氢化物发生― 原子荧光的基本原理及其

氢化物发生—原子荧光的基本原理及其应用原子荧光：是激发态的原子以光辐射的形式放出能量的过程。当自由原子吸收由一合适的激发光源发射出的特征波长辐射后被激发，接着辐射去活化而发射出荧光。1．共振荧光当原子受到波长为λA的光能照射时，处于基态E0（或处于E0邻近的亚稳态E1）的电子跃迁到激发态E2，被激发的原子由E2回到到基态E0（或亚稳态E1）时，它就放出波长为λf的荧光。由于电子由E0跃迁到E2所吸收的能量等于它从E2回到E0时放出的能量，因此λA=λF这类荧光称为共振荧光。“共振荧光”主要是指激发光的波长和次级荧光波长相同的共振，同时也包含共振电子跃迁的荧光发射。2．非共振荧光当激发线和观察到的荧光线波长不相同时，就产生非共振荧光。它的主要类型有直跃线荧光，阶跃线荧光和反斯托克斯荧光。3．敏化荧光被外部光源激发的原子或分子（给予体）通过碰撞把自己的激发能量转移给待测原子（接受体），然后接受体通过辐射去活化而激发出原子荧光，这就是敏化荧光。氢化物----原子荧光光谱的原理原子吸收光谱法（AAS）测定As、Sb、Se和Te等元素时遇到不少困难。原因在于样品溶液直接喷入火焰，加上这些元素的最佳分析线都处于近紫外区（小于230mm），在常规火焰中产生强大的背景吸收（比如空气——乙炔火焰中193.7mm线的背景吸收等于有用信号的62%），使信噪比很差。采用较低温度的氩（载有空气）——氢火焰将193.7mm的背景吸收降到有用信号的15%，从而改善了信噪比。但这种火焰蒸发能力差，未完全解离的盐粒和分子将产生很大背景吸收。电热原子器（石墨炉）测定的困难在于，这些元素处于短波分析线，产生了碳粒光散射引起的严重基体干扰氢化物----原子荧光光谱的原理C，N，O和卤族元素能生成共价氢化物。4A、5A、6A中As、Sb、Bi、Se、Te、Pb、Sn、Ge八种元素的氢化物具有挥发性，通常情况下为气态。当利用某些能产生初生态的还原剂或者化学反应，将样品溶液中的分析元素还原为挥发性共价氢化物，然后借助载气将其导入原子光谱系统进行测量。硼氢化钾（钠）--酸还原体系：NaBH4+3H2O+HCl→H3BO3+NaCl+8H*↑8H*↑→Rm+→RHn↑+H2（过量）↑R为形成氢化物的元素、m可以等于或不等于n。该化学反应可以在很短的时间内完成。文献报道，BH4—的分解在pH3.8~14之间是一个2级反应，反应速率常数为1.22×108mol/min（30℃），在pH≤1的条件下，BH4—可在数微妙内分解完毕，分解产生的新产生态的氢把分析物质反应还原成氢化物。硼氢化物（NaBH4或KBH4）溶液在水中极易分解很不稳定，必须配制在碱性溶液中以防止其自然分解。硼氢化物的浓度视分析物质的量、不同分析元素氢化反应要求而定。硼氢化物的分解可能是表面催化分解，其溶液碱性越大分解越慢。硼氢化物在反应过程中一般是过量的，这是为了保证氢化物元素充分还原，反应时产生的过量氢气有助于将反应混合溶液中的氢化物释出。不同价态的元素与硼氢化物反应并不相同，其最佳反映pH值、峰状、信号的大小均可能不同。如三价砷可以在较广泛的pH范围内与硼氢化物反应，而五价砷则在pH3时几乎不与试剂反应。铅的氢化物为PbH4，但在溶液中Pb一般以二价元素存在，故一般需要加入氧化剂，常用的氧化剂有铁氰化钾，重铬酸钾，高锰酸钾等，其酸度一般在pH=1左右。六价的Se完全不与硼氢化钾（钠）反应。四价的Se与氢化物发生反应要求的酸度范围很宽，且一般倾向于较高酸度，因为⑴可得到较高的分析灵敏度；⑵可增强体系对过渡金属或金属离子抗干扰能力；⑶对Se而言，盐酸本身可作为一种预还原剂，把Se（Ⅵ）还原成Se（Ⅳ）（所用酸度一般在5~6mol/L左右）；⑷高酸度的盐酸不会导致副反应。反应介质及酸度Se（ⅠⅤ）1-6mol/LHClPb（ⅠⅤ）1%K3Fe(CN)61%HCl氢化物发生技术的主要优点：1．待测元素能与绝大多数基体成分分离，并可消除其能产生的各种干扰；2．气态氢化物可直接导入原子化器中，与溶液直接喷雾进样相比，氢化物发生法能将待测元素充分预富集、进样效率近似100%；氢化物发生技术的主要优点：3．生成的气态氢化物在形成的氩氢火焰石英管原子化器中有极高的原子化效率；4．连续流动氢化物发生装置易于实现自动化；5.不同价态的元素氢化物发生，在某些特定条件下，可进行价态分析。用氢化物—原子荧光法测定末梢血血铅(Pb)的研究及应用：用氢化物—原子荧光法测定末梢血血铅(Pb)的研究及应用：1.采血过程中环境对标本的污染处理：由于取血量少，检测方法灵敏度高，微量的铅污染就可造成结果出现较大的误差。为此我们改善了取血环境，尽可能减小污染。采血前先用肥皂洗手，再分别用1%EDTA棉球、酒精棉球、干棉球擦拭采血部位，采血时血流顺畅。