2009-12-1 生物工程学院 1
石河子大学 田丽萍2005
仪器分析
Instrumental Analysis
生物技术 02级本科班讲义
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复习
? 一、吸光光度法, 包括比色法、可见分光光度法及紫外分光光度法等。
? 二、定义,它是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作
用，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析，按所吸收光的波长区
域不同，分为紫外分光光度法 (200-400nm)和可见分光光度法 (400-
760nm),合称为紫外 —可见分光光度法 (200-760nm) 。
? 三、分光光度法与比色法区别,1、比色法只限于在可见光区，分
光光度法则可以扩展到紫外光区和红外光区。 2、比色法用的单色光是来
自滤光片，谱带宽度从 40－ 120nm,精度不高，分光光度法则要求近于真
正单色光，其光谱带宽最大不超过 3－ 5nm,在紫外区可到 1nm以下，来自
棱镜或光栅，具有较高的精度。
? 四、分光光度法所使用的光谱范围 在 200nm-10μ 之间。包括紫外
光区，可见光区和红外光区。
? 五、紫外 —可见分光光度法应用范围,无机和有机物质 ----定性和
定量测定,结构分析。
? 六、物质的颜色和对光的选择性吸收,当光束照射到物质上时，
物质对于不同波长的光的吸收、透射、反射、折射的程度不同，而使物
质呈现不同的颜色。
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复习
? 七、吸收光谱曲线,(l) KMnO4溶液对不同波长的光吸收情况不同 。
对波长为 525nm的绿色光吸收最多，而对红色光和紫色光吸收很少，几乎
能完全透过，因此 KMnO4溶液呈紫红色； (2)不同浓度 KMnO4溶液的吸
收曲线形状相似，最大吸收波长不变。这个特性可作为物质 定性分析的
依据 ； (3)同一物质不同浓度的溶液，在一定波长处吸光度随浓度增加而
增大。若在最大吸收波长处测定吸光度，灵敏度最高。这个特性可作为
物质 定量分析的依据 。
? 八、紫外吸收光谱,分子价电子（最外层电子）能级跃迁。 电子跃迁
的同时，伴随着振动能级和转动能级的跃迁 --带状光谱 。 远红外光谱为
分子转动光谱，红外光谱或分子振动光谱，紫外 —可见光谱或分子的电子
光谱；
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复习
九、有机物吸收光谱,按分子轨道理论，在有机分子中存在 σ, π, n三种价电子
，它们对应有 σ 和 σ ＊,π 和 π ＊ 及 n轨道。当它们吸收一定能量 ?E后，可产生
σ → σ ＊, π → π ＊, n→ σ ＊, n→ π ＊ 类型的电子跃迁。
紫外光谱 电子跃迁 类型,n— π*跃迁 π — π *跃迁 ;饱和化合物无紫外吸
收 ; 因此紫外、可见吸收光谱法主要研究醛、酮,?,?-不饱和醛酮、芳香
化合物、杂环化合物、共扼多烯等化合物。
十、光吸收的基本定律：朗伯 ——比耳定律 A＝ lg（ I0/I）＝ KCL（ 单色光）
十一, 透光度, 吸光度, 吸光系数, 摩尔吸光系数 。
? 例 1：同一物质, 不同浓度的甲, 乙两种溶液, 在相同条件下, 测得 T甲 =0.57,T
乙 =0.32,如果此液符合 Beer定律, 试求它们的浓度比 C甲 /C乙 。
? 解：因为 A=KCL=Lg（ 1/T）, 所以 A甲 =KC甲 L=Lg（ 1/T甲 ） --（ 1）
? A乙 =KC乙 L=Lg（ 1/T乙 ） --（ 2） ； （ 2） -（ 1）, C甲 /C乙 =1/2 ；答：略 。
? 例 2：某试液用 2.0cm吸收池测量时, T%=60%,若用 1.0cm或 3.0cm吸收池测量时,
透光度各为多少？
? 解：因为 A=KCL=Lg（ 1/T）, 所以 KC=0.1109，
? 当 L=1.0cm时, T=77.5%；当 L=3.0cm时, T=46.5%；答：略 。
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复习
? 十二, 紫外可见光分光光度计仪器结构,由光源, 单色器, 吸收池, 检测
器和信号显示系统五个部分组成 。 （ 各部分作用 ）
? 十三, 紫外可见分光光度计与可见光分光光度计异同点：
? 相同点：均遵守朗伯 -比耳定律 。
? 不同点,（ 1） 测定波长范围不同：可见分光光度计是 400-760nm。 紫外可见分
光光度计是 200-760nm。 （ 2） 使用的光源不同：可见分光光度计使用的是钨丝
灯或卤钨灯；紫外可见分光光度计在可见区使用的是钨丝灯或卤钨灯, 在紫外
区使用的是氘灯 。 （ 3） 使用的吸收池不同：可见分光光度计使用的是玻璃比色
皿；紫外可见分光光度计在可见区使用的是玻璃比色皿, 在紫外区使用的是石
英比色皿 。 （ 4） 单色器中的色散元件不同：可见分光光度计使用的是玻璃棱镜；
紫外可见分光光度计使用的是石英棱镜 。
? 十四, 紫外 -可见分光光度法的定性, 定量依据 -定性依据：根据光谱上一
些特征吸收, 包括最大吸收波长, 最小吸收波长, 肩峰, 吸收系数, 吸光度比
值等；定量依据：朗伯 -比耳定律 。
? 十五, 仪器测量条件的选择 --适宜的吸光度范围,0.2-0.8；选择最强吸收
带的最大吸收波长 ( ? max)为入射光波长 。
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第六章 原子吸收分光光度
分析法
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原子吸收分光光度分析法教学基本要求
? 1、掌握原子吸收分光光度法的基本原理
? 2,了解影响原子吸收谱线轮廓的因素 (原子性质 --
自然宽度； 外界影响 -热变宽、碰撞变宽等 )
? 3,理解峰值吸收与积分吸收的关系；
? 4、掌握原子吸收光谱仪的基本结构；
? 5,了解 原子吸收光谱分析干扰及其消除方法
(物理干扰、化学干扰、电离干扰、光谱干扰和背景干扰 )；
? 6,掌握原子吸收分光光度法的分析方法及实
验条件选择原则；
? 7、掌握灵敏度和检出限定义及计算。
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第六章
原子吸收分光
光度分析法
第一节 原子吸收光谱分析基本原理
basic principle of AAS
第二节 原子吸收光谱仪及主要部件
atomic absorption spectrometer
and main parts
第三节 干扰及其抑制（了解）
interferences and elimination
第四节 分析条件的选择与应用
choice of analytical condition
and application
第五节 原子荧光光谱法
atomic absorption
spectrometry,AAS
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第六章
原子吸收分光
光度分析法
一、概述
generalization
二、原子吸收光谱的产生
formation of AAS
三、基态原子与激发态原子的
分配关系
四、谱线轮廓与谱线变宽
shape and broadening of absorption line
五、积分吸收与峰值吸收
integrated absorption and absorption in
peak max
六、定量基础
quantitative
第一节
原子吸收光谱分析基
本原理
atomic absorption
spectrometry,AAS
basic principle of
AAS
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一、概述 generalization
定义,原子吸收光谱法是基于从 光源 辐射出具有
待测元素 特征谱线的光,通过试液蒸气时，被
试液蒸气中待测元素 基态原子 所吸收，通过测
室这种特征谱线 光的减弱 程度，根据朗伯 -比
耳定律来 确定 试液中 待测元素含量 的方法。
原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。
在地质、冶金、机械、化工、农业、食品、
轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各个
领域有广泛的应用。
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原子吸收光谱的发展历史
? 第一阶段 原子吸收现象的发现与科学解释
1802年,伍朗斯顿（ W.H.Wollaston） 在研究太阳连续
光谱时,就发现了太阳连续光谱中出现的暗线。
? 1817年,弗劳霍费（ J.Fraunhofer） 在研究太阳连续光
谱时，再次发现了这些暗线 ---弗劳霍费线。
? 1859年,克希荷夫（ G.Kirchhoff） 与本生（ R.Bunson）
在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱时，发现钠蒸气发出的
光通过温度较低的钠蒸气时，会引起钠光的吸收，并且根据
钠发射线与暗线在光谱中位置相同这一事实,断定太阳连
续光谱中的暗线，正是太阳外围大气圈中的钠原子
对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果。
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? 第二阶段 原子吸收光谱仪器的产生
原子吸收光谱作为一种实用的分析方法是从
1955年开始的。这一年 澳大利亚的瓦尔西 (A.Walsh)
发表了“原子吸收光谱在化学分析中的应用”奠定
了原子吸收光谱法的基础 。
? 50年代末和 60年代初,Hilger,Varian
Techtron及 Perkin-Elmer公司先后推出了原子吸收
光谱商品仪器，发展了瓦尔西的设计思想。
? 到了 60年代中期，原子吸收光谱开始进入迅速
发展的时期 。 (火焰 )
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? 第三阶段 电热原子吸收光谱仪器的产生
1959年,苏联里沃夫发表了电热原子化技术的
第一篇论文。电热原子吸收光谱法的绝对灵敏度可
达到 10-12-10-14g,使原子吸收光谱法向前发展了一步。
? 塞曼效应和自吸效应扣除背景技术的发展 ---在
很高的的背景下亦可顺利地实现原子吸收测定。基
体改进技术的应用、平台及探针技术的应用以及在
此基础上发展起来的稳定温度平台石墨炉技术
(STPF)的应用 ---对许多复杂组成的试样有效地实现
原子吸收测定。
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? 第四阶段 原子吸收分析仪器的发展
? 近年来，使用连续光源和中阶梯光栅，结合
使用光导摄象管、二极管阵列多元素分析检测器,
设计出了微机控制的原子吸收分光光度计，为解决
多元素同时测定开辟了新的前景。
? 联用技术 (色谱 -原子吸收联用、流动注射 -原
子吸收联用 )日益受到人们的重视。色谱 -原子吸收
联用,不仅在解决元素的化学形态分析方面，而且
在测定有机化合物的复杂混合物方面，都有着重要
的用途,是一个很有前途的发展方向。
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原子吸收光谱法的特点
(1) 检出限低 （ 10-10～ 10-14 g）,灵敏度高。
(2) 准确度高,1%～ 5%；
(3) 选择性高，一般情况下共存元素不干扰；
(4)分析速度快。原子吸收光谱仪在 35分钟内，能连续测定 50个
试样中的 6种元素。
(5)应用 范围 广，可测定 70多个元素（各种样品中 金属元素，间
接测定非金属元素和有机化合物 ）；
(6)仪器比较简单，操作方便。
局限性：难熔元素、非金属元素测定困难、不能同时多元素
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与紫外可见分光光度法的异同点
? 相同点：遵循 L-B定律，均为吸收光谱
? 不同点：
? 1 结构相似，但位置略有不同，为什么？ 由于 UV的
光源发射的是 连续光谱 ；而 AAS的光源是空心阴极灯，其辐射的是 待
测元素的特征光谱,是锐线光源，但由于样品经原子化后，样品中的
其它元素也有辐射，特别是邻近线的干扰，为了阻止来自原子化过程
的所有不需要的辐射进入检测器，因此把光栅（单色器）放在原子化
器之后，同时避免来自火焰的强光照射到光电检测器上，影响测定的
准确度。因此分光系统要放在原子化器及检测器之间。
? 2 原子吸收 --分子吸收 （ 吸收装置：原子化器, 吸
收池 ）
? 3 基态的原子蒸汽 --溶液中的分子或离子
? 4 锐线光源、线光谱 --连续光源、带光谱
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与其他光谱仪的区别
光源 单色器 检测器
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二、原子吸收光谱的产生
formation of AAS
? +11
1.原子的能级与跃迁
? 基态（ A 0） -----基态原子。
? 激发态（ A*） ---激发态原子 。
基态 ?第一激发态,吸收一定频率的辐射能量 。 A0+h?→ A*
产生共振吸收线 （ 简称共振线 ） 吸收光谱
激发态 ?基态 发射出一定频率的辐射 。 A* -h?→ A 0
产生共振吸收线 （ 也简称共振线 ） 发射光谱,
Na 2 8 1 1S2 2S2 2P6 3S1
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? 如前所述，原子在两个能级之间的跃迁伴
随着能量的 发射和吸收 。原子可具有 多种能级
状态,当原子受外界能量激发时，其最外原电
子 可能跃迁到不同能级,因此 可能有不同的激
发态 。
? 电子从 基态 跃迁到能量最低的激发态（称
为 第一激发态 ）时要 吸收 一定频率的光,------
共振吸收线 ;
? 激发态 的电子再 跃迁回基态 时，则 发射 出
同样频率的 光 （谱线）,-----共振发射线 ；
? 共振吸收一般都较易发生，且最灵敏 。
? 所以, 一般共振吸收线也是最灵敏的吸收线 。
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2.元素的特征谱线
（ 1） 各种元素的原子结构和外层电子排布不同
基态 ?第一激发态,
跃迁吸收能量不同 —— 具有特征性 。
（ 2） 各种元素的基态 ?第一激发态
最易发生, 吸收最强, 最灵敏线 。 特征谱线 。
（ 3） 利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行
定量分析
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? 三、基态原子与激发态原子的分配关系
? 原子蒸汽中基态原子与待测元素原子总数之间
的关系，是原子吸收分析中必须考虑的问题。
热 力 学 平 衡 时, 两 者 符 合 玻 尔 兹 曼 （
Boltzmann） 分布定律：
kT
h
jkT
E
jkT
EE
jj e
P
P
e
P
P
e
P
P
N
N j ??????
