用原子吸收光谱法测铜最佳测试条件探讨

白淑娟，郭 炜，索 赓，宋瑞勇，何化平

（黄河水利委员会 三门峡库区水文水资源局，河南 三门峡 472000）

0 引言

铜是人体必需的微量元素， 人体中有30 多种蛋白质和酶含有铜元素。 水体中， 铜含量达0.01 mg／L 时，能抵制细菌生长，保持饮用水清洁卫生；超过3 mg／L 时，有异味，使人产生不舒服感。铜的测定方法主要有火焰原子吸收分光光度法、二乙基二硫代氨基甲酸钠－四氯化碳萃取分光光度法、 新铜试剂分光光度法，阳极溶出付安法等［1］。 其中，火焰原子吸收分光光度法准确、快速、干扰少，适用于多种金属成分连续测定，是目前测定铜的最好方法。

火焰原子吸收法是利用空心阴极元素灯光源发出被测元素的特征辐射光，被火焰原子化器产生的样品蒸气中的待测元素基态原子所吸收，再通过测定特征辐射光被吸收的大小，计算出待测元素的含量的测试方法。 实践表明， 要得到理想的测量结果， 实验条件非常重要， 必须确定仪器最佳测试条件。 本试验改变测试条件，通过对黄河流域统一发放的能力验证样品进行比对试验分析，样品测定结果的精密度、准确度均符合规范要求，进而确定了最佳测试条件。

1 实验仪器与试剂

1.1 实验仪器

实验所用仪器包括：AA400 原子吸收光谱仪（美国Perkin Elmer 公司生产）、铜空芯阴极灯（美国Perkin Elmer 公司生产）、TDL－40B 离心机（上海安亭科技仪器厂制造）和TTL－30 超纯水器（北京同泰联科技发展有限公司制造）。

1.2 实验试剂

实验用水全部为TTL－30 超纯水器制备的去离子水；所用硝酸（HNO3）密度ρ＝1.4 g／ml，纯度为优级纯；所用燃料为钢瓶气乙炔，纯度99.9%。另外，还需要制备1000 mg／L 铜储备液，100.0 mg／L 的标准溶液，10.00 mg／L 的使用溶液。

储备液的制备方法为：称取0.5000 g 高纯铜粉（上海化学试剂分装厂生产），用5 ml HNO3优级纯加热溶解，直至溶解完全，然后用去离子水稀释定容至500 ml容量瓶中，转移至1 000 ml 聚乙烯中。标准溶液的制备方法为： 用清洁干燥的移液管准确移取10.0 ml 铜储备液，移入100 ml 容量瓶中，使用去离子水稀释至刻度线，充分混匀。 使用溶液的制备方法为：用清洁干燥的移液管准确移取10.0 ml 铜标准溶液10 ml， 至100 ml 容量瓶中，使用去离子水稀释到刻度，充分混匀。

1.3 玻璃器皿

将5 ml、10 ml 分度吸管在硝酸中浸泡24 h，用自来水和去离子水冲洗干净并干燥。 将10 ml、25 ml单标线吸管1∶5 在硝酸中浸泡24 h， 用自来水和去离子水冲洗干净并干燥。 将50 ml、100 ml、500 ml 容量瓶在1∶5 硝酸中浸泡24 h， 用自来水和去离子水冲洗并干燥。

2 样品前处理

2.1 样品来源及现状

黄河水利委员会水文局下达的5 个实验室间样品比对任务，样品号分别是2＃、3＃、7＃、24＃、32＃。5 个样品包括黄河内蒙古包头段的昭君坟断面自然沉降30 min 后的水样，分别配制黄河原水（每升水样加硝酸5ml）和加铜标准溶液（标准溶液采购自水利部水环境监测评价研究中心）的样品各一个；另用铜标准溶液分别配制高、中、低三个浓度的盲样。 用pH 试纸测定5 个样品，pH 值均小于2。

2.2 采样后的处理

2#、3#、7#、24#、32#样品收到后即放置于冰箱内，在2～5 ℃温度中保存。在分析前，取样品于室温下放置4 h。

2.3 质控样

采用水利部水环境监测评价研究中心国标号为GBW（E）080196，样品号为81130#的铜、锌、铅、镉标准物质， 用清洁干燥的单标线吸管从安瓿中准确移取10.0 ml 标准溶液至500 ml 容量瓶中，使用1%硝酸定容，充分混匀。

3 能力验证比对试验

3.1 绘制标准曲线

分别取浓度为10.00 mg／L 的铜标准溶液0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、8.00 mL、12.00 mL、16.00 ml，置于10 个100 mL 容量瓶中，在各容量瓶中加入1∶1 硝酸2 mL，并用去离子水稀释至标线。铜标准系列的浓度分别为0.00 mg／L、0.10 mg／L、0.20 mg／L、0.40 mg／L、0.80 mg／L、1.20 mg／L、1.60 mg／L，在光谱仪中输入铜标准系列浓度值， 可计算出仪器吸光度［2］，如表1 所示。

