谱法[1]，，其基本原理是，先将待测元素的基态原子进行高温蒸汽化处理，而后通过其蒸汽所具有的辐射特征曲线吸收特点，来实现对待测物所含相应元素的定性分析和较为精准的定量分析[2]。

2.2 原子吸收分光光度法所具有的优点

（1）原子吸收分光光度法具有较高的灵敏度，其测定精度已经达到了纳克的级别。

（2）该方法能够对多种金属元素进行测定，目前可测定的金属元素已接近70种[3]。

（3）使用该方法，只需消耗很少的样品（通常在微升级别）就能够完成相应的测试。

3 使用原子吸收分光光度法对饮用水中金属元素进行检测

3.1 实验基本流程

3.1.1实验前的准备工作

实验前的准备工作主要包括对样品进行预处理和对实验器材进行预处理2个方面。（1）要将相关实验器具用10%的硝酸溶液进行浸泡一定时间，而后再用去离子水将其冲洗干净，防止器具上残留的成分给实验结果带来干扰；（2）要对待测水样进行查看，如水样中有明显的悬浮物等杂质，则要通过沉淀和过滤等一系列步骤去除这些杂质，如水样较为澄清，则可以直接用来进行实验，必要时，还需要通过富集处理的方式来富集水中的重金属元素，以确保实验测定结果的准确可靠。

3.1.2实验试剂和实验仪器

实验试剂包括待测水样、去离子水、硝酸、铁标准溶液、锰标准溶液、铜标准溶液、锌标准溶液、高纯氩气。

实验仪器包括原子吸收分光光度计、自动进样器、乙炔钢瓶、空气压缩机、取样瓶和容量瓶等。

3.1.3实验步骤

（1）打开主机电源开关并等待设备自检完毕。

（2）设备自检完毕后，打开计算机软件。

（3）新建一个工作表。

（4）检查空心阴极灯的安装和灯座位置是否符合要求。

（5）选择火焰法为检测方法，并先选择一种需要检测的元素。

（6）对进样方法、校正模式和测量模式进行编辑和确认，并调整好光学参数、标样浓度以及校正项曲线。

（7）选中需要测试的样品项目，并确定是否需要重新优化，如不需要更换灯，则不必进行重新优化。

（8）先进行仪器调零，调零完毕后，开始点火测试，依次进行数次测定。

（9）测试完毕后，关闭乙炔气瓶，关闭空气压缩机并进行放气工作。

（10）整理完仪器设备后，再次新建任务，对其他元素进行测定。

4 数据处理和结果讨论

4.1 对铁元素的测定结果和讨论

铁元素的测量过程中，其主要测量条件如表1所示。其中，对于吸收波长的选择而言，需要确保待测元素在该吸收线上具有较高的灵敏度，同时又不会与其他元素的谱线发生重叠。因此，选用248.3 mm作为铁元素的吸收波长，能够满足灵敏度的要求。灯电流的选择方面，以该灯最大允许电流值的80%最为适宜，能够确保在灯能量稳定的基础上降低能耗。

表1 原子吸收分光光度法检测铁元素的条件

在进行多组实验后，可根据所获得的数据进行标准曲线的绘制。首先配制浓度为0.25、0.50、1.00、2.00、5.00 mg/L铁标准溶液，按照实验方法确定的最佳条件测定，并绘制标准曲线。标准曲线为线性，相关系数r=0.999。

同时，经Excel软件进行分析和计算得出，其测定值的平均数约为0.503 mg/L，相对误差约为±0.9%，标准偏差为3.451×10-3。从相对误差和标准偏差计算结果来看，原子吸收分光光度法对水样中铁离子的检测准确度较为可靠。

由于在水处理中，含铁的水处理剂得到了广泛使用，因此，国标中饮用水含铁量的限制为≤3.0 g/L，由此可见，该饮用水待测试样中的铁含量符合要求。

4.2 对锰元素的测定结果和讨论

对待测水样进行3次重复测量，其测量结果如表2所示。

表2 水样中锰元素的测定结果

在得到相应数值之后，用最小二乘法进行拟合，即可得到回归方程，该回归方程为y=0.2578x+0.0022，相关系数r=0.9998。其中，y为吸光度，x为锰元素之浓度。由此不难发现，吸光度和锰元素的浓度之间存在着较为线性的关系。

同时，经Excel软件进行分析和计算得出，其测定值的平均数约为0.493 mg/L，相对误差约为±0.8%，标准偏差为2.241×10-3。从相对误差和标准偏差计算结果来看，原子吸收分光光度法对水样中锰离子的检测准确度较为可靠。

4.3 对铜元素的测定结果和讨论

通过对标准溶液和空白组的分析测试，能够得到铜元素浓度和吸光度的数值，铜元素的校准曲线数值如表3所示。

表3 铜元素曲线绘制表

根据相关计算，其回归方程为A=0.0014+0.1475c，相关系数r=0.9999。其中，A为吸光度，c为铜元素的浓度值。在此基础上，对待测试样进行重复测定，其测定结果如表4所示。

表4 铜元素测定结果

从测试结果来看，待测样品中铜元素的平均浓度约为0.818 mg/L，而在相关的国家标准中规定，饮用水中铜元素的平均浓度应不高于1.0 mg/L。由此可见，该饮用水试样中的铜元素含量符合要求。

4.4 对锌元素的测定结果和讨论

通过对待测样品和标准物质进行多次测试，所获得的吸光度数值如表5所示。

表5 各组测试中溶液的浓度以及吸光度数值

在得到相关数值后，可通过最小二乘法，建立吸光度和标准液浓度之间的回归方程，该回归方程为线性，在坐标系上为一条经过第一、第二和第三象限的直线，其与横轴的交点坐标的绝对值，则为实验中待测样品中新元素的浓度。根据计算结果表明，该待测样品中新元素的浓度为0.69μg/L，按照国家相关标准，生活饮用水中锌的含量应当小于1.0μg/L。由此可见，本待测饮用水样品中的锌含量低于标准值，符合相关规定。

5 结论

随着科技的不断发展，原子吸收分光光度法在水质检测中的应用愈发广泛。其自动化程度和精确度较高，具有很高的实用价值。因此，在农村饮用水测定金属元素含量的实验工作中，应当选用这种方法，从本文中所述的实验结果来看，其测定线性较好，结果可靠。