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重庆科技学院职业危害检测实验指导书二0一0年十一月原子荧光光谱分析仪基本概述原子荧光光谱分析是20世纪60年代中期提出并发展起来的光谱分析技术,是原子光谱法中的一个重要分支， 它是原子吸收和原子发射光谱的综合与发展，是一种优良的痕量分析技术，以下是原子荧光光度计示意图。一、原子荧光光谱分析的应用领域v 地质样品分析v 冶金样品分析v 生物样品分析v 农业及植物样品分析v 环境样品分析v 食品分析v 药材药品分析v 轻工化妆品分析 二、原子荧光的产生过程及分析原理基态的原子蒸气吸收特定波长光辐射的能量而被激发到较高的激发态，然后受激原子去活化回到较低的激发态或基态时便发射出一定波长的辐射原子荧光。原子荧光光谱分析法是用激发光源照射含有一定浓度的待测元素的原子蒸气，从而使基态原子跃迁到激发态，然后回到较低能态或基态，发出原子荧光。测定原子荧光的强度即可求得待测样品中该元素的含量。三、原子荧光仪器结构1、光源（空心阴极灯）要求：要有足够的辐射强度；光谱纯度高，背景低；辐射能量稳定性好；使用寿命长，操作和维护方便。2、石英管原子化器原子化器有普通石英管原子化器和屏蔽石英管原子化器两种。3、光学系统通道：单道、双道、三道、四道优势： 多元素同时测定；单道增强4、检测器日盲光电倍增管，检测波长范围： 60nm320nmPF6仪器PF6多道全自动原子荧光光度计GBZ/T 160.31-2004工作场所空气中砷及其化合物的测定方法1 范围 本标准规定了监测工作场所空气中砷及其化合物浓度的方法。 本标准适用于工作场所空气中砷及其化合物浓度的测定。2 规范性引用文件下列文件中的条款，通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBZ 159工作场所空气中有害物质监测的采样规范3 氢化物原子荧光光谱法3.1 原理空气中砷及其化合物（除砷化氢外）用浸渍微孔滤膜采集，消解后，砷被硼氢化钠还原成砷化氢，在原子化器中，生成的砷基态原子吸收193.7nm 波长，发射出原子荧光，测定原子荧光强度，进行定量。3.2 仪器3.2.1 浸渍微孔滤膜：在使用前1 天，将孔径为0.8m 的微孔滤膜浸泡在浸渍液中30min，取出在清洁空气中晾干，备用。3.2.2 采样夹，滤料直径为40mm。3.2.3 小型塑料采样夹，滤料直径为25mm。 3.2.4 空气采样器，流量05L/min。3.2.5 微波消解器。3.2.6 具塞刻度试管，25ml。3.2.6 原子荧光光度计，具砷空心阴极灯和氢化物发生装置。仪器操作条件原子化器高度：8mm；原子化器温度：1050；载气（Ar）流量：400ml/min；屏蔽气流量：1000ml/min。3.3 试剂 实验用水为去离子水，用酸为优级纯。3.3.1 硝酸，201.42g/ml。3.3.2 盐酸，201.18g/ml。3.3.3 浸渍液：称取10g 聚乙烯氧化吡啶(P204)，溶于水中，加入10ml 丙三醇，再加水至100ml。或溶解9.5g 碳酸钠于100ml 水中，加入5ml 丙三醇，摇匀。3.3.4 过氧化氢（优级纯）。3.3.5 盐酸溶液,1.2mol/L：10ml 盐酸用水稀释至100ml。3.3.6 预还原剂溶液：称取12.5g 硫脲，加热溶于约80ml 水中；冷却后，加入12.5g 抗坏血酸，溶解后，加水到100ml；贮存于棕色瓶中，可保存一个月。3.3.7 硼氢化钠或硼氢化钾溶液：称取7g 硼氢化钠或10g 硼氢化钾和2.5g 氢氧化钠，溶于水中并稀释至500ml。