原子吸收光谱法在重金属铅镉分析中的应用
随着经济和科学的发展，人们越来越关注环境和自身健康问题。铅、镉是环境中主要的无机污染元素，它的累积性、不可逆转性和隐蔽性,严重危及人和动物的健康甚至生命。已有大量材料证实铅对造血系统、肾脏和神经系统有明显的损害。镉对大多数生物也是有毒的，研究表明，慢性镉中毒会引起肾功能障碍，长期摄入微量镉，在器官累积后，可能引起疼痛病或骨软化症。*典型的例子就是日本之神通州的镉污染使当地居民遭受毒害造成了震惊世界的十大公害之一—疼痛病。由于这两种元素在低浓度时都会对人体产生毒害,因此铅和镉对人体健康的危害越来越被人们重视，特别是欧洲议会和理事会所颁布的《关于电气电子设备中限制使用某些有害物质指令》(RoHS)以及《关于废弃电气电子设备的指令》(WEEE),对有害物质的检测无疑是近期国际分析化学界所关注的焦点。因此,快速、准确测定重金属含量与了解*新的动态变化，对采取相应措施和控制手段，保护环境显得至关重要，而建立土壤、环境、生物、食品等类样品中铅、镉的分析方法，对铅、镉含量的准确测定具有十分重要意义。1955年，原子吸收分光光度计诞生后,迅速应用于分析化学的各个领域。国内大规模的应用在20世纪90年代开始，应用*广泛的是冶金、地质勘探、质检监督、环境监测、**控制等。原子吸收光谱法由于具有灵敏度高，应用成熟以及相对便宜等优点，是目前测定重金属含量*主要的方法，在重金属元素分析中得到了广泛的应用。本文从样品的预处理、分离富集和测定方法等方面做出原子吸收光谱法在重金属铅镉分析中的应用作了总结和评述。
1. 样品预处理
目前测定铅、镉所用的样品处理方法主要有干灰化法、酸消解法、微波消解法、浸提法、超声波振荡直接消解法等。
1.1.1 干灰化法
干灰化法是传统的样品处理方法之一。准确称取样品于瓷坩埚中,先小火在可调式电炉上炭化至无烟，移入马弗炉500℃灰化8～10h至样品呈灰白状，冷却，用稀酸溶解灰分。曾报道用此法对食品和饲料样品进行处理，测定样品中铅镉,获得满意的结果。而徐娟试验了食用植物魔芋粉末的不同消化方法，发现马弗炉干法灰化导致低熔点镉的损失且由于温度在炉体中的分布不均衡，容易导致部分样品灰化不完全(坩埚内有黑色灰化残留物)，建议测定铅镉时以湿法消解为好。
1.1.2 酸消解法
酸消解法是*典型的湿法消解法，也是*常用的一种分解方法。所用的酸以盐酸、硝酸、高氯酸为主，其它还有氢氟酸和过氧化氢。由于此法具有操作方便、设备简单、价格便宜等优点，在测定铅、镉的样品中，常用此法消解样品，并取得满意的效果。
1.1.3 微波消解法
微波消解是近年来发展起来的一种崭新、高效的样品预处理技术。其原理是利用微波对溶液中极性分子(酸、水)在2450MHz电磁场中重新快速定向排列，该过程可产生分子间强烈碰撞和相互摩擦,溶液很快达到沸点，同时微波能引起酸与样品之间较大的热对流，促进酸与样品更有效接触，在加压的条件下，酸的氧化反应速率增加，使样品迅速溶解，一般5～10min可消解一个样品。
微波消解法采用全密封的聚四氟乙烯消化罐高温高压消化,即样品在密闭容器中较高压力、温度、强酸和氧化剂作用下通过微波加热使样品高效快速消解。此方法具有样品消解快,试剂消耗少，空白值低,消化过程无玷污，回收完全等优点,基本避免了样品污染和元素损失，保证了测定结果的准确可靠。一次消解可以满足多种元素测定，是目前理想、成熟的样品消解方法。由于微波消解法优点突出，在分析领域越来越受到重视,在测定铅、镉的样品中也得到广泛应用和认可。
1.1.4 其它消解方法
酸浸提消解法、超声波振荡物理溶样等方法也应用于测铅、镉样品的消解。利用模拟酸性汗液浸提皮革制品中的铅镉等重金属元素，弄清皮革制品在汗渍浸的情况下重金属对人体的危害。对文具(铅笔、蜡笔、课本、作业本)等学习用具进行酸浸提测定文具中可溶性铅和镉,对某些易粉碎、易溶解形成乳浊液样品，超声波振荡处理样品是较好的物理溶样方法。
2. 分离富集
由于环境、食品等类样品中铅、镉含量都很低,直接测定较为困难，因此样品处理后一般需要预分离富集。目前，多采用的分离富集方法有液2液萃取、色谱分离、共沉淀、浊点萃取、固相萃取等。
2.1 液液萃取
液液萃取是常规的分离富集方法，其中溶剂萃取是实现分离富集目的的一种有效方法，此法操作简便、快速，设备简单，常被用于痕量元素的分离富集。采用碘化钾2甲基异丁酮萃取富集土壤试样中铅和镉，用原子吸收光谱法测定有机相，测定镉CV小于414%，方法回收率为9015%～9114%，测定铅的CV小于410%，方法回收率为8513%～9912%，适用于土壤中铅、镉的测定。
2.2 色谱分离
色谱分离也是一种常用的分离富集方法。重金属铅、镉分离富集所用的色谱柱主要有离子交换柱和C18柱等，离子交换柱分为阳离子交换柱和阴离子交换柱。用NP型螯合树脂富集水中痕量铅、镉,调节试液为pH517，使铅、镉保留在树脂上，用115mol/L硝酸以610mL/min快速洗脱树脂上的铅镉。YZ50102型微型柱也是基于阴离子交换机理的分离柱,铅易与卤素离子形成阴络离子。