在此条件下采取的末梢血与静脉血血铅含量进行比较，结果一致。用氢化物—原子荧光法测定末梢血血铅(Pb)的研究及应用：2.血样的前处理方法：运用湿消化法这一消化体系，因此法可更为完全的消解血中蛋白及其他复杂成分。我们采用的方法是在100μl血样中加入4:1硝酸、高氯酸，经160℃消化1.5小时后，再270℃消化1小时。这种样品的处理方法对本实验最为适用。用氢化物—原子荧光法测定末梢血血铅(Pb)的研究及应用：3.仪器及工作参数选择：负高压270V；灯主电流70mA；灯辅助电流30mA；原子化器温度，室温；原子化器高度7mm；载流1.5%（V/V）HCl；Ar气流量800ml/min；测定方式：标准曲线法；读数方式：峰面积；积分时间16s；延时时间2s；进样体积2ml。（仪器参数的选择可根据光源的灵敏度及仪器的状况做最佳调整）用氢化物—原子荧光法测定末梢血血铅(Pb)的研究及应用：4.酸度、还原剂浓度及氧化剂的选择：4.酸度、还原剂浓度及氧化剂的选择：①酸度：氢化物发生原子荧光光谱法测定铅对酸度的要求十分苛刻，酸度稍大稍小对测定结果都有很大影响，只有在一个很窄的适宜的酸度范围内，才能得到令人满意的结果。在保持还原剂介质不变的条件下，改变试样酸度，得到的实验结果表明，酸度越小，荧光强度曲线峰中间形成的“吸收凹谷”越深；随着酸度增大，荧光强度也增大，到0.12mol/LHCl时达到最高，且没有凹谷；再加大酸度，荧光强度减小，且随着酸度的加大荧光强度会出现负值。因此，要求酸度在pH=1左右为最佳酸度。4.酸度、还原剂浓度及氧化剂的选择：②还原剂浓度及氧化剂的选择：还原剂的浓度会影响氢化物PbH4的生成浓度。因此，选择硼氢化钾浓度为15g/L时最佳。由于铅的氢化物为PbH4，但在溶液中Pb一般以二价元素存在，故一般需要加入氧化剂，常用的氧化剂有铁氰化钾、重铬酸钾、高锰酸钾等。实验中在15g/L的硼氢化钾中加入2%的铁氰化钾作为试验的还原剂，得出的结果令人满意。（还原剂最好现用现配）用氢化物—原子荧光法测定末梢血血铅(Pb)的研究及应用：5.方法可行性：5.方法可行性：①.标准溶液及标准曲线：标准溶液用国家标物中心1000μg/ml铅储备液，配置成0；1.00；2.00；4.00；8.00；16.00ng/ml的标准系列，标准曲线的相关系数r=0.99998。5.方法可行性：②.精密度：取高、中、低三种铅浓度的混合全血样品，用本法连续测定20次，测定的平均值分别为48.6μg/L、134.5μg/L、224.8μg/L，批内变异系数(CV)分别为4.1%、3.6%、3.5%；连续测定20天，批间变异系数（CV）分别为4.9%、4.6%、4.7%，表明本法精密度良好。5.方法可行性：③.准确度：(1)回收试验：取已测得铅含量为51.5、112.2、206.4μg/L的全血标本，分别加入浓度为50、100、200μg/L铅标准液进行回收试验，按体积比1：1混合。平均回收率分别为105.4%、98.5%、94.8%（n=6）。(2)全国铅质控盲样的检测：用本实验方法对中国预防医学科学院环境卫生监测所的全国铅质控盲样进行检测，结果表明，测得每组6个不同浓度(20---373μg/L)含量与“真值”间离散度小，报告值与“真值”基本一致。5.方法可行性：④检测限：按检测下限由“0”管的3倍标准差计算（n=20），本法的检测下限为血铅浓度3μg/L（取样量0.1ml），最低检出量为0.3ng铅。用氢化物—原子荧光法测定末梢血血铅(Pb)的研究及应用：综上所述，应用氢化物发生原子荧光法对儿童末梢血铅含量进行定量测试，在一定范围内，具有线性关系好、灵敏度高、干扰小、采血量小等优点。氢化物—原子荧光法测定末梢血血硒(Se)的应用：氢化物—原子荧光法测定血硒(Se)的应用：1.样品的处理：100µl抗凝血于试管中，加入4:1硝酸。高氯酸，165℃硝化1.5小时剩余液体少量、无色。用20%Hcl稀释至4ml，待测。氢化物—原子荧光法测定血硒(Se)的应用：2．标准液的配置：用Se标准储备液（100μg/ml）配置硒的标准系列：0.0、1.0、2.0、4.0、8.0μg/L。氢化物—原子荧光法测定血硒(Se)的应用：3．还原剂的配置：1.5%(W/V)硼氢化钾溶液:称取2gKOH溶于200ml纯水中，加入15g硼氢化钾，溶解后用水稀释至1000ml，摇匀。氢化物—原子荧光法测定血硒(Se)的应用：4．工作条件：负高压：270V灯主电流：90mA原子化器温度：室温原子化器高度：7mm硼氢化钾浓度：1.5%载流：20%(V/V)HClAr气流量：800ml/min测定方式：标准曲线法读数方式：峰面积积分时间：16S延时时间：2S进样体积：2ml