（分析化学专业论文）流动注射在线离子交换氢化物发生原子荧光法测定痕量铅.pdf

东北大学硕士学位论文 摘要 流动注射在线离子交换氢化物发生原子荧光法测定痕量铅 摘要 铅是一种有害人类健康的重金属元素，对神经有毒性作用，特别是对儿童的 智力发育存在严重危害。在各种检测铅的光谱方法中，电热原子吸收光谱法和电 感藕荷等离子质谱法是灵敏度最高的方法，但是它们的仪器价格和运行费用均较 昂贵，因此，建立新型的具有高灵敏度和选择性的检测痕量铅的方法具有重要意 义。 氢化物发生原子荧光法是测定痕量铅的有效方法之一。但分析实际样品时， 共存基体特别是过渡金属的干扰大大限制了氢化物发生原子荧光光谱法的检测 能力，因此可采用适当的样品前处理方法来提高检测方法的灵敏度和选择性。 本实验基于d 4 0 1 苯乙烯系螯合树脂对p b 2 + 有较强的吸附能力，建立了流动 注射在线固相萃取分离预富集痕量铅的分析方法，大大提高了氢化物发生原子荧 光光谱法的检测能力。样品溶液中的p b 2 + 被吸附到填有d 4 0 1 螫合树脂的离子交 换柱上，用2 5 h c i + l o o k 3 f e ( c n ) 6 1 溶液洗脱后与n a b h 4 反应，产生的氢化物 被载气引入原子化器中进行测定。当进样量为4 8m l 时，浓集系数为1 1 3 ，吸附 效率为9 6 5 ，检出限5n gl 一，相对标准偏差1 6 ( n = 1 l ，0 4 p gi - 1 ) ， 采样频率 为5 0h 。利用冻千牛血( g b w 0 9 1 3 9 ) 和人发标准样品( g b w 0 9 1 0 1 ) 检验了方 法可行性。本实验方法可应用于多种生物样品和环境样品的分析。 关键词：流动注射；在线离子交换；分离富集：氢化物发生；原子荧光法；铅 一i i 查些垄兰堡主兰堡堡查 一一一 垒壁兰坠垒! 生 f l o wi n j e c t i o no n - l i n ei o n e x c h a n g e p r e c o n c e n t r a t i o nf b ru l t r a t r a c el e a d d e t e r m i n a t i o nw i t hh y d r i d eg e n e r a t i o n a t o m i cf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r y a b s t r a c t l e a di san o n - e s s e n t i a le l e m e n tt h a ti sd e t r i m e n t a lt oh u m a nh e a l t h i tc a nc a u s e h a r m f u le f f e c to nt h en e r v o u ss y s t e ma n dd e t e r i o r a t et h ed e v e l o p m e n to ft h e i n t e l l i g e n c eo fc h i l d h o o d a m o n gt h ev a r i o u ss p e c t r o m e t r i ct e c h n i q u e s ，e t a a sa n d i c p m sa r et h em o s ts e n s i t i v ea p p r o a c h e sf o rl e a dd e t e r m i n a t i o n h o w e v e r , n e i t h e r t h ec o s to ft h ec o m m e r c i a li n s t r u m e n t sn o rt h e i ro p e r a t i o n sa r et o oe x p e n s i v e i ti s ， t h e r e f o r e ，h i g h l yd e s i r a b l et od e v e l o pan e w , s e n s i t i v ea n ds e l e c t i v ep r o c e d u r ef o r u l t r a t r a c el c a dd e t e r m i n a t i o n h y d r i d eg e n e r a t i o na t o m i cf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r y ( h g - a f s ) i so n eo f t h e m o s ts u i t a b l ea p p r o a c h e sf o rm e a s u r i n gu l t r a t r a c el e a d b u ti t sd e t e c t i o nc a p a b i l i t yi s f r e q u e n t l