兴宁市环境保护监测站 广东兴宁 514500
摘要：在测定镉的实验过程中使用科学有效的测定参数，有利于提高测定镉的准确性和精密性。本文围绕石墨原子吸收法测定镉展开讨论，通过孤立变数法和正交法分别对石墨炉原子吸收法测定镉参数进行了选择和比较，使用最佳参数保证测定镉的线性范围和重现性。
关键词：石墨炉；正交设计；孤立变数；测镉参数选择
引言
随着现代工业的迅猛发展，镉污染的问题已日益严重化。上世纪50年代日本爆发了由镉引起的“骨痛病”事件，此后，诸如此类的事件时有发生，并引起世界各国的共同关注。镉的半衰期最长可达3000年，在人体内的半衰期也可长达6.2-18年。因此在环境监测中测定水中镉重要性突出。为提高镉测定的准确性和重现性，下面对石墨炉原子吸收法测定镉如何选择最佳测量参数进行讨论分析。
1 孤立变数法选择
应用孤立变数法选择测定参数时，每次只改变1个参数，固定其他参数，进行条件对比试验。
1.1 灯电流的选择
分别就灯电流2、3、4mA进行了实验。实验结果如图1所示。从图1可见，灯电流为2mA时，灵敏度最高，总的趋势灯电流增加灵敏度下降。电流2～3mA灵敏度下降幅度不如3～4mA大。因此灯电流选择2～3mA为宜。
1.2 干燥电流和干燥时间的选择
由于仪器没有温度指示，只能选择不同的电流。干燥温度一般是选择比溶剂沸点略高。对于水溶液样品，一般干燥温度为100～130℃。根据经验，干燥电流通常选10μA为宜。
干燥时间应视样品溶液的体积和干燥温度而定。进样体积20μL，干燥时间条件试验结果如图2所示。可见，干燥时间在30～60s对吸光度几乎没有什么影响，选择30～60s均可。
1.3 灰化电流和灰化时间的选择
对不同的灰化电流20、35、40μA，进行了试验，试验结果见图3。
结果表明，当灰化电流大于30μA后，灰化损失明显增大，吸光度急剧下降，灰化电流选择在20～30μA为宜。20μA最佳，但不同的基体灰化电流应稍有不同。灰化时间选择试验结果见图4，随灰化时间的延长，吸光度呈下降趋势，灰化时间以30s为佳。
1.4 原子化电流和温度的选择
在灰化电流20μA和30μA进行了2组改变原子化电流的试验。实验结果见图5。从图5可见，原子化温度对于测定灵敏度的影响是很大的，具有一最佳原子化温度，能得到最佳灵敏度。当灰化电流为20μA时，原子化电流为60μA出现吸光度最大值，而当灰化电流为30μA时，原子化电流50μA出现吸光度最大值。试验表明原子化电流最好选择在50～70μA，原子化电流为80μA时，出现双峰。
原子化时间选择见图6。如图6所示，原子化时间3s能得到较高的灵敏度。且对于延长石墨管的使用寿命有利。原子化时间为5s时，有双峰出现。这可能是由于加热时间长，温度高，石墨炉残存的记忆物质再次原子化所致。
由于气路流量难以控制，故未作条件试验，根据经验，载气流量，内气路选0.5L/min，外气路1.0L/min为宜。狭缝宽度选0.2mm。
综上所述，用孤立变数法选择测定Cd的最佳参数是：灯电流2mA，干燥电流10μA，时间30s，灰化电流20μA，时间30s，原子化电流60μA，时间3s；载气流量，内气路0.5L/min，外气路1.0L/min，狭缝宽度选0.2mm，波长2288A0。
2 正交法选择
在孤立变数法选择的基础上，又选择有关参数进行了正交试验，先选5个因数，每个因素选3个水平，即选：A灯电流（2、3、4mA）；B原子化电流（50、60、70μA）；C灰化电流（20、25、30μA）；D原子化时间（3、4、5s）；E灰化时间（20、30、40s）进行试验。应用正交表L27（313）取前5列来安排试验（见表1）。
表1中K1、K2、K3为各因素3个水平的同水平试验吸光度之和。K1、K2、K3为其平均值。以K1、K2、K3为横坐标，对A、B、C、D、E分别作图如图7。
从图7可以选择测定Cd的最佳参数：灯电流2mA或3mA，原子化电流50μA，原子化时间5s，灰化电流20μA，灰化时间20s。
从图7还可以看出各因素对测定灵敏度影响的主次关系依次为：B－C－D－A－E。
3 综合条件试验
选取灯电流3mA；原子化电流55μA，原子化时间3s；灰化电流25μA，时间40s；干燥电流10μA，30s（其他参数同以上试验），测定了线性关系和重现性。线性关系如图8所示，在0.0～0.04ng呈良好的线性关系。测定精密度试验结果见表2及图9。
4 讨论
（1）Cd的原子化电流曲线出现吸光度最大值，最佳原子化温度应选吸光度最大的原子化电流。正交试验因未选较低的原子化电流试验，未显示差异。
（2）不同的灰化电流出现最大吸光度的原子化电流也不同，这与升温速度有关。当灰化电流大时，石墨管的炉温高一些，升温就快，使原子化温度降低。
（3）灰化电流和灰化时间与吸光度密切相关，灰化电流大于30μA及灰化时间超过30s后，吸光度呈下降态势。
（4）原子化温度对于测定灵敏度的影响很大，具有最佳的原子温度就能得到最好的灵敏度。
（5）原子化时间选择，正交法与孤立系数法不一致。可能是交互作用掩饰了一些因素的影响。正交法虽使用有关因素水平尽量相碰，但因所选因子和水平有限，仍有局限性。
（6）上述参数选择试验是以吸光度为基础的，但实际选择测定参数不能仅追求高灵敏度，还应适当考虑测定的重现性，即不但灵敏度高，重现性也要好。
5 结语
由上文可见，采用最佳测量参数来对水体中的镉进行测定有着重要的意义，可以显著提高实验的准确性和精密性，更好地为环境管理服务，做出正确的科学决策。
参考文献：
[1]石墨炉原子吸收法测定镉《水和废水监测分析方法》（第四版）（增补版）[M].北京：中国环境出版社，2013.
[2]陈珞洛，张秀尧.石墨炉原子吸收光谱法直接测定尿中镉含量[J].环境与职业医学，2007.
[3]袁秀金，黄宏志，罗勇，等.湿式消解法石墨炉原子吸收光谱法测定大米中镉含量[J].广东农业科学，2010.
论文作者:邱海东
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期供稿
论文发表时间:2015/12/1
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