???
0000
0
Nj与 N0 分别为激发态与基态的原子数； Pj / P0为激发
态与基态的统计权重； T为热力学温度； k为 Boltzman
常数； Ej为激发能。
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? [例 ]：已知 Mg在 2500K时激发态和基态原子的
Pj=2,Po=1,计算 Mg在此火焰中激发态和基态
原子数的比值 。
解,∵ 在此条件下, ?=3248A,∴ EJ= h?= h*C ／
?=6.626*10-27*3*1018／ 3248=6.12*10 –12 erg
∴ Ni / N0 = 2／ 1exp（ - 6.12*10 –12 ／ （ 1.38*10*
–16 *2500） ） =3.95* 10 –8
Ni / N0 =4 ／ 100000000,即一亿个基态原子中有
4个 激发态原子 。
因此可以认为 基态原子数实际代表了吸收
辐射待测元素的原子总数 。
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四、谱线的轮廓与谱线变宽
? 理论上原子吸收光谱线应是很尖锐的 （
单频的几何线,单色光 ）, 但实际上并不如此
,而是有相当窄的频率或波长范围, 即有 一定
宽度 --谱线的轮廓 。
谱线具有一定的宽度，主要有两方面的
因素：一类是由 原子性质 所决定的，例如，
自然宽度 ；另一类是 外界影响 所引起的，例
如,热变宽、碰撞变宽 等 。
谱线的宽度对原子吸收光谱法的灵敏度、准确
性和选择性都有影响，宽度越大，对分析不利。
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?由,It=I0e-Kvb,
透射光强度 It和
吸收系数及辐射频
率有关 。
以 Kv与 ?作图
表征吸收线轮廓 (峰 )的参数：
中心频率 ?O(峰值频率 ), 极大值时对应的频率；
中心波长, λ(nm)
峰值吸收系数 K0,中心频率处的吸收系数
半 宽 度 Δ?O,K0 /2时 峰的宽度
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若用常规的连续光源如：钨丝灯光源和氘灯 （ 连续光源 ）
，经分光后，光谱通带 （仪器出射狭缝所能通过光束的波长宽度）
0.2mm。 而 原子吸收线 半宽度,10-3mm。 如图：
若用一般光源 （ 连续光源 ） 照射
时, 吸收光的强度变化仅为 0.5%
（ =10-3/ 0.2） 。 灵敏度极差 。
五、积分吸收和峰值吸收
1.积分吸收
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五、积分吸收和峰值吸收
1.积分吸收
? 在原子吸收光谱中，无论是共振发射线或是吸收
线，都不可能是单频的几何线，而 A=KC,只有当 入
射光为单色光 时才能成立。（？）
? 因此，在原子吸收分析中，应用朗伯 —比耳定
律来描述吸光度与原子浓度之间的关系，显然是不
够严格的，因此提出了 积分吸收 的概念。
理论上：原子蒸汽吸收的全部能量称为积分吸收
fNmc evK v 0
2π
d ??
??
??
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常规光源与单色器间的矛盾
若测量出谱线下所围面积（积分吸收）
。即可得到单位体积原子蒸气中吸收辐
射的基态原子数 N0。 fNmcevK v 02πd ????
??
是一种绝对测量方法，但是由于原子吸收线的半宽度很小
，要测量这样一条半宽度很小的吸收线的积分吸收值，需分辨
率高达几十万的单色器，现在的分光装置无法实现。
(△ λ =10-3,若 λ 取 600nm,单色器分辨率 R=λ /△ λ =6× 105 )
长期以来无法解决的难题！
能否提供共振辐射（锐线光源），测定峰值吸收？
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尽管原子吸收现象早在 18世纪 (1802年 )就被发现
,但一直 未用于分析 。 直到 1955年, Walsh提出以
,峰值吸收, 来代替, 积分吸收, 。 从此, 积分吸
收难于测量的困难得以间接地解决 。
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1955年, Walsh指出, 在温度不
太高 时, 当发射线和吸收线满足以下
两个条件,即,
??e????a （ ??e发射线半宽度,??a吸收线）
?e =?a （ ?e发射线频率,?a吸收线频率）
? 中心频率一致
? 此时发射线轮廓近乎处于吸收线轮廓的中心频率或中心
波长部分, 整个发射线的轮廓，就相当于吸收线的中心或峰
值频率 V0部分, 吸收线中心波长处的吸光系数 K0为峰值吸收
系数，简称峰值吸收 。而峰值吸收与火焰中被测元素的原子
浓度成正比。因此就可以实现吸收谱线的中心吸收即峰值吸
收的测量,A= K0l（ K0为峰值吸收系数 ） A= KN0l
2.峰值吸收
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3.锐线光源 -能发射出谱线半宽度很窄的发射线的光源
在原子吸收分析中需要使用锐线光源, 测量谱线的峰值
吸收 。 使用锐线光源进行吸收测量时, 其情况如图所示 。 当
锐线光源发射的谱线其中心频率恰好与原子蒸汽吸收线的 中
心频率相重合, 而且 前者的宽度比后者窄 5倍左右, 这时整
个 发射线的轮廓, 就 相当于吸收线的中心或
峰值频率 VO部分, 因而就可以实现吸收谱线
的中心吸收即峰值吸收的测量 。
提供 锐线光源的方法,空心阴极灯
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六、定量基础
根据朗伯定律
峰值吸收系数：
当使用锐线光源时，可用 K0代替 Kv,则：
A = k N0 b
N0 ∝ N∝ c
（ N0激发态原子数, N基态原子数, c待测元素浓度 ）
所以,A=lg(IO/I)=K' c
bfNmcevbKIIA
D
??????? 0
2
0
0 2lnπ2434.0434.0lg
bKt eII ??? ?0
fNmcevK
D
??? 0
2
0
2lnπ2434.0
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一、流程
general process
二、光源
light sources
三、原子化装置
device of atomization
四、单色器
monochromators
五、检测器
Detector
六、仪器的类型
第二节
原子吸收光谱仪
及主要部件
第六章
原子吸收光谱
分析法
atomic absorption spectrometer
and main parts
atomic absorption
spectrometry,AAS
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原子吸收分光光度计
类型：
单道单光
束
单道双光
束
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原子吸收仪器（ 1）
2009-12-1 生物工程学院 35
原子吸收仪器（ 2）
2009-12-1 生物工程学院 36
原子吸收仪器（ 3）
2009-12-1 生物工程学院 37
原子吸收仪器（ 4）
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一、流程
特点
(1)采用锐线光源
(2)单色器在火焰与
检测器之间
(3)原子化系统 （ 试
样装置 ）
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二、光源
1.作用
提供待测元素的特征光谱 。 获得较高的灵敏度和准确度 。
光源应满足如下要求；
（ 1） 能发射待测元素的共振线；
（ 2） 能发射锐线；
（ 3） 辐射光强度大, 稳定性好 。
2.空心阴极灯,结构如图所示
空心阴极灯是由玻璃管制成的封闭
着低 压气体的放电管 。 主要是由一个阳
极和一个空心阴极组成 。 空心阴极灯发
射的光谱, 主要是阴极元素的光谱 。
（ 动画 ）
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3 空心阴极灯的原理
? 施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极 ;
? 与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其
在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击 ;
? 使阴极表面的金属原子溅射出来，溅射出来的金属原
子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发，于
是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱
。 用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯
。 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。
优缺点, （ 1）仅有一个操作参数，辐射光强度大，稳定
，谱线窄，灯容易更换。
（ 2）每测一种元素需更换相应的灯。
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空心阴极灯
空心阴极灯发射的光谱，主要是待测元素（即：阴极元
素）的光谱，亦含有内充气体及阴极中杂质的光谱，为避免
发生光谱干扰，制灯时需用纯度较高的阴极材料、选择适当
的内充气体，以使阴极元素的共振线附近没有内充气体或杂
质元素的强谱线。
灯的电流太低，会使灯光强度减弱，导致稳定性、信噪
比下降；增大灯的工作电流，可增加发射强度，但工作电流
太大会导致灯发生自蚀现象，或温度过高而导致阴极物质熔
化。
空心阴极灯使用前应经过 5-20min预热时间，使灯的发射
强度达到稳定,
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三、原子化系统
1.作用
将试样中离子转变成原子蒸气 。
（ 动画 ）
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2.原子化方法
按照使试样原子化的方法可分为：
火焰原子化法 和 无火焰原子化法
两种
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3.火焰原子化装置
包括 雾化器 和 燃烧器 两部
分，常用的为 预混合型,用雾
化器将试液雾化，在雾化室内
将较大的雾滴除去，使试样的
雾滴均匀化后再喷入火焰。
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结构如图所示
（ 1）雾化器,是将试液变成细雾。
雾化室的作用主要是 除大雾滴，
并使燃气和助燃气充分混合，以便在燃
烧时得到稳定的火焰。 形成雾滴的速率
除取决于溶液的物理性质外，还取决于
助燃气的压力 及 雾化器结构,
主要缺点：雾化效率较低。 (5-15%)
载气为高压助燃气
（空气、氧、氧化
亚氮）等
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（ 2）燃烧器,支持火焰并通过火焰的作用使试样原子化。
试样雾化后进入预混合室（雾化室），与燃气（如乙炔、
丙烷、氢等）在室内充分混合，其中较大的雾滴凝结在壁上，
经预混合室下面的废液管排出，而最细的雾滴则进入火焰中
主要优点,产生的原子蒸汽多，吸样和气流的稍许变动影响
小，火焰稳定性好，背景噪声低且比
较安全，但试样利用率只有 10％
一般采用吸收光程较长的 长缝型
喷灯, 易于对光，避免光源光束没有
全部通过火焰而引起工作曲线弯曲的
现象，降低了火焰噪声，提高了一些
元素的灵敏度。
2009-12-1 生物工程学院 47
（ 3）火焰
试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）等
过程产生大量 基态原子 (作用 )。 还会产生很少量 激发态原
子、离子和分子 等不吸收辐射的粒子 —— 需尽量设法避免
火焰温度的选择：
（ a） 保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量
采用低温火焰；
（ b） 火焰温度越高，产生的热激发态原子越多；
（ c） 火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空气 — 乙
炔最高温度 2600K能测 35种元素。
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2009-12-1 生物工程学院 49
火焰类型：
化学计量火焰：
温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。
富燃火焰：
燃气量大于化学计算量 —— 还原性火焰, 燃烧不完全
,测定较易形成难熔氧化物的元素 Mo,Cr稀土等 。
贫燃火焰：
助燃气量大于化学计算量 —— 火焰温度低, 氧化性气
氛, 适用于碱金属测定 。
可燃混合气体供气速度 应大于燃烧速度, 但不易过大
2009-12-1 生物工程学院 50
火焰种类及对光的吸收
空气 -乙炔火焰、氧化亚氮 -乙炔火焰、氧屏蔽空气 -乙炔火
焰 等选择火焰时，还应考虑火焰本身对光的吸收。根据待测元素
的共振线，选择不同的火焰，可避开干扰：
例,As的共振线 193.7nm
由图可见，采用空气 -乙炔
火焰时，火焰产生吸收，而选 氧
化亚氮 -乙炔火焰则较好；
空气 -乙炔火焰,最常用；可测