yr e s t r i c t e db yt h ec o e x i s t i n gm a t r i xc o m p o n e n t s ，e s p e c i a l l yt h et r a n s i t i o n m e t a ls p e c i e sw h e na n a l y z i n gr e a lw o r l ds a m p l e s a na p p r o p r i a t es a m p l e p r e t r e a t m e n ts t e pi st h u sc a l l e df o rb e f o r eh y d r i d eg e n e r a t i o na n da f s d e t e c t i o n t h ep r e s e n tt h e s i sr e p o r t sa l li m p r o v e m e n tf o rt h ed e t e c t i o nc a p a b i l i t yo fl e a d f o rh y d r i d e g e n e r a t i o n a t o m i cf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r y , b yc o u p l i n gaf l o w i n j e c t i o no n - l i n es o l i dp h a s ee x t r a c t i o ns e p a r a t i o na n dp r e c o n c e n t r a t i o np r o c e d u r e f o ru l t r a t r a c el e a d l e a di sr e t a i n e do na ni m i n o d i a c e t a t ec h e l a t i n gr e s i nd 4 0 1 p a c k e dm i c r o c o l u m n a n di sa f t e r w a r de l u t e dw i m2 5 ( v v ) h y d r o c h l o r i ca c i dt o f a c i l i t a t et h eh y d r i d eg e n e r a t i o nb yr e a c t i o nw i t ha l k a l i n et e t r a h y d r o b o r a t es o l u t i o n w i t hl ( m v ) p o t a s s i u mf e r r i c y a n i d ea sa no x i d i z i n g ( o rs e n s i t i z i n g ) r e a g e n t t h e h y d r i d ew a ss e p a r a t e df r o mt h er e a c t i o nm e d i u mi nt h eg a s - l i q u i ds e p a r a t o ra n d s w e p ti n t ot h ea t o m i z e rf o rq u a n t i f i c a t i o n w i t has a m p l el o a d i n gv o l u m eo f4 8m l ， aq u a n t i t a t i v er e t e n t i o no fl e a dw a so b t a i n e d 。a l o n gw i 也a l le n r i c h m e n tf a c t o ro f11 3 a n das a m p l i n gf r e q u e n c yo f 5 0h ad e t e c t i o nl i m i to f5n g1 1a n dar s dv a l u eo f l i l 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t 1 6 ( a t t h e0 4 p g1 l e v e l ) w e r ed e r i v e d t h ep r o c e d u r ew a sv a l i d a t e db y d e t e r m i n i n gl e a dc o n t e n t si n f r o z e nc a t t l eb l o o d ( g b w 0 9 1 3 9 ) a n dh u m a nh a i r ( g b w 0 9 1 0 1 ) ，a n di t sp r a c t i c a la p p l i c a b i l i t yw a sf u r t h e rd e m o n s t r a t e db ya n a