主题：【分享】原子吸收光谱法中标准加入法的局限性

原子吸收光谱法是一种相对测量法，必须采用校准的方法来获得未知样品中待测元素的浓度。校准方法是否准确，取决于待测元素在分析样品和校准溶液中是否具有完全相同的分析行为。一旦由于样品中的共存物影响了待测元素的分析行为，使之不同与校准溶液中该元素的行为，则可能使完全相同浓度的溶液给出不同的吸收值，引起干扰。
如果对干扰不够重视，未采取相应的消除措施，往往使测定结果不准确。在原子吸收光谱分析中，常采用标准加入法来抵消干扰，减少分析误差。然而，如果对标准加入法应用不慎，将会引起严重的分析误差，本文将对该法的局限性作一探讨。
1、标准加入法的基本原理










图1 标准加入法的校准曲线
校准加入法[1]是将不同量的标准溶液分别加入数份等体积的试样溶液之中，其中一份试样溶液不加标准，均稀释至相同体积后测定（并制备一个样品空白）。以测定溶液中外加标准物质的浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标对应作图，然后将直线延长使之与浓度轴相交，交点对应的浓度值即为试样溶液中待测元素的浓度。标准加入法的曲线如图1所示。图x的绝对值即为测定溶液中被测元素的浓度。
在原子吸收分析时，用标准加入法一般须满足三个条件[2]：第一，待测元素浓度从零至最大加入标准浓度范围，必须与吸光度值具有线性关系，并且标准曲线通过坐标原点。第二，在测定溶液中的干扰物质浓度必须恒定。第三，加入标准物质产生的响应值与原样品中待测元素产生的响应值相同。
2、标准加入法的存在的一些问题
    2.1.浓度的估计和测定的浓度范围
在标准加入法中，为获得准确的结果和较好的精密度[2]，要求加入标准的浓度系列为样品中待测元素的一倍到数倍。为了确定往样品中加入标准的浓度，就必须估计样品中待测元素的浓度，这使得该操作难以自动化。例如，茶叶消化样中铅的浓度范围为0.005~0.08mg/ml，如果用一种固定的加入量来对待不同的茶叶消化样容易导致结果误差大。
响应值与浓度间的线形关系是标准加入法能够成立的基础。在标准加入法中，要求加入标准的浓度系列为样品中待测元素的一倍到数倍，所以可分析的最高浓度只有标准曲线法的1/2~1/5。有研究表明[3]，假定原子吸收法的线形范围为0~200个单位，如果要求标准加入法的测定相对标准偏差不得超过5%，那么可用的分析范围为5~40个单位。这比标准曲线法的测定范围窄多了。减少加入量可以扩大测定样品的线形范围，但要以降低精密度为代价。
2.2测定的精密度和分析速度
由于标准加入法一般测定浓度较低的样品，受方法本身所固有的随机误差影响较大，导致测定的精密度下降。有研究表明[3]：标准加入法在理想条件下所产生结果的标准偏差总比标准曲线法大将近一倍。如果加入标准的浓度不合适，则标准偏差将更加不理想。
在标准加入法中，为获得准确的结果和较好的精密度，分析每一个样品都必须进行2~3次加标且加标的浓度应该不同，使得分析速度大大降低。这在进行大规模样品分析中难以推广。在实际样品分析中，有人采用单点的标准加入法，可以使分析速度大大提高，但必须以牺牲精密度和准确度为代价[4]。
2.3加和性干扰
如果测得的吸光度A中，除了待测元素的吸收B外，还有一个附加的吸收C，且C不随待测元素的浓度而变化（C值可以是正的，也可以是负的），则这种干扰为加和性干扰。加和性干扰的特点是不改变曲线的斜率和形状，只改变曲线的在吸收轴上的截距。
光谱线干扰、背景吸收和污染等一般可归于加和性干扰。加和性干扰采用标准加入法是消除不了的。测得的吸光度A=B+C，无论如何加入已知浓度的待测元素，C值是始终消除不了的。校正光谱线干扰和背景吸收的方法是配制尽可能与样品相同基体的标准系列，同时进行背景校正。校正污染需使用完全与样品一样，经过相同前处理的空白作参比。
2.4特效性干扰
在标准加入法中，加入元素和待测元素从表面上看是同一元素，两者又同处于相同的环境，似乎应该具有完全相同的分析行为。但是，问题并非如此简单，在一定的条件下，即使不同的物种、不同的化合物也可能有不同的分析行为，常常表现为不同浓度的分析元素受到的干扰程度不同，这称为特效性干扰。
在火焰原子吸收中，全部的电离干扰和部分的化学干扰都属于特效性干扰，不能通过标准加入法来消除。电离干扰可加入消电离剂（电离电位低元素）等方法来抑制，而特效性的化学干扰可加入稀放剂、保护剂等方法来抑制。
在石墨炉原子吸收中，许多基体干扰（多数的蒸发干扰和全部气相干扰）是特效性的，不能通过标准加入法来校正。例如，如果标准溶液中的待测元素是以不挥发的无机盐类的形式存在，而样品中的待测元素是以较挥发的有机化合物的形式存在，那么很可能在挥发阶段阶段样品中的待测元素挥发损失了一部分，而标准中的待测元素留下了，显然结果不可能正确。这部分的干扰应通过异构重整或基体改进技术加以抑制。
3、运用标准加入法导致错误的实例
3.1.火焰原子吸收中特效性的化学干扰[5]。












