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摘 要:为贯彻落实国家“可持续发展”战略方针,确保水资源监测工作的有效落实,是现阶段环保部门作业的重中之重,为此本文主要基于原子吸收光谱的工作原理和特性,对环境重金属离子检测技术进行了系统化剖析,由此为国家可持续发展目标的达成奠定良好基础。
关键词:原子吸收光谱;作业原理;重金属离子检测;技术实践
一、原子吸收光谱作业的基本概述
(一)原子吸收光谱工作原理
在当前工业化建设进程不断推进的新产业时代背景下,生态环境污染问题的加剧在损害企业形象的同时,也给区域人们的生命财产埋下了巨大安全隐患,其中水作为生命之源,水质的优劣与人们的健康息息相关。经大量调研数据分析可知,重金属是水质污染问题的主要因素,其破坏力和影响力是十分巨大的,为提高水环境中重金属离子检测数据的精准度,将原子吸收光谱实践于水质杂质测定现已迫在眉睫。
简单来讲,“原子吸收光谱法”是基于气态的基态原子外层电子,对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度,来定量被测元素含量为基础的分析方法,与传统重金属检测方式方法相比,准确度高、灵敏度高、选择性好、分析范围广以及分析速度快等是其显著优势。
(二)原子吸收光谱分析仪器
在原子吸收光谱法应用过程中,光谱分析仪作为检测过程中的主要设备,内部是由发光光源、原子化器、单色器(分光器)及检测器组成,从某方面而言对元素进行测定时,对不同的元素操作人员需选用不同的元素灯进行测定。在原子吸收光谱仪中,发光发光光源的作用是发出所需测定金属元素的特定光谱线,而原子化器作为仪器的关键部件之一,将待测样品干燥、蒸发并转变为气态原子是其承担的主要功能,至于由由入射和出射狭缝、反光镜、聚光镜和色散元件组成的分光器,主要作用是屏蔽不符合檢测需求的辐射。
二、基于原子吸收光谱的环境重金属离子检测技术概述
(一)分离富集技术
就目前来看,在进行重金属离子检测过程中,为从根本上提高检测数据的精准度和科学性,将分离富集技术实践其中,不仅规避了以往检测问题的发生,此外在推动产业进一步发展中也发挥了重要性作用。目前来看由于水环境中水样的基体组成较为复杂,被测重金属元素在水样中的含量往往又很低,分离富集技术在实践过程中,其方式方法主要包括:
1.萃取
1.1固相萃取
作为近年来一种常用的样品预处理技术手段,固相萃取是由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来的,用以样品的分离、净化和富集。与传统萃取方式相比,固相萃取在提高分析物回收率以及有效分离分析物和干扰成分的同时,还降低了样品处理的操作流程,解放了人力资源。目前来看分析物和干扰成分在分离过程中,常用的模式有三种,即——正相(吸附剂极性大于洗脱液极性,可保留极性物质)、反相(吸附剂极性小于洗脱液极性,中等极性到非极性化合物是主要萃取化合物)、离子交换(吸附剂是带有电荷的离子交换树脂,电荷的化合物是萃取目标化合物,两者之间依据静电吸引力相互作用),目前来看目标化合物和吸附剂两者之间的极性越相似,保留越好。
1.2单滴微萃取
简单来讲,“单滴微萃取”就是通过滴加萃取溶剂(一滴)使分析物从水相转移至有机相(萃取溶剂)后利用相关仪器进行检测的一种技术手段。在萃取过程中单滴微萃取也是现阶段一种常用的重金属离子萃取手段,与固相萃取相比,有机萃取溶剂用量非常小,为微升级甚至纳升级,富集倍数大、萃取效率高、重现性好、可操作性强以及成本低廉是其显著应用优势。
1.3浊点萃取
作为种环保型萃取技术,浊点萃取以表面活性剂的浊点现象为基础,通过改变实验参数引发相分离进行检测。相对其它几种萃取手段而言,浊点萃取只能用于两水相之间,经济实惠、分离速度快以及萃取富集效率高是其显著优势。
2.在线富集
就目前来看,在分离富集技术应用过程中,在线富集作为现代处理方法的发展方向,在一定程度上通过通过自动前处理有效地消除环境水样中携带的大量钠盐和钾盐,降低了原子吸收光谱使用过程中的干扰问题,由此在提高环境水样高效分离的同时,推动了国家的可持续发展,具体而言在线富集技术的应用主要是通过使用流动注射分析技术。
(二)原子化技术
1.火焰原子化
基于原子吸收光谱法,火焰原子化是一种最为普遍的用于测定原子化元素的检测技术,对于大多数元素而言,这种方式的使用具有极高的灵敏度和检测精准度,此外操作性强也是这种技术手段最为显著的应用优势。但与此同时相对而言,将试液引入火焰并使其原子化经历了复杂的过程(雾粒的脱溶剂、蒸发、解离),据调查在此过程中只有15%左右的试液被原子化,而剩余的85%由废液管排出,这样低的原子化效率成为提高灵敏度的主要障碍。