l y s i n g a v a r i e t yo f b i o l o g i c a la n de n v i r o n m e n t a ls a m p l e s k e yw o r d s ：f l o w 岫e c t i o n ；o n l i n ei o ne x c h a n g e ；s e p a r a t i o n p r e c o n c e n t r a t i o n ； h y d r i d eg e n e r a t i o n ；a t o m i cf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r y ；l e a d 一一 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的 研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名：刀章 日 期：钿ff f j 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意。) 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：签字日期： - i - 东北大学硕士学位论文第一章概述 1 1 引言 第一章概述 铅是一种有害人类健康的重金属元素，对神经有毒性作用，在人体内无任何生理功 用，其理想的血铅浓度应为零。然而，由于环境中铅的普遍存在，特别是在工业发展较 快地区的环境和空气中铅浓度增加，造成人体和环境遭受铅污染，铅通过食物链进入人 体，在铅作业场所和附近环境以及城市车流繁忙路段、路口，铅及其化合物以可吸入尘 形式通过空气进入肺泡。儿童还可能在受铅污染环境中c 包括使用含铅油漆的环境，含 铅玩具和铅字印刷书籍) 游戏、玩耍、学习过程中接触吸收铅。 环境中的铅主要有两个方面的来源，一是自然来源，二是非自然来源。自然来源是 指火山爆发、森林火灾等自然现象释放到环境中的锚。非自然来源是指人类活动，主要 是指工业和交通等方面的铅的排放。铅的人为排放是造成当今世界铅污染的主要原因。 铅及其化合物广泛用于工业生产中。铅烟和铅尘是大气中铅污染的主要形式。以烟、尘 形式逸散到大气中的铅烟和铅尘主要来自含铅汽油的燃烧、含铅煤炭的燃烧、铅及铅合 金的冶炼以及铅、含铅产品使用等高温作业过程。此外，还有含铅油漆、涂料、彩釉陶 瓷、蜡纸制造、含铅玩具等的生产过程【1 1 。 被吸收的铅先进入血液，形成可溶性磷酸氢铅或甘油磷酸铅，9 6 迅速与红细胞结 合，只有4 存在于血浆内，其中大部分与蛋白质结合，铅在人体内，吸收一蓄积一排 出之间维持着动态平衡。若吸收量过多，血液和软组织中铅浓度增高到一定程度，就可 以产生毒性作用。铅的毒性作用是损害器官，主要是骨髓造血系统和神经系统，引起贫 血，末梢神经炎，出现运动和感觉异常，侵入体内的锻还随血流进脑组织，损伤小脑和 大脑皮质细胞、干扰代谢活动，导致营养物质和氧气供应不足 2 1 。铅在大脑内蓄积对儿 章智力发育影响尤为严重，在大脑发育的早期( 如胚胎期) 。可导致大脑发育迟缓、不 健全，最终影响人的智力。流行病学的研究表明，环境中的铅对儿童智力和中枢神经系 统的正常发育存在严重危害，儿童体内血铅浓度每上升l o o p gl ，将导致智商平均下降 0 2 5 点吼 据报导，目前我国生活在工业区内的儿童血铅水平在2 0 0 岖l - i 4 0 0 p gl 一，超过国 际公认标准( 1 0 0 i t gl - i ) 。根据上海儿童铅中毒预防的初步研究发现，血铅水平l o o p gl “ 以上的儿童，智力发育明显落后于对照儿童。在上海一些铅污染严重区域内，儿童智力 东北大学硕士学位论文 第一章概述 低下流行率为3 5 ，为同期上海市流行率o 4 3 的8 倍多。兄弟城市( 北京、沈阳、西安) 的研究也证明了这一点。有研究表明，目前儿童中出现的注意力缺失症和多动症，与血 铅水平有很大的相关性l ”。令人忧虑的是：铅中毒对儿童的智能影响是不可逆的、无法 挽回的，这将造成一代人( 或几代人) 的智力缺损，真接影n l & 至1 1 2 1 世纪国民的素质，并 将影响着一个国家和民族的未来与发展。因此，建立快速、灵敏、可靠的检测痕量铅的 方法具有十分重大的意义。 1 2 痕量铝的分析技术 由于痕量铅的危害愈来愈引起人们的关注，其分析技术也不断得到发展，方法臼益 成熟。目前，检测铅的方法主要有原子光谱法、分予光谱法、电化学法、质谱法、色谱 法等等。 1 2 1 原子光谱法 1 2 1 1 原子发射光谱法 近年来电感耦合等离子体原子发射光谱法( i n d u c t i v ec o u p l e dh i 出f r e q u e n c y p l a s m a - a t o m i ce m i s s i o ns p e c t r o m e t r y , i c p - 一a e s ) ：芷痕量铅的分析中应用较多。