ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Атомно-абсорбционный спектральный анализ в гигиенических исследованиях из "Справочник по физико-химическим методам исследования объектов окружающей среды" Среди новейших методов, которые должны быть поставлены на вооружение гигиенической науки, бесспорно нужно назвать атомно-абсорбционный анализ. Этим методом можно производить количественное определение большей части элементов периодической системы в различных объектах внешней среды, не прибегая при анализе микро- и макроэлементов к предварительному разделению определяемых элементов или к отделению меша.ющих примесей, что влечет за собой увеличение погрешности определения и увеличение его трудоемкости. Атомно- .бсорбционный спектральный анализ характеризуется высокой избирательностью. Он отличается от длительного и кропотливого химического метода быстротой определения, более простым приготовлением образцов, точностью и чувствительнсстью. [c.513] Принцип атомно-абсорбционного спектрального анализа основан на способ-Ессти атсмов металлов поглощать свет характеристических длин волн ([2]). [c.513] Характеристические длины волн составляют линейчатый эмиссионный спектр, определенный для каждого элемента. Свет от источника резонансного излучения поглощается свободныдми атомами, проходя через атомный пар, образованный путем испарения и диссоциащ1и соединения определяемых элементов, вводимых в пламя в виде аэрозоля. [c.514] Наибольшее распространение получил пламенный способ испарения и ато-мизации соединений определяемых элементов [3, 4], хотя в принципе с успехом могут быть использованы и другие способы, например испарение пробы из графитовой кюветы, нагретой до высокой температуры [5], испарение и создание свободных атомов при помощи квантового или плазменного генератора, а также распыление и атомизация исследуемой пробы в полом катоде [6]. [c.514] Все способы получения поглощающих слоев можно отнести к двум группам равновесным и импульсным. По чувствительности импульсные методы (графитовая кювета, импульсная лампа, лазерный луч) должны превосходить равновесные (пламя, разряд в полом катоде, печь Кинга), ибо для достижения и поддержания равновесной концентрации элемента в поглощающей ячейке требуется значительно большее количество вещества по сравнению с тем, которое сосредоточено в поглощающей ячейке в каждый момент. При импульсном испарении пробы для создания концентрации паров в ячейке, равной равновесной, потребовалось бы в 3 -10 раза меньшее количество веществ, чем в пламени. Но техника регистрации спектров поглощения при импульсном испарении сложнее, чем для равновесных методов, так как в первом случае необходимо регистрировать быстро изменяющийся сигнал, а во втором — постоянный. [c.514] Ввиду того что атомное поглощение соответствует переходам атомов из более низких в более высокие энергетические состояния, величина поглощения зависит от заселенности нижнего уровня, соответствующего наблюдаемой линии. Заселенность возбужденных уровней незначительна по сравнению с заселенностью нижнего уровня, поэтому наибольшее поглощение наблюдается для линий, соответствующих поглощательным переходам с нижнего невозбужденного уровня. Эти линии в атомно-абсорбционном анализе называют резонанас-ныии. Коэффициент поглощения пропорционален силе осциллятора / для данного перехода и концентрации поглощающих атомов на нижнем уровне Ni. [c.514] Для многих элементов силы осцилляторов спектральных линий измерены, поэтому выбор наиболее чувствительных линий не представляет труда. Когда величины сил осцилляторов в спектре элемента неизвестны, можно экспериментально выбрать наиболее чувствительные линии. [c.514] Прибор для атомно-абсорбционного спектрального анализа состоит из источника линейчатого резонансного излучения, длинного узкого пламени, призменного монохроматора, фотоумножителя и регистрирующего устройства. [c.515] Для увеличения чувствительности атомно-абсорбционного метода применяют длиннощелевые горелки. В 5Р—90 используются горелки с длиной щели 10 см. Прибор комплектуется тремя типами горелок для смеси ацетилен—воздух, пропан—воздух и типа Мекер для эмиссионного анализа. Высота расположения горелки регулируется при помощи специального штатива с миллиметровыми делениями. Для повышения чувствительности в приборе предусмотрена возможность расширения шкалы регистрирующего прибора. Достигается это установлением на шкале регистрирующего прибора О вместо 100 - и переключением делителя усилителя. Шкалу можно расширить в 5 раз последовательным переключением делителя с предварительной установкой нуля. [c.516] Большая часть образца при нагревании в пламени диссоциируется в стабильные атомы. Невозбужденные атомы обнаруживают посредством атомно-абсорбционной