火焰原子吸收光谱法测工作场所中的铜－微波消解

相江英 姜虹 郑嵘

火焰原子吸收光谱法测工作场所中的铜－微波消解

相江英 姜虹 郑嵘

目的建立微波消解—火焰原子吸收光谱法测定工作场所中铜的分析方法。方法使用微孔滤膜采集工作场所空气样品，经微波消解，样品定容至10.00 m l进行分析，采用火焰原子吸收光谱法测定工作场所有毒物质铜的含量。结果该法铜的含量在0.00～10.00 mg/L范围内呈线性关系，线性相关系数大于0.998，检出限为0.0042 mg/L。相对标准偏差为0.91%，加标回收率为98%～99%。结论该法简便、快速、安全、灵敏度和精密度高，适用于工作场所中铜的测定。

微波消解;火焰原子吸收光谱法;工作场所;铜

材料与方法

1.仪器及器皿:中国Leeman MWS－2微波消解系统;美国Therm S4原子吸收分光光度计，配备乙炔－空气火焰燃烧器，铜空心阴极灯(热电公司);SIEMENS Ultraclear UV超纯水机系统;微孔滤膜(孔径0.8μm);所有玻璃仪器均以硝酸溶液(20%)浸泡24 h以上，用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗干净凉干。

2.试剂:实验用水符合GB/T 6682－2008分析实验室用水规格和试验方法一级水要求;硝酸(德国Merck公司);过氧化氢(优级纯);铜标准溶液:GBW 08615(购自国家标准物质研究中心)1000 mg/L，临用时，将标准液用1% 硝酸稀释，配成含铜100 m g/L的标准使用液。

3.方法

(1)样品处理:将采过样的微孔滤膜置于微波消解罐中，分别加入3.0m L硝酸，2.0 m L过氧化氢，放置过夜，次日，进行微波消解，微波消解条件见表1，取出冷却，电热板上赶酸，然后将消化液转入10.00 m l容量瓶中，并定容待测。同时做试剂空白。

(2)仪器工作条件:波长324.7 nm，灯电流5.0 mA，狭缝0.50 nm。测量模式:积分，氘灯扣背景。

表1 微波消化条件

(3)测定:在选定的仪器工作条件下，按标准曲线法进行测定。

(4)根据下式计算样品铜的浓度X1(mg)=(C1－Co)*10.0/1000 X(mg/m33)=X1/{V* 【293/(273+t)】* (P/101.3)}/1000 式中:C1– 测定试液中待测物的含量，mg/L;Co–空白液中待测物含量，mg/L;t－采样点的温度，℃;P－采样点的大气压，kPa;V－采样体积，L;X－空气中样品的含量，m g/m 3;

备注:时间加权平均浓度按GBZ 159规定计算。

结 果

1.标准曲线的线性关系及检出限

绘制标准曲线:0.0、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00 mg/L铜标准系列，在选定的仪器工作条件下，测定吸光度值在0.00～10.00 mg/L含量范围内呈线性关系，标准工作曲线Abs=0.004508*C+0.1473，相关系数r=0.9995。据测定检出限的方法LOD=+3s和LOQ=+10 s，分别测定2种消解方法铜的检出限，用空白对照值测定20次，计算标准偏差，见表2。

表2 微波消解与湿式消解测定铜的检出限比较(mg/L)

2.方法的干扰实验 本实验选择Zn2+，Fe3+，Ca2+，Mn2+作为干扰物质，100mg/L和10mg/L的干扰物质下0.50mg/L的铜的测定结果，扣除空白后，见表3。

表3 方法的干扰试验

3.滤膜的消解效率 取18份滤膜，分三组，每组各6份，第一组加入100mg/L的铜标准溶液25uL，第二组加入50UL，第三组加入100uL;同样品相同处理，测定，同时做滤膜空白;按下式计算滤膜消解效率

式中:T–消解效率，%;m1– 测得的待测物量，ug;m2－滤膜中加入的待测物量，ug;

表4 微波消解与湿式消解测定铜的滤膜消解效率比较(%)

4.方法的精密度 用1%HNO3溶液把铜标准溶液稀释成0.50 g/L标准使用液，加入到空白滤膜中，微波消解，同时做滤膜空白;重复测6次，计算相对标准偏差(RSD%)，扣除空白值后测定值，见表5。