定 30多种元素；
N2O-乙炔火焰,火焰温度高，
可测定的增加到 70多种
2009-12-1 生物工程学院 51
4.无火焰原子化装置
（ 1） 高温石墨管原子化器结构 如图所示：
外气路中 Ar气体沿石墨管外壁流动, 冷却保护石墨管；内
气路中 Ar气体由管两端流向管中心, 从中心孔流出, 用来保
护原子不被氧化, 同时排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽 。
（ 动画 ）
2009-12-1 生物工程学院 52
（ 2） 高温石墨管原子化器原子化过程
原子化过程分为 干燥, 灰化 （ 去除基体 ）, 原子化, 净化 （
去除残渣 ） 四个阶段, 待测元素在 高温下生成基态原子 。
（ 动画 ）
2009-12-1 生物工程学院 53
（ 3）高温石墨管原子化器优缺点
优点,原子化程度高, 试样用量少 （ 1-100μL）, 可测固
体及粘稠试样, 灵敏度高, 检测极限 10-12 g/L。
缺点,精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复
杂。
2009-12-1 生物工程学院 54
5 其他原子化方法
a,低温原子化方法
主要是氢化物原子化方法，原子化温度 700~900 ゜ C ；
主要应用于,As,Sb,Bi,Sn,Ge,Se,Pb,Ti等元素
原理,在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠反应生成气
态氢化物。例
AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2
将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢化物，送入原
子化器中检测。
特点,原子化温度低 ；
灵敏度高（对砷、硒可达 10-9g）；
基体干扰和化学干扰小；
2009-12-1 生物工程学院 55
b,冷原子化法
低温原子化方法 （一般 700~900゜ C）；
主要应用于：各种试样中 Hg元素的测量；
原理,将试样中的汞离子用 SnCl2或盐酸羟胺完全还原
为金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体测量管
中进行吸光度测量。
特点,常温测量；
灵敏度、准确度较高（可达 10-8g汞 ）；
2009-12-1 生物工程学院 56
四、单色器
1.作用 将待测元素的共振线与邻近线分开 。
2.组件 色散元件 （ 棱镜, 光栅 ）, 凹凸镜, 狭缝等 。
3.单色器性能参数 （ 了解 ）
（ 1） 线色散率 （ D） 两条谱线间的距离与波长差的比值
ΔX/Δλ。 实际工作中常用其倒数 Δλ/ΔX
（ 2） 分辨率 仪器分开相邻两条谱线的能力 。 用该两条
谱线的平均波长与其波长差的比值 λ/Δλ表示 。
（ 3） 通带宽度 （ W） 指通过单色器出射狭缝的某标称
波长处的辐射范围 。 当线色散率 （ D） 一定时, 可通过选
择狭缝宽度 （ S） 来确定,W=D?S
2009-12-1 生物工程学院 57
单色器的狭缝
一般来说，调宽狭缝，出射光强度增加，但同时出射
光包含的波长范围也相应加宽，使单色器分辨率降低，反
之调窄狭缝，可改善实际分辨率，使出射光强度降低，相
应地要求提高光源的工作电流，这样会使噪声增大。
应根据实际测定的需要调节合适的狭缝宽度，若待测
元素的共振线没有临近线的干扰，则狭缝宽度宜较大，以
提高待测元素的检测极限，相反，若待测元素具有复杂的
光谱，则狭缝宽度宜小，以减少非吸收谱线的干扰。
2009-12-1 生物工程学院 58
五、检测系统 作用, 检测光辐射的强度。
主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。
1.检测器 -------- 将单色器分出的光信号转变成电信号 。
如：光电池, 光电倍增管, 光敏晶体管等 。
分光后的光照射到光敏阴极 K上, 轰击出的 光电 子又射向
光敏阴极 1,轰击出更多的光电子, 依次倍增, 在最后放出的
光电子 比最初多到 106倍以上, 最大电流可达 10μA,电流经
负载电阻转变为电压信号送入放大器 。
2.放大器 ------将光电倍增管输出的较弱信号, 经电子线路
进一步放大 。
3.对数变换器 ------光强度与吸光度之间的转换 。
4.显示, 记录 新仪器配置：原子吸收计算机工作站
2009-12-1 生物工程学院 59
六、仪器的类型
按 光束 分为单光束与双光束型原子吸收分光光度
计；
按 调制方法 分为直流与交流型原子吸收分光光度
计；
按 波道 分为单道、双道和多道型原子吸收分光光
度计。
类型,单道
单光束
单道
双光束
2009-12-1 生物工程学院 60
第六章
原子吸收分
光光度分析法
一、光谱干扰及抑制
spectrum interference and
elimination
二、物理干扰及抑制
physical interference and elimination
三、化学干扰及抑制
chemical interference and
elimination
四、背景干扰及抑制
background interference and
elimination
第三节
干扰及其抑制（了解）
interferences and
elimination
atomic absorption
spectrometry,AAS
2009-12-1 生物工程学院 61
第三节干扰的类型及其抑制（了解）
原子吸收分光光度计的特点：
使用的是 锐线光源,应用的是 共振吸收线,吸收线的数目
比发射线数目少的多，谱线相互重叠的几率较小 ——吸收
光谱干扰小的重要原因。
原子吸收跃迁的起始态是基态，基态的原子数目受温度波
动影响很小，除了易电离元素的电离效应之外,基态原子
数近似等于总原子数 ——原子吸收分光光度法干扰比较小
的一个基本原因。
但在实际工作中仍不可忽视干扰的问题，主要有 光谱干扰、
物理干扰和化学干扰 三类。
2009-12-1 生物工程学院 62
一、光谱干扰
待测元素的共振线与干扰物质谱线分离不完全，这类干
扰主要来自光源和原子化装置
1,与光源相关的干扰：
1）在分析线附近有单色器不能分离的待测元素的邻近线。
可以通过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。
2）空心阴极灯内有单色器不能分离的干扰元素的辐射。
换用纯度较高的单元素灯减小干扰。
3）灯的辐射中有连续背景辐射。
用较小通带或更换灯
2009-12-1 生物工程学院 63
2.与原子化器有关的干扰
a,来自 原子化器的发射 和 背景吸收
1）原子化器的发射 来自火焰本身或原子蒸汽中待测元素的发
射，可采用调制方式进行工作，但会增加信号噪声（可适当
增加灯电流，提高光源发射强度来改善信噪比）
2）背景吸收（分子吸收）,来自原子化器（火焰或无火焰）
的一种光谱干扰。由 气态分子 （火焰中 OH,CH,CO等分子
或基团、金属的盐类） 对光的吸收 以及 固体微粒 （进行低含
量或痕量分析时，大量基体成分进入原子化器，在原子化过
程中形成烟雾或固体颗粒在光路中阻挡光束） 对光的散射 引
起的，是一种宽频带吸收。 ——引起部分共振发射线的损失
而产生误差，随波长缩短而增大，同时随基体元素浓度的增
加而增大，并与火焰条件有关（无火焰原子化器较严重）。
2009-12-1 生物工程学院 64
b.背景干扰校正方法
(1)氘灯连续光谱背景校正
旋转斩光器交替使氘灯提供的连续光谱和空心阴极灯提
供的共振线通过火焰；
连续光谱通过时：测定的为背景吸收 (此时的共振线吸
收相对于总吸收可忽略 )；
共振线通过时,
测定总吸收；
差值为有效吸收；
2009-12-1 生物工程学院 65
（ 2）塞曼 (Zeeman)效应背景校正法
Zeeman效应,在磁场作用下简并的谱线发生裂分的现象；
校正原理：原子化器加磁场后，随旋转偏振器的转动，当平
行磁场的偏振光通过火焰时，产生总吸收；当垂直磁场的偏
振光通过火焰时，只产生背景吸收；
见下页图示：
方式,光源调制法和共振线调制法（应用较多），后者又分
为恒定磁场调制方式和可变磁场调制方式。
优点,校正能力强（可校正背景 A 1.2～ 2.0）；
可校正波长范围宽,190 ～ 900nm ；
2009-12-1 生物工程学院 66
2009-12-1 生物工程学院 67
二、物理干扰及抑制
试样在转移、蒸发过程中物理因素变化引起的干扰效
应，主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小
等。 可通过控制试液与标准溶液的组成尽量一致的方
法来抑制。
三、化学干扰及抑制
指待测元素与其它组分之间的化学作用所引起的干扰
效应,主要影响到待测元素的原子化效率，是主要干扰源。
2009-12-1 生物工程学院 68
1,化学干扰的类型
（ 1） 待测元素与其共存物质作用生成难挥发的化合物，致
使参与吸收的基态原子减少。
例,a,钴、硅、硼、钛、铍在火焰中易生成难熔化合物
b,硫酸盐、硅酸盐与铝生成难挥发物。
（ 2） 待测离子发生电离反应，生成离子，不产生吸收，总
吸收强度减弱，电离电位 ≤6eV的元素易发生电离，火焰温度
越高，干扰越严重，（如碱及碱土元素）。
2009-12-1 生物工程学院 69
2.化学干扰的抑制
通过在标准溶液和试液中加入某种光谱化学缓冲剂来抑
制或减少化学干扰：
（ 1）释放剂 — 与干扰元素生成更稳定化合物使待测元素释
放出来。例：锶和镧可有效消除磷酸根对钙的干扰。
（ 2）保护剂 — 与待测元素形成稳定的络合物，防止干扰物
质与其作用。
例：加入 EDTA生成 EDTA-Ca,避免磷酸根与钙作用。
（ 3）饱和剂 — 加入足够的干扰元素，使干扰趋于稳定。
例：用 N2O— C2H2火焰测钛时，在试样和标准溶液中加
入 300mgL-1以上的铝盐，使铝对钛的干扰趋于稳定。
（ 4）电离缓冲剂 — 加入大量易电离的一种缓冲剂以抑制待
测元素的电离。例：加入足量的铯盐，抑制 K,Na的电离。
2009-12-1 生物工程学院 70
一、特征参数
feature parameters
二、分析条件选择
choice of analytical condition
三、定量分析方法
method of quantitative analysis
四、应用
applications
第四节
分析条件的选择
与应用
第六章
原子吸收光谱
分析法
atomic absorption
spectrometry,AAS
choice of analytical
condition and application
2009-12-1 生物工程学院 71
一、特征参数（重要）
1,灵敏度
(1)灵敏度 （ S） ——其定义是 校准曲线 A = f（ c） 的斜率
(dA／ dc) 。 它表示被测元素的浓度 (C)改变一个单位时吸光
度 (A)的变化量 。 Sc=ΔA/Δc 或 Sm=ΔA/Δm
（ 2） 特征浓度
其定义是 能产生 1%吸收（即吸光度值为 0.0044）信号时
所对应的被测元素的 浓度 。
C0 = CX× 0.0044 / A （ ?g.cm-3）（ 或用 ?0表示）
CX表示待测元素的浓度； A为多次测量的吸光度值。
在 火焰原子吸收法 中，是溶液进样，常采用 特征浓度 。
2009-12-1 生物工程学院 72
特征浓度越小，测定的灵敏度越高。
例 以 3.0μg·mL-1的钙溶液, 测得透光率为 48%。 计算原子吸
收分光光度法测定钙的灵敏度 。
解：先计算吸光度：
测定钙的灵敏度为：
答：略。
319.048.0lg1lg ??? TA
1
1
0
0 4 1.0
3 1 9.0/0 0 4 4.00.3
/0 0 4 4.0
?
?
??
???
??
mLg
mLg
ACC x
?
?
2009-12-1 生物工程学院 73
（ 3） 特征质量, 能产生 1%吸收（即吸光度
值为 0.0044）信号时所对应的被测元素的质量。
石墨炉原子吸收法常用绝对量表示，
特征质量的计算公式为 m0 = 0.0044 × CX× Vx / A
式中 Vx为测试溶液的体积 （ ml）
或
式中 m为分析物质量，单位为 Pg或 ng,A?S为峰面积积分吸光
度。
特征浓度或特征质量越小越好。
2、检出限（ D.L.）
检出限 的定义为,以特定的分析方法，以适
当的置信水平表示被检出的最低浓度或最小量 。
AS
mSm 0 0 4 4.0/0 0 4 4.0
0 ??
2009-12-1 生物工程学院 74
用接近于空白的溶液 (能检测出的待测元素的最小浓度
或最小量 ),经若干次（ 10-20次）重复测定所得吸光度的标
准偏差的 3倍求得。
(1)火焰法
cDL=3Sb/Sc 单位,μg?ml-1
(2)石墨炉法
mDL=3Sb/Sm
Sb,标准偏差
Sc（ Sm）, 待测元素的灵敏度, 即工作曲线的斜率 。
既考虑了噪声的影响, 并明确指出了测定的可靠程度,
故降低噪声, 提高测定精密度是改善检测极限的有效途径 。
2009-12-1 生物工程学院 75
用灵敏度可以估算元素最适宜的测量浓度和取样量 。
当吸光度 A为 0.1~0.5(0.2-0.8)时测量的准确度较高 。 由
特征浓度计算公式可以导出：
例 3.3.3 已知 Zn的灵敏度是 0.015μg.mL-1,某矿石试样中 Zn的含量约为
0.01%,试计算适宜的浓度范围 。 若配制 25mL试液, 应称取多少克试样?
解：最适宜的质量浓度范围为：
最低 0.015μg·mL-1× 25＝ 0.375μg·mL-1
最高 0.015μg·mL-1× 120＝ 1.8μg·mL-1
应称试样质量的范围为：
最低 25mL× 0.375× 10-6g·mL-1＋ 0.01%＝ 0.049g
最高 25mL× 1.8× 10-6g·mL-1＋ 0.01%＝ 0.45g
（ 讲义 P40 例 ）
原子吸收测定的适宜质量浓度范围,约为灵敏度的 25倍 ~120倍 。
0 0 4 4.0/0 Ac ?? ?