2.非火焰原子化
经大量调研数据分析可知,石墨炉原子化是现阶段非火焰原子化应用过程中最为常用的原子化技术手段,原子化效率高、灵敏度高、用样量小以及可分析固体和悬浮体(火焰原子化器来分析固体十分困难)是这种技术手段的显著应用优势,就目前来讲这种技术也常用于作痕量分析。在石墨炉法使用过程中,为确保应用效益的最大化发挥,工作人员需根据待测元素及样品选择适合的石墨管——普通石墨管(测定各种元素,特别是低温(≤2000℃)原子化元素亦或是检测灵敏度要求低的元素)、热解石墨管(热解石墨管通常用钨或钽修饰表面,适用于高温原子化的元素分析)和平台石墨管(平台石墨管的特点是将样品溶液注射到平台上。适用于中、低温(≤2400℃)原子化元素)是目前最为常用的三种石墨管。
三、结语
简而言之,在当前工业化建设进程不断推进的新产业时代背景下,国民经济快速化发展的同时,周遭生态环境遭到了严重破坏,其中作为生命之源,水资源污染的严重化也给人们生命财产埋下了巨大安全隐患,故此为从根本上提高水环境中重金属离子检测数据的精准度,基于原子吸收光谱对检测技术进行不断优化,推动原子吸收仪器的不断更新和发展,采取相应的措施进行调节水体环境,是促进我国生态环境可持续发展的重要战略基础和根本前提。
参考文献
[1]叶訚;王东梅;杨振;胡军;刘子怀;;大学校园土壤中重金属污染研究[J];环境科学与管理;2010年12期
[2] 况辉;卢邦俊;;微波消解-原子吸收分光光度法测定土壤中的Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni[J];分析仪器;2007年04期
[3] 梁琛;;浅谈原子吸收分光光度计在环境监测中的应用[J];环境科学与管理;2006年05期
[4] 肖美丽,冷家峰,刘仙娜,崔丽英;石墨炉原子吸收分光光度法测定大气颗粒物中的镉[J];化学分析计量;2003年06期
[5] 叶谦辉;张璜;赵祥峰;;用透射电镜和火焰原子吸收法分析大气总悬浮颗粒物[J];化学分析计量;2007年04期
[6] 杨宏奎;薛敏;戈春;;仪器分析在环境监测中的应用研究[J];科技创新与生产力;2012年03期
[7] 景丽洁;马甲;;火焰原子吸收分光光度法测定污染土壤中5种重金属[J];中国土壤与肥料;2009年01期
关键词:原子吸收光谱;作业原理;重金属离子检测;技术实践
一、原子吸收光谱作业的基本概述
(一)原子吸收光谱工作原理
在当前工业化建设进程不断推进的新产业时代背景下,生态环境污染问题的加剧在损害企业形象的同时,也给区域人们的生命财产埋下了巨大安全隐患,其中水作为生命之源,水质的优劣与人们的健康息息相关。经大量调研数据分析可知,重金属是水质污染问题的主要因素,其破坏力和影响力是十分巨大的,为提高水环境中重金属离子检测数据的精准度,将原子吸收光谱实践于水质杂质测定现已迫在眉睫。
简单来讲,“原子吸收光谱法”是基于气态的基态原子外层电子,对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度,来定量被测元素含量为基础的分析方法,与传统重金属检测方式方法相比,准确度高、灵敏度高、选择性好、分析范围广以及分析速度快等是其显著优势。
(二)原子吸收光谱分析仪器
在原子吸收光谱法应用过程中,光谱分析仪作为检测过程中的主要设备,内部是由发光光源、原子化器、单色器(分光器)及检测器组成,从某方面而言对元素进行测定时,对不同的元素操作人员需选用不同的元素灯进行测定。在原子吸收光谱仪中,发光发光光源的作用是发出所需测定金属元素的特定光谱线,而原子化器作为仪器的关键部件之一,将待测样品干燥、蒸发并转变为气态原子是其承担的主要功能,至于由由入射和出射狭缝、反光镜、聚光镜和色散元件组成的分光器,主要作用是屏蔽不符合檢测需求的辐射。
二、基于原子吸收光谱的环境重金属离子检测技术概述
(一)分离富集技术
就目前来看,在进行重金属离子检测过程中,为从根本上提高检测数据的精准度和科学性,将分离富集技术实践其中,不仅规避了以往检测问题的发生,此外在推动产业进一步发展中也发挥了重要性作用。目前来看由于水环境中水样的基体组成较为复杂,被测重金属元素在水样中的含量往往又很低,分离富集技术在实践过程中,其方式方法主要包括:
1.萃取
1.1固相萃取
