【正文】 位探討一下原子吸收的一些相關(guān)知識。而對于食品中重金屬污染快速檢測技術(shù)的發(fā)展，不僅有賴于先進儀器的使用，在很大程度上也有賴于樣品的前處理和制備技術(shù)。這種方法的優(yōu)點是能進行約 70 多個元素的分析，每個元素都有很高的靈敏度，其檢出限可以達到通常為 ppb 級。 （ 2） 電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ ICPMS） 不僅可以測定金屬元素的濃度，而且可以同時給出有關(guān)同位素的信息，因此可以進行同位素的示蹤研究。 （ 1） 原子吸收光譜法 是食品中重金屬的主要檢測技術(shù) 之一，它可以采用電熱原子化 (石墨爐 )，火焰原子化或氫化物發(fā)生等方式。表 1 中僅僅列 出了部分食品中部分重金屬污染的限量指標，更多的限量指標可以參考相關(guān)文獻。但總的來說限量指標有更加嚴格的趨勢。但有些限量則由于我國的國情不同和國際標準還有一定的差距。美國等其它西方國家也修訂或發(fā)布了許多相應(yīng)的法規(guī)文件。值得提出的是，重金屬污染和一般的農(nóng)藥 、化肥造成的污染不同，即使它們在環(huán)境中的濃度很低，但由于環(huán)境不容易凈化，生物從環(huán)境中攝取重金屬后通過食物鏈的生物放大作用，可以在較高級生物體內(nèi)成千上萬倍地富積起來，然后通過食物進入人體導(dǎo)致潛在的危害。工業(yè)生產(chǎn)中排放的含重金屬的廢氣、廢水和廢渣，農(nóng)用化學(xué)品，如含重金屬的農(nóng)藥和化肥的使用，可造成水體及土壤的環(huán)境污染。 2． 食品中重金屬污染的來源 重金屬污染食品的途徑主要有以下幾種 。希望能夠幫助同志們解決一些日常檢驗中遇到的問題。此次理論考試的考試原則為：“應(yīng)知、應(yīng)會、應(yīng)用、理論結(jié)合實踐及促進日常檢驗工作”。 （ 1）某些地區(qū)自然地質(zhì)條件特殊，環(huán)境中的高本底重金屬含量 。如污染的水體中鎘的濃度可以在 － 3 毫克 /千克， 比正常水體高 1000－ 2020 倍。 （ 3）在食品加工、儲存、運輸和銷售過程中使用和接觸的機械、管道、容器以及因工藝需要加入的添加劑中含有的有毒金屬元素導(dǎo)致食品的污染。表 1 列出了部分我國已于 2020 年 10 月 1 日起強制實施的對食品中汞、鉛、鎘、砷等重金屬污染限量的國家標準 (GB27622020)[2]。例如魚類的鉛限量指標我國為 毫克 /千克， CAC 標準要嚴格得多，僅為 毫克 /千克。我國在 1994 年制定的國家標準對谷類、豆類、薯類和禽畜肉類中鉛的限量分別為 、 和 毫克 /千克，而 2020 年的標準則已將限量指標都降低到了 毫克 /千克。 4. 食品中重金屬的檢測技術(shù)及其進展 食品中重金屬的檢測技術(shù)進展主要表現(xiàn)在三個方面，一是檢測儀器本身的技術(shù)進步，其硬件和軟件功能的不斷提升；二是樣品的處理，包括樣品的消解和必要的富集方法的進步；三是測定方法的改進和優(yōu)化。這些方法均具有較低的檢測限。目前 ICPMS 最引人注目的進展是動態(tài)反應(yīng)池技術(shù)。而采用雙單色儀光學(xué)系統(tǒng)和具有雙檢測器的全譜直讀 ICPOES 儀則可以避免傳統(tǒng)全譜直讀 ICP 光譜儀預(yù)熱時間較長、入射光狹縫小、檢測器壽命短等不足，應(yīng)該是今后全譜直讀 ICP 光譜儀發(fā)展的方向。隨著各種既高效快又靈敏的金屬污染物分析儀器及分析方法的不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)的樣品前處理和制備技術(shù)已不能滿足實際工作的需要。 第二部分 原子吸收光譜基本原理 原子吸收光譜法是 20 世紀 50 年代創(chuàng)立的一種新型儀器分析方法， 原子吸收光譜的產(chǎn)生 眾所周知，任何元素的原子都是由原子核和繞核運動的電子組成，原子核外電子按其能量的高低分 層分布而形成不同的能級，因此，一個原子可以具有多種能級狀態(tài)。 例如圖 11 所示的鈉原子有高于基態(tài) （ eV為“電子伏特 ”，表征能量高低）?？梢娫游展庾V過程吸收輻射能 量，而原子發(fā)射光譜過程則釋放輻射能量。對多數(shù)元素來講，它是所有吸收線中最靈敏的，在原子吸收光譜分析中通常以共振線為吸收線。 KV 曲線又稱原子吸收光譜輪廓或吸收線輪廓。自 然寬度的大小與激發(fā)態(tài)的原子平均壽命有關(guān)，激發(fā)態(tài)原子平均壽命越長，吸收線自然寬度愈窄，對于多數(shù)元素的共振線來講，自然寬度約為 106 105 nm。