i c p a e s 法具有分析灵敏度高、精密度好、抗干扰、线性范围宽和多元素同时检测能力强等优点。 但其分析性能仍需不断改进，尤其是氢化物发生技术与其联用方面。傅昀等柳采用多功 能l b h g 型雾化氢化物发生器与i c p - a e s 联用测定人发中a s 、s b 和p b ，操作灵活简 便，较传统的气动雾化法检出限降低了1 0 1 0 0 倍，测定标准人发样品获得满意的结果。 谯斌宗等【5 】采用自制氢化物发生装置，建立了n o b h 4 - k 3 f e ( c n ) , 5 1 - h c i 体系端视i c p - a e s 法直接测定纯净水中痕量铅的方法，操作简便快速，不需任何浓缩富集，检出限为 0 0 0 3 m gl 一，较普通侧视i c p - a e s 法灵敏度有较大的提高，用于实际样品的测定获得满 意结果。范哲锋【6 1 采用微波消解，氢化物发生i c p - a e s 法测定化妆品中的h g 、a s 、p b ， 同时加入l 一半胱氨酸有效地排除了过渡金属离子的干扰，建立的方法简便快捷，测定铅 的检出限为2 1 p gl 一，r s d 为2 4 。结果满意。其它样品处理技术与i c p - a e s 法联用亦 有报道。如傅明等【_ 7 】用微波消解i c p - - a e s 法测定了茶叶中铅等1 2 种元素的含量，张小 林等【s j 研究比较了酸消化法和酸稀释法制备待测液对用i c p 。a e s 法测定人血清中铅等 元素的影响。张胜帮，郭玉生网用i c p - a e s 法同时测定酸枣仁汤的中药方剂中铝、铁、 钾、镁、锰、铅、锌等元素的含量，各元素回收率在8 8 5 1 0 6 8 之间，检测范围为 o 0 0 5 4 1 1 5 2 i - t gm r l 。s r e e n i v a s ar a o 等0 】提出了一种分解头发样品的方法并用i c p - a e s 一2 一 东北大学硕士学位论文 第一章概述 检测各种头发样品中的f e ，c o ，n i ，m n ，z n ，c u ，c d 和p b ，测定结果与已报道的检 测印度居民头发样品中金属含量数据一致，该方法用于检测标准发样结果与标准值相 符。i c p a e s 法由于其多元素检测能力强及线性范围宽等优点，在铅及其它元素的痕量 分析上有广阔的应用前景。 1 2 1 2 原子吸收光谱法 原子吸收光谱法是目前分析痕量铅最常用的方法，它是根据处于气态的基态原子在 特定波长光的辐射下，原子外层电子对光的特征吸收这一现象建立起来的一种光谱分析 方法。具有选择性强、干扰较小、准确度较高、分析速度快和灵敏度高等优点。 火焰原子吸收光谱法( f l a m ea t o m i ca d s o r p t i o ns p e c t r o m e t r y , f a a s ) 是检测铅的常用 方法之一。姚朝英，许立峰【l l l 用一氯化碘萃取汽油样中的铅，加入过量碘化钾，生成碘 化铅络合物，以抗坏血酸还原碘，再用甲基异丁基甲酮反萃取碘络合物，以空气一乙炔 火焰原予吸收分光光度法测定，检出限为o - 2 9m gl 。张林f 1 2 谰火焰原子吸收光谱法测 定人体血样中铅、锌、铁，测定铅的特征浓度为o o l o l a gm l 。1 吸收；测定锌的特征浓 度为o 0 0 2 9 9m l 。1 1 吸收；测定铁的特征浓度为o 0 1 4 9 9m l 1 1 吸收，回收率分别为铅 9 9 2 1 0 1 5 ，锌9 2 5 9 8 6 ，铁9 8 8 1 0 3 4 。 石墨炉原子吸收光谱法( g r a p h i t ef u r n a c ea t o m i ca d s o r p t i o ns p e c t r o m e t r y , g f a a s ) 是除f a a s 外另一种主要的原子吸收光谱法，具有灵敏度高、用样量少、可在不同气体 压力下操作等优点，广泛应用于痕量和超痕量铅的测定，其方法与技术也在不断的改进 和发展中。基体改进荆能提高被测元素的灰化温度，从而降低基体的干扰，改善分析性能。 开小明等【i 叫应用含n h 4 h 2 p 0 4 0 6 ，n i - h n 0 3 0 4 的混合液作基体改进剂及使用u v o v 平台技术，使血铅的灰化温度提高到9 0 0 ，实际使用扶化温度为7 5 0 ；用 o 3 t r i t i o n x 1 0 0 稀释血样后可对铅直接测定，方法简便，r s d 为3 7 ，回收率 9 3 1 0 6 ，灵敏度特征浓度为6 o p g 1 。蒙若兰等 1 4 】研究了用硝酸钯一硝酸镁对测 定痕量铅的基体改进效应，认为硝酸钯一硝酸镁基体改进荆对提高铅的稳定性，降低基 体及共存元素影响，提高分析的灵敏度和精确度均有明显的效果。陈恒初等使用 n h 4 h 2 p 0 4 作基体改进剂，采用超声粉碎生物样品悬浮液进样平台g f a a s 测定痕量铅。 方法简便、快速，分析结果准确可靠。王利平等【1 q 以硝酸镍作为助扶剂和基体改进赉q 测 定食品中的痕量铅，方法的线性范围、检测限、准确度和精密度均较满意。