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原子荧光和石墨炉分析技术 在检测食品中砷、汞、铅和镉的应用

原子荧光和石墨炉分析技术 在检测食品中砷、汞、铅和镉的应用. 一、原子吸收和原子荧光光谱法原理. 原子吸收和原子荧光光谱法的理论基础 对于特征波长，被基态原子所吸收的光强可由下式表示： I=I 0 A [1-e –KLN ] （ 1 ） 式中 : I ：被吸收的光强 I 0 ：光源辐射强度 A ：光源照射的有效面积 L ： 吸收光程 N ：单位长度内基态原子数 K ： 峰值吸收系数. 对于原子荧光 , 式（ 1 ）经推导、展开后，当基态原子的总密度 N 很小时，忽略第二项和更高次项，则原子荧光强度 I f 简化为：

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原子荧光和石墨炉分析技术 在检测食品中砷、汞、铅和镉的应用

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  1. 原子荧光和石墨炉分析技术在检测食品中砷、汞、铅和镉的应用原子荧光和石墨炉分析技术在检测食品中砷、汞、铅和镉的应用

  2. 一、原子吸收和原子荧光光谱法原理 原子吸收和原子荧光光谱法的理论基础 对于特征波长，被基态原子所吸收的光强可由下式表示： I=I0A[1-e –KLN] （1） 式中: I ：被吸收的光强 I0：光源辐射强度 A：光源照射的有效面积 L： 吸收光程 N：单位长度内基态原子数 K： 峰值吸收系数

  3. 对于原子荧光,式（1）经推导、展开后，当基态原子的总密度N很小时，忽略第二项和更高次项，则原子荧光强度If简化为：对于原子荧光,式（1）经推导、展开后，当基态原子的总密度N很小时，忽略第二项和更高次项，则原子荧光强度If简化为： If=  I0AKLN （2） 式中: ：原子的荧光量子效率 式（2）即为原子荧光光谱法定量分析的基础关系式。当实验条件固定时，原子荧光强度(If)与原子密度(N)成正比。当原子化效率()固定时，原子荧光强度(If)便与试样浓度(C)成正比。即： If=C （3） 式中：为常数。式(3) 的线性关系，只有在待测元素浓度较低时才成立。因此，原子荧光光谱法是一种微量元素分析方法。

  4. 氢化物发生--原子荧光光谱法应用原理及范围 As、Sb、Bi、Se、Te、Pb、Sn、Ge 8个元素可形成气态氢化物，Cd、Zn可形成气态组分，Hg可以形成原子蒸气。 气态氢化物、气态组分通过原子化器原子化形成基态原子，基态原子蒸气被激发而产生原子荧光。

  5. 电热高温石墨炉原子化光谱法应用原理及范围 石墨炉中溶液和固体试样，经过一系列阶段升温或斜坡升温使待测元素经过干燥、热解、灰化，直至原子化。 在农产品质检领域，主要用以检测饮用水及各类食品中的铅、镉和铬等有害重金属的含量。

  6. 氢化物发生体系---硼氢化物-酸还原体系 酸化过的样品溶液中的砷、铅、硒等元素与还原剂(一般为硼氢化钾)反应，在氢化物发生系统中生成氢化物： NaBH4+3H2O+HCl→H3BO3+NaCl+8H*+Em+ → EHn+H2(过量气体） 式中： Em+代表待测元素， EHn为气态氢化物（m可以等于或不等于n）。

  7. 石墨炉的原子化分析程序 干燥：在低温（溶剂沸点）下蒸发掉样品中溶剂 ，使液体变成固体，并可能伴随部分化合物转化。 热解：一般包括三类变化：化合物蒸发，化合物转化，热分解。 灰化：在较高温度下除去低沸点无机物及有机物，减少基体干扰，保留分析元素。 原子化：快速升温，分析元素原子吸收能量转化为蒸气原子。 净化：升至更高的温度，除去石墨管中的残留分析物，以减少和避免记忆效应 。

  8. 氢化物发生-原子荧光光谱法用于As、Hg等重金属检测的技术优势氢化物发生-原子荧光光谱法用于As、Hg等重金属检测的技术优势 1.仪器结构简单，操作、使用和维护都很方便。 2.液相干扰可以用络合掩蔽等方法消除，气相干扰和光谱干扰本身就很少。所以，一般样品无须分离处理就可以直接测定。 3.线性范围宽，一般能达到2~3个数量级，多数样品无须稀释，减少操作步骤，同时也提高了测定准确度。 4.灵敏度高，精密度好，检出限低。在As和Hg的测定上，和冷原子吸收光谱法比较有明然的优势。