2009-12-1 生物工程学院 76
二、测定条件的选择（重要）
1．分析线,一般选待测元素的共振线作为分析线，测量高
浓度时，也可选次灵敏线。
2．通带（可调节 狭缝宽度 改变）,无邻近干扰线（如测
碱及碱土金属）时，选较大的通带，反之（如测过渡及稀土金
属），宜选较小通带。
3,空心阴极灯电流,在保证有稳定和足够的辐射光通量的
情况下, 尽量选较低的电流 。 空心阴极灯使用前一般须预热 10
-30 min。
4,火焰,依据不同试样元素选择不同火焰类型 。 对于适合低温
,中温火焰的元素, 可使用乙炔 -空气火焰；在火焰中易生成难离解的化合
物及难溶氧化物的元素, 宜用乙炔 -氧化亚氮高温火焰；分析线在 220nm以
下的元素, 可选用氢气 -空气火焰 。
5．观测高度,调节观测高度（燃烧器高度），可使元素通过
自由原子浓度最大的火焰区，灵敏度高，观测稳定性好。
2009-12-1 生物工程学院 77
2009-12-1 生物工程学院 78
三、样品的采集和制备
一个样品的分析过程一般经过采样、试样的
预处理、测定和结果的计算四个步骤。
其中，采样是第一步，也是关键的一步，如
果采得的样品由于某种原因不具备充分的代表性，
那么既便分析方法好，测定准确，计算无差错，
最终也不会得出正确的结论。
2009-12-1 生物工程学院 79
（ 一 ）, 采样
采样的基本目的是从被检的总体物料中取得有
代表性的样品, 通过对样品的检测, 得到在允许误
差内的数据, 从而求得被检物料的某一或某些特性
的平均值 。 实际工作中采样的具体目的可以划分为：
1,技术方面的目的 。
2,商业方面的目的 。
3,法律方法的目的 。
4．安全方面的目的 。
但有一条是共同的 ——样品要有代表性，并防
止样品被沾污和损失（容器吸附 ）。
2009-12-1 生物工程学院 80
（ 二 ） 样品的预处理
1,植物样品：
2,土样：
3.生物样品：鲜样，干样
4.溶液（液体）样品（无机，有机）
（含量高 -稀释，低 -富集，浓缩）
2009-12-1 生物工程学院 81
（ 三 ） 称样量的计算 （ 含量 --称样量 ）
（ 四 ） 试样的分解,干法,湿法
（ 五 ） 质量控制 — 为保证分析数据准确可靠,
常采取如下方法：
1,平行试验 。
2,空白试验 。
3,带标准物质 。
4．不同方法：不同人的不同实验定向的对比实
验。
2009-12-1 生物工程学院 82
三、定量分析方法
1.标准曲线法
配制一系列不同浓度的标准试样, 由低到高依次分析,
将获得的吸光度 A数据对应于浓度作标准曲线, 在相同条件下
测定试样的吸光度 A数据, 在标准曲线上查出对应的浓度值；
或由标准试样数据获得线性方程,
将测定试样的吸光度 A数据带入计算 。
注意在高浓度时, 标准曲线易发生
弯曲, 压力变宽影响所致；
2009-12-1 生物工程学院 83
2.标准加入法
取若干份体积相同的试液 （ cX）, 依次按比例加入不同
量的待测物的标准溶液 （ cO）, 定容后浓度依次为：
cX, cX +cO, cX +2cO, cX +3cO, cX +4 cO ……
分别测得吸光度为,AX,A1,A2,A3,A4…… 。
以 A对浓度 c做图得一直线, 图中 cX点即待测溶液浓度 。
该法可 消除基体干扰；
不能消除背景干扰；
2009-12-1 生物工程学院 84
四、应用
特点,测定灵敏度高、特效性好，抗干扰能力强，稳定性好，
适应范围广，可测定七十多种元素，仪器较简单，操作方便
应用,微量元素的首选测定方法 (非金属元素可采用间接法
测量 )。
(1)头发中微量元素的测定 — 微量元素与健康关系；
(2)水中微量元素的测定 — 环境中重金属污染分布规律；
(3)水果, 蔬菜中微量元素的测定；
(4) 矿物, 合金及各种材料中微量元素的测定；
(5) 各种生物试样中微量元素的测定 。
2009-12-1 生物工程学院 85
2009-12-1 生物工程学院 86
原子吸收分光光度法已不仅广泛 应用于
材料科学、环境科学和各生产领域中，而
且在生命科学和医学研究等领域内的应用
也越来越多，特别是在分析与人体健康和
疾病有着密切联系的微量元素的工作中发
挥了很大的作用。（ Zn,Al）
2009-12-1 生物工程学院 87
具体应用举例
在农业生产和科学研究中，经常要对土壤、肥料、植株、
饲料等进行化学分析。除一些常量元素钾、钠、钙、镁等以
外，微量元素铜、锌、铁、锰、钼、硼等也是非常重要的。
如果土壤中缺乏这些元素，将会导致生长停滞，最终导致减
产。农产品和饲料中微量元素和重金属含量的多少也十分重
要，因为它们直接关系到人体及动物的健康。
原子吸收分光光度法主要用于测定土壤、植株、肥料、
谷粒和饲料等所含有的微量元素。 与常规比色法相比，它具
有方便快速、灵敏度高、准确度高、重现性好等优点。
保持良好的生态环境近年来日益受到社会关注，原子吸
收在环境质量评价、农产品质量检测等方面都获得了广泛的
应用。
2009-12-1 生物工程学院 88
1、土壤中微量元素的测定
土壤中微量元素的测定主要用于测定土壤
全量形态和有效态的微量元素 。
土壤全量分析 首先要决定采用什么方法 分
解试样,使试样中待测元素最后都 成为酸性溶
液中的组分,然后可以方便地 进行原子吸收测
定 。处理试样有两种方法。 一种是碱熔融法,
试样用适当的熔剂 (碳酸钠或氢氧化钠 )熔融，然
后用水浸取熔块，再用酸中和并过量。 另一种
是酸溶解法,将试样用混酸 (高氯酸和氢氯酸 )分
解，蒸干，再用稀酸溶解残渣。对于后一方法，
大量的硅在处理过程中已被除去。
2009-12-1 生物工程学院 89
土壤有效态微量元素 必须按照专业分析指导，应
针对 不同元素采用不同的浸提剂,如使用 DTPA(二乙烯三
胺五乙酸 )可以同时提取土壤有效 cu,Zn,Fe,Mn,原子
吸收法非常适用于土壤提取液的测定，提取液可直接喷雾，
干扰少、速度快，适合大批量样品的测定。
在一些情况下，需要将痕量待测元素从基体中分离出
来，此时多使用 溶剂萃取法 。
土壤提取液中的 铜、锌、铁、锰 可以用 空气 —乙炔火
焰法 很方便地测定。 铝是较难原子化的元素，需要用一氧
化二氮 -乙炔火焰原子化或使用石墨炉原子化法 进行测定。
原子吸收不适宜直接对硼进行测定,但用有机溶剂萃
取的方法可以提高测定硼的灵敏度。硼也需要用一氧化二
氮 -乙炔火焰来测定，而用石墨炉法测硼的困难较大。
2009-12-1 生物工程学院 90
2、植株中微量元素的测定
植株样品的 前处理 可以采用 干灰化法和硝酸 —高氯酸湿
消化法 。
干灰化的优点是，引入试剂少、空白低、精度好，而湿
法方便、速度快。若采用干法，样品在灰化以前用硝酸预处
理，可以加速样品灰化并增加灰分的溶解度。铜和铁以硝酸
盐的形式存在不会形成硅酸盐，便于测定。
不论采用干法或是湿法，样品处理后，试液可直接用火
焰原子化法测定其中的微量元素 。铜、锌、铁、锰用空气 —
乙炔火焰进行测定，无干扰，含量太低时需要富集。如用有
机溶剂萃取钼、硒、硼。用石墨炉原子化法测定铝的结果与
比色法有较好的相关性。
在分析植株样品时应注意：测硼的样品必须用干法进行
前处理，若用湿法，硼会因挥发而损失 。
2009-12-1 生物工程学院 91
测铁时，叶片材料必须经过稀酸或去污剂洗
涤，否则因 铁污染 会使得分析失去意义。
除适宜上述土壤和植株的微量元素测定外，
原子吸收也适合于各种肥料、饲料和谷物中微量元
素的分析，如铜、锌、铁、锰、钴、镍等 。
应当提到的是，近年来 硒已被广泛地加以研究 。
因为硒不论是对人、动物还是植物都很重要，长期
缺硒，会患缺硒病。虽然土壤中的硒含量很低，但
植物能富集硒,富集 过多 会对食用该种植物的家畜
造成危害,自然也影响到动物和人。不过，植物中
含有适量的硒对动物和人又是有益的,人们 把含适
量硒的农产品叫做保健食品 。硒是一种使用其他方
法较难测定的元素，但是 使用氢化物原子化方法或
原子荧光法确是公认的好方法 。
2009-12-1 生物工程学院 92
三、环境生态分析中的应用
由于对环境污染问题的关注日益增长，近年来，
原子吸收法在 大气分析 中应用不断增加。
对于大气分析，通常所用的方法是将一定体积
的空气过滤，然后分析过滤器上的残存物。由于在
多数情况下，能收集到的物质很少 (0.1—3mg),故
多采用无火焰原子吸收法进行分析，有时也可直接
分析气态空气样品,如测定空气中的铅和汞，用火
焰法分析时的检测限是 l?m／ m3,用无火焰法分析
时可达 0.1ng/m3。
为了收集空气中的粒子，可用聚合过氯乙烯滤膜
或纤维素 滤膜过滤 。所需过滤的空气量依赖于大气
粒子的成分。
2009-12-1 生物工程学院 93
溶解滤膜的方法 很多，可以 在银坩埚中灰化后
用氢氧化钠熔融,冷却后将浸出物溶于稀硝酸中，
再定容到一定体积进行测定。这种方法可测定硅、
铝、铁、钙和镁等。也可用 酸溶法处理滤膜,即在
铂坩埚中灰化后，用氢氟酸和硝酸处理，蒸干，将
硅除去。用稀硝酸溶解残渣，稀释到一定体积，用
原子吸收光谱法进行测定。这种方法可以测定痕量
的铜、镍、锰、铅和锌等。
大气粒子的分析方法也适用于水及海水中悬浮沉
积物的测定 。用微孔过滤器过滤适量体积的水。过
滤器经洗涤后用类似的方法处理。根据过滤器的性
质确定溶样方法。
2009-12-1 生物工程学院 94
原子吸收在生态环境中的应用，除
了大气和水以外，其他分析对象，如农
产品和食品、肥料、灌溉水、废水、底
泥、城市垃圾等，主要用于分析其中的
重金属含量,控制环境污染。测定的前
处理方法与以上土壤、植物相似。
2009-12-1 生物工程学院 95
第五节 原子荧光光谱法
原子在辐射激发下发射的荧光强度来定量分析的方法；
1964年以后发展起来的分析方法；属发射光谱但所用仪
器与原子吸收仪器相近；
1.特点
(1) 检出限低、灵敏度高
Cd,10-12 g ·cm-3； Zn,10-11 g ·cm-3； 20种元素优于 AAS
(2) 谱线简单、干扰小
(3) 线性范围宽（可达 3～ 5个数量级）
(4) 易实现多元素同时测定（产生的荧光向各个方向发射）
2.缺点 存在荧光淬灭效应、散射光干扰等问题；
2009-12-1 生物工程学院 96
基本原理
1．原子荧光光谱的产生过程
过程,当气态原子受到 强特征辐射 时，由基态跃迁到
激发态，约在 10-8s后，再由 激发态跃迁回到基态,辐射出
与 吸收光波长相同或不同的荧光 ；
特点：
（ 1）属光致发光；二次发光；
（ 2）激发光源停止后，荧光立即消失；
（ 3）发射的荧光强度与照射的光强有关；
（ 4）不同元素的荧光波长不同；
（ 5）浓度很低时，强度与蒸气中该元素的密度成正比，
定量依据 (适用于微量或痕量分析 )；
2009-12-1 生物工程学院 97
2.原子荧光的产生类型
三种类型：共振荧光、非共振荧光与敏化荧光
（ 1）共振荧光
共振荧光,气态原子吸收共振线被激发后，激发态原
子再发射出与共振线 波长相同 的荧光；
见图 A,C；
热共振荧光,若原子受热激发处于压稳态，
再吸收辐射进一步激发，然后再发射出相
同波长的共振荧光；见图 B,D；
2009-12-1 生物工程学院 98
（ 2）非共振荧光
当荧光与激发光的波长不相同时，产生非共振荧光；
分为：直跃线荧光
3.荧光猝灭与荧光量子效率
荧光猝灭,受激发原子与其他原子碰撞，能量以热或其他非
荧光发射方式给出，产生非荧光去激发过程，使荧光减弱或
完全不发生的现象。
荧光猝灭程度与原子化气氛有关，氩气气氛中荧光猝灭
程度最小。
2009-12-1 生物工程学院 99
4.待测原子浓度与荧光的强度
当光源强度稳定、辐射光平行、自吸可忽略,在理想情况下
：发射荧光的强度 If
cKNlKAIΦI f ???????? 00
I0 原子化火焰单位面积接受到的光源强度； A为受光照射在
检测器中观察到的有效面积； K0为峰值吸收系数； l 为吸收
光程； N为单位体积内的基态原子数
2009-12-1 生物工程学院 100
结束
欢迎您再来，再见！
石河子大学 田丽萍2005
仪器分析
Instrumental Analysis
生物技术 02级本科班讲义
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复习
? 一、吸光光度法, 包括比色法、可见分光光度法及紫外分光光度法等。
? 二、定义,它是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作
用，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析，按所吸收光的波长区
域不同，分为紫外分光光度法 (200-400nm)和可见分光光度法 (400-
760nm),合称为紫外 —可见分光光度法 (200-760nm) 。
? 三、分光光度法与比色法区别,1、比色法只限于在可见光区，分
光光度法则可以扩展到紫外光区和红外光区。 2、比色法用的单色光是来
自滤光片，谱带宽度从 40－ 120nm,精度不高，分光光度法则要求近于真
正单色光，其光谱带宽最大不超过 3－ 5nm,在紫外区可到 1nm以下，来自
棱镜或光栅，具有较高的精度。
? 四、分光光度法所使用的光谱范围 在 200nm-10μ 之间。包括紫外
光区，可见光区和红外光区。
? 五、紫外 —可见分光光度法应用范围,无机和有机物质 ----定性和