作为近年来一种常用的样品预处理技术手段,固相萃取是由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来的,用以样品的分离、净化和富集。与传统萃取方式相比,固相萃取在提高分析物回收率以及有效分离分析物和干扰成分的同时,还降低了样品处理的操作流程,解放了人力资源。目前来看分析物和干扰成分在分离过程中,常用的模式有三种,即——正相(吸附剂极性大于洗脱液极性,可保留极性物质)、反相(吸附剂极性小于洗脱液极性,中等极性到非极性化合物是主要萃取化合物)、离子交换(吸附剂是带有电荷的离子交换树脂,电荷的化合物是萃取目标化合物,两者之间依据静电吸引力相互作用),目前来看目标化合物和吸附剂两者之间的极性越相似,保留越好。
1.2单滴微萃取
简单来讲,“单滴微萃取”就是通过滴加萃取溶剂(一滴)使分析物从水相转移至有机相(萃取溶剂)后利用相关仪器进行检测的一种技术手段。在萃取过程中单滴微萃取也是现阶段一种常用的重金属离子萃取手段,与固相萃取相比,有机萃取溶剂用量非常小,为微升级甚至纳升级,富集倍数大、萃取效率高、重现性好、可操作性强以及成本低廉是其显著应用优势。
1.3浊点萃取
作为种环保型萃取技术,浊点萃取以表面活性剂的浊点现象为基础,通过改变实验参数引发相分离进行检测。相对其它几种萃取手段而言,浊点萃取只能用于两水相之间,经济实惠、分离速度快以及萃取富集效率高是其显著优势。
2.在线富集
就目前来看,在分离富集技术应用过程中,在线富集作为现代处理方法的发展方向,在一定程度上通过通过自动前处理有效地消除环境水样中携带的大量钠盐和钾盐,降低了原子吸收光谱使用过程中的干扰问题,由此在提高环境水样高效分离的同时,推动了国家的可持续发展,具体而言在线富集技术的应用主要是通过使用流动注射分析技术。
(二)原子化技术
1.火焰原子化
基于原子吸收光谱法,火焰原子化是一种最为普遍的用于测定原子化元素的检测技术,对于大多数元素而言,这种方式的使用具有极高的灵敏度和检测精准度,此外操作性强也是这种技术手段最为显著的应用优势。但与此同时相对而言,将试液引入火焰并使其原子化经历了复杂的过程(雾粒的脱溶剂、蒸发、解离),据调查在此过程中只有15%左右的试液被原子化,而剩余的85%由废液管排出,这样低的原子化效率成为提高灵敏度的主要障碍。
2.非火焰原子化
经大量调研数据分析可知,石墨炉原子化是现阶段非火焰原子化应用过程中最为常用的原子化技术手段,原子化效率高、灵敏度高、用样量小以及可分析固体和悬浮体(火焰原子化器来分析固体十分困难)是这种技术手段的显著应用优势,就目前来讲这种技术也常用于作痕量分析。在石墨炉法使用过程中,为确保应用效益的最大化发挥,工作人员需根据待测元素及样品选择适合的石墨管——普通石墨管(测定各种元素,特别是低温(≤2000℃)原子化元素亦或是检测灵敏度要求低的元素)、热解石墨管(热解石墨管通常用钨或钽修饰表面,适用于高温原子化的元素分析)和平台石墨管(平台石墨管的特点是将样品溶液注射到平台上。适用于中、低温(≤2400℃)原子化元素)是目前最为常用的三种石墨管。
三、结语
简而言之,在当前工业化建设进程不断推进的新产业时代背景下,国民经济快速化发展的同时,周遭生态环境遭到了严重破坏,其中作为生命之源,水资源污染的严重化也给人们生命财产埋下了巨大安全隐患,故此为从根本上提高水环境中重金属离子检测数据的精准度,基于原子吸收光谱对检测技术进行不断优化,推动原子吸收仪器的不断更新和发展,采取相应的措施进行调节水体环境,是促进我国生态环境可持续发展的重要战略基础和根本前提。
参考文献
[1]叶訚;王东梅;杨振;胡军;刘子怀;;大学校园土壤中重金属污染研究[J];环境科学与管理;2010年12期
[2] 况辉;卢邦俊;;微波消解-原子吸收分光光度法测定土壤中的Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni[J];分析仪器;2007年04期
[3] 梁琛;;浅谈原子吸收分光光度计在环境监测中的应用[J];环境科学与管理;2006年05期
[4] 肖美丽,冷家峰,刘仙娜,崔丽英;石墨炉原子吸收分光光度法测定大气颗粒物中的镉[J];化学分析计量;2003年06期
[5] 叶谦辉;张璜;赵祥峰;;用透射电镜和火焰原子吸收法分析大气总悬浮颗粒物[J];化学分析计量;2007年04期
[6] 杨宏奎;薛敏;戈春;;仪器分析在环境监测中的应用研究[J];科技创新与生产力;2012年03期
[7] 景丽洁;马甲;;火焰原子吸收分光光度法测定污染土壤中5种重金属[J];中国土壤与肥料;2009年01期