g f a a s 发 展已较成熟，但对其原予化机理、基体改进剂、动态线性范围的扩展仍有深入研究的价 值。 氢化物发生原子吸收光谱法( h y d r i d eg e n e r a t i o n a t o m i ca d s o r p t i o ns p e c t r o m e t r y - 3 一 东北大学硕士学位论文 第一章概述 h g a a s ) 币o 用铅元素与不同的反应体系形成挥发性氢化物( 铅烷) ，从而对其进行分离， 消除由于分子吸收或光散射引起的非特征光吸收和其它共存元素的干扰，使灵敏度显著 提高，并改善检出限和扩大线性范围。吴仪贞等 1 7 1 改进的d b h e a l 0 1 氢化物电热原子 化器可用于各种液体样品中p b 、a s 、h g 等一些痕量元素的分析，该装置无需分离和浓 缩，有温控及定点注入还原剂等功能，可直接对水中p b 、a s 、h g 三元素进行原子吸收 测定，灵敏度分别为o 3 n g m l 。、0 1 n g m l 一、0 1 3n g m l ，r s d 为o 1 2 0 ，使用方 便快捷，可满足环境监测中痕量铅的测定要求。沈志武等i 瞎】用v a 一9 0 氢化物发生原子吸 收光谱法测定食品中痕量铅，扩大了f a a s 的分析范围，r s d 为2 3 9 ，平均回收率为 9 2 4 6 。方法灵敏度高、简便快捷，结果准确可靠。仇佩虹等f l9 】首次采用流动注射氢化 物发生一电加热石英管- 原子吸收法测定血清铅，以k 3 f e ( c n ) d 为氧化剂，h c i - k c i 为缓 冲剂，方法灵敏度高，检出限为0 , 2 1 p gl - i ( 3 0 ) ，准确度及重现性好，操作简便，可用于 临床血清样品的测定。姚敏德等1 2 0 】则用上述方法测定了环境水样中痕量铅，方法线性范 围为0 2 5 n g m l ，检出限为o 4 8n g m l 一，r s d 9 9 9 呦于石英坩锅中，加入1 0 m l h n 0 3 ( v v = 1 ：1 ) ，低温加热使金属铅溶解，冷却后移入1 0 0m l 容量瓶中。用1 8 m q 纯水 定容，摇匀。得到l i n gm l “铅标准储备液，用时逐级稀释。 2 5 ( v v ) h c l ：用移液管吸取5 d 优级纯盐酸( 哈尔滨化工化学试剂厂) 加到2 0 0m l 容量瓶中，用1 8 m q 纯水稀释、定容，得2 5 h c l ( v v ) 溶液，摇匀后立即转移到塑料瓶 中； o 8 ( w v ) n a o h 用电子天平称取4 0 9 n a o h ( 北京北化精细化学品有限责任公司) 溶于1 8 m f 纯水中，定容为5 0 0m l ，摇匀得0 8 n a o h ( w v ) 溶液； 1 ( w v ) n a b i - h ：用电子天平称取1 o og n a m - h ( 争国医药集团上海化学试剂公司) 溶 于o 8 n a o h ( w v ) 溶液中，定容为1 0 0m l ，摇匀得1 0 n a b h 4 ( w v ) 溶液； 1 ( w v ) k 3 i f e ( c n ) 6 】：称取0 5 9 k 3 f e ( c n ) 6 】( 沈阳市试剂一厂) 于5 0 m l 容量瓶中，用 2 5 ( v v ) h c i 溶液定容，摇匀，立即转移到塑料瓶中，现用现配； 2 2 4 微型离子交换柱的制备 将准备装柱使用的d 4 0 1 大孔苯乙烯系螯合型离子交换树脂( 华东理工大学上海华 震科技有限公司) 放入研钵中研磨，过6 5 目筛后( 粒径约为2 3 0 肛m ) 放入5 0 m l 烧杯中 加入搅拌子。放到磁力由热搅拌器上，先用清洁的自来水( 7 0 8 0 ) 反复清洗，主要 目的是除去由于生产设备腐蚀、包装容器的损坏、外界物质的混入等带来的机械杂质， 如铁锈、沙粒、包装材料碎片等，每隔1 5 r n i n 换水一次，浸洗时要不断搅动，换水4 5 次后，可隔约3 0 m i n 换水一次，总共换水7 8 次，浸洗至浸洗水不带褐色，泡沫很 少时为止。 一2 2 东北大学硕士学位论文 第二章环境样品和生物样品中痕量铅的测定 水洗后，还需用酸、碱、盐溶液交替处理，除去生产过程中可能残留的一些化工原 料如不能聚合的或低分子聚合的有机物、各种有机反应未除尽的化工原料等，使树脂 结构稳定，具体步骤如下： f 1 ) 用lt o o ll 。1 盐酸浸泡树脂，用量约为树脂体积的2 3 倍同时不断搅动，时间 3 0m i n ，主要用以除去钙、铁和重金属离子。 ( 2 1 用水冲洗，至p h 值为5 左右。 ( 3 ) 用3 倍树脂体积的5 n a c i 溶液洗树脂，再用lm o l1 - 1 n a o h 浸泡，用量约为 树脂体积的2 3 倍，同时不断搅动，时间3 0 m i n ，主要用以除去有机物。 ( 4 ) 用水冲洗至p h 值为9 左右。 ( 5 ) 用1t o o ll o 盐酸，将树脂转成h 型，用量为树脂体积的3 5 倍，同时不断搅动， 时间3 0 m i n 。 ( 6 ) 用纯水冲洗至出水p h 值为6 左右时，填入自制的聚四氟乙烯微柱中( 长：2c m ， 内径：2m m ) ，柱两端用玻璃棉堵住。 2 2 5 样品的预处理 2 2 5 血样及血样标准品( 冻千牛血铅) 的预处理 用微量注射器吸取5 0 “1 人血样( 东北大学医院) 或疵样标准品( 冻干牛血铅成份 分析标准物质g b w 0 9 1 3 9 。1 1 0 + 2 0 斗gl o 低浓度水平，中国疾病预防控制中心职业卫 生与中毒控制所) 放入石英坩埚内，向其中加入1 0 m l 浓h n 0 3 ，放在可调恒温电热板 上加热消解，控制温度为1 6 0 。c ，液体内略有气泡产生，消解至溶液近干( 坩埚内仅有淡 黄色细小泡沫) ，时问约2 0 m i n ，取下冷却至室温。再加入o 3m lh c l 0 4 ，放回电热板上 继续消解，升高温度，控制温度在2 1 0 。c ，产生浓厚自烟，消解至白烟减少到几乎消失( 溶 液近干，有少量白色固体) ，时间约4 0m i n ，取下冷却。最后向其中加入0 2m l 1 8 m f 2 纯水，放回电热板上继续消解，降低温度，控制温度在1 5 0 ( 2 ，加热近干，坩埚底部为 白色雪花状结晶，取下冷却。用二次水定容至2 5m l 。同时用坩埚按上述方法平行消解 空白溶液作为试样空白。 2 2 5 2 葡萄酒的预处理 准确移取5 0 0m l 葡萄酒( 长城千红，中国粮油食品出口有限公司) 于5 0m l 的石 英坩埚内，在可调恒温电热板上( 1 4 0 c ) 蒸于，取下稍冷。升高温度至1 7 0 c ，加5 0 0 m l 的混酸( 1 0 0 m l 的高氯酸和4 0 0 m l 的浓硝酸) ，在电热板上蒸至冒白烟，取下冷却后， - 2 3 东北大学硕士学位论文第二章环境样品和生物样品中痕量铅的测定 加入0 2m l1 8 m n 纯水，放回电热板上继续消解，降低温度，控制温度在1 4 06 c ，加热 尽干，坩埚底部为白色雪花状结晶，取下冷却。用1 8 m o 纯水定容至5 0m l 。同时平行 消解作试样空白。 2 2 5 3 人发标准品g b w 0 9 1 0 1 的预处理 准确称取o 0 0 5 0 9g b w 0 9 1 0 1 人发标准样品( 中国科学院上海原子核研究所) 于石 英坩埚中加入混酸( 1 m lh n 0 3 + o 3 m lh c l 0 4 ) ，于恒温电热板上加热。温度升至1 6 0 c 时， 开始冒大量红棕色烟，待红棕色烟冒尽后，将温度升至2 1 0 c ，开始冒大量白烟，溶液 颜色逐渐变浅，继续加热至溶液近干时，取下冷却。再加入0 2 m l1 8 m r 2 纯水去酸，近干 取下冷却，转移至5 0 m l 容量瓶中，定容，摇匀。同时做试样空白。 2 2 5 4 尿样的预处理 收集甲、乙、丙三个人的尿样( 实验室志愿者) ，经过滤后，移取2 5 m l 的尿样至 5 0 m l 的容量瓶中，用1 8 m q 纯水定容，待测。 2 2 5 5 水样的预处理 将采集的雨水( 东北大学化学馆门前) 、南湖水( 沈阳南湖公园) 、浑河水( 沈阳浑河) 过滤后，分别移取2 0 0 m l 至5 0 m l 的容量瓶中，用1 8 m f 2 的纯水定容，待测。 准确移取1 0 0 0 m l 的自来水( 东北大学化学馆分析科学研究中心实验室) 至5 0 m l 的容 量瓶中，用1 8 m f z 纯水定容，待测。 矿泉水和纯净水直接转移到塑料瓶中待测，无需过滤和稀释。 2 2 6 实验步骤 开启氨气瓶，使次级压力为0 2 , - 0 3 m p a 之闻。开肩微机、顺序注射系统、原子荧光 光度计主机电源。将调光器放在石英炉原子化器上，将棱镜俱j 面对准灯源，用灯位调整 钮调节灯位，使光斑与中心线对准。用“f 9 ”键点燃点火炉丝，预热3 0 分钟。 开启流动注射仪，调节蠕动泵转速及压块松紧度以调整采样流速和洗脱流速，设定 程序，准备好标准系列及样品，按照表2 1 和表2 2 设定的软件操作程序进行测量。实验 操作过程主要包括富集、沈脱和氢化物发生三个步骤。富集和洗脱阶段出f i a 2 1 0 0 流动 注射分析仪来控制( 操作程序见表2 1 ) ，如图2 1 所示，在进样阶段，流动注射阀处于采 样位( f ) ，泵l 推动样品通过富集柱，富集肘闯为6 0 s ，接着转换流动注射阀位到注射位 ( i ) ，泵2 推动洗脱液通过富集柱，将p b 2 + 洗脱到采样环中，洗脱时间为6 s ，然后再转换 阀位回到采样位( f ) ，泵i 推动样品开始下次富集，同时启动顺序注射程序( 操作程 一2 4 查些垄堂璺主堂竺堡查 箜三主堑些登兰查圭塑堡兰主壅型! ! 塑! 