第5章 原子光譜聯(lián)用技術(shù)

作者：劉霽欣、楊晟杰、鄭建明、秦德元、孫華峰、游小燕、張曉紅、趙婷。

5.1概述

原子光譜技術(shù)具有靈敏度高，準(zhǔn)確性好，干擾少，分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，在試樣元素成分定性和定量分析中獲得了廣泛的的應(yīng)用。但由于原子光譜技術(shù)自身的特性，當(dāng)分析樣品基體過(guò)于復(fù)雜，被測(cè)定元素含量很低，需要分析元素形態(tài)時(shí)，用通常的原子光譜技術(shù)難以或不能解決問(wèn)題。而原子光譜與其他技術(shù)如流動(dòng)注射技術(shù)、氫化物發(fā)生技術(shù)、色譜技術(shù)等聯(lián)用，卻能有效地解決這些問(wèn)題。不僅如此，還能提高原子光譜分析的靈敏度、選擇性、降低檢出限，加快分析速度，抑制和消除干擾，擴(kuò)大分析應(yīng)用范圍，減小樣品和試劑消耗。

原子光譜與色譜技術(shù)的聯(lián)用出現(xiàn)zui早，1966年科爾布 (B.Kolb) 首先實(shí)現(xiàn)了氣相色譜與火焰原子吸收光譜的聯(lián)用，成功地分析了汽油中不同烷基鉛化合物^[1]，1974年西格(D.A.Segar)又成功實(shí)現(xiàn)了氣相色譜與石墨爐原子吸收光譜的聯(lián)用，分析了汽油中有機(jī)鉛化合物^[2]。但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制并未獲得推廣，直到近20年才得以獲得廣泛的應(yīng)用，聯(lián)用的色譜種類(lèi)也擴(kuò)展到了氣相色譜、液相色譜、毛細(xì)管電泳、超臨界流體色譜等幾乎全部的色譜類(lèi)型，目前已經(jīng)成為元素形態(tài)分析的*選擇。1979年沃爾夫(W.R.Wolf)等^[3]將流動(dòng)注射進(jìn)樣技術(shù)引入火焰原子吸收光譜使檢測(cè)速度提高了2~3倍，之后這種聯(lián)用擴(kuò)展到了各種原子光譜技術(shù)，特別是用于在線(xiàn)分離和富集方面，取得了很好的效果。原子光譜與蒸氣發(fā)生技術(shù)的聯(lián)用，特別是原子熒光光譜與蒸氣發(fā)生技術(shù)的聯(lián)用，目前已經(jīng)成為了*的商用原子熒光儀器，每年都有上千臺(tái)的銷(xiāo)量，可以說(shuō)是目前zui為成功的原子光譜聯(lián)用儀器之一。

原子光譜聯(lián)用技術(shù)，在樣品流量、進(jìn)樣時(shí)間、樣品性狀以及儀器的操作程序方面與單一的原子光譜技術(shù)有較大的差別，需要在聯(lián)用技術(shù)中通過(guò)一些特殊的結(jié)構(gòu)或部件即‘接口’進(jìn)行聯(lián)接和匹配。由于接口部件承擔(dān)著非常重要的功能，所以它往往是整個(gè)聯(lián)用技術(shù)中zui為重要的部分，決定著一個(gè)聯(lián)用技術(shù)的成敗。

通常的原子光譜儀器與流動(dòng)注射儀均使用液態(tài)樣品，這兩種儀器的聯(lián)用不但不需要接口，流動(dòng)注射儀還經(jīng)常被作為其它分析儀器與原子光譜儀器的接口來(lái)使用，特別是蒸氣發(fā)生與原子光譜儀的聯(lián)用，幾乎*依靠各種流動(dòng)注射接口來(lái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)接。

色譜與原子光譜操作的介質(zhì)可能相同(液相色譜、毛細(xì)管電泳)，也可能不同(氣相色譜、超臨界流體色譜)，但即便是操作介質(zhì)相同，其流量也有一定的差異，所以色譜與原子光譜的聯(lián)用大多需要接口部件的支持。

氣相色譜與原子光譜聯(lián)用時(shí)，由于原子光譜儀器大都需要使用載氣，所以氣相色譜與原子光譜的接口大多設(shè)計(jì)在載氣流路上。這種接口主要是防止氣相色譜流出物在接口吸附、冷凝造成被測(cè)物的損失，所以通常使用惰性材料，長(zhǎng)度較短，且往往需要加熱。

超臨界流體色譜在很多方面都與氣相色譜較為相似，zui大的差別在于前者的操作壓力較高，所以超臨界流體色譜與原子光譜儀器的聯(lián)用接口通常需要在氣相色譜與原子光譜的聯(lián)用接口上增加一個(gè)用于減壓的節(jié)流器，對(duì)一些超臨界氣體耐受性較差的原子光譜技術(shù)還需要采用分流技術(shù)。

液相色譜與原子光譜操作流體均為液體，差別在于流量大小，通常液相色譜流量較小，而原子光譜則需要較大的流量，所以必須采用補(bǔ)液或其他的方法匹配流量。由于原子光譜常用噴霧方式進(jìn)樣，樣品導(dǎo)入效率較低，在需要較高靈敏度或有較嚴(yán)重的基體干擾時(shí)，流動(dòng)注射的蒸氣發(fā)生接口將是較為理想的選擇。對(duì)于一些不能連續(xù)導(dǎo)入液體進(jìn)行檢測(cè)的原子光譜技術(shù)，如電熱原子吸收個(gè)光譜技術(shù)，由于整個(gè)分析過(guò)程包括干燥、灰化、原子化和凈化等多個(gè)步驟，需要對(duì)液相色譜的流出物進(jìn)行緩沖處理，還需使兩種技術(shù)從時(shí)間上加以匹配。

毛細(xì)管電泳技術(shù)與液相色譜相類(lèi)似，只是流量更小，且需要構(gòu)成完整的電回路，這就要求毛細(xì)管電泳與原子光譜的接口設(shè)計(jì)得更為緊湊合理，確保流量匹配和高壓電極的有效引入，以保證電泳分離的產(chǎn)物能夠有效地傳輸?shù)皆庸庾V檢測(cè)器中。

原子光譜聯(lián)用技術(shù)近年來(lái)已獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，多種聯(lián)用儀器產(chǎn)品已經(jīng)大量涌現(xiàn)，如氫化物發(fā)生原子熒光光譜儀器、液相色譜與原子吸收光譜聯(lián)用儀器、液相色譜與原子熒光光譜的聯(lián)用儀器等，相關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)方法也紛紛建立，其中的一些已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施。這些都標(biāo)志著原子光譜聯(lián)用技術(shù)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室走向了實(shí)際應(yīng)用，甚至成為日常的例行檢測(cè)手段，也標(biāo)志著原子光譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展的階段。作為原子光譜聯(lián)用技術(shù)的核心-接口部件仍將是今后聯(lián)用技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)之一，各種不同的新型接口的出現(xiàn)必將進(jìn)一步提升原子光譜儀器的檢測(cè)性能。從應(yīng)用角度而言，原子光譜與各種色譜分離技術(shù)聯(lián)用將是形態(tài)分析技術(shù)的*，仍將是今后原子光譜聯(lián)用技術(shù)的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)更為方便、快捷、廉價(jià)的形態(tài)分析技術(shù)也將是原子光譜聯(lián)用技術(shù)和儀器的重要研究方向。