5.方法的加标回收率 在空白对照滤膜中分别加入铜0.10、0.50、2.00 mg/l的标准溶液，测定样品的加标回收率，同时做空白，见表6。

实验结果表明，该法在0.00～10.00 mg/L含量范围内呈线性关系，标准工作曲线回归方程为:Abs=0.004508*C+0.1473，相关系数 r=0.9995，检出限为0.0042mg/L，相对标准偏差(RSD)为0.91%，样品加标回收率为98%～99%。

讨 论

1.微波消解和湿式消解的优缺点分析 在测定工作场所有毒物质中的重金属时，样品的采集和检测都是一次性的，不同于食品、化妆品等样品可以重复取样，测定，因而样品的前处理非常关键。国家标准的湿式消解法，从上述数据分析，其检出限、精密度、加标回收率等都符合国际检测方法的要求，并且，无微波消解的高压爆炸危险。但该法缺点是所用试剂用量大、高氯酸腐蚀性强、有爆炸危险，耗时长，空白值高，要专人看管，开放式消解，尽管有通风柜，周围仍然酸雾缭绕，不仅分析人员深受其害，也污染环境。而微波消解是在密闭容器里进行，能与酸液在短时间内达到预定温度，选择3.0 m l硝酸和2.0 m l过氧化氢，进行微波消解，能较好地破坏有机物，溶剂没有挥发损失，用量少，同时微波消解一般只需要10～20 min，它比常规加热法一般快10～100倍，而且加热均匀、消解样品的能力强、溶剂不会被溢出;采用密闭的消解罐，避免了样品在消解过程中形成的挥发物组分的损失，保证了测定结果的准确性。也避免了样品之间的相互污染和外部环境的污染。因而提高了方法的灵敏度和精密度，降低了劳动强度，改善了工作环境。

2.微波消解所用的硝酸和过氧化氢具有强的氧化性硝酸在常压下的沸点为120℃ ，在0.5MPa下，温度可达到176℃，它的氧化电位显著增大，氧化性增强。能对无机物和有机物进行氧化;过氧化氢(30%)，沸点为107℃ ，氧化能力随介质酸度的增加而增加。其分解产生的高能态活性氧对有机物质的破坏特别有利，使用时通常先加硝酸预处理后再加过氧化氢［1］。

3.微波消解样品时使用酸的注意问题 试样加酸后不要立即放入微波炉，要观察加酸后试样的反应。需要放置一段时间(最理想放置过夜)，等激烈反应过后再放入微波炉消解，否则容易引起爆炸，同时尽量避免使用高氯酸，由样品和试剂组成的溶液总体积不要超过仪器所规定的总体积。样品前处理方法酸的量对实验的影响较大，过少酸样品消化不完全，而过多酸会产生酸效应，同时试剂空白值较高，直接影响结果准确性，因而必需进行驱酸处理。

4.微波加热的功率和时间的选择 分解试样所需的能量取决于样品的用量、组成、试剂的种类及用量、容器的耐压耐温能力以及炉内的个数。在实际使用时先用低档功率、低档压力、低档温度，用短的加热时间，观察压力上升的快慢。经几次实验，方可一次设高压、高温和长的时间［2］。

综上所述，采用微波消解－火焰原子吸收光谱法测定工作场所铜，该法具有简便、快速、灵敏度和精密度高的特点，适用工作场所铜的测定。

表5 微波消解与湿式消解测定铜的精密度比较

表6 微波消解与湿式消解测定铜的加标回收率比较

1 徐伯洪.工作场所有害物质监测方法［M］.北京:中国人民公安大学出版社，2003，152 – 154..

2 王娟，曹惠君.微波消解－ICP－AES法测空气样品中铅、镉、锰、锌［J］.中国卫生检验杂志 ，2006，16(8):945-946..

200136 上海市浦东新区疾病预防控制中心

铜是一种存在于地壳和海洋中的金属，是一种人体必须的微量元素。为了控制人体对铜的摄入量，国家制定了工作场所有毒物质铜限量标准以及相应标准检验方法，目前，检测工作场所中有毒物质铜的方法是湿式消解－火焰原子吸收光谱法，但湿式消解所用试剂多，污染严重，时间长，对实验人员健康危害大。我们使用微孔滤膜采集工作场所空气样品，后采用微波消解－火焰原子吸收光谱法测定工作场所中有毒物质铜分析方法，现介绍如下。