  9. 电热高温石墨炉原子化法的应用特点 原子化效率高，可得到比火焰大数百倍的原子化蒸气浓度。绝对灵敏度可达10–9~10–13g，一般比火焰原子化法提高几个数量级。   比较突出的特点是液体和固体都可直接进样，而且试样用量一般很少； 但精密度差，相对相差有的达到10~25%。

  10. 二、食品中As、Hg、Pb和Cd的检测方法 检测方法依据标准： As GB/T 5009.11—2003 　　　第一法 氢花物原子荧光光度法 Hg GB/T 5009.17—2003 　　　第一法 原子荧光光谱分析法 Pb GB/T 5009.12—2003 　　　第一法 石墨炉原子吸收光度法 Cd GB/T 5009.15—2003 　　　第一法石墨炉原子吸收光度法

  11. 原子荧光光谱仪参数的设置 空心阴极灯灯电流 光电倍增管负高压 载气（Ar）流量 原子化器高度 原子化器温度 泵速及采样、注入、读数、延时和停泵时间 … … 注：我单位的仪器型号：AF-610A原子荧光光谱仪（北京瑞利分析仪器 公司）

  12. 空心阴极灯灯电流的选择 灯电流越大，光辐射越强，荧光If 强度(If)越大，灵敏度越高。 但是，灯电流太大会产生自吸， 影响稳定性，也会缩短灯的使用寿 命。灯电流mA 对于汞灯。我们一般使用20～50mA， 已足以满足灵敏度需要。

  13. 光电倍增管负高压的选择 原子荧光的光电检测器一般采用日盲光电倍增管，高敏感度的波长范围为：160～320nm。 负高压越大，光电倍增管的放大倍数越大，分析灵敏度也相应提高。但是，在满足检测需要的情况下，不宜选择太大负高压，会影响结果的重现性。 一般应该通过试验选用负高压和灯电流两者最佳配合的工作条件。

  14. 载气（Ar）流量及原子化器高度的选择 一般火焰法载气流量为800～1000ml/min，如果载气流量太小，则火焰较小且易摆动，重复性极差；当太大时火焰则变细，原子被稀释，使灵敏度下降。 冷蒸气时虽观察不到火焰，实际上也同样有气流，这时一般选择600～800ml/min。 载气流量的大小也直接影响到原子化器的最佳高度的选择。

  15. 样品前处理步骤 As见GB/T 5009.11—2003中“5.1.1 湿 消解” 消化混酸：HNO3＋HClO4＝4＋1 样品还原剂：硫脲＋VC＝5％＋5％ 载流：2％HCl 载流还原剂：KBH4＋KOH=1％＋0.2％

  16. 样品前处理步骤 Hg 称取适量样品于三角瓶或比色管中，加5ml HNO3，瓶口加盖小曲径漏斗，放置过夜。第二天，首先在电热板或水浴锅以100℃加热1h，接着加入2ml H2O2，加热1h，最后再加入2ml H2O2，加热1h。冷却后用10% HNO3定容。 载流：2％ HNO3 载流还原剂：KBH4＋KOH=0.05％＋0.2％

  17. 样品前处理步骤 Pb、Cd 称取适量样品于微波消解消化罐中，加入5ml HNO3和2ml HCl，装入仪器，放置过夜。第二天，启动微波消解装置，设置斜坡升温加热程序。消化完毕后冷却，卸下装置，于100 ℃的电热板上加热赶酸30min，定容。 注：加热程序如下： 10min→80℃，15min→120℃， 15min→160℃，10min→200℃。

  18. 测定As、Hg 、Pb 和Cd的线性范围和检出限 As 浓度范围：1.0~80ng/mL 检出限：0.2ng/mL Hg 浓度范围：0.05~15ng/mL 检出限：0.005ng/mL Pb 浓度范围：5.0~50ng/mL 检出限：0.2ng/mL Cd 浓度范围：0.5~10ng/mL 检出限：0.02ng/mL

  19. 原子荧光测定As和Hg时的回收率

  20. 石墨炉原子化法测定标准物质中Pb和Cd的含量结果石墨炉原子化法测定标准物质中Pb和Cd的含量结果

  21. 谢谢大家！！！

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