原子吸收光譜法的干擾和消除方法（上）——化學(xué)、電離、光譜干擾

原子吸收法中遇到的干擾初步歸納起來(lái)有：化學(xué)干擾、電離干擾、光譜干擾、物理干擾、背景吸收干擾幾種類(lèi)型。

一、化學(xué)干擾

待測元素與其他組分之間的化學(xué)作用引起的干擾效應即為化學(xué)干擾。例如，待測元素與些物質(zhì)形成高熔點(diǎn)、難揮發(fā)、難離解的化合物，導致吸光度下降，甚至使測定不能進(jìn)行。主要來(lái)自陽(yáng)離子和陰離子干擾，陽(yáng)離子往往在一定溫度下，生成難熔混晶體或形成難原子化的化合物（或氧化物），如Ti、Al、Si對Ca、Mg、Sr、Ba產(chǎn)生影響，這些元素與Ca可能生成 CaSiO3、CaTiO3、CaAlO3等難熔混晶體B、Be、Cr、Fe、Mo、V、W和部分稀土元素易與待測元素形成不易揮發(fā)的混合氧化物，使吸收降低，產(chǎn)生負千擾。也有的產(chǎn)生增感效應現象，例如Mn、Fe、Co、Ni對Al、Cr有正干擾。

陰離子的干擾比陽(yáng)離子復雜得多，往往與待測元素生成難離解高熔點(diǎn)化合物，例如PO43-、SO42-等與Ba生成Ba3（PO4)2、BaSO4等，對被測元素干擾順序如下：PO43-＞SO42-＞Cl-＞NO3-＞CIO3-。

化學(xué)干擾主要影響待測元素的原子化效率，是原子吸收光譜法干擾的主要來(lái)源。干擾的特點(diǎn)具有選擇性，它對試液中各元素的影響是不同的，并隨火焰強度、狀態(tài)及部位，其他組分的存在、霧滴大小等條件而變化。根據具體情況加入某些試劑，是抑制化學(xué)干擾的常用方法消除化學(xué)干擾的方法有以下幾種：

（1）加入釋放劑

加入一種金屬元素與干擾物質(zhì)化合成更穩定或更難揮發(fā)的化合物，從而使持測元素釋放出來(lái)，以抑制化學(xué)干擾。這種加入的金屬元素稱(chēng)為釋放劑。如試樣中PO43-存在時(shí)對鈣的測定有嚴重干擾，是由于生成難揮發(fā)、難離解的焦磷酸鈣。如果向試樣中加入足量的氯化鑭（LaCl3），由于PO43-生成更難離解的磷酸鑭，使鈣仍以氯化物的形式進(jìn)入火焰進(jìn)行原子化。

（2）加入保護劑

加入的保護劑多為有機配位劑，它們可以與待測金屬元素生成穩定的更易于原子化的配合物，從而保護了待測元素，消除了部分干擾。保護劑一般是有機配合劑，如EDTA、8-羥基啉，例如，在一定條件下向試液中加入EDTA，與鈣形成穩定的Ca-EDTA，能防止鈣與PO43-生成難離解的焦磷酸鈣。

（3）加入緩沖劑

即加入大量過(guò)量的干擾元素使干擾達到飽和并趨于穩定，這種含有大量元素的試劑稱(chēng)為緩沖劑。如果在標準溶液和試液中加入同量的緩沖劑，則干擾可抵消。例如，當標準溶液和試液中加入的鋁鹽為200μg/mL時(shí)，可以消除鋁對鈦測定的影響，但靈敏度有損失。

（4）加入基體改進(jìn)劑

對于石墨爐原子化法，在試樣中加入基體改進(jìn)劑Ni(NO3)2、Mg(NO3)2、PdCl2、NH4H2PO4等，使其在干燥或灰化階段與試樣發(fā)生化學(xué)變化，其結果可以增加基體的揮發(fā)性或改變被測元素的揮發(fā)性，以消除干擾。