垄 序见表2 1 ) ，通过两个注射泵，推动载液、采样环中的洗脱液以及还原荆在反应环中进 行氢化物发生反应，产生的铅的氢化物及氢气依次通过一级气液分离器、二级气液分离 器，最终到 tv ( i l 蚪) 圈2 1 流动注射在线分离富集氢化物发生系统流路 f i f 0 2 1t h ef l o wm 2 n i f o 埘o f o n - i i n ep r e c o n c e n t r a t i o nf i - h g - a f ss e t u p s ，样品；e 洗脱涟( 2 5 h c i 十1 k 3 i f 峨c n ) 6 1 ) ；r i ，2 s h c i ；r 2 ，；w 废液；c ，离子交换柱；p 1 ， p 2 娜动泵；p 3 ，1 4 注射泵；v 八遥道十六孔多功能旋转阀；h c 采样环；r c ，反应环；g l s l ，g l & ， 气液分离器 表2 1 流动注射操作程序及功能 旦! ! 璺：! 墨! 竖竺! ! ! e 翌! ! ! 竺：! 空! ! ! ! ! ! ! ! 步骤阀位 时间( s ) 泵速( i n lr a i n 。)功能 p lp 2 2 5 东北大学硕士学位论文 第二章环境样品和生物样品中痕量铅的测定 表2 2 氢化物发生阶段操作程序及功能 t a h | e z 。2h y d r i d eg e n e r a t 岫no p e r a t i n gp r o g r a m sa n df u n c t i o n 步骤时间p3 p 4 功能 动作体积( m 1 ) 动作体积( m 1 ) f i l l 1 5f i l l2 5 吸入载液( 2 5 h c i ) 和还 原剂( 1 n a b h 4 ) i n j e c t1 5 i n j e c t 2 5推出载液和还原剂，同时推 动采样环中的洗脱液和 n a b h 4 在反应环中反应生 成气态氢化物 2 3 结果与讨论 为获得最佳的测铅条件，必须对仪器的各个参数及试剂条件进行优化，本文利用单 因素条件实验来得到最佳的测定条件。测定空白和0 5 p g1 。铅溶液的荧光强度，通过比 较信噪比和实际峰形等因素来选择最佳条件。 2 3 1a f s 仪器条件的优化 本文实验对a f s 仪器条件参数的影响，包括灯电流，光电倍增管负高压，载气流速， 屏蔽气流速以及原子化器高度等进行了优化。 2 3 1 1 光电倍增管负高压的影响 固定其他仪器条件，即灯电流6 0m a ，载气流速5 0 0m lm i n ，屏蔽气流速1 0 0 0m l m i n ，原子化器高度9 咖，改变仪器的光电倍增管负高压。仪器的光电倍增管负高压 的可调范围为2 0 0 5 0 0 v ，本实验选择2 9 0 v 、3 0 0 v 、3 1 0 v 、3 2 0 v 、和3 3 0 v 测定光电 倍增管负高压( v ) 对荧光值i f 的影响，如图2 2 所示。实验结果表明，随着光电倍增管负 高压的增大，荧光强度迅速增加，在光电倍增管负高压为3 2 0 v 时，信噪比达到最大值， 而且过高的光电倍增管负高压( 超过3 3 0 v ) 会出现分裂峰，荧光值不稳定，因此选择光电 倍增管负高压为3 2 0 v 。 一2 6 5 5 ， 2 东北大学硕士学位论文 第二章环境样品和生物样品中痕量铅的测定 2 8 5 2 9 53 0 53 1 53 2 53 3 5 光电倍增管负高压v 丑 棼 迎 2 8 52 9 53 0 53 1 53 2 53 3 5 光电倍增管负高压v 圈2 2 光电倍增管负商压的影响 f i g 2 2e f f e c to f n e g a t i v eh i g lv o l t a g eo f p h o t o m u l t i p l i e r 2 3 1 2 灯电流的影响 固定其他仪器条件，即光电倍增管负高压3 2 0 v ，载气流速5 0 0m lm i n l ，屏蔽气流 速1 0 0 0m lm i n 1 ，原予化器高度9m m ，改变灯电流。灯电流对荧光强度值的影响很大。 实验结果如图2 3 所示，当灯电流增大时，荧光强度值随之急剧增大，但过高的灯电流 会缩短空心阴极灯的寿命，在保证测定结果达到较高的信噪比和稳定性的前提下，应选 择最小灯电流。本实验选择的灯电流为6 0m a 。 3 2 9 丑2 8 嗳 逛2 7 2 6 2 5 4 55 5 6 57 5 8 5 9 5 4 55 56 57 5 8 59 5 灯电湖l l l a 灯电涮m a 图2 3 灯电流的影响 f i g2 3e f f e c to f l a m pc u r r e n t 2 3 1 3 载气流速的影响 固定其他仪器条件，即灯电流6 0m a ，光电倍增管负高压3 2 0 v ，屏蔽气流速1 0 0 0m l m i n ，原子化器高度9t o n i ，改变载气流速。载气的作用是将样品与硼氢化钠反应后生 成的气态氢化物携带至原子化器，因此载气流速对样品检测具有重要作用。实验结果如 - - 2 7 咖 咖 枷 瑚 。 越嘿米球 东北大学硕士学位论文 第二章环境样品和生物样品中痕量铅的测定 圈2 4 所示，载气流速为5 0 0 - 7 0 0m lm i n 。时，荧光强度几乎不变，当载气流速为5 0 0m l m i n - 1 时，信噪比最大，而且能够得到最好的峰形，因此选择流速5 0 0 m l m i n 一。 