定量测定,结构分析。
? 六、物质的颜色和对光的选择性吸收,当光束照射到物质上时，
物质对于不同波长的光的吸收、透射、反射、折射的程度不同，而使物
质呈现不同的颜色。
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复习
? 七、吸收光谱曲线,(l) KMnO4溶液对不同波长的光吸收情况不同 。
对波长为 525nm的绿色光吸收最多，而对红色光和紫色光吸收很少，几乎
能完全透过，因此 KMnO4溶液呈紫红色； (2)不同浓度 KMnO4溶液的吸
收曲线形状相似，最大吸收波长不变。这个特性可作为物质 定性分析的
依据 ； (3)同一物质不同浓度的溶液，在一定波长处吸光度随浓度增加而
增大。若在最大吸收波长处测定吸光度，灵敏度最高。这个特性可作为
物质 定量分析的依据 。
? 八、紫外吸收光谱,分子价电子（最外层电子）能级跃迁。 电子跃迁
的同时，伴随着振动能级和转动能级的跃迁 --带状光谱 。 远红外光谱为
分子转动光谱，红外光谱或分子振动光谱，紫外 —可见光谱或分子的电子
光谱；
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复习
九、有机物吸收光谱,按分子轨道理论，在有机分子中存在 σ, π, n三种价电子
，它们对应有 σ 和 σ ＊,π 和 π ＊ 及 n轨道。当它们吸收一定能量 ?E后，可产生
σ → σ ＊, π → π ＊, n→ σ ＊, n→ π ＊ 类型的电子跃迁。
紫外光谱 电子跃迁 类型,n— π*跃迁 π — π *跃迁 ;饱和化合物无紫外吸
收 ; 因此紫外、可见吸收光谱法主要研究醛、酮,?,?-不饱和醛酮、芳香
化合物、杂环化合物、共扼多烯等化合物。
十、光吸收的基本定律：朗伯 ——比耳定律 A＝ lg（ I0/I）＝ KCL（ 单色光）
十一, 透光度, 吸光度, 吸光系数, 摩尔吸光系数 。
? 例 1：同一物质, 不同浓度的甲, 乙两种溶液, 在相同条件下, 测得 T甲 =0.57,T
乙 =0.32,如果此液符合 Beer定律, 试求它们的浓度比 C甲 /C乙 。
? 解：因为 A=KCL=Lg（ 1/T）, 所以 A甲 =KC甲 L=Lg（ 1/T甲 ） --（ 1）
? A乙 =KC乙 L=Lg（ 1/T乙 ） --（ 2） ； （ 2） -（ 1）, C甲 /C乙 =1/2 ；答：略 。
? 例 2：某试液用 2.0cm吸收池测量时, T%=60%,若用 1.0cm或 3.0cm吸收池测量时,
透光度各为多少？
? 解：因为 A=KCL=Lg（ 1/T）, 所以 KC=0.1109，
? 当 L=1.0cm时, T=77.5%；当 L=3.0cm时, T=46.5%；答：略 。
2009-12-1 生物工程学院 5
复习
? 十二, 紫外可见光分光光度计仪器结构,由光源, 单色器, 吸收池, 检测
器和信号显示系统五个部分组成 。 （ 各部分作用 ）
? 十三, 紫外可见分光光度计与可见光分光光度计异同点：
? 相同点：均遵守朗伯 -比耳定律 。
? 不同点,（ 1） 测定波长范围不同：可见分光光度计是 400-760nm。 紫外可见分
光光度计是 200-760nm。 （ 2） 使用的光源不同：可见分光光度计使用的是钨丝
灯或卤钨灯；紫外可见分光光度计在可见区使用的是钨丝灯或卤钨灯, 在紫外
区使用的是氘灯 。 （ 3） 使用的吸收池不同：可见分光光度计使用的是玻璃比色
皿；紫外可见分光光度计在可见区使用的是玻璃比色皿, 在紫外区使用的是石
英比色皿 。 （ 4） 单色器中的色散元件不同：可见分光光度计使用的是玻璃棱镜；
紫外可见分光光度计使用的是石英棱镜 。
? 十四, 紫外 -可见分光光度法的定性, 定量依据 -定性依据：根据光谱上一
些特征吸收, 包括最大吸收波长, 最小吸收波长, 肩峰, 吸收系数, 吸光度比
值等；定量依据：朗伯 -比耳定律 。
? 十五, 仪器测量条件的选择 --适宜的吸光度范围,0.2-0.8；选择最强吸收
带的最大吸收波长 ( ? max)为入射光波长 。
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第六章 原子吸收分光光度
分析法
2009-12-1 生物工程学院 7
原子吸收分光光度分析法教学基本要求
? 1、掌握原子吸收分光光度法的基本原理
? 2,了解影响原子吸收谱线轮廓的因素 (原子性质 --
自然宽度； 外界影响 -热变宽、碰撞变宽等 )
? 3,理解峰值吸收与积分吸收的关系；
? 4、掌握原子吸收光谱仪的基本结构；
? 5,了解 原子吸收光谱分析干扰及其消除方法
(物理干扰、化学干扰、电离干扰、光谱干扰和背景干扰 )；
? 6,掌握原子吸收分光光度法的分析方法及实
验条件选择原则；
? 7、掌握灵敏度和检出限定义及计算。
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第六章
原子吸收分光
光度分析法
第一节 原子吸收光谱分析基本原理
basic principle of AAS
第二节 原子吸收光谱仪及主要部件
atomic absorption spectrometer
and main parts
第三节 干扰及其抑制（了解）
interferences and elimination
第四节 分析条件的选择与应用
choice of analytical condition
and application
第五节 原子荧光光谱法
atomic absorption
spectrometry,AAS
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第六章
原子吸收分光
光度分析法
一、概述
generalization
二、原子吸收光谱的产生
formation of AAS
三、基态原子与激发态原子的
分配关系
四、谱线轮廓与谱线变宽
shape and broadening of absorption line
五、积分吸收与峰值吸收
integrated absorption and absorption in
peak max
六、定量基础
quantitative
第一节
原子吸收光谱分析基
本原理
atomic absorption
spectrometry,AAS
basic principle of
AAS
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一、概述 generalization
定义,原子吸收光谱法是基于从 光源 辐射出具有
待测元素 特征谱线的光,通过试液蒸气时，被
试液蒸气中待测元素 基态原子 所吸收，通过测
室这种特征谱线 光的减弱 程度，根据朗伯 -比
耳定律来 确定 试液中 待测元素含量 的方法。
原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。
在地质、冶金、机械、化工、农业、食品、
轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各个
领域有广泛的应用。
2009-12-1 生物工程学院 11
原子吸收光谱的发展历史
? 第一阶段 原子吸收现象的发现与科学解释
1802年,伍朗斯顿（ W.H.Wollaston） 在研究太阳连续
光谱时,就发现了太阳连续光谱中出现的暗线。
? 1817年,弗劳霍费（ J.Fraunhofer） 在研究太阳连续光
谱时，再次发现了这些暗线 ---弗劳霍费线。
? 1859年,克希荷夫（ G.Kirchhoff） 与本生（ R.Bunson）
在研究碱金属和碱土金属的火焰光谱时，发现钠蒸气发出的
光通过温度较低的钠蒸气时，会引起钠光的吸收，并且根据
钠发射线与暗线在光谱中位置相同这一事实,断定太阳连
续光谱中的暗线，正是太阳外围大气圈中的钠原子
对太阳光谱中的钠辐射吸收的结果。
2009-12-1 生物工程学院 12
? 第二阶段 原子吸收光谱仪器的产生
原子吸收光谱作为一种实用的分析方法是从
1955年开始的。这一年 澳大利亚的瓦尔西 (A.Walsh)
发表了“原子吸收光谱在化学分析中的应用”奠定
了原子吸收光谱法的基础 。
? 50年代末和 60年代初,Hilger,Varian
Techtron及 Perkin-Elmer公司先后推出了原子吸收
光谱商品仪器，发展了瓦尔西的设计思想。
? 到了 60年代中期，原子吸收光谱开始进入迅速
发展的时期 。 (火焰 )
2009-12-1 生物工程学院 13
? 第三阶段 电热原子吸收光谱仪器的产生
1959年,苏联里沃夫发表了电热原子化技术的
第一篇论文。电热原子吸收光谱法的绝对灵敏度可
达到 10-12-10-14g,使原子吸收光谱法向前发展了一步。
? 塞曼效应和自吸效应扣除背景技术的发展 ---在
很高的的背景下亦可顺利地实现原子吸收测定。基
体改进技术的应用、平台及探针技术的应用以及在
此基础上发展起来的稳定温度平台石墨炉技术
(STPF)的应用 ---对许多复杂组成的试样有效地实现
原子吸收测定。
2009-12-1 生物工程学院 14
? 第四阶段 原子吸收分析仪器的发展
? 近年来，使用连续光源和中阶梯光栅，结合
使用光导摄象管、二极管阵列多元素分析检测器,
设计出了微机控制的原子吸收分光光度计，为解决
多元素同时测定开辟了新的前景。
? 联用技术 (色谱 -原子吸收联用、流动注射 -原
子吸收联用 )日益受到人们的重视。色谱 -原子吸收
联用,不仅在解决元素的化学形态分析方面，而且
在测定有机化合物的复杂混合物方面，都有着重要
的用途,是一个很有前途的发展方向。
2009-12-1 生物工程学院 15
原子吸收光谱法的特点
(1) 检出限低 （ 10-10～ 10-14 g）,灵敏度高。
(2) 准确度高,1%～ 5%；
(3) 选择性高，一般情况下共存元素不干扰；
(4)分析速度快。原子吸收光谱仪在 35分钟内，能连续测定 50个
试样中的 6种元素。
(5)应用 范围 广，可测定 70多个元素（各种样品中 金属元素，间
接测定非金属元素和有机化合物 ）；
(6)仪器比较简单，操作方便。
局限性：难熔元素、非金属元素测定困难、不能同时多元素
2009-12-1 生物工程学院 16
与紫外可见分光光度法的异同点
? 相同点：遵循 L-B定律，均为吸收光谱
? 不同点：
? 1 结构相似，但位置略有不同，为什么？ 由于 UV的
光源发射的是 连续光谱 ；而 AAS的光源是空心阴极灯，其辐射的是 待
测元素的特征光谱,是锐线光源，但由于样品经原子化后，样品中的
其它元素也有辐射，特别是邻近线的干扰，为了阻止来自原子化过程
的所有不需要的辐射进入检测器，因此把光栅（单色器）放在原子化
器之后，同时避免来自火焰的强光照射到光电检测器上，影响测定的
准确度。因此分光系统要放在原子化器及检测器之间。
? 2 原子吸收 --分子吸收 （ 吸收装置：原子化器, 吸
收池 ）
? 3 基态的原子蒸汽 --溶液中的分子或离子
? 4 锐线光源、线光谱 --连续光源、带光谱
2009-12-1 生物工程学院 17
与其他光谱仪的区别
光源 单色器 检测器
2009-12-1 生物工程学院 18
二、原子吸收光谱的产生
formation of AAS
? +11
1.原子的能级与跃迁
? 基态（ A 0） -----基态原子。
? 激发态（ A*） ---激发态原子 。
基态 ?第一激发态,吸收一定频率的辐射能量 。 A0+h?→ A*
产生共振吸收线 （ 简称共振线 ） 吸收光谱
激发态 ?基态 发射出一定频率的辐射 。 A* -h?→ A 0
产生共振吸收线 （ 也简称共振线 ） 发射光谱,
Na 2 8 1 1S2 2S2 2P6 3S1
2009-12-1 生物工程学院 19
? 如前所述，原子在两个能级之间的跃迁伴
随着能量的 发射和吸收 。原子可具有 多种能级
状态,当原子受外界能量激发时，其最外原电
子 可能跃迁到不同能级,因此 可能有不同的激
发态 。
? 电子从 基态 跃迁到能量最低的激发态（称
为 第一激发态 ）时要 吸收 一定频率的光,------
共振吸收线 ;
? 激发态 的电子再 跃迁回基态 时，则 发射 出
同样频率的 光 （谱线）,-----共振发射线 ；
? 共振吸收一般都较易发生，且最灵敏 。
? 所以, 一般共振吸收线也是最灵敏的吸收线 。
2009-12-1 生物工程学院 20
2.元素的特征谱线
（ 1） 各种元素的原子结构和外层电子排布不同
基态 ?第一激发态,
跃迁吸收能量不同 —— 具有特征性 。
（ 2） 各种元素的基态 ?第一激发态
最易发生, 吸收最强, 最灵敏线 。 特征谱线 。
（ 3） 利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行
定量分析
2009-12-1 生物工程学院 21
? 三、基态原子与激发态原子的分配关系
? 原子蒸汽中基态原子与待测元素原子总数之间
的关系，是原子吸收分析中必须考虑的问题。
热 力 学 平 衡 时, 两 者 符 合 玻 尔 兹 曼 （
Boltzmann） 分布定律：
kT
h
jkT
E
jkT
EE
jj e
P
P
e
P
P
e
P
P
N
N j ??????