3.3.8 标准溶液：称取0.1320g 三氧化二砷（优级纯，在105下干燥2h），用10ml 氢氧化钠溶液(40g/L)溶解，用水定量转移入1000ml 容量瓶中，并稀释至刻度。此溶液为0.10mg/ml 标准贮备液，置于冰箱内保存。临用前，用水稀释成1.0g/ml 砷标准溶液。或用国家认可的标准溶液配制。3.4 样品的采集、运输和保存现场采样按照GBZ 159执行。3.4.1 短时间采样：在采样点，将装好浸渍微孔滤膜的采样夹，以3L/min 流量采集15min空 气样品。3.4.2 长时间采样：在采样点，将装好微孔滤膜的小型塑料采样夹，以1L/min 流量采集28h 空气样品。3.4.3 个体采样：将装好微孔滤膜的小型塑料采样夹佩戴在采样对象的前胸上部，尽量接近呼吸带，以1L/min 流量采集28h 空气样品。采样后，将滤膜的接尘面朝里对折2次，放入清洁塑料袋或纸袋内，置于清洁的容器内运输和保存。样品在低温下至少可保存15d。3.5 分析步骤3.5.1 对照试验：将装有浸渍微孔滤膜的采样夹带至采样点，除不连接空气采样器采集空气样品外，其余操作同样品，作为样品的空白对照。3.5.2 样品处理：将采过样的滤膜放入微波消解器的消化罐中，加入3ml 硝酸和2ml 过氧化氢后，置于微波消解器内消解。消解完成后，在水浴中挥发硝酸至近干。用盐酸溶液定量转移入具塞刻度试管中，定容至25ml。取出10ml 于另一具塞刻度试管中，加入2.0ml 预还原剂溶液，混匀，供测定。若样品液中待测物的浓度超过测定范围，可用盐酸溶液稀释后测定，计算时乘以稀释倍数。3.5.3 工作曲线的绘制：在5 只消化罐中，各放入一张浸渍微孔滤膜，分别加入0.00、0.10、0.20、0.40、0.50ml 砷标准溶液，配成0.00、0.10、0.20、0.40、0.50g 砷标准系列。各加入3ml 硝酸和2ml过氧化氢，按样品处理操作，制成25ml 溶液。吸取10.0ml 于具塞刻度试管中，加入2.0ml 预还原剂溶液，摇匀。参照仪器操作条件，将原子荧光光度计调节至最佳测定条件，分别测定标准系列，每个浓度重复测定3 次，以荧光强度均值对相应的砷含量(g)绘制标准曲线。3.5.4 样品测定：用测定标准系列的操作条件测定样品和空白对照溶液。测得的样品荧光强度减去空白对照荧光强度值后，由标准曲线得砷含量(g)。3.6 计算3.6.1 按式（1）将采样体积换算成标准采样体积： （1）式中：Vo 标准采样体积，L；V 采样体积，L；t 采样点的气温，； P 采样点的大气压，kPa。3.6.2 按式（2）计算空气中砷的浓度： （2） 式中：C空气中砷的浓度，乘以系数1.32或1.53，分别为三氧化二砷或五氧化二砷的浓度，mg/m3； m 测得样品溶液中砷的含量，g； Vo标准采样体积，L。3.6.3 时间加权平均容许浓度按GBZ 159规定计算。3.7 说明3.7.1 本法的检出限为0.22ng/ml；最低检出浓度为1.210-4mg/ m3（以采集45L空气样品计）；测定范围为0.00020.020g/ml；相对标准偏差为1.72.6。3.7.2 本法平均采样效率95。使用浸渍滤膜，可以采集空气中三氧化二砷或五氧化二砷的蒸气和粉尘，若不用浸渍微孔滤膜，则只能采集气溶胶态的砷化物。3.7.3 样品挥发硝酸时，温度不能过高，不能将溶液挥发干。若没有微波消解器，样品消化可以采用二法的样品处理操作。实验1 原子荧光法测定自来水中痕量的砷一、实验目的1、了解原子荧光计的工作原理；2、了解原子荧光计的基本操作程序；3、了解原子荧光法测定砷的基本分析条件。