2.3 共沉淀共沉淀预富集
共沉淀共沉淀预富集是原子吸收光谱法有效的样品前处理技术之一，同其它前处理方法相比，该技术具有富集倍数高，不接触有机试剂，环境污染小等优点，而共沉淀捕集剂的选择是决定共沉淀预富集试验有效性的关键因素。近年来新型共沉淀捕集剂不断涌现，越来越多应用于各种样品中痕量和超痕量元素的分离富集。YPO4作为一种新型共沉淀捕集剂，*先由日本化学家ShigeheroKa2gaya等提出，它克服了一般无机共沉淀捕集剂结构疏松、选择性低以及需在碱性条件下沉淀,且只能用于水样、碱金属和碱土金属中痕量元素分离富集的不足，能够在弱酸性条件下对铅和铁选择性共沉淀却对铬、锰、钴、镍、铜、锌及碱金属和碱土金属几乎不沉淀，并且结构紧密，便于离心分离。
2.4 浊点萃取
浊点萃取是近年来出现的一种新兴的环保型液2液萃取技术，它不使用挥发性的有机溶剂，不影响环境，以表面活性剂胶束水溶液的溶解性和浊点现象为基础,通过改变实验参数如溶液pH值、温度等引发相分离，将疏水性物质与亲水性物质分离，具有经济、**、高效、简便等优点，已广泛用于生命科学和环境科学的研究中。
2.5 固相萃取
固相萃取法(SPE)是常规的分离富集方法之一，具有富集数高,需要溶剂少，操作简单等优点，因而得到广泛应用。纳米材料是近年来受到广泛重视的一种新的功能材料，随着表面原子粒径的减小，表面原子数迅速增大，表面积、表面能和表面结合能也随之增大，具有很强的不饱和性，易与其它原子结合而趋于稳定。由于其表面原子能够与金属离子以静电作用相结合，因此纳米材料对许多金属离子具有很强的吸附性能，是一种较理想的分离富集材料。采用纳米Al2O3微柱分离富集试样中铅和镉，利用固相Al2O3材料具有两性的特点，当溶液的pH>710时，由于表面被OH2离子所覆盖，带负电荷，因而可以选择性吸附Pb2+和Cd2+，反之，流动相为酸性介质时，吸附在纳米材料表面上的Pb2+和Cd2+可被释放出来。作者系统地研究了动态条件下纳米Al2O3材料对铅、镉离子的吸附性能及影响金属离子吸附和解吸的主要因素，并将所提出的方法应用于环境样品(水、煤飞灰)中痕量铅、镉的测定。
3. 测定方法
3.1石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)
石墨炉原子吸收光谱法具有灵敏度高，检出限低的优点，是目前测定痕量重金属含量的*主要的方法，与适当的分离富集方法相结合的联用技术，大大拓展了该技术的应用范围。自1974年Brady等**应用悬浮体进样技术以来，固体样品和悬浮体直接进样技术得到迅速发展。悬浮体进样具有减少样品处理过程、污染小、检出限低的特点，特别适合于痕量元素的分析。悬浮体进样GFAAS已应用于直接测定板栗中微量铅。石墨炉原子吸收法测定痕量元素,常因样品基体复杂，背景吸收干扰严重。尤其是样品若未经消化而直接进样,其基体干扰更为严重，对分析结果的准确性带来极大影响。因基体改进剂在控制和消除背景吸收、灰化损失、分析物释放不完全、分析排出速度的变化等方面起着重要的作用，所以加入合适的基体改进剂是消除基体的干扰，降低空白值的有效手段。铅、镉均属较易挥发的元素，在不加基体改进剂的情况下，铅、镉分别在600℃，300℃有灰化损失，加入合适的基体改进剂可适当提高灰化温度，有利于原子化，同时也克服或降低待测元素的挥发损失,而提高灰化温度，可将基体驱尽，从而达到消除干扰的目的。铅、镉的基体改进剂有多种，其中*常用的基体改进剂有***、酒石酸、抗坏血酸、磷酸、磷酸二氢铵、硝酸镁、二氯化钯等。在检测过程中，根据样品的需要，常加入一种基体改进剂或多种基体改进剂的混合物来提高灰化温度，消除基体干扰。利用磷酸二氢铵为铅和镉的基体改进剂，加基体改进剂后,吸收峰形尖而窄，相对标准偏差比不加基体改进剂降低了10倍，精密度和灵敏度明显提高，从而大大提高分析结果准确度。应用磷酸铵,硝酸镁、***作为铅的基体改进剂，在测铅试验中单独使用上述各种基体改进剂效果不明显，而联合基体改进剂效果颇佳，大大提高了铅的灵敏度。由于基体改进剂增强石墨炉内气氛的还原能力，降低了背景吸收，使铅化合物原子化更完全，所以基本消除了基体干扰，背景吸光度由015以下降到0105以下，RSD由23%降为313%。利用抗坏血酸作为镉的基体改进剂后，提高了测定镉的灵敏度，这主要是由于抗坏血酸热分解生成气态碳能增强石墨炉内气氛的还原能力，从而导致镉化合物更完全原子化。
3.2 火焰原子吸收光谱法(FAAS)
火焰原子吸收光谱法具有较高的灵敏度,相对费用较低，易实现在线分析等优点。原子吸收光谱法在重金属铅镉分析中的应用。建立火焰原子吸收连续测定饲料中的铅和镉的方法，此法无须富集、萃取，操作简便，前处理简单，可一次完成铅和镉的测定，适合批量测量的需要，方法灵敏、准确。