原子荧光光谱法分析环境中重金属分析

随着工业化的快速发展和城市化，现在环境中重金属污染越来越严重，像汞、砷、硒、铅、镉这样的重金属具有毒性大、难以降解、容易被生物体吸收等。原子荧光光谱法（Atomic Fluorescence Spectrometry，AFS）是通过基态原子吸收一定波长的辐射后，跃迁到激发态，再从激发态回到基态时发射出特征荧光光谱，从而对原子进行分析的方法。原子荧光光谱法自从 20 世纪 60 年代以来已经发展成熟，并得到广泛的应用，如在环境、地质、食品、医药等领域等。因为它具有检测限低、灵敏度高、线性范围广、一次可测定多个元素等优点。

一、原子荧光光谱法的原理与技术优势

（一）基本原理

原子荧光光谱法的原理是原子被激发和发射荧光的过程。当气态自由原子受到具有特定波长的光源照射时，原子内部的外层电子吸收一定能量后从基态跃迁到激发态，处于激发态的原子不稳定，在极短的时间内（大约 10^-8–10^-5 秒）就会以辐射跃迁的形式回到基态或更低的能级，并且会放出一个能量等于吸收能量的光子，从而产生原子荧光 。不同的元素有不同的原子结构和能级分布，所以产生的荧光光谱也各不相同，它们之间存在一定的特征性，而且荧光强度与样品中待测元素的含量在一定范围内呈线性关系，只要测量出荧光强度就能对样品中待测元素进行定量分析。

（二）技术优势

原子荧光光谱法有诸多明显的优势，其一，灵敏度非常高，像汞，砷这些元素，它的检出限可以达到 ΠΨ∣Ψ∣Ψ∣Ψ∣Ψ∣Ψ∣Ψ∣Ψ∣Ψ∣Ψ∣Ψ∣Ψ∣ 甚至ng/L这个水平，这符合环境样品中痕量以及超痕量重金属的分析需求，其二，具备较好的选择性，原子荧光光谱的谱线比较单纯，受到共存元素的干扰小，不需要复杂的分离与富集步骤就能开展准确的测定工作，其三，可以做到多元素同时或者顺序测定，借助多通道检测器或者顺序扫描技术，能在一次分析之中同时测定多种重金属元素，极大地提升了分析效率。

二、原子荧光光谱法在环境中无机重金属分析的应用

（一）水环境分析

水是重金属污染物迁移与扩散的关键介质，水环境中的重金属污染会直接影响饮用水安全以及水生生态系统的健康情况，原子荧光光谱法在水环境重金属检测中有广泛应用，通常用来测定地表水，地下水，生活饮用水和工业废水中汞，砷，硒，锑等元素的含量，以对某工业园区周边河流的水质展开监测为例，用原子荧光光谱法去检测水中的砷含量，检测限做到 0.1ug/L ，可迅速，精确地判定河流是不是遭到砷污染，进而给水污染治理给予数据支撑[2]。

（二）土壤环境分析

土壤是重金属的重要蓄积地，土壤中重金属的累积会引发土壤质量下滑，进而影响农作物的生长以及食品安全，原子荧光光谱法可以用来测定土壤里汞，砷，镉，铅等重金属元素的总量以及有效态含量，在土壤污染调查时，针对不同深度的土壤样品展开分析，就能知晓重金属在土壤里的垂直分布状况及其迁移规律，就拿某个重金属污染场地的修复工程来说，在修复之前，采用原子荧光光谱法检测土壤中的汞含量，再在修复之后再次检测，从而准确评判出修复成果，给后续的修复决定给予科学支撑。

三、原子荧光光谱法分析环境重金属的关键技术环节

（一）样品前处理技术

样品前处理的目的是将样品中的重金属转化为原子荧光光谱法所需要的形态，同时去除样品中可能存在的杂质干扰，常用的样品前处理方法有消解、萃取、吸附等。消解技术，分为湿法消解和干法消解，湿法消解就是使用硝酸，盐酸，硫酸等强酸对样品进行加热消解，大部分样品都适用，干法消解就是将样品放在高温下灰化，然后用酸来溶解灰分，有机物含量高的样品适用，但要注意防止重金属挥发损失。萃取技术，依靠重金属同萃取剂产生化学反应，从而把重金属从样品基质当中转移到有机相或者水相之中，进而优化分析的灵敏度以及选择性，比如测定水样里微量的汞时，就可以用巯基棉萃取法把汞萃取出来再加以富集。

吸附技术，利用吸附剂（活性炭、离子交换树脂等）对重金属的吸附作用，将重金属与样品分离，然后用适当的洗脱剂将重金属洗脱下来进行测定。可用于样品的净化与富集。

（二）仪器条件优化

仪器条件的优化对分析结果的准确度和精密度都有影响，需要优化的仪器条件有激发光源的波长和强度、原子化器的温度和高度、载气流量、观测高度等。如测定砷时，一般选用砷的特征激发波长 （193.7nm） ），调节激发光源的强度，得到最好的荧光信号；原子化器的温度要根据样品的性质和被测元素的不同来调节，这样才能使被测元素充分原子化，同时又不能产生过多的背景信号。

（三）干扰消除方法

光谱干扰，主要是其他元素的荧光光谱或者光源中的杂质光谱，可以通过选择合适的激发波长和检测波长，采用光谱干扰校正的方法，比如采用背景扣除技术等来消除光谱干扰。

化学干扰，是样品中的其他化学物质与被测元素发生化学反应，降低了被测元素的原子化效率或荧光强度，加入化学干扰抑制剂如络合剂、释放剂等消除干扰。在测定铅时加入氯化铵消除铁、铝等元素的化学干扰。

物理干扰，主要是由于样品的物理性质不同（粘度、表面张力等）造成的，导致样品的雾化效率和原子化效率不同。可以采用标准加入法、稀释样品、采用与样品物理性质相近的标准溶液等办法来消除物理干扰。

结束语：

综上所述，原子荧光光谱法作为痕量分析技术的一大类在环境无机重金属分析领域发挥着极其重要的、不可取代的作用，它利用了自身的原理以及明显的优点被广泛地运用到环境无机重金属的测定中去，尤其是在环境水、环境土、环境气重金属方面的效果理想，为环境质量的监测、污染的治理等环境领域的工作提供了技术支持。

参考文献：

[1] 朱敏敏，陈玲，路淏丹，等. 原子荧光光谱法测定海产品中的镉[J]. 中国无机分析化学，2025，15（4）：451-457.

[2] 王小平，刘淑萍，赵丹. 微波消解-原子荧光光谱法测定百合中砷[J].化学分析计量，2025，34（3）：51-55，62.