???
0000
0
Nj与 N0 分别为激发态与基态的原子数； Pj / P0为激发
态与基态的统计权重； T为热力学温度； k为 Boltzman
常数； Ej为激发能。
2009-12-1 生物工程学院 22
? [例 ]：已知 Mg在 2500K时激发态和基态原子的
Pj=2,Po=1,计算 Mg在此火焰中激发态和基态
原子数的比值 。
解,∵ 在此条件下, ?=3248A,∴ EJ= h?= h*C ／
?=6.626*10-27*3*1018／ 3248=6.12*10 –12 erg
∴ Ni / N0 = 2／ 1exp（ - 6.12*10 –12 ／ （ 1.38*10*
–16 *2500） ） =3.95* 10 –8
Ni / N0 =4 ／ 100000000,即一亿个基态原子中有
4个 激发态原子 。
因此可以认为 基态原子数实际代表了吸收
辐射待测元素的原子总数 。
2009-12-1 生物工程学院 23
四、谱线的轮廓与谱线变宽
? 理论上原子吸收光谱线应是很尖锐的 （
单频的几何线,单色光 ）, 但实际上并不如此
,而是有相当窄的频率或波长范围, 即有 一定
宽度 --谱线的轮廓 。
谱线具有一定的宽度，主要有两方面的
因素：一类是由 原子性质 所决定的，例如，
自然宽度 ；另一类是 外界影响 所引起的，例
如,热变宽、碰撞变宽 等 。
谱线的宽度对原子吸收光谱法的灵敏度、准确
性和选择性都有影响，宽度越大，对分析不利。
2009-12-1 生物工程学院 24
?由,It=I0e-Kvb,
透射光强度 It和
吸收系数及辐射频
率有关 。
以 Kv与 ?作图
表征吸收线轮廓 (峰 )的参数：
中心频率 ?O(峰值频率 ), 极大值时对应的频率；
中心波长, λ(nm)
峰值吸收系数 K0,中心频率处的吸收系数
半 宽 度 Δ?O,K0 /2时 峰的宽度
2009-12-1 生物工程学院 25
若用常规的连续光源如：钨丝灯光源和氘灯 （ 连续光源 ）
，经分光后，光谱通带 （仪器出射狭缝所能通过光束的波长宽度）
0.2mm。 而 原子吸收线 半宽度,10-3mm。 如图：
若用一般光源 （ 连续光源 ） 照射
时, 吸收光的强度变化仅为 0.5%
（ =10-3/ 0.2） 。 灵敏度极差 。
五、积分吸收和峰值吸收
1.积分吸收
2009-12-1 生物工程学院 26
五、积分吸收和峰值吸收
1.积分吸收
? 在原子吸收光谱中，无论是共振发射线或是吸收
线，都不可能是单频的几何线，而 A=KC,只有当 入
射光为单色光 时才能成立。（？）
? 因此，在原子吸收分析中，应用朗伯 —比耳定
律来描述吸光度与原子浓度之间的关系，显然是不
够严格的，因此提出了 积分吸收 的概念。
理论上：原子蒸汽吸收的全部能量称为积分吸收
fNmc evK v 0
2π
d ??
??
??
2009-12-1 生物工程学院 27
常规光源与单色器间的矛盾
若测量出谱线下所围面积（积分吸收）
。即可得到单位体积原子蒸气中吸收辐
射的基态原子数 N0。 fNmcevK v 02πd ????
??
是一种绝对测量方法，但是由于原子吸收线的半宽度很小
，要测量这样一条半宽度很小的吸收线的积分吸收值，需分辨
率高达几十万的单色器，现在的分光装置无法实现。
(△ λ =10-3,若 λ 取 600nm,单色器分辨率 R=λ /△ λ =6× 105 )
长期以来无法解决的难题！
能否提供共振辐射（锐线光源），测定峰值吸收？
2009-12-1 生物工程学院 28
尽管原子吸收现象早在 18世纪 (1802年 )就被发现
,但一直 未用于分析 。 直到 1955年, Walsh提出以
,峰值吸收, 来代替, 积分吸收, 。 从此, 积分吸
收难于测量的困难得以间接地解决 。
2009-12-1 生物工程学院 29
1955年, Walsh指出, 在温度不
太高 时, 当发射线和吸收线满足以下
两个条件,即,
??e????a （ ??e发射线半宽度,??a吸收线）
?e =?a （ ?e发射线频率,?a吸收线频率）
? 中心频率一致
? 此时发射线轮廓近乎处于吸收线轮廓的中心频率或中心
波长部分, 整个发射线的轮廓，就相当于吸收线的中心或峰
值频率 V0部分, 吸收线中心波长处的吸光系数 K0为峰值吸收
系数，简称峰值吸收 。而峰值吸收与火焰中被测元素的原子
浓度成正比。因此就可以实现吸收谱线的中心吸收即峰值吸
收的测量,A= K0l（ K0为峰值吸收系数 ） A= KN0l
2.峰值吸收
2009-12-1 生物工程学院 30
3.锐线光源 -能发射出谱线半宽度很窄的发射线的光源
在原子吸收分析中需要使用锐线光源, 测量谱线的峰值
吸收 。 使用锐线光源进行吸收测量时, 其情况如图所示 。 当
锐线光源发射的谱线其中心频率恰好与原子蒸汽吸收线的 中
心频率相重合, 而且 前者的宽度比后者窄 5倍左右, 这时整
个 发射线的轮廓, 就 相当于吸收线的中心或
峰值频率 VO部分, 因而就可以实现吸收谱线
的中心吸收即峰值吸收的测量 。
提供 锐线光源的方法,空心阴极灯
2009-12-1 生物工程学院 31
六、定量基础
根据朗伯定律
峰值吸收系数：
当使用锐线光源时，可用 K0代替 Kv,则：
A = k N0 b
N0 ∝ N∝ c
（ N0激发态原子数, N基态原子数, c待测元素浓度 ）
所以,A=lg(IO/I)=K' c
bfNmcevbKIIA
D
??????? 0
2
0
0 2lnπ2434.0434.0lg
bKt eII ??? ?0
fNmcevK
D
??? 0
2
0
2lnπ2434.0
2009-12-1 生物工程学院 32
一、流程
general process
二、光源
light sources
三、原子化装置
device of atomization
四、单色器
monochromators
五、检测器
Detector
六、仪器的类型
第二节
原子吸收光谱仪
及主要部件
第六章
原子吸收光谱
分析法
atomic absorption spectrometer
and main parts
atomic absorption
spectrometry,AAS
2009-12-1 生物工程学院 33
原子吸收分光光度计
类型：
单道单光
束
单道双光
束
2009-12-1 生物工程学院 34
原子吸收仪器（ 1）
2009-12-1 生物工程学院 35
原子吸收仪器（ 2）
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原子吸收仪器（ 3）
2009-12-1 生物工程学院 37
原子吸收仪器（ 4）
2009-12-1 生物工程学院 38
一、流程
特点
(1)采用锐线光源
(2)单色器在火焰与
检测器之间
(3)原子化系统 （ 试
样装置 ）
2009-12-1 生物工程学院 39
二、光源
1.作用
提供待测元素的特征光谱 。 获得较高的灵敏度和准确度 。
光源应满足如下要求；
（ 1） 能发射待测元素的共振线；
（ 2） 能发射锐线；
（ 3） 辐射光强度大, 稳定性好 。
2.空心阴极灯,结构如图所示
空心阴极灯是由玻璃管制成的封闭
着低 压气体的放电管 。 主要是由一个阳
极和一个空心阴极组成 。 空心阴极灯发
射的光谱, 主要是阴极元素的光谱 。
（ 动画 ）
2009-12-1 生物工程学院 40
3 空心阴极灯的原理
? 施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极 ;
? 与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其
在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击 ;
? 使阴极表面的金属原子溅射出来，溅射出来的金属原
子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发，于
是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱
。 用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯
。 空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。
优缺点, （ 1）仅有一个操作参数，辐射光强度大，稳定
，谱线窄，灯容易更换。
（ 2）每测一种元素需更换相应的灯。
2009-12-1 生物工程学院 41
空心阴极灯
空心阴极灯发射的光谱，主要是待测元素（即：阴极元
素）的光谱，亦含有内充气体及阴极中杂质的光谱，为避免
发生光谱干扰，制灯时需用纯度较高的阴极材料、选择适当
的内充气体，以使阴极元素的共振线附近没有内充气体或杂
质元素的强谱线。
灯的电流太低，会使灯光强度减弱，导致稳定性、信噪
比下降；增大灯的工作电流，可增加发射强度，但工作电流
太大会导致灯发生自蚀现象，或温度过高而导致阴极物质熔
化。
空心阴极灯使用前应经过 5-20min预热时间，使灯的发射
强度达到稳定,
2009-12-1 生物工程学院 42
三、原子化系统
1.作用
将试样中离子转变成原子蒸气 。
（ 动画 ）
2009-12-1 生物工程学院 43
2.原子化方法
按照使试样原子化的方法可分为：
火焰原子化法 和 无火焰原子化法
两种
2009-12-1 生物工程学院 44
3.火焰原子化装置
包括 雾化器 和 燃烧器 两部
分，常用的为 预混合型,用雾
化器将试液雾化，在雾化室内
将较大的雾滴除去，使试样的
雾滴均匀化后再喷入火焰。
2009-12-1 生物工程学院 45
结构如图所示
（ 1）雾化器,是将试液变成细雾。
雾化室的作用主要是 除大雾滴，
并使燃气和助燃气充分混合，以便在燃
烧时得到稳定的火焰。 形成雾滴的速率
除取决于溶液的物理性质外，还取决于
助燃气的压力 及 雾化器结构,
主要缺点：雾化效率较低。 (5-15%)
载气为高压助燃气
（空气、氧、氧化
亚氮）等
2009-12-1 生物工程学院 46
（ 2）燃烧器,支持火焰并通过火焰的作用使试样原子化。
试样雾化后进入预混合室（雾化室），与燃气（如乙炔、
丙烷、氢等）在室内充分混合，其中较大的雾滴凝结在壁上，
经预混合室下面的废液管排出，而最细的雾滴则进入火焰中
主要优点,产生的原子蒸汽多，吸样和气流的稍许变动影响
小，火焰稳定性好，背景噪声低且比
较安全，但试样利用率只有 10％
一般采用吸收光程较长的 长缝型
喷灯, 易于对光，避免光源光束没有
全部通过火焰而引起工作曲线弯曲的
现象，降低了火焰噪声，提高了一些
元素的灵敏度。
2009-12-1 生物工程学院 47
（ 3）火焰
试样雾滴在火焰中，经蒸发，干燥，离解（还原）等
过程产生大量 基态原子 (作用 )。 还会产生很少量 激发态原
子、离子和分子 等不吸收辐射的粒子 —— 需尽量设法避免
火焰温度的选择：
（ a） 保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量
采用低温火焰；
（ b） 火焰温度越高，产生的热激发态原子越多；
（ c） 火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空气 — 乙
炔最高温度 2600K能测 35种元素。
2009-12-1 生物工程学院 48
2009-12-1 生物工程学院 49
火焰类型：
化学计量火焰：
温度高，干扰少，稳定，背景低，常用。
富燃火焰：
燃气量大于化学计算量 —— 还原性火焰, 燃烧不完全
,测定较易形成难熔氧化物的元素 Mo,Cr稀土等 。
贫燃火焰：
助燃气量大于化学计算量 —— 火焰温度低, 氧化性气
氛, 适用于碱金属测定 。
可燃混合气体供气速度 应大于燃烧速度, 但不易过大
2009-12-1 生物工程学院 50
火焰种类及对光的吸收
空气 -乙炔火焰、氧化亚氮 -乙炔火焰、氧屏蔽空气 -乙炔火
焰 等选择火焰时，还应考虑火焰本身对光的吸收。根据待测元素
的共振线，选择不同的火焰，可避开干扰：
例,As的共振线 193.7nm
由图可见，采用空气 -乙炔
火焰时，火焰产生吸收，而选 氧
化亚氮 -乙炔火焰则较好；
空气 -乙炔火焰,最常用；可测
定 30多种元素；
N2O-乙炔火焰,火焰温度高，
可测定的增加到 70多种
2009-12-1 生物工程学院 51
4.无火焰原子化装置
（ 1） 高温石墨管原子化器结构 如图所示：
外气路中 Ar气体沿石墨管外壁流动, 冷却保护石墨管；内
气路中 Ar气体由管两端流向管中心, 从中心孔流出, 用来保
护原子不被氧化, 同时排除干燥和灰化过程中产生的蒸汽 。
（ 动画 ）
2009-12-1 生物工程学院 52
（ 2） 高温石墨管原子化器原子化过程
原子化过程分为 干燥, 灰化 （ 去除基体 ）, 原子化, 净化 （
去除残渣 ） 四个阶段, 待测元素在 高温下生成基态原子 。
（ 动画 ）