在 以及一般火焰溫度下，大多數(shù)元素共振線的勞倫茨變寬與多普勒變寬的增寬范圍具有相同的數(shù)量級，一般為 103nm。 在通常的原子吸收分析實驗條件下，吸收線輪廓主要受到多普勒變寬和勞倫茨變寬的影響，而其它元素的粒 子濃度很小時，則主要受多普勒變寬的影響。只要通過測定標準系列溶液的吸光度，繪制工作曲線，根據(jù)同時測得的樣品溶液的吸光度，在標準曲線上即可查得樣品溶液的濃度。加之采用單元素制成的空芯陰極燈作銳線光源，光源輻射的光譜較純，對樣品溶液中被測元素的共振 線波長處不易產(chǎn)生背景發(fā)射干擾。 4）操作方便、快速 原子吸收光譜分析與分光光度分析極為類似，其儀器結(jié)構(gòu)、原理也大致相同，因此對于長期從事化 學(xué)分析的人使用原子吸收儀器極為方便，火焰原子吸收分析的速度也較快。 當(dāng)然，原子吸收光譜分析也存在一些不足之處，原子吸收光譜法的光源是單元素空芯陰極燈，測定一種元素就必須選用該元素的空 芯陰極燈，這一原因造成本法不適用于物質(zhì)組成的定性分析，對于難熔元素的測定不能令人滿意。圖 2 1 為原收光譜儀的結(jié)構(gòu)。 4）結(jié)構(gòu)牢固，操作方便，經(jīng)久耐用。 圖 22 空心陰極燈 光學(xué)系統(tǒng) 光學(xué)系統(tǒng)為光譜儀的心臟，一般由外光路與單色器組成。傳統(tǒng)雙光束系統(tǒng)采用斬光器將來自光源的光分為樣品光束與參比光束，補 10 償了基線漂移，但能量損失。 原子化系統(tǒng) 原子化系統(tǒng)直 接影響分析靈敏度和結(jié)果的重現(xiàn)性。爐體又包括石墨錐、冷卻座石英窗和電極架，如圖 24 所示。它通常是由高純度、高強度和高致密度的優(yōu)質(zhì)石墨材料制成。通常我們要做波長準確度試驗，即 點亮 Cu燈 , Mg 燈 , Ca 燈 待穩(wěn)定后 , 在 帶寬下 , 測量、 、 , 以給出的最大能量的波長示值 , 與標稱值誤差 12 ≤ ??；€穩(wěn)定性分動態(tài)與靜態(tài)兩種。 二、 火焰原子化法 火焰原子化法具有分析速度快，精密度高，干擾少，操作簡單等優(yōu)點。選擇譜線的一般原則： a） 靈敏度 一般選擇最靈敏的共振吸收線，測定 高含量元素時，可選用次靈敏線。 2） 電流的選擇 選擇合適的空心陰極燈燈電流，可得到較高的靈敏度與穩(wěn)定性。在商品空心陰極燈上的標簽上通常標有額定（最大）工作電流，對于大多數(shù)元素來說，日常分析的工作電流選擇在額定電流的 40— 60%比較適宜，在這樣的電流條件下工作，既能 14 達到較好的靈敏度，測定結(jié)果的精密度也能得到保證，這是因為燈的信噪比較適宜。 3） 光譜通帶的選擇 光譜通帶的寬窄直接影響測定的靈敏度與標準曲線的線性范圍。根據(jù)火焰溫度和氣氛，可分為 貧燃火焰、化學(xué)計量火焰、發(fā)亮火焰和富燃火焰四種類型。此 15 時溫度較低，燃燒不充分，但具有還原性，測定 Cr 時就用此火焰。 光束通過氧化焰區(qū)，這一高度大約是離燃燒器縫口 612mm 處。此高度火焰穩(wěn)定性比前一種差、溫度稍低、干擾較多，但靈敏度高。適于長波段元素的分析。為了得到正確的分析結(jié)果，了解干擾的來源和消除是非常重要的。如試樣的粘度生變化時，則影響吸噴速率進而影響霧量和霧化交率。 物理干擾一般都是負干擾，最終影響火焰分析體積中原子的密度。 2）光譜干擾及其消除方法 原子吸收光譜分析中的光譜干擾較原子發(fā)射光譜要少得多。 消除的方法是采用小狹縫或改用其他吸收譜線。 元 素在火焰中的電離度與火焰溫度和該元素的電離電位有密切的關(guān)系。提高火焰中離子的濃度、降低電離度是消除電離干擾的最基本途徑。利用富燃火焰也可抑制電離干擾，由燃燒不充分的碳粒電離，使火焰中離子濃度增加。這種效應(yīng)可以是正效應(yīng)，增強原子吸收信號，也可以是負效應(yīng)，降低原子吸收信號。 C）加入釋放劑 待測元素和干擾元素在火焰中穩(wěn)定的化合物時，加入另一種物質(zhì)使之與干擾元素反應(yīng)，生成更揮發(fā)的化合物，從而使待測元素從干擾元素的化合物中釋放出來，加入的這種物質(zhì)叫釋放劑。 18 F）加入緩沖劑 于試樣和標準溶液加入一種過量的干擾元素，使干擾影響不再變化，進而抑制或消除干擾元素對測定結(jié)果的影響，這種干擾物質(zhì)稱為緩沖劑。應(yīng)用這種方法往往明顯地降低靈敏度。 3） 可分析的元素比較多。所不同的是光路的調(diào)整要比燃燒器高度的調(diào)節(jié)難度大， 石墨爐自動進樣器的調(diào)整及在石墨管中的深度，對分析的靈敏度與精密度