石墨炉原子吸收光谱法测定食品中限量元素镉

一、目的

1.了解高分辨连续光源原子吸收光谱仪的结构组成；

2.熟悉样品消解的操作技术；

3.掌握石墨炉原子吸收光谱法测定食品中限量元素镉的方法和原理；

4.学会使用高分辨连续光源原子吸收光谱仪。

二、实验原理 

高分辨连续光源原子吸收光谱仪（High Resolution Continuum Source Atomic Absorption Spectrophotometry，简称HR-CS AAS）主要采用了高压短弧Xe灯、中阶梯双单色器分光系统（DEMON）、低噪声线阵CCD检测器。高压短弧Xe灯作为连续光源，可以在185-900nm的光谱范围内测定各元素的所有吸收线；DEMON是由一个棱镜和一个中阶梯光栅组成的高分辨单色器，能获得较高的光谱分辨率，最高可以达到2pm；线阵CCD检测器具有高的量子效率、良好的紫外灵敏度和读出速度，能记录中心波长两侧一段波长范围内的全部光谱信息。虽然HR-CS AAS目前还不能实现多元素的同时测定（可以实现多元素的顺序测定），但与传统的锐线光源AAS相比，具有无需空心阴极灯，分辨率高、分析速度快、背景校正好、光谱信息多等突出优点。

石墨炉原子吸收分光光度法是将试样经灰化或酸消解后，注入原子吸收分光光度计石墨管中，用大电流通过石墨管，此时石墨管经过干燥、灰化、原子化三个升温程序将试样加热至高温使试样原子化。为了防止试样及石墨管氧化，需要在不断通入惰性气体（氩气）的情况下进行升温。其最大优点是试样的原子化效率高（几乎全部原子化）。特别是对于易形成耐熔氧化物的元素，由于没有大量氧的存在，并有石墨提供了大量的碳，所以能够得到较好的原子化效率。因此，通常石墨炉原子吸收分光光度法的灵敏度是火焰原子吸收分光光度法的10～200倍。

实际分析中，样品的原子化程序一般采用四个阶段：干燥阶段，灰化阶段，原子化阶段， 清洗阶段。 

高分辨连续光源原子吸收光谱仪工作条件见表1，石墨炉加热程序见表2。

表1  高分辨连续光源原子吸收光谱仪工作条件

Table 1  Working conditions of HR-CS AAS

Table 2  Temperature-rising program of graphite furnace

1. 仪器与设备：ContrAA 700高分辨连续光源原子吸收光谱仪及MPE自动进样器（德国耶拿分析仪器股份公司）；CascadaTM实验室超纯水系统（美国Pall公司）；XT-9900型智能微波消解仪、XT-9800多用预处理加热仪（上海新拓微波溶样测试技术有限公司）；FA-2004B电子天平  （上海越平科学仪器有限公司）；电子电炉(0～2000W) ；移液器。

2. 试剂：浓HNO3、30%过氧化氢、磷酸二氢铵均为优级纯；镉标准溶液(0.1mg/mL)  国家化学试剂质检中心；实验用水皆为超纯水(电阻率：18.2MΩ·cm)；玻璃器皿均用体积分数为5%的溶液浸泡24h以上。

四、实验步骤

1. 样品选择：实验选择市售大蒜粉。

2. 样品消化方法的选择：微波消解

将聚四氟乙烯微波消解罐从体积分数为5% HNO3溶液中取出，用超纯水清洗干净后，放入80℃烘箱中干燥。准确称取0.5g左右（精确至0.1mg）大蒜粉放入其中，加入5mL浓HNO3和1mL30%过氧化氢，在多用预处理加热仪中敞口消解1h左右（温度：40～100℃逐步加热），取出消解罐，再向其中加入1mL30%过氧化氢，按表3中微波消解条件进行消解。等消解完成后得到无色透明溶液（如果消解液呈现淡黄色，可向其中加入1mL30%过氧化氢，按表3中微波消解条件再进行1次消解），将其转移至50mL小烧杯中，放到电子电炉上，调节电炉功率至1000W，在通风橱内加热赶酸至近干，用体积分数为0.5% HNO3溶液多次冲洗小烧杯中的样液，并将冲洗液转移至25mL容量瓶中，用体积分数为0.5% HNO3溶液定容至刻度，摇匀备用，按试验方法做空白试验。

表3 微波消解条件

Table 3 Conditions of microwave digestion

用体积分数0.5% HNO3溶液将镉标准溶液(0.1mg/mL)逐级稀释至质量浓度为10ng/mL的标准使用液，再通过MPE自动进样器实现标准曲线浓度梯度为0.5、1、2、4、6、8、10ng/mL。

将镉的标准使用溶液、基体改进剂溶液（10mg/mL磷酸二氢铵溶液）、空白溶液和样品溶液按顺序放入MPE自动进样器，使用HR-CS GFAAS进行顺序测定，记录数据。

以质量浓度为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准工作曲线，根据待测样品溶液和空白溶液的吸光度，分别计算出各自中镉的质量浓度。再根据下面公式计算样品中镉的含量。

六、注意事项

   1. 参照仪器操作说明书选择最佳测试条件。

   2. 所有玻璃器皿均用体积分数为5%的溶液浸泡24h以上，用纯水反复冲洗干净。

   3. 食品中镉的测定方法有石墨炉原子吸收光谱法、火焰原子吸收光谱法和比色法。其中石墨炉原子吸收光谱法准确、检出率低，是国际上通用的方法，也是国标第一法。

七、思考题：

1．测定时加入基体改进剂的作用是什么？

2．用原子吸收光谱法测定重金属有什么优点？