原子吸收分光光度法测定水中微量镉

（上海金山自来水有限公司,上海 201599）

1 研究意义及内容

镉存在于绝大多数淡水中，含量低于1μg/L。人体内本没有金属镉，存在于人体内的镉元素多是因为人们所生活的环境恶劣，空气污染严重，经呼吸道进入体内[1]。

优化火焰原子化法和石墨炉原子化法的工作条件，可检测水中的微量元素铜和镉含量，避免水中金属元素超标引发疾病，从而提高人们生活饮用水的质量。

石墨炉原子化法检测水中镉含量，需要先优化石墨炉原子化法的工作参数，包括灯电流、干燥温度、原子化温度和清除温度等，再通过灵敏度、精密度和加标回收率考察在优化后的工作条件下的实验结果。

2 石墨炉原子化法测定水中镉含量

2.1 实验仪器、试剂

AAnalyst-800原子吸收分析仪：珀金埃尔默仪器有限公司(Perkin Elmer)。

AS-800 自动取样器：珀金埃尔默仪器有限公司(Perkin Elmer)。

镉空心阴极灯：珀金埃尔默仪器有限公司(Perkin Elmer)。

硝酸（Analytical Reagent）：上海长城华美仪器化剂有限公司。

镉元素标准溶液(100mg/L)：中国计量科学研究院。

实验室用水：新制备的去离子水。

移液管、烧杯、容量瓶等玻璃仪器均用硝酸(1+1)浸泡24h后，再用去离子水清洗两次，最后用流动的去离子水冲洗。

2.2 实验

石墨炉法检测镉原子吸收分析仪的推荐参数，如表1所示。

表1 镉-推荐及实际工作参数

（1）以10μg/L镉标准溶液为待测试液；调节灯电流26mA～6mA，设定其他测定条件，如表1所示；连续测定5次，计算5次所测得的吸光度(A)；考察灯电流对灵敏度的影响。

（2）以10μg/L镉标准溶液为待测试液；调节灰化温度300℃～500℃，设定灯电流4mA，干燥温度110℃，其他测定条件如表1所示；连续测定5次，计算5次所测得的吸光度(A)；考察灰化温度对灵敏度的影响。

（3）以10μg/L镉标准溶液为待测试液；调节原子化温度1 200℃～1 600℃，设定灯电流4mA，干燥温度110℃，灰化温度400℃，其他测定条件如表1所示；连续测定5次，计算5次所测得的吸光度(A)；考察原子化温度对灵敏度的影响。

（4）选定工作条件如表1所示。

（5）用100mg/L的镉标准溶液在1%的硝酸介质中逐级稀释配置浓度为0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0μg/L的镉标准使用液；按照检测方法，检测不同浓度待测试液的吸光度。

（6）配制1μg/L镉标准使用液。取1μg/L镉待测试样按实验方法，设定优化后的最佳工作参数，做10组平行实验，对镉元素测定吸光度。

（7）配制10μg/L镉标准使用液、20μg/L镉标准使用液。取两份0.5μg/L、1μg/L的镉标准溶液49mL，分别再加入10μg/L镉标准使用液、20μg/L镉标准使用液1mL，混合均匀，按实验方法，设定优化后的最佳工作参数，对镉元素测定吸光度。

2.3 结果与讨论

2.3.1 波长的选择

通常元素灯发射出的特征光谱有若干个波长，一般选择最灵敏的，可以提高检测的灵敏度和获得较低的检出限。检测时，为了提高稳定性，检测含量较高的试样可以选择次灵敏的。镉在水中含量较少，故选用的最灵敏光谱波长为228.8nm[2]。

2.3.2 灯电流对信号的影响

在实际实验研究工作中，选择合适的灯电流时，最合适的灯电流应通过实验确定，使光源的发射强度稳定，信噪比高，灵敏度和检出限配合适当。空心阴极灯在使用前通常需要预热10min～30min[2]。

实验结果如表2所示。

表2 不同灯电流对检测结果的影响

表3 不同灰化温度对检测结果的影响

表4 不同原子化温度对检测结果的影响

表5 镉-优化后的实际工作条件参数

表6 待测试液的检测结果

由表2可知：灵敏度随着灯电流的增加而减小，灯电流在46mA～6mA时，灵敏度较稳定且峰光滑无肩峰，因此应选择灯电流4mA，此时灵敏度、能量值较大。

2.3.3 干燥温度的选择

一般干燥温度稍高于溶剂的沸点，本实验的试样溶剂为1%硝酸，选择干燥温度为110℃。

2.3.4 灰化温度对信号的影响

在待检测元素没有损失的前提下，优先选择比较高的灰化温度，能更多地除去共存组分，降低基体和背景对待检测元素的干扰，提高准确度[3]。

实验结果如表3所示。

由表3可知：灵敏度随着灰化温度的增加而减小，灯电流在400℃～450℃时，灵敏度较稳定，且出峰位置较恰当，因此应选择灰化温度为400℃，此时灵敏度较高。

2.3.5 原子化温度对信号的影响

待检测元素及其化合物的性质决定了原子化温度，一般选择吸光度趋于稳定后，刚好出现最大吸光度时的温度[1]。

实验结果如表4所示。

由表4可知：随着灰化温度的增加，吸光度呈先下降后上升的趋势；原子化温度在1400℃～1600℃时吸光度较稳定；且温度在1 600℃时出现最大吸光度，因此应选择1 600℃作为原子化温度。

2.3.6 清除温度的选择

清除温度通常要比原子化温度高200℃～300℃，根据原子化温度1 600℃，选择镉的清除温度1 900℃。

2.3.7 石墨炉法检测水中镉含量的最佳工作参数

采用控制变量的方法，以10μg/L镉标准试样，依次调节灯电流、干燥温度、灰化温度、原子化温度，优化得到了该原子吸收仪石墨炉法检测镉含量时的最佳工作条件参数，如表5所示。

2.4 标准曲线

检测结果见表6。

根据表6的结果绘制镉的标准曲线，标准曲线方程为：y=0.04605x+0.002 89，相关系数R2=0.998 52。标准相关系数较高，符合朗伯-比尔定律，线性较优。

吸光度A随浓度的变化率dA/dC,即标准曲线的斜率,也是灵敏度。灵敏度S=0.046 05。

2.5 精密度

测定结果如表7所示。

计算得

2.6 加标回收率

测定结果如表8所示。

表7 精密度的测定结果

表8 加标回收率的测定结果

由实验结果可得，回收率在95%～103%。

3 结论

本文采用控制变量的方法优化石墨炉法检测镉元素含量的工作条件——波长、灯电流、干燥温度、灰化温度、原子化温度、清除温度，用优化后的工作参数所得的检测结果较好。

（1）标准曲线的相关系数R2约为0.999，线性关系较好。

（2）精密度的相对标准偏差RSD为0.70%。

（3）加标回收率在95%～103%。

优化后的石墨炉原子吸收分光光度法具有精密度高、回收率满足微量元素分析准确度的要求、操作简单快捷的优点，是检测水中镉含量的优良方法，可以作为检测水中镉含量的常用方法。