二、主要仪器及试剂PF6非色散原子荧光光度计，砷空心阴极灯；高纯氩气；载液：2%盐酸；还原剂：2.0%的硼氢化钾（钠）和0.5%的氢氧化钾（钠）混合液；砷标准储备液：0.1mg/L（1%硫脲）。三、基本原理还原剂经蠕动泵并与注射泵带动的样品在混合反应块中混合，并在氩气的推动下进入气液分离器，生成的氢化物气（或原子蒸汽）体进入原子化器，在高温作用下气态氢化物分解为原子蒸汽，其吸收能量后受激原子在去激发过程中发射出一定波长的光辐射即原子荧光，然后由检测器检测荧光的强度后由计算机显示并处理结果。该仪器是由光源发出的特征辐射光照射在被测元素的原子蒸汽上，基态原子周围电子被激发到高能态，由于电子在高能态不稳定，当电子返回基态或其他低能态时向外辐射荧光，从而进行定量分析，其荧光强度与元素的浓度存在以下关系：式中：If -原子荧光强度；-原子荧光量子效率；I0 -光辐射强度；K-在波长时的峰值吸收系数；L -吸收光程；N -单位长度内基态原子数。对于给定的元素来说，当光源的波长和强度固定，吸收光程固定，原子化条件一定，在元素浓度较低时，荧光强度与荧光物质的质量浓度有如下简单关系（为常数）：If =四、分析步骤1、校正曲线的绘制 按表中数据配制好砷标准溶液，砷储备液浓度(0.1mg/L)，优级纯的盐酸，去离子水（电阻率10M欧姆）。表1 砷标准溶液的配制序号浓盐酸（ml）10%的硫脲或10%抗坏血酸体积（ml）砷储备液浓度(0.1mg/L)体积（ml）定容体积（ml）溶液浓度（ug/L）Std021001000Std121011001Std221021002Std321041004Std421081008Std52101010010单标配自动曲线Std52101010010注：（1）.无机砷有三价和五价，仪器只能测三价砷，硫脲和抗坏血酸的作用是将五价砷还原成三价砷，抗干扰和增加溶液的稳定性（2）.硫脲浓度过高时不易溶解，尤其是在温度比较低的环境下，配制时可适当加温或配成5%的溶液。（3）.标准曲线溶液各点的酸度一定要大于等于载液的酸度，保持同种酸且酸度一致最佳。表2 原子荧光试剂的配制元素载液还原剂酸氢氧化钾(KOH)硼氢化钾(KBH4)砷（As）HCL2%0.5%1.5%注：（1）还原剂的配制用氢氧化钾和硼氢化钾或氢氧化钠和硼氢化钠都可以。（2）硼氢化钾的作用是与酸反应生成大量氢离子（与所测元素结合成氢化物）和氢气（提供燃气），硼氢化钾易水解，碱性条件可抑制其水解。2、水样的配制取50.00mL自来水于100 mL容量瓶中，再加入10%的硫脲10mL，浓盐酸2mL，用蒸馏水稀释到100mL。3、原子荧光操作规程 （1）打开电脑，进入WINDOWS桌面。（2）打开氩气瓶减压阀，分压表调至0.2MPa左右。（3）换上需要做元素的元素灯，打开仪器主机电源，双击桌面上图标进入仪器工作站，出现登陆画面点确定。（4）检查元素灯光斑是否对正，原子化器高度8mm左右，光斑对准调光器中间横线和竖线的交叉点（检查汞灯是否点亮，若不亮用点火枪激发点亮，）（5）做汞温度设成0度，其他元素设成160200度，点应用。（6），自动进样，设置，载液空白位置设成255，其他位置按各个样品放在样品盘的位置来设定，点应用，若让仪器自动运行测量，在前打上对勾，应用。，输入曲线各标准点的浓度，若用仪器自动稀释曲线，在前打上对勾。，添加样品可设置样品名称，样品号，样品形态，稀释因子，样品单位。确定（7）把标准空白，标准曲线，样品空白，样品按自动进样器设置位置放入样品架中。压好泵管，载流槽内倒入盐酸，放好还原剂和盐酸瓶。（8），点击仪器依次测量载流，标准空白，标准曲线，样品空白，样品。（9）需要打印曲线，数据打印。