浅谈氢化物发生-原子荧光光谱法HG-AFS

浅谈氢化物发生-原子荧光光谱法HG-AFS

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1、原理

原子荧光光谱分析法是20世纪六十年代中期以后发展起来的一种新的痕量分析方法。原子蒸气受到具有特征波长的光源照射后，其中一些自由原子被激发跃迁到较高能态，然后活回到某一较低能态（常常是基态）而发射出的特征光谱叫做原子荧光。各种元素都有起特定的原子荧光光谱，根据原子荧光强度的高低可测得试样中待测元素的含量，这就是原子荧光光谱分析（AFS）。

根据Beer-Lambert’s Law和泰勒级数展开，可得：在实验条件固定，原子化效率固定时，原子荧光强度I f 和低浓度的试样浓度C成正比。即：

I f =αC （α为常数）

所以，AFS法是一种痕量元素的分析方法。。

HG-AFS是基于以下反应将分析元素转化为室温下的气态氢化物：

NaBH4 + 3H2O + HCl == H3BO3 + NaCl + 8H

（2+n）H + E m+== EH n + H2

式中的E m+ 是指可以形成氢化物元素的离子，如砷、锑、铋、硒、碲、锡、锗等，另外汞可以形成气态原子汞，镉和锌可生成气态组分，均可以用本方法分析。生成的氢化物被引入特殊设计的石英炉中，在此被原子化，然后受光源激发产生原子荧光。

2、仪器装置

AFS法的仪器装置主要由3各部分组成，即激发光源、原子化器以及检测部分。检测部分又包括分光系统、光电转化装置以及放大系统和输出装置。

激发光源是AFS的主要部分，可用连续光源和锐线光源。前者稳定、操作简便、寿命长，能用于多元素分析，但检出限较差，常见的有氙弧灯。常见的锐线光源如高强度空心阴极灯等，具有辐射强度高、稳定、可得出更好的检出限等优点。利用氢化物法的原子化器，是一个电加热的石英管，当NaBH4与酸性溶液反应生成氢气并被氩气带入石英炉时，氢气被点燃并形成氩氢焰。

3、特点

HG-AFS法的特点主要体现在以下两个方面：

一、氢化物的发生进样具有一下有点：

（1）分析元素能够与可能引起干扰的样品基本分离，消除光谱干扰；

（2）与溶液直接喷雾进样相比，氢化物法能将待测元素充分预富集，进样效率接近100%；（3）连续氢化物发生装置易于实现自动化；

（4）不同价态的元素氢化物的生成条件不同，所以可据此进行价态分析。

二、HG-AFS法对于HG-AAS法具有以下优点：

（1）采用无色散系统的HG-AFS仪光路简单、光程短，因而光损失少，还可同时测量几条荧光谱线。此外，处于200~290nm的谱线，正是日盲光电倍增管灵敏度最好的波段，大大提高了方法的灵敏度。

（2）HG-AFS法可以同时测定两种或两种以上可形成氢化物的元素，不仅大大提高了工作效率，成本也大为降低。

（3）目前是用的原子化器有一下优点：有二次原子化的机会，石英炉内表面性质对原子化过程影响较小，不需经常处理，原子化充分等。

（4）在气相中，HG-AFS的干扰要比HG-AAS小很多，对于复杂的样品一般不经分离就可以直接测定。

（5）除上述所说优点外，HG-AFS法还有线性范围大，在As、Se 的测定上占有优势。

4、应用

HG-AFS法自提出以来，就因为其对于较难分析的无机污染物，如砷、锑、铋、硒、碲、锡、锗、汞等所显示出的独特优点而备受分析工作者的青睐。经过研究人员的不断努力，目前该方法已经成为食品卫生、饮用水、矿泉水中重金属检测的国家标准方法，在环境保护、水质分析、地质等领域有了很多应用。

在这里将列举几个典型的例子，用具体例子显现HG-AFS法的优点。

一、断续流动氢化物发生原子荧光法测定食品中的微量硒

微量元素硒在医学领域中有着十分重要的生物学意义，目前测硒的方法有比色法、电化学法、氢化物原子吸收法、氢化物原子荧光法、断续流动进样方式等。比色法灵敏度低，试剂不稳定；电化学方法干扰严重；氢化物原子吸收法灵敏度

高，但是线性范围窄；而AFS法具有灵敏度高、共存元素干扰小、线性范围宽、方法简便快速等优点；而断续流动进样方式的应用，克服连续进样浪费试液、流动注射装置复杂等缺点，利用计算机控制，具有稳定性好、精密度高、采样量小、易于操作等优点。【1】

基本原理是在盐酸介质中，用硼氢化钠还原四价硒为硒化氢，以氩气作载气将硒化氢从母液中分离，并导入石英炉原子化器中原子化。以硒特种空心阴极灯做激发光源，是硒原子发出荧光，荧光强度在一定范围内与硒的含量成正比。

二、HG-AFS法对中药材中Hg的形态的分析

不同形态汞的化合物毒性差别较大，有机汞较其相应价态无机汞的毒性大。除大分子络合物如蛋白质-汞外，比较稳定的小分子络合物，如半胱氨酸汞、谷胱甘肽汞等有显著的药理作用。上述络合物可能是朱砂在人体内的主要有效成分，而且其毒性远远小于处方中的HgCl2。中药中不同形态的汞含量较低，因此，利用AFS区分中药中的汞形态有重要意义。

有文献报道称，采用断续流动蒸气发生-AFs法成功地对牛黄清心复方剂中的原生药、残渣、悬浮态、可溶态无机汞和有机汞进行了测定，用硫脲一柠檬酸作掩蔽剂消除干扰。这种连续萃取方法分析水相和乙醇相中的汞，和传统的连续萃取法、聚焦微波萃取法和索氏萃取法相比较，HG—AFs测定不同形态的汞具有很高的灵敏度和准确性。【2】

5、问题与展望

根据文献报道，HG-AFS主要在中药中砷、汞、硒、镉、铅、锑和锗的分析中得到了应用，但由于许多试样（如中药）中金属元素含量较低，且基体较为复杂，还需要进一步提高检测方法的灵敏度和重现性；而对中药中铋、锡和碲等元素的分析尚未见报道，其应用技术还需进一步研究。

样品的污染和损失是元素形态分析中的一个共同问题。一方面在待测样品的制备、分离过程中，由于样品容易受到试剂和环境中的元素污染，使检测误差增大；另一方面由于微量元素与有机配体的结合较弱，在处理和分离过程中容易发生元素吸附或配体交换等现象，造成微量元素的损失而使回收率降低。而微型分离技术及联用技术的发展和应用，将有望解决这些问题。

将电化学氢化物发生技术与AFS联用，用于分析中药中的微量金属元素，可