2009-12-1 生物工程学院 53
（ 3）高温石墨管原子化器优缺点
优点,原子化程度高, 试样用量少 （ 1-100μL）, 可测固
体及粘稠试样, 灵敏度高, 检测极限 10-12 g/L。
缺点,精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复
杂。
2009-12-1 生物工程学院 54
5 其他原子化方法
a,低温原子化方法
主要是氢化物原子化方法，原子化温度 700~900 ゜ C ；
主要应用于,As,Sb,Bi,Sn,Ge,Se,Pb,Ti等元素
原理,在酸性介质中，与强还原剂硼氢化钠反应生成气
态氢化物。例
AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2
将待测试样在专门的氢化物生成器中产生氢化物，送入原
子化器中检测。
特点,原子化温度低 ；
灵敏度高（对砷、硒可达 10-9g）；
基体干扰和化学干扰小；
2009-12-1 生物工程学院 55
b,冷原子化法
低温原子化方法 （一般 700~900゜ C）；
主要应用于：各种试样中 Hg元素的测量；
原理,将试样中的汞离子用 SnCl2或盐酸羟胺完全还原
为金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体测量管
中进行吸光度测量。
特点,常温测量；
灵敏度、准确度较高（可达 10-8g汞 ）；
2009-12-1 生物工程学院 56
四、单色器
1.作用 将待测元素的共振线与邻近线分开 。
2.组件 色散元件 （ 棱镜, 光栅 ）, 凹凸镜, 狭缝等 。
3.单色器性能参数 （ 了解 ）
（ 1） 线色散率 （ D） 两条谱线间的距离与波长差的比值
ΔX/Δλ。 实际工作中常用其倒数 Δλ/ΔX
（ 2） 分辨率 仪器分开相邻两条谱线的能力 。 用该两条
谱线的平均波长与其波长差的比值 λ/Δλ表示 。
（ 3） 通带宽度 （ W） 指通过单色器出射狭缝的某标称
波长处的辐射范围 。 当线色散率 （ D） 一定时, 可通过选
择狭缝宽度 （ S） 来确定,W=D?S
2009-12-1 生物工程学院 57
单色器的狭缝
一般来说，调宽狭缝，出射光强度增加，但同时出射
光包含的波长范围也相应加宽，使单色器分辨率降低，反
之调窄狭缝，可改善实际分辨率，使出射光强度降低，相
应地要求提高光源的工作电流，这样会使噪声增大。
应根据实际测定的需要调节合适的狭缝宽度，若待测
元素的共振线没有临近线的干扰，则狭缝宽度宜较大，以
提高待测元素的检测极限，相反，若待测元素具有复杂的
光谱，则狭缝宽度宜小，以减少非吸收谱线的干扰。
2009-12-1 生物工程学院 58
五、检测系统 作用, 检测光辐射的强度。
主要由检测器、放大器、对数变换器、显示记录装置组成。
1.检测器 -------- 将单色器分出的光信号转变成电信号 。
如：光电池, 光电倍增管, 光敏晶体管等 。
分光后的光照射到光敏阴极 K上, 轰击出的 光电 子又射向
光敏阴极 1,轰击出更多的光电子, 依次倍增, 在最后放出的
光电子 比最初多到 106倍以上, 最大电流可达 10μA,电流经
负载电阻转变为电压信号送入放大器 。
2.放大器 ------将光电倍增管输出的较弱信号, 经电子线路
进一步放大 。
3.对数变换器 ------光强度与吸光度之间的转换 。
4.显示, 记录 新仪器配置：原子吸收计算机工作站
2009-12-1 生物工程学院 59
六、仪器的类型
按 光束 分为单光束与双光束型原子吸收分光光度
计；
按 调制方法 分为直流与交流型原子吸收分光光度
计；
按 波道 分为单道、双道和多道型原子吸收分光光
度计。
类型,单道
单光束
单道
双光束
2009-12-1 生物工程学院 60
第六章
原子吸收分
光光度分析法
一、光谱干扰及抑制
spectrum interference and
elimination
二、物理干扰及抑制
physical interference and elimination
三、化学干扰及抑制
chemical interference and
elimination
四、背景干扰及抑制
background interference and
elimination
第三节
干扰及其抑制（了解）
interferences and
elimination
atomic absorption
spectrometry,AAS
2009-12-1 生物工程学院 61
第三节干扰的类型及其抑制（了解）
原子吸收分光光度计的特点：
使用的是 锐线光源,应用的是 共振吸收线,吸收线的数目
比发射线数目少的多，谱线相互重叠的几率较小 ——吸收
光谱干扰小的重要原因。
原子吸收跃迁的起始态是基态，基态的原子数目受温度波
动影响很小，除了易电离元素的电离效应之外,基态原子
数近似等于总原子数 ——原子吸收分光光度法干扰比较小
的一个基本原因。
但在实际工作中仍不可忽视干扰的问题，主要有 光谱干扰、
物理干扰和化学干扰 三类。
2009-12-1 生物工程学院 62
一、光谱干扰
待测元素的共振线与干扰物质谱线分离不完全，这类干
扰主要来自光源和原子化装置
1,与光源相关的干扰：
1）在分析线附近有单色器不能分离的待测元素的邻近线。
可以通过调小狭缝的方法来抑制这种干扰。
2）空心阴极灯内有单色器不能分离的干扰元素的辐射。
换用纯度较高的单元素灯减小干扰。
3）灯的辐射中有连续背景辐射。
用较小通带或更换灯
2009-12-1 生物工程学院 63
2.与原子化器有关的干扰
a,来自 原子化器的发射 和 背景吸收
1）原子化器的发射 来自火焰本身或原子蒸汽中待测元素的发
射，可采用调制方式进行工作，但会增加信号噪声（可适当
增加灯电流，提高光源发射强度来改善信噪比）
2）背景吸收（分子吸收）,来自原子化器（火焰或无火焰）
的一种光谱干扰。由 气态分子 （火焰中 OH,CH,CO等分子
或基团、金属的盐类） 对光的吸收 以及 固体微粒 （进行低含
量或痕量分析时，大量基体成分进入原子化器，在原子化过
程中形成烟雾或固体颗粒在光路中阻挡光束） 对光的散射 引
起的，是一种宽频带吸收。 ——引起部分共振发射线的损失
而产生误差，随波长缩短而增大，同时随基体元素浓度的增
加而增大，并与火焰条件有关（无火焰原子化器较严重）。
2009-12-1 生物工程学院 64
b.背景干扰校正方法
(1)氘灯连续光谱背景校正
旋转斩光器交替使氘灯提供的连续光谱和空心阴极灯提
供的共振线通过火焰；
连续光谱通过时：测定的为背景吸收 (此时的共振线吸
收相对于总吸收可忽略 )；
共振线通过时,
测定总吸收；
差值为有效吸收；
2009-12-1 生物工程学院 65
（ 2）塞曼 (Zeeman)效应背景校正法
Zeeman效应,在磁场作用下简并的谱线发生裂分的现象；
校正原理：原子化器加磁场后，随旋转偏振器的转动，当平
行磁场的偏振光通过火焰时，产生总吸收；当垂直磁场的偏
振光通过火焰时，只产生背景吸收；
见下页图示：
方式,光源调制法和共振线调制法（应用较多），后者又分
为恒定磁场调制方式和可变磁场调制方式。
优点,校正能力强（可校正背景 A 1.2～ 2.0）；
可校正波长范围宽,190 ～ 900nm ；
2009-12-1 生物工程学院 66
2009-12-1 生物工程学院 67
二、物理干扰及抑制
试样在转移、蒸发过程中物理因素变化引起的干扰效
应，主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小
等。 可通过控制试液与标准溶液的组成尽量一致的方
法来抑制。
三、化学干扰及抑制
指待测元素与其它组分之间的化学作用所引起的干扰
效应,主要影响到待测元素的原子化效率，是主要干扰源。
2009-12-1 生物工程学院 68
1,化学干扰的类型
（ 1） 待测元素与其共存物质作用生成难挥发的化合物，致
使参与吸收的基态原子减少。
例,a,钴、硅、硼、钛、铍在火焰中易生成难熔化合物
b,硫酸盐、硅酸盐与铝生成难挥发物。
（ 2） 待测离子发生电离反应，生成离子，不产生吸收，总
吸收强度减弱，电离电位 ≤6eV的元素易发生电离，火焰温度
越高，干扰越严重，（如碱及碱土元素）。
2009-12-1 生物工程学院 69
2.化学干扰的抑制
通过在标准溶液和试液中加入某种光谱化学缓冲剂来抑
制或减少化学干扰：
（ 1）释放剂 — 与干扰元素生成更稳定化合物使待测元素释
放出来。例：锶和镧可有效消除磷酸根对钙的干扰。
（ 2）保护剂 — 与待测元素形成稳定的络合物，防止干扰物
质与其作用。
例：加入 EDTA生成 EDTA-Ca,避免磷酸根与钙作用。
（ 3）饱和剂 — 加入足够的干扰元素，使干扰趋于稳定。
例：用 N2O— C2H2火焰测钛时，在试样和标准溶液中加
入 300mgL-1以上的铝盐，使铝对钛的干扰趋于稳定。
（ 4）电离缓冲剂 — 加入大量易电离的一种缓冲剂以抑制待
测元素的电离。例：加入足量的铯盐，抑制 K,Na的电离。
2009-12-1 生物工程学院 70
一、特征参数
feature parameters
二、分析条件选择
choice of analytical condition
三、定量分析方法
method of quantitative analysis
四、应用
applications
第四节
分析条件的选择
与应用
第六章
原子吸收光谱
分析法
atomic absorption
spectrometry,AAS
choice of analytical
condition and application
2009-12-1 生物工程学院 71
一、特征参数（重要）
1,灵敏度
(1)灵敏度 （ S） ——其定义是 校准曲线 A = f（ c） 的斜率
(dA／ dc) 。 它表示被测元素的浓度 (C)改变一个单位时吸光
度 (A)的变化量 。 Sc=ΔA/Δc 或 Sm=ΔA/Δm
（ 2） 特征浓度
其定义是 能产生 1%吸收（即吸光度值为 0.0044）信号时
所对应的被测元素的 浓度 。
C0 = CX× 0.0044 / A （ ?g.cm-3）（ 或用 ?0表示）
CX表示待测元素的浓度； A为多次测量的吸光度值。
在 火焰原子吸收法 中，是溶液进样，常采用 特征浓度 。
2009-12-1 生物工程学院 72
特征浓度越小，测定的灵敏度越高。
例 以 3.0μg·mL-1的钙溶液, 测得透光率为 48%。 计算原子吸
收分光光度法测定钙的灵敏度 。
解：先计算吸光度：
测定钙的灵敏度为：
答：略。
319.048.0lg1lg ??? TA
1
1
0
0 4 1.0
3 1 9.0/0 0 4 4.00.3
/0 0 4 4.0
?
?
??
???
??
mLg
mLg
ACC x
?
?
2009-12-1 生物工程学院 73
（ 3） 特征质量, 能产生 1%吸收（即吸光度
值为 0.0044）信号时所对应的被测元素的质量。
石墨炉原子吸收法常用绝对量表示，
特征质量的计算公式为 m0 = 0.0044 × CX× Vx / A
式中 Vx为测试溶液的体积 （ ml）
或
式中 m为分析物质量，单位为 Pg或 ng,A?S为峰面积积分吸光
度。
特征浓度或特征质量越小越好。
2、检出限（ D.L.）
检出限 的定义为,以特定的分析方法，以适
当的置信水平表示被检出的最低浓度或最小量 。
AS
mSm 0 0 4 4.0/0 0 4 4.0
0 ??
2009-12-1 生物工程学院 74
用接近于空白的溶液 (能检测出的待测元素的最小浓度
或最小量 ),经若干次（ 10-20次）重复测定所得吸光度的标
准偏差的 3倍求得。
(1)火焰法
cDL=3Sb/Sc 单位,μg?ml-1
(2)石墨炉法
mDL=3Sb/Sm
Sb,标准偏差
Sc（ Sm）, 待测元素的灵敏度, 即工作曲线的斜率 。
既考虑了噪声的影响, 并明确指出了测定的可靠程度,
故降低噪声, 提高测定精密度是改善检测极限的有效途径 。
2009-12-1 生物工程学院 75
用灵敏度可以估算元素最适宜的测量浓度和取样量 。
当吸光度 A为 0.1~0.5(0.2-0.8)时测量的准确度较高 。 由
特征浓度计算公式可以导出：
例 3.3.3 已知 Zn的灵敏度是 0.015μg.mL-1,某矿石试样中 Zn的含量约为
0.01%,试计算适宜的浓度范围 。 若配制 25mL试液, 应称取多少克试样?
解：最适宜的质量浓度范围为：
最低 0.015μg·mL-1× 25＝ 0.375μg·mL-1
最高 0.015μg·mL-1× 120＝ 1.8μg·mL-1
应称试样质量的范围为：
最低 25mL× 0.375× 10-6g·mL-1＋ 0.01%＝ 0.049g
最高 25mL× 1.8× 10-6g·mL-1＋ 0.01%＝ 0.45g
（ 讲义 P40 例 ）
原子吸收测定的适宜质量浓度范围,约为灵敏度的 25倍 ~120倍 。
0 0 4 4.0/0 Ac ?? ?