（5）使氧化物還原

用還原性強的富燃焰和石墨爐原子化器，使難離解的氧化物還原分解，如測鉻時(shí)，用空氣-乙炔富燃火焰，發(fā)生如下反應：

CrO＋C-＞Cr＋Co

（6）選擇合適的原子化方法

提高原子化溫度，減小化學(xué)干擾。使用高溫火焰或提高石墨爐原子化溫度，可使難離解的化合物分解。采用還原性強的火焰與石墨爐原子化法，可使難離解的氧化物還原、分解。

（7）預先分離

可通過(guò)萃取、離子交換、共沉淀、富集、電解等方法，除去干擾物質(zhì)。

（8）采用標準加入法

當試樣存在大量基體或基體含量不明情況下，采用此方法較好，它可以消除化學(xué)干擾和物理干擾、基體干擾等。但必須注意：

①不能消除背景和光譜干擾；

②取標準點(diǎn)一般5個(gè)點(diǎn)（實(shí)用中不能少于3個(gè)點(diǎn)）；

③校準曲線(xiàn)必須在線(xiàn)性范圍內，吸光度值最好應在0.100～0.200范圍；

④標準加入法由于工作量大，不太適合大批量樣品分析測定。

石墨原子吸收分析的化學(xué)干擾其實(shí)質(zhì)和火焰中一樣，是分析元素與某共存物形成了化合物。這種化學(xué)反應有的在室溫時(shí)就已發(fā)生，有的在升溫時(shí)發(fā)生，引起化學(xué)干擾者除共存元素外，還有石墨爐本身，這是火焰法中不存在的，高溫石墨爐中的化學(xué)干擾來(lái)自碳、氯化物，從而產(chǎn)生干擾。為消除化學(xué)干擾主要采用基體改進(jìn)、平臺原子化，涂層石墨管等技術(shù)。

二、電離干擾

在高溫時(shí)，原子失去電子形成離子，使基態(tài)原子數目降低，吸光度下降，這種干擾稱(chēng)為電離干擾。

由于某些易電離的元素在火焰中發(fā)生電離，減少了參與原子吸收的基態(tài)原子數；反之，若火焰中存在能提供自由電子的其他易電離的元素，則使已電離的原子回到基態(tài)，使參與原子吸收的基態(tài)原子數增加。因此電離干擾對測定結果的影響有正負之分。

電離干擾可用控制火焰溫度的方法使原子的電離減少，但是有效的方法是加入消電離劑，消電離劑是比被測元素電離電位低的元素，相同條件下消電離劑首先電離，產(chǎn)生大量的電子，抑制被測元素的電離，如堿金屬、堿土金屬。當有大量的比待測元素更易電離的第二種元素存在時(shí)，可以抑制被測元素的電離這種加入的大量更易電離的非待測元素叫作消電離劑。常用的消電離劑有CsCl、NaCl和KCl等。有時(shí)加入的消電離劑的電離電位比待測元素的電離電位要高，但由于加入的濃度較大，仍可抑制電離干擾。但消電離劑的濃度不能太大，否則會(huì )產(chǎn)生基體效應或容易堵塞燃燒器縫口。

三、光譜干擾

光譜干擾主要來(lái)自吸收線(xiàn)重疊干擾，以及在光譜通帶內多于一條吸收線(xiàn)和在光譜通帶內存在光源發(fā)射的非吸收線(xiàn)等。

（1）吸收線(xiàn)重疊干擾

原子吸收光譜分析中吸收線(xiàn)重疊干擾比發(fā)射光譜要小得多。當被測元素中含有吸收線(xiàn)重疊的兩種元素時(shí)，無(wú)論測定哪一種元素都將產(chǎn)生干擾，Co 253.649nm對Hg 253.652mm的干擾是典型的吸收線(xiàn)重疊干擾的例子。干擾大小取決于吸收線(xiàn)重疊程度，當兩元素吸收線(xiàn)的波長(cháng)差等于或小于0.03nm時(shí)，認為吸收線(xiàn)重疊干擾是嚴重的。若當重疊的吸收線(xiàn)都是靈敏線(xiàn)時(shí)。即使相差0.1nm，也明顯顯示出干擾。表4中列出了實(shí)際觀(guān)察到的和理論上分析的吸收線(xiàn)相差0.03nm以下的可能發(fā)生吸收線(xiàn)重疊干擾的譜線(xiàn)。