（10）仪器清洗，将进样针和还原剂毛细管放入去离子水中，点击，输入清洗次数（3次以上），点“开始”清洗。（11）关氩气，退出仪器工作站，松开泵卡，关仪器主机电源。4、数据记录及处理序号标准溶液浓度（ug/L）荧光值If水样的荧光值水样中砷的含量（ug/L）Std00Std11Std23Std35Std47Std59典型气相色谱仪简介典型气相色谱仪由以下五大系统组成：气路系统、进样系统、色谱分离系统、温度控制系统、检测系统、数据处理及其它辅助部件等构成。一、气路系统：气相色谱仪具有一个让载气连续运行、管路密闭的气路系统。它的气密性，载气流速的稳定性以及测量流量的准确性，对色谱结果均有很大的影响。1 载气气相色谱中常用的载气有氢气、氮气、氮气和氧气。它们一般都是由相应的高压钢瓶贮装的压缩气源供给。至于选用何种载气，主要取决于选用的检测器和其它一些具体因素。气相色谱过程示意图2净化器净化器是用来提高载气纯度的装置。净化剂主要有活性炭、硅胶和分子筛、105催化剂，它们分别用来除去烃类杂质、水份、氧气。3稳压恒流装置由于载气流速是影响色谱分离和定性分析的重要操作参数之一，因此要求载气流速稳定。载气的压力可用压力表来测量，流量用转子流量计指示。二、进样系统进样系统包括进样装置和气化室。其作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化，然后快速定量地转入到色谱柱中。进样量的大小，进样时间的长短，试样的气化速度等都会影响色谱的分离效率和分析结果的准确性及重现性。1进样器目前液体样品的进样，一般都用微量注射器，常用的规格有1L、5L、10L和50L等。2气化室为了让样品在气化室中瞬间气化而又不分解，因此要求气化室热容量大，无催化效应。为了尽量减小柱前谱峰变宽，气化室的死体积应尽量可能小。三、色谱分离系统气相色谱仪的分离系统是色谱柱，它由柱管和装填在其中的固定相等所组成。由于混合物各组份的分离在这里完成，所以它是色谱仪中最重要的部件之一。色谱柱可分为填充柱和毛细管。色谱柱的分离效果除与柱长、 柱径和柱形有关外，还与所选用 的固定相和柱填料的制备技术以 及操作条件等许多因素有关。四、温控系统温控系统是用来设定、控制、测量色谱柱炉、气化室、检测室的温度。气相色谱的流动相为气体，样品仅在气态时才能被载气携带通过色谱柱，因此，从进样到检测结束为止，都必须控温。同时，温度是气相色谱的重要操作条件之一，直接影响色谱柱的选择性、分离效率和检测器的灵敏度及稳定性。气相色谱仪中，多采用可控硅温度控制器连续控制柱炉的温度。对于沸点范围很宽的混合物，可多采用程序升温进行分析。所谓程序升温是指，在一定的分析周期内，炉温连续地随时间有低温向高温线性或非线性地变化，以使沸点不同的组份各在其最佳柱温下流出，从而改善分离效果，缩短分析时间。气化室的温度应使试样瞬时气化而又不分解，其温度一般比柱温高1050。五、检测器对流出柱的样品组分进行识别和响应。常见的检测器有热导池检测器、氢火焰离子检测器、电子捕获检测器和火焰光度检测器。六、工作基本原理色谱法具有极强的分离效能。一个混合物样品定量引入合适的色谱系统后，样品在流动相携带下进入色谱柱，样品中各组分由于各自的性质不同，在柱内与固定相的作用力大小不同，导致在柱内的迁移速度不同，使混合物中的各组分先后离开色谱柱得到分离。分离后的组分进入检测器，检测器将物质的浓度或质量信号转换为电信号输给记录仪或显示器，得到色谱图。利用保留值可定性，利用峰高或峰面积可定量。中华人民共和国国家职业卫生标准GBZ/T 160.42-2004工作场所空气中芳香烃类化合物的测定方法（溶剂解吸气相色谱法）1 范围本标准规定了监测工作场所空气中芳香烃化合物浓度的方法。