蜊 戆 呆 ： 鹭： 2 0 0 3 5 0 5 0 06 5 08 0 0 载气流速删r a i n 。 丑2 6 螫 芈2 4l 2 2 2 2 0 03 5 05 0 06 5 0 载气流速枷m i n “ 图2 4 载气流速的影响 f i g 2 4 e f f e c t o f c a r r i e r a r g o n f l o wr a t e 2 3 1 4 屏蔽气流速的影响 固定其他仪器条件，即灯电流6 0m a ，光电倍增管负高压3 2 0 v ，载气流速5 0 0m l m i n ，原子化器高度9h i m ，改变屏蔽气流速。屏蔽气的作用是防止原子化器周围的空 气进入火焰产生荧光猝灭，以保证较高且稳定的荧光效率。实验结果如图2 5 所示，随 着屏蔽气流速的增加，荧光强度增加，屏蔽气流速达到1 0 0 0m lm i n 。1 时，信噪比最商， 峰形最好，所以选择屏蔽气流速为1 0 0 0 m lm i n 。 6 5 0 5 5 0 蜊 骥 米4 5 0 张 3 5 0 2 5 0 5 0 06 5 08 0 09 5 0l l o o 屏蔽气流速，咖如 2 7 2 6 丑2 5 棼 坦2 4 2 3 2 2 5 0 06 5 08 0 0 9 5 0 l i 0 0 屏蔽气流速，删m m 。 图2 5 屏蔽气流j 塞的影响 f i g2 5e f f e c to f s h i e l da r g o nf l o wr a t e 2 3 1 5 原子化器高度的影响 固定其他仪器条件，即灯电流6 0r n a ，光电倍增管负高压3 2 0 , ，载气流速5 0 0m l - 2 8 - 东北大学硕士学位论文 第二章环境样品和生物样品中痕量铝的测定 m i n ，屏蔽气流速1 0 0 0m lr a i n ，改变原子化器高度。原子化器高度直接影响实验结果 的检出限与精密度。原子化器高度的可调范围为o 2 0 m m ，但该仪器推荐的原予化器高 度为8 m m ，本实验选择了7 、8 、9 、1 0 、1l m m 进行优化，其对荧光值i f 的影响如图 2 6 所示。实验结果表明，随着原子化器商度的增加，荧光强度急剧降低，但信噪比随 之上升。综合考虑采用不同的原予化器高度测定时荧光强度值的稳定性和峰形等因素， 本实g 自鼬择的原子化器高度为9m e 。 g g o 嚣6 0 0 蒸4 0 0 2 0 0 o 67891 0n1 2 原子化嚣高度佃l 丑 蟹 扭 圈2 6 原子化器高度的影响 f i g2 6e f f e c to f a t o m i z e r h e i g h t 2 3 2 流动注射操作参数的优化 7891 0l i1 2 原子化器高度r i m 2 3 2 1 离子交换树脂粒度的选择 树腊粒度对交换速度及柱压有显著影响，粒度越大吸着面积越小：粒度越小虽然吸 着面积越大，但也会使柱压增大，使填充柱容易泄漏。本实验将研磨后的d 4 0 1 螫合树 脂分别过4 0 目( 粒径为4 2 5 “m ) 、5 0 目( 粒径为3 0 0 p m ) 、6 5 目( 粒径约为2 0 0 m ) 、1 0 0 目 ( 粒径约为1 3 0 p m ) 筛，分别将以上不同粒度及未经研磨的树脂装柱，在相同实验条件下 富集，结果表明树脂粒度为6 5 目( 粒径约为2 0 0 p m ) 时吸附效果最好，本实验选择过6 5 目筛f 粒径约为2 0 0 “m ) 的i m 0 1 树脂。 2 3 2 2 样品溶液酸度的选择 由于吸附材料是离子交换材料，吸附属离子交换往质，所以样品溶液的p h 值是影 响p b “吸附的重要因素之一。本实验考察了样品溶液的p h 值对吸附效果的影响。当分 析物p h 值过低时由于在较强的酸性条件下，离子交换树脂的活性位置被质子占据，影 响树脂对p b 2 + 的吸附效果，而当p h 过高时，由于p b l + 一定程度的水解而造成可被吸附 一2 9 il。l，、l 6 ：| 抽 撕 ：3 2 东北大学硕士学位论文 第二章环境样品和生物样品中痕量铅的测定 的自由离子浓度降低，进一步导致吸附量降低，最终使荧光强度降低。实验表明样品p h 值在5 6 范围内，灵敏度较高，因此本实验将样品的p h 值调到5 6 。 2 3 2 3 进样速度的选择 固定其它实验条件，即o 5 9 9l op b 2 + ，进样体积4 8 m l ，洗脱液体积0 4 m l ，洗脱速度 5 2m lr a i n ，h c i 浓度2 5 ，k 3 i f e ( c n ) 6 j 浓度1 0 ，n a o h 浓度o 8 ，n a b h 4 浓度1 o ， 载液流速3 0m lm i n ，n a b l t 4 流速1 8m lr a i n 一，改变进样速度。实验结果见图2 7 。当进 样速度为4 8m lm i n 1 时，荧光强度最高，当进样速度继续增大时，荧光强度开始下降， 这是由于进样流速受吸着剂的动力学特性制约，如果流速太高，溶质分子来不及扩散到 树脂的内表面，就会发生漏过，另外，由于进样流速受填充柱形成的反压