①是文獻上已觀(guān)察到的千擾譜線(xiàn)，其余為理論上的干擾譜線(xiàn)。由于后者的靈敏度低或在測定條件下原子化效率低，故在通常測定中不表現干擾。

為排除這種干擾，一是選用被測元素的其他分析線(xiàn)，二是預先分離干擾元素。也可以利用這種現象測定高含量元素，而避免高倍稀釋引入的誤差。如已報道了利用Ge 422.657m與Ca 422.673nm的重疊，用Ge燈作為光源測定高含量的鈣。光譜重疊線(xiàn)的應用列于表5。

①共振線(xiàn)。

②檢出限。

注：1.表中的靈敏度定義為在特征波長(cháng)處產(chǎn)生的0.0044吸光度所需要的濃度（μg/mL）。

2.除了標有EDL（無(wú)極放電燈）外，其他均為空心陰極燈作光源。

在理想情況下，光譜通帶內只存在一條吸收線(xiàn)。如果光譜通帶內有幾條吸收線(xiàn)，都參與吸收，例如在錳的靈敏吸收線(xiàn)279.5nm近旁還有279.8nm和280.1nm兩條靈敏度低的吸收線(xiàn)，當光譜通帶為0.7nm時(shí)，它們也進(jìn)入通帶內，由于多重線(xiàn)各組分的吸收系數不一樣，因此工作曲線(xiàn)為非線(xiàn)性的。而且，由于多重線(xiàn)其他組分的吸收系數小于主吸收線(xiàn)的吸收系數，故測定靈敏度降低。上述干擾的消除可通過(guò)減小狹縫寬度的辦法，但當兩者的波長(cháng)相差很小時(shí)，減小狹縫仍難消除，并使信噪比大大降低。

在光譜通帶內存在光源發(fā)射的非吸收線(xiàn)。若它與分析用的譜線(xiàn)不能分開(kāi)則產(chǎn)生干擾。造成這種干擾的原因有：

①具有復雜光譜的元素本身就發(fā)射出單色儀不能分開(kāi)的譜線(xiàn)，如鐵、鈷、鎳等；

②使用多元素空心陰極燈時(shí)，其他元素可能在分析線(xiàn)近旁發(fā)射出單色儀不能分開(kāi)的譜線(xiàn)；

③陰極材料中的雜質(zhì)或充入的惰性氣體產(chǎn)生的非吸收線(xiàn)所引起的干擾。

①光譜重疊

消除這種干擾常用方法是減小狹縫寬度，使光譜通帶小到足以分離掉非吸收線(xiàn)：亦可用另外的吸收線(xiàn)。如Co 240.725nm比252.136nm靈敏，但前者只允許用0.2nm的通帶，面后者可允許用0.65nm的通帶，信噪比比前者好。

（2）與光源發(fā)射有關(guān)的非吸收線(xiàn)干擾

原子吸收中使用空心陰極燈，它除了發(fā)射很元素共振譜線(xiàn)外，往往還發(fā)射其他譜線(xiàn)，如Ni空心陰極燈，在分析用的232.0mm譜線(xiàn)還發(fā)射231.6nm譜線(xiàn)，兩者僅差0.4nm，若使用Inm的單色器通帶，則有可能使校準曲線(xiàn)向濃度軸，使測定靈敏度下降擾。此外，空心陰極燈內的雜質(zhì)會(huì )使燈產(chǎn)生連續背景，使測量靈敏度下降，可以通過(guò)在空心陰極燈上反向加電壓處理而得到克服。

（3）與原子化有關(guān)的光譜干擾

對于火焰原子化器，火焰發(fā)射的連續光譜會(huì )干擾測定通過(guò)單色器可以將大部分的連續光譜分離掉，但單色器通帶區域內仍然有火焰輻射通過(guò)，可以對燈的發(fā)射譜線(xiàn)進(jìn)行調制，將火焰的直流信號分離掉。