2009-12-1 生物工程学院 76
二、测定条件的选择（重要）
1．分析线,一般选待测元素的共振线作为分析线，测量高
浓度时，也可选次灵敏线。
2．通带（可调节 狭缝宽度 改变）,无邻近干扰线（如测
碱及碱土金属）时，选较大的通带，反之（如测过渡及稀土金
属），宜选较小通带。
3,空心阴极灯电流,在保证有稳定和足够的辐射光通量的
情况下, 尽量选较低的电流 。 空心阴极灯使用前一般须预热 10
-30 min。
4,火焰,依据不同试样元素选择不同火焰类型 。 对于适合低温
,中温火焰的元素, 可使用乙炔 -空气火焰；在火焰中易生成难离解的化合
物及难溶氧化物的元素, 宜用乙炔 -氧化亚氮高温火焰；分析线在 220nm以
下的元素, 可选用氢气 -空气火焰 。
5．观测高度,调节观测高度（燃烧器高度），可使元素通过
自由原子浓度最大的火焰区，灵敏度高，观测稳定性好。
2009-12-1 生物工程学院 77
2009-12-1 生物工程学院 78
三、样品的采集和制备
一个样品的分析过程一般经过采样、试样的
预处理、测定和结果的计算四个步骤。
其中，采样是第一步，也是关键的一步，如
果采得的样品由于某种原因不具备充分的代表性，
那么既便分析方法好，测定准确，计算无差错，
最终也不会得出正确的结论。
2009-12-1 生物工程学院 79
（ 一 ）, 采样
采样的基本目的是从被检的总体物料中取得有
代表性的样品, 通过对样品的检测, 得到在允许误
差内的数据, 从而求得被检物料的某一或某些特性
的平均值 。 实际工作中采样的具体目的可以划分为：
1,技术方面的目的 。
2,商业方面的目的 。
3,法律方法的目的 。
4．安全方面的目的 。
但有一条是共同的 ——样品要有代表性，并防
止样品被沾污和损失（容器吸附 ）。
2009-12-1 生物工程学院 80
（ 二 ） 样品的预处理
1,植物样品：
2,土样：
3.生物样品：鲜样，干样
4.溶液（液体）样品（无机，有机）
（含量高 -稀释，低 -富集，浓缩）
2009-12-1 生物工程学院 81
（ 三 ） 称样量的计算 （ 含量 --称样量 ）
（ 四 ） 试样的分解,干法,湿法
（ 五 ） 质量控制 — 为保证分析数据准确可靠,
常采取如下方法：
1,平行试验 。
2,空白试验 。
3,带标准物质 。
4．不同方法：不同人的不同实验定向的对比实
验。
2009-12-1 生物工程学院 82
三、定量分析方法
1.标准曲线法
配制一系列不同浓度的标准试样, 由低到高依次分析,
将获得的吸光度 A数据对应于浓度作标准曲线, 在相同条件下
测定试样的吸光度 A数据, 在标准曲线上查出对应的浓度值；
或由标准试样数据获得线性方程,
将测定试样的吸光度 A数据带入计算 。
注意在高浓度时, 标准曲线易发生
弯曲, 压力变宽影响所致；
2009-12-1 生物工程学院 83
2.标准加入法
取若干份体积相同的试液 （ cX）, 依次按比例加入不同
量的待测物的标准溶液 （ cO）, 定容后浓度依次为：
cX, cX +cO, cX +2cO, cX +3cO, cX +4 cO ……
分别测得吸光度为,AX,A1,A2,A3,A4…… 。
以 A对浓度 c做图得一直线, 图中 cX点即待测溶液浓度 。
该法可 消除基体干扰；
不能消除背景干扰；
2009-12-1 生物工程学院 84
四、应用
特点,测定灵敏度高、特效性好，抗干扰能力强，稳定性好，
适应范围广，可测定七十多种元素，仪器较简单，操作方便
应用,微量元素的首选测定方法 (非金属元素可采用间接法
测量 )。
(1)头发中微量元素的测定 — 微量元素与健康关系；
(2)水中微量元素的测定 — 环境中重金属污染分布规律；
(3)水果, 蔬菜中微量元素的测定；
(4) 矿物, 合金及各种材料中微量元素的测定；
(5) 各种生物试样中微量元素的测定 。
2009-12-1 生物工程学院 85
2009-12-1 生物工程学院 86
原子吸收分光光度法已不仅广泛 应用于
材料科学、环境科学和各生产领域中，而
且在生命科学和医学研究等领域内的应用
也越来越多，特别是在分析与人体健康和
疾病有着密切联系的微量元素的工作中发
挥了很大的作用。（ Zn,Al）
2009-12-1 生物工程学院 87
具体应用举例
在农业生产和科学研究中，经常要对土壤、肥料、植株、
饲料等进行化学分析。除一些常量元素钾、钠、钙、镁等以
外，微量元素铜、锌、铁、锰、钼、硼等也是非常重要的。
如果土壤中缺乏这些元素，将会导致生长停滞，最终导致减
产。农产品和饲料中微量元素和重金属含量的多少也十分重
要，因为它们直接关系到人体及动物的健康。
原子吸收分光光度法主要用于测定土壤、植株、肥料、
谷粒和饲料等所含有的微量元素。 与常规比色法相比，它具
有方便快速、灵敏度高、准确度高、重现性好等优点。
保持良好的生态环境近年来日益受到社会关注，原子吸
收在环境质量评价、农产品质量检测等方面都获得了广泛的
应用。
2009-12-1 生物工程学院 88
1、土壤中微量元素的测定
土壤中微量元素的测定主要用于测定土壤
全量形态和有效态的微量元素 。
土壤全量分析 首先要决定采用什么方法 分
解试样,使试样中待测元素最后都 成为酸性溶
液中的组分,然后可以方便地 进行原子吸收测
定 。处理试样有两种方法。 一种是碱熔融法,
试样用适当的熔剂 (碳酸钠或氢氧化钠 )熔融，然
后用水浸取熔块，再用酸中和并过量。 另一种
是酸溶解法,将试样用混酸 (高氯酸和氢氯酸 )分
解，蒸干，再用稀酸溶解残渣。对于后一方法，
大量的硅在处理过程中已被除去。
2009-12-1 生物工程学院 89
土壤有效态微量元素 必须按照专业分析指导，应
针对 不同元素采用不同的浸提剂,如使用 DTPA(二乙烯三
胺五乙酸 )可以同时提取土壤有效 cu,Zn,Fe,Mn,原子
吸收法非常适用于土壤提取液的测定，提取液可直接喷雾，
干扰少、速度快，适合大批量样品的测定。
在一些情况下，需要将痕量待测元素从基体中分离出
来，此时多使用 溶剂萃取法 。
土壤提取液中的 铜、锌、铁、锰 可以用 空气 —乙炔火
焰法 很方便地测定。 铝是较难原子化的元素，需要用一氧
化二氮 -乙炔火焰原子化或使用石墨炉原子化法 进行测定。
原子吸收不适宜直接对硼进行测定,但用有机溶剂萃
取的方法可以提高测定硼的灵敏度。硼也需要用一氧化二
氮 -乙炔火焰来测定，而用石墨炉法测硼的困难较大。
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2、植株中微量元素的测定
植株样品的 前处理 可以采用 干灰化法和硝酸 —高氯酸湿
消化法 。
干灰化的优点是，引入试剂少、空白低、精度好，而湿
法方便、速度快。若采用干法，样品在灰化以前用硝酸预处
理，可以加速样品灰化并增加灰分的溶解度。铜和铁以硝酸
盐的形式存在不会形成硅酸盐，便于测定。
不论采用干法或是湿法，样品处理后，试液可直接用火
焰原子化法测定其中的微量元素 。铜、锌、铁、锰用空气 —
乙炔火焰进行测定，无干扰，含量太低时需要富集。如用有
机溶剂萃取钼、硒、硼。用石墨炉原子化法测定铝的结果与
比色法有较好的相关性。
在分析植株样品时应注意：测硼的样品必须用干法进行
前处理，若用湿法，硼会因挥发而损失 。
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测铁时，叶片材料必须经过稀酸或去污剂洗
涤，否则因 铁污染 会使得分析失去意义。
除适宜上述土壤和植株的微量元素测定外，
原子吸收也适合于各种肥料、饲料和谷物中微量元
素的分析，如铜、锌、铁、锰、钴、镍等 。
应当提到的是，近年来 硒已被广泛地加以研究 。
因为硒不论是对人、动物还是植物都很重要，长期
缺硒，会患缺硒病。虽然土壤中的硒含量很低，但
植物能富集硒,富集 过多 会对食用该种植物的家畜
造成危害,自然也影响到动物和人。不过，植物中
含有适量的硒对动物和人又是有益的,人们 把含适
量硒的农产品叫做保健食品 。硒是一种使用其他方
法较难测定的元素，但是 使用氢化物原子化方法或
原子荧光法确是公认的好方法 。
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三、环境生态分析中的应用
由于对环境污染问题的关注日益增长，近年来，
原子吸收法在 大气分析 中应用不断增加。
对于大气分析，通常所用的方法是将一定体积
的空气过滤，然后分析过滤器上的残存物。由于在
多数情况下，能收集到的物质很少 (0.1—3mg),故
多采用无火焰原子吸收法进行分析，有时也可直接
分析气态空气样品,如测定空气中的铅和汞，用火
焰法分析时的检测限是 l?m／ m3,用无火焰法分析
时可达 0.1ng/m3。
为了收集空气中的粒子，可用聚合过氯乙烯滤膜
或纤维素 滤膜过滤 。所需过滤的空气量依赖于大气
粒子的成分。
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溶解滤膜的方法 很多，可以 在银坩埚中灰化后
用氢氧化钠熔融,冷却后将浸出物溶于稀硝酸中，
再定容到一定体积进行测定。这种方法可测定硅、
铝、铁、钙和镁等。也可用 酸溶法处理滤膜,即在
铂坩埚中灰化后，用氢氟酸和硝酸处理，蒸干，将
硅除去。用稀硝酸溶解残渣，稀释到一定体积，用
原子吸收光谱法进行测定。这种方法可以测定痕量
的铜、镍、锰、铅和锌等。
大气粒子的分析方法也适用于水及海水中悬浮沉
积物的测定 。用微孔过滤器过滤适量体积的水。过
滤器经洗涤后用类似的方法处理。根据过滤器的性
质确定溶样方法。
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原子吸收在生态环境中的应用，除
了大气和水以外，其他分析对象，如农
产品和食品、肥料、灌溉水、废水、底
泥、城市垃圾等，主要用于分析其中的
重金属含量,控制环境污染。测定的前
处理方法与以上土壤、植物相似。
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第五节 原子荧光光谱法
原子在辐射激发下发射的荧光强度来定量分析的方法；
1964年以后发展起来的分析方法；属发射光谱但所用仪
器与原子吸收仪器相近；
1.特点
(1) 检出限低、灵敏度高
Cd,10-12 g ·cm-3； Zn,10-11 g ·cm-3； 20种元素优于 AAS
(2) 谱线简单、干扰小
(3) 线性范围宽（可达 3～ 5个数量级）
(4) 易实现多元素同时测定（产生的荧光向各个方向发射）
2.缺点 存在荧光淬灭效应、散射光干扰等问题；
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基本原理
1．原子荧光光谱的产生过程
过程,当气态原子受到 强特征辐射 时，由基态跃迁到
激发态，约在 10-8s后，再由 激发态跃迁回到基态,辐射出
与 吸收光波长相同或不同的荧光 ；
特点：
（ 1）属光致发光；二次发光；
（ 2）激发光源停止后，荧光立即消失；
（ 3）发射的荧光强度与照射的光强有关；
（ 4）不同元素的荧光波长不同；
（ 5）浓度很低时，强度与蒸气中该元素的密度成正比，
定量依据 (适用于微量或痕量分析 )；
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2.原子荧光的产生类型
三种类型：共振荧光、非共振荧光与敏化荧光
（ 1）共振荧光
共振荧光,气态原子吸收共振线被激发后，激发态原
子再发射出与共振线 波长相同 的荧光；
见图 A,C；
热共振荧光,若原子受热激发处于压稳态，
再吸收辐射进一步激发，然后再发射出相
同波长的共振荧光；见图 B,D；
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（ 2）非共振荧光
当荧光与激发光的波长不相同时，产生非共振荧光；
分为：直跃线荧光
3.荧光猝灭与荧光量子效率
荧光猝灭,受激发原子与其他原子碰撞，能量以热或其他非
荧光发射方式给出，产生非荧光去激发过程，使荧光减弱或
完全不发生的现象。
荧光猝灭程度与原子化气氛有关，氩气气氛中荧光猝灭
程度最小。
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4.待测原子浓度与荧光的强度
当光源强度稳定、辐射光平行、自吸可忽略,在理想情况下
：发射荧光的强度 If
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I0 原子化火焰单位面积接受到的光源强度； A为受光照射在
检测器中观察到的有效面积； K0为峰值吸收系数； l 为吸收
光程； N为单位体积内的基态原子数
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结束
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