本标准适用于工作场所空气中芳香烃化合物浓度的测定。2 规范性引用文件下列文件中的条款，通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBZ 159 工作场所空气中有害物质监测的采样规范1 原理空气中的苯、甲苯、二甲苯、乙苯和苯乙烯用活性碳管采集，二硫化碳解吸后进样，经色谱柱分离，氢焰离子化检测器检测，以保留时间定性，峰高或峰面积定量。2 仪器3.2.1 活性碳管，溶剂解吸型，内装100mg/50mg 活性碳。3.2.2 空气采样器，流量0500ml/min。3.2.3 溶剂解吸瓶，5ml。3.2.4 微量注射器，10ml。3.2.5 气相色谱仪，氢焰离子化检测器。色 谱 柱 3：30m0.53mm0.2mm，FFAP。柱 温：80；汽化室温度：150；检测室温度：150；载气（氮气）流量：40ml/min。3.3 试剂3.3.1 二硫化碳，色谱鉴定无干扰杂峰。3.3.2 标准溶液：加约5ml 二硫化碳于10ml 容量瓶中，用微量注射器准确加入10ml苯（色谱纯；在20，1ml 苯为0.8787mg），用二硫化碳稀释至刻度，为标准溶液，浓度为0.8787 mg/ ml3.4 样品的采集、运输和保存现场采样按照GBZ 159执行。3.4.1 短时间采样：在采样点，打开活性碳管两端，以100ml/min 流量采集15min 空气样品。3.4.2 长时间采样：在采样点，打开活性碳管两端，以50ml/min 流量采集28h 空气样品。3.4.3 个体采样：在采样点，打开活性碳管两端，佩戴在采样对象的前胸上部，尽量接近呼吸带，以50ml/min 流量采集28h 空气。采样后，立即封闭活性碳管两端，置清洁容器内运输和保存。样品置冰箱内至少可保存14d。3.5 分析步骤3.5.1 对照试验：将活性炭管带至采样地点，除不连接采样器采集空气样品外，其余操作同样品，作为样品的空白对照。3.5.2 样品处理：将采过样的前后段活性碳分别放入溶剂解吸瓶中，各加入1.0ml 二硫化碳，塞紧管塞，振摇1min，解吸30min。解吸液供测定。若浓度超过测定范围，用二硫化碳稀释后测定，计算时乘以稀释倍数。3.5.3 标准曲线的绘制：用二硫化碳稀释标准溶液成表1所列标准系列：表 1 标准系列管 号01234苯浓度，mg/ml0.013.754.9219.7878.7参照仪器操作条件，将气相色谱仪调节至最佳测定状态，分别进样1.0ml，测定各标准系列。每个浓度重复测定3 次。以测得的峰高或峰面积均值对苯浓度(mg/ml)绘制标准曲线。3.5.4 样品测定：用测定标准系列的操作条件测定样品和空白对照的解吸液；测得的样品峰高或峰面积值减去空白对照峰高或峰面积值后，由标准曲线得苯浓度(mg/ml)。实验2 气相色谱法测定工作场所空气中的苯（标准曲线法）一、实验目的1. 了解气相色谱仪的基本结构、性能和操作方法；2. 了解气相色谱法的基本原理和定性、定量方法；3. 学习工作场所空气中苯的定性和定量测定方法。二、主要仪器及试剂GC-4000A型气相色谱仪（氢火焰检测器）；毛细管色谱柱（30m0.53mm0.2mm，FFAP）微量注射器10L ；高纯氮气；苯（色谱纯）；二硫化碳（色谱纯）。三、基本原理色谱法具有极强的分离效能。一个混合物样品定量引入合适的色谱系统后，样品在流动相携带下进入色谱柱，样品中各组分由于各自的性质不同，在柱内与固定相的作用力大小不同，导致在柱内的迁移速度不同，使混合物中的各组分先后离开色谱柱得到分离。分离后的组分进入检测器，检测器将物质的浓