图2 待测元素和样品的浓度变化对分析结果的影响











图3钙对铅测定的影响
A/A0：相对吸光度；A0：Pb的吸光度；A：有钙干扰时Pb的吸光度
（1）如图2中曲线A、B所示，曲线B含有1mg/L钙和12.5mg/L磷，测定其钙的含量结果为1.98mg/L，回收率为198%，而曲线A为2.5mg/L钙和12.5mg/L磷，测定其钙的含量结果为3.49mg/L，回收率为123%。这表明相同含量的干扰介质对不同含量的待测元素产生的干扰效应不同。
（2）如图2中曲线A、C所示，而曲线A为2.5mg/L钙和12.5mg/L磷，测定其钙的含量结果为3.49mg/L，回收率为123%。将样品溶液稀释一倍，结果如曲线C所示，钙的含量为2.12 mg/L，换算成原始浓度，结果为4.24 mg/L，回收率为170%，两者相差很大。这表明不同的样品浓度对分析结果的影响不同。
测定钙时磷的化学干扰不能通过标准加入法校正，而应加入化学抑制剂（如镧）加以校正。
3.2石墨炉原子吸收中的特效性基体干扰[6]
从图3可以看出，同样浓度的钙对铅的干扰程度大小随铅浓度大小的不同而不同，铅的浓度越低吸光度下降越快，随着铅浓度的提高，吸光度下降逐渐减少。这是石墨炉原子吸收中典型的蒸发和气相干扰，是属于与浓度无关的特效性干扰。因此，当用标准加入法测定铅时，这种干扰不仅影响校准曲线的斜率，而且会使校准曲线发生弯曲，对一同样浓度的钙，铅的浓度越小，校准曲线向纵轴弯曲。因此，但存在与浓度有关的特效性干扰时，不能通过校准加入法来校正，而必须采用合适的手段（如加基体改进剂）来克服干扰，才能得到准确的结果。
4、结论
（1）与标准曲线法相比，校准加入法测定的浓度范围变窄，精密度下降，操作烦琐，分析效率大大降低；
（2）校准加入法不能消除加和性干扰，如光谱线干扰，背景吸收和污染等；
（3）校准加入法不能消除特效性干扰，如火焰原子吸收中电离干扰和化学干扰，石墨炉原子吸收中的特效性基体干扰。

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