表1 灯电流流量15mA、乙炔流量2.50L/min 时吸光度计算值Table 1 Absorbance value of 15 mA lamp current flow, 2.50 L/min acetylene flow

以表1 浓度值为纵坐标、以仪器示值为横坐标，可绘制工作曲线。 所绘工作曲线的相关系数R 为1.0000， 斜率b 为3.215， 截距a 为0.674。 根据SL219-98《水环境监测规范》的要求，铜工作曲线的相关系数（R）＞0.999，截距＜5.0，均符合SL219-98《水环境监测规范》［3～4］。

3.2 样品测定

按实验室内质量控制要求， 在分析能力验证样品的同时，对质量控制样品81130#、加标回收样品三门峡公路桥（右）、三门峡坝下（右）与能力验证样品进行分析。能力验证样品取上清液分析，加标回收样品取离心水分析。三门峡公路桥右、三门峡坝下右断面的回收率均为95.6%，其他监测结果如表2 所示。

依据黄水测［2009］25 号文件《关于下发实验室能力验证比测试验结果的通知》，经水文局密码解密后，2#样品的真值为0.875 mg／L，3#样品的理论值0.025 mg／L，7#样品的理论值0.500 mg／L，24#样品的理论值＜DL，32#样品的理论值0.200 mg／L， 质控样81130#的真值为0.885±0.045 mg／L。

表2 灯电流15 mA 乙炔流量2.50 L/min 室温取上清液测定结果Table 2 Measuring results of supernatant at room temperature of 15 mA lamp current flow, 2.50 L/min acetylene flow

4 选择最佳测试条件测定能力验证样品

根据火焰原子吸收光谱法测铜， 采用贫燃性空气—乙炔火焰，其燃助比小于1∶6，燃烧充分，温度较低，适用于易离解，易电离的元素。 测铜项目时改变乙炔-空气的流量，设置空气的流量为10.00 L／min，乙炔的流量由2.50 L／min 改变为1.95 L／min。 在能满足检测条件的情况下，应尽量采用低电流，以延长灯的寿命。

4.1 最佳测试条件工作曲线的绘制

仪器推荐铜灯的灯电流为15 mA。 为延长灯的使用寿命，将铜灯的灯电流改变为10 mA，其他仪器设置参数不变，信号值0.2116～0.2170，可计算出仪器吸光度，如表3 所示。

以表3 浓度值为纵坐标、以仪器示值为横坐标，绘制工作曲线。 工作曲线的相关系数R 为0.9999，斜率b 为3.355， 截距a 为-0.490。 根据SL219-98《水环境监测规范》的要求，铜工作曲线的相关系数（R）＞0.999，截距＜5.0，均符合SL219-98《水环境监测规范》。

表3 灯电流为10 mA、乙炔流量1.95 L/min 时铜工作曲线Table 3 Copper work curve of 10 mA lamp current flow, 1.95 L/min acetylene flow

4.2 最佳测试条件比对样品测定

测 定2#、3#、7#、24#、32#样 品 和 质 量 控 制 样 品81130#、加标回收样品三门峡公路桥（右）、三门峡坝下（右），三门峡公路桥右，三门峡坝下右断面的回收率均为98.4%。 其他监测结果如表4 所示。

5 结语

通过实验室内能力验证、比对样品实验分析，以火焰原子吸收光谱法测铜， 采用铜空心阴极灯电流15 mA、乙炔流量2.5 L／min 和电流10 mA、乙炔流量1.95 L／min 两种方式， 样品测定结果的精密度、准确度均符合SL219-98《水环境监测规范》的要求。比较而言，采用电流10 mA、乙炔流量1.95 L／min 的方法，不仅可以延长阴极灯的使用寿命，而且能够节约测定成本，具有较高的经济效益。

表4 灯电流10 mA 乙炔流量1.95 L/min 室温取上清液测定结果Table 4 Measuring results of supernatant at room temperature of 10 mA lamp current flow, 1.95 L/min acetylene flow

［1］ 国家环境保护科技标准司.水环境分析方法标准手册（上册）［M］.北京：中国环境科学出版社，1998.

［2］ 张扬祖.AANALYST 700／800 原子吸收光谱仪简明操作手册［EB/OL］.［2012-9-20］.http://wenku.baidu.com/view/c435e8df7f1922791688e830.html.

［3］ SL219-98，水环境监测规范［S］.

［4］ 魏复盛.水和废水监测分析方法［M］.4 版.北京：中国环境科学出版社.2002：10.