спектрофотомегрии. Небольшая часть атомов возбуждается. Распад возбужденных атомов сопровождается характеристическим излучением элементов, что и используется в пламенно-эмиссионной фотометрии. Ввиду этого метод атомной абсорбции более чувствителен, чем эмиссионный. [c.516] Основное преимущество методов поглощения по сравнению с эмиссионными — стабильность результатов измерений в зависимости от температурных условий. В эмиссионном анализе регистрируется излучение возбужденных атомов, и небольшие изменения температуры в излучающем облаке резко сказываются на концентрации возбужденных атомов, а следовательно, и на интенсивности аналитического сигнала. В абсорбционном анализе существенно число атомов, находящихся е иевозбужденном состоянии, которое мало изменяется с температурой среды. [c.516] Чувствительность эмиссионных методов в значительной мере зависит от энергии уровней, соответствующих аналитическим линиям, в абсорбционной же спектроскопии величина поглощения определяется заселенностью нижнего, основного уровня, вследствие чего энергия перехода, соответствующего наиболее чувствительной резонансной линии, оказывается совершенно несущественной. [c.516] В атомно-абсорбционном методе измеряется отношение непоглощенного сигнала к поглощенному, а не абсолютная его величина, поэтому требования к регистрирующей аппаратуре, касающиеся, например, юстировки выходных щелей спектрометров, качества приемников излучения и пр., значительно менее жестки, чем при эмиссионных измерениях. [c.516] То обстоятельство, что в атомно-абсорбционном анализе с увеличением толщины поглощающего слоя пропорционально увеличивается и чувствительность определения, обеспечивает по сравнению с эмиссионным спектральным анализом дополнительные возможности увеличения чувствительности. [c.516] Под относительной чувствительностью понимают минимальную концентрацию элемента в пробе, при которой обеспечивается необходимый для регистрации аналитический сигнал. Относительную чувствительность принято выражать в массовых процентах или в частях на миллион. Концентрация 1 1000 000 соответствует 10 %. [c.517] В качестве основной характеристики пламенных методов применяют относительную чувствительность по раствору, так как любые пробы перед анализом должны быть переведены в растворенное состояние. Обычно концентрация основного вещества не превышает 5% Необходилю также принимать во внимание влияние на чувствительность посторонних элементов. [c.517] В современной измерительной технике при оценке предельной чувствительности метода в качестве предельно малой величины измеряемого сигнала выбирают сигнал, величина которого превышает среднюю квадратичную ошибку в 2—3 раза. При абсорбционных измерениях величину изменения сигнала выражают в единицах оптической плотности, пропорциональной количеству определяемого элемента. [c.517] Чувствительность обнаружения элементов по отношению к исходной проба (твердому образцу) зависит от чувствительности обнаружения элемента в чистом растворителе, от предельной концентрации основы пробы в растворителе и от степени влияния избытка посторонних элементов на чувствительность определения данного элемента. Если концентрации основного вещества пробы в растворе составляют 5% (это значение принято считать предельно возможным), то чувствительность определения какого-Л1 бо элемента по отношению к этому веществу должна быть по крайней мере в 20 раз слабее, чем по отношению к растворителю. Наиболее высокая чувствительность достигнута по магнию 2-10 г/мл. Поэтому максимально достижимая относительная чувствительность обнаружения методо.м атомно-абсорбционной фотометрии пламени составляет около 10 5 %, т. е. в среднем чувствительность обнаружения по исходной пробе должна составлять 10 %. На практике предельные чувствительности оказываются еще меньше. [c.517] Метод атомно-абсорбционного спектрального анализа, несмотря на ряд преимуществ, еще не нашел широкого распространения в гигиенических исследованиях. В литературе имеются данные об определении при помощи этого метода микроэлементов в почвах [7], паров ртути в воздухе [8], рубидия [3], кадмия и цинка [9], ртути в моче [10], свинца [И] и нике.чя в биологических материалах, кадмия в биологических объектах [12], кальция в почве, марганца в морской воде [13] и др. [c.517] Высокая производительность и точность определения позволяют рекомендовать атомно-абсорбционный спектральный анализ для определения микро-и макроэлементов в различных объектах внешней среды, в частности, в пробах пыли, полученных из атмосферы и воздуха производственных помещений, в пробах воды, продуктов питания, в различных биологических материалах экспериментальных животных, в экскрементах человека. [c.517] Вернуться к основной статье