石墨炉原子吸收测定重金属的质量控制措施

     邹大松 向雅洁

    摘 要：本文介绍了石墨炉原子吸收光谱法测定重金属元素过程中仪器、操作规范、试剂等各个环节质量控制的措施。

    关键词：石墨炉原子吸收 ?质量控制 ?检测结果 ?准确性

    1 质量控制的重要性

    采用石墨炉原子吸收光谱法对各类金属元素进行检测时，容易受到仪器准确性、操作不规范、试剂或玻璃器皿被污染等的影响，致使微量的检测结果产生偏差[1]。为了保证实验数据的准确性，需要对实验过程进行质量控制，尽可能的将系统误差降到最低，从而得到准确的检测结果[2]。

    2 各类重金属的危害

    2.1 镉

    镉不是人体所必需的元素，人体内的镉元素往往通过食物、水和空气等外界环境进入体内而蓄积下来。镉的毒性较大，会对呼吸道产生刺激，尤其是对肾脏功能的损害尤为明显，且在人体内自我代谢排出的速度较慢。日本曾因镉中毒出现“痛痛病”，欧盟也将镉元素列为高危害有毒物质与可致癌物质进行规管。

    2.2 汞

    汞是一种剧毒非必需元素，可在生物体内积累，容易被皮肤、呼吸道及消化道吸收。同时，汞对消化道有腐蚀作用，对肾脏、毛细血管、中枢神经系统均有所损害，长时间暴露在高汞环境中甚至可导致脑损伤和死亡。

    2.3 铅

    铅是严重危害人体健康的重金属元素，大多通过饮食等方式进入体内。当人体内的铅含量达到一定程度时，会严重损害身体的血液系统、神经系统等，尤其会对婴幼儿童的健康产生难以逆转的影响。

    2.4 铬

    铬是人体必需的一种微量元素，但铬的过量摄入也会导致中毒的情况。通常而言，引起人们中毒的主要为6价铬，它具有强氧化性，易穿入生物膜对人体造成损伤，而2价、3价铬能在皮肤表层形成稳定的配合物，不会引起生物效应。

    3 石墨炉原子吸收实验内的质量控制

    3.1 玻璃器皿

    在重金属痕量分析的过程中，使用干净无污染的玻璃器皿是做好石墨炉原子吸收光谱法的前提，故从样品前处理到定容上机的所有步骤中用到的玻璃器皿都要严格按照国家标准的要求进行处理——使用（1+4）硝酸浸泡24小时以上，用去离子水反复冲洗烘干后再使用。实验过程中，如果所用的玻璃器皿被污染，将会影响到整个实验的结果。此外，浸泡玻璃器皿的硝酸也需及时更换。

    3.2 无机酸

    采用石墨炉原子吸收光谱法进行测定时，硝酸、盐酸等无机酸是常用的溶剂，如果这些无机酸中含有微量金属杂质，将会直接影响到检测结果空白值的大小。因此，在实验过程中，应尽量选择高纯度酸以减少杂质带来的干扰。此外，在测定不同元素时，国家标准对所用酸的纯度也有着相应要求，一般应使用优级纯无机酸。如果测得无机酸溶剂空白值偏高，在排除玻璃器皿与石墨管被污染的情况下，应选取纯度更高的无机酸来减少溶剂空白值。

    3.3 石墨管

    石墨管是石墨炉原子吸收光谱法的主要耗材之一，分为普通石墨管、热解石墨管和平臺石墨管。其中，普通石墨管精密度和灵敏度较好，适合承受低温原子化温度;热解石墨管能承受高温原子化温度，但灵敏度与精密度偏低。因此，检测时可根据所测重金属元素的原子化温度选择适合的石墨管。此外，酸的浓度与保护气氩气的浓度也会影响石墨管的寿命，如果实验中途更换石墨管，实验之前的标准曲线与数据则需要使用新的石墨管重新测定，以此保证检测数据的准确性。

    3.4 进样针

    石墨炉原子吸收的进样器易受外部环境的影响，故每次开机做实验之前要检查进样器是否稳定，进样针是否能插入到石墨管内，进样针在石墨管的深度是否合适等。如进样针在石墨管的深度太深，每次排液时会造成待测液飞溅，导致被测物损失;如进样针太浅，进样针管壁不够干净，由于水的张力会让待测液在石墨管洞口形成水膜，进而造成污染。因此，在每次更换石墨管或调整石墨管位置后都要对进样针进行调节，从而保证每次进样量一致。

    3.5 仪器平行性

    将仪器调试好后，对同一待测物反复进样，通过每针所测数据来计算仪器的整体平行性。可以对一个样品连续进样数针，对所测结果计算RSD值，若RSD值小于5%，说明仪器平行性良好，可以进行实验[3]。

    3.6 升温程序

    在使用石墨炉原子吸收光谱法测定金属元素时，摸索出最佳的升温程序对于检测分析工作来说十分重要。一般而言，升温程序主要分为4个阶段：干燥温度、灰化温度、原子化温度和净化温度，且不同金属元素的灰化温度与原子化温度并不相同。原子化温度太高不仅会使仪器灵敏度降低、重现性变差，还会减少石墨管的使用寿命。通常而言，在获得最大原子吸收信号的前提下，尽量使用较低的原子化温度。

    3.7 质控

    质控时，通常是在每次实验加入质控样与待测样一起进行前处理分析，通过对质控样品的数据结果来判断本次实验数据的准确性而进行的质量控制措施[4]。如果质控的检测结果与标准值之差的绝对值不处于不确定度的范围内，应核查该实验过程中是否存在系统误差或其他可能影响质控检测结果的因素，通过质控可确保检测结果的准确性。

    4 总结

    总而言之，影响石墨炉原子吸收光谱法检测结果的因素有很多。因此，必须重视实验过程的每个细节与步骤，加强实验内部的质量控制管理，才能保证每次实验结果的准确性。

    参考文献：

    [1] 田先，清张喜，翠胡方，等.原子吸收法检测重金属元素的实验室内质量控制研究进展[J].化学研究与应用，2014，02：160-163.

    [2] 袁梅，章伍林，王平，等.试述食品中重金属元素检测方法研究进展[J].现代食品，2019，23：13-14.

    [3] 何健飞.石墨炉原子吸收光谱法检测质量的控制[J].职业与健康，2008，24：1452-1453.

    [4] 唐月，马亚飞.食品中重金属元素检测方法研究进展[J].食品安全导刊，2019（15）：99，02.