3.4　原子吸收光谱分析的样品采集与保存

原子吸收光谱分析法，在环境监测分析中，对水样和土壤样品的分析占很大比例，在大气样品的监测中，应用并不是很多。土壤样品经过消解后，保存和其他预处理过程与水样的处理差别不大，所以在这一节里，只介绍水样的采集、保存和预处理过程。

3.4.1　对水和试剂的要求

水是化学分析工作中最常用的溶剂，在原子吸收光谱分析中，通常采用去离子水或去离子重蒸馏水。若用石墨炉或氢化物原子化法进行ppb或ppt级的痕量分析，则要用高纯水或超纯水。盐酸和硝酸是原子吸收分析中常用的溶剂，有时也用到硫酸和磷酸。无机酸中常含有少量金属元素，这些少量杂质对原子吸收分析是致命的，所以用到酸时，应尽可能使用超纯级。

由于原子吸收光谱分析的对象主要是金属元素，所以在配制标准溶液时，建议最好使用高纯度金属，但要注意在金属溶解之前，必须磨光和用酸清洗，除去表面氧化层。若用盐类则应当是纯度高、组成与化学式完全相同、性质稳定的基准物质。若没有符合要求的试剂，就要用化学方法在实验室里自己提纯。试剂的纯度和标准溶液浓度的准确度，是分析工作得到正确结果的前提。

标准溶液（贮备液）的浓度一般为1mg/mL，浓度为1μg/mL的标准溶液要现用现配。配好的标准溶液一般存放在惰性塑料瓶中，以避免容器内壁的吸附使浓度降低或受到污染，通常用聚乙烯或聚四氟乙烯类的塑料容器。有些含氟离子的标准溶液，如Nb、Ta等只能用塑料容器贮存；有些受光容易变质的溶液，如Au、Ag等溶液要贮存在棕色瓶中。标准溶液要存放在清洁、低温和阴暗的地方。

标准溶液的浓度，要根据标准曲线范围和试样中待测元素的浓度确定，系列标准溶液的浓度应把待测试样的浓度包含在内。对常规分析，一般最佳的浓度范围的吸光度为0.1～0.6，若浓度下限的吸光度小于0.1，这时测量精度会降低，即相对误差变大，在仪器稳定的情况下，应使用量程扩展来提高精确度。

标准溶液系列中个数的设置，应根据标准曲线的线性关系确定，在线性关系很好时，有时只需一个标准溶液，就能得到相当准确的结果。一般情况下，最好配制3～5个标准溶液。若标准曲线弯曲，又要求有较高的精度，则要根据试样中待测元素的浓度，增加标准溶液的个数。每个标准溶液的体积10～20mL足够，若使用石墨炉原子化，则更少。

3.4.2　水样的采集和保存

1.水样的采集

在环境监测分析工作中，为了获取真实可靠的分析结果，正确采样是十分重要的。在进行分析前，首先要保证所取试样具有代表性，如要分析某河流的总体污染情况，就不能在某个排污口附近取样。若取样不具备代表性，即使分析结果再准确，也是没有意义的，还有可能给生产和人类健康带来损失。

采集水样的容器，有商品化的硬质玻璃瓶、聚乙烯塑料瓶、聚丙烯塑料瓶和聚四氟乙烯瓶可供使用。选用何种材质的采样瓶，要根据容器对水样中组分的影响而定。采样前应先将容器洗净，采样时用水样冲洗数次，再将水样装入采样瓶中，采样体积一般为1～2L。

2.水样的保存

原子吸收光谱法分析水样中的钒、铅、钴、铍、铜、锌、镍、铬、镉等元素时用硬质玻璃瓶采样；若分析钾、钠、钙、镁等碱金属、碱土金属元素时用聚乙烯塑料瓶采样，然后予以保存。水样的保存要注意几点：（1）样品必须充满容器，拧紧瓶盖或塞紧瓶塞；（2）若要测定样品中痕量和超痕量金属离子的总量，取样后应立即加硝酸酸化至pH<2，这样可以抑止生物作用，防止金属水解沉淀和被容器器壁吸附引起的损失；（3）采集的水样应尽快放入冰箱或冷柜中，若在采集水样时用液氮快速冷冻，可有效延长保存期；（4）采集到的水样一般都含有悬浮物、沉淀、微生物及藻类，应尽快过滤，保持可溶态与悬浮态的分配比例不变，然后将滤液马上酸化保存。表3-6列出了水样中痕量金属的一般保存方法。

3.4.3　土壤样品的采集与保存

土壤中金属元素的含量一般是痕量级的，即使被一些有毒金属污染，其含量也只在微量和痕量之间。对污染土壤的监测分析工作，不仅要分析受污染土壤中的金属含量，重要的是必须和本底值比较以后，才可了解被污染的程度。不同土类、不同成土母质及同一土壤剖面的不同深度、土壤不同粒度中痕量元素的含量均不相同，所以土壤样品与水和大气样品相比，有更大的不均匀性，因此要采集一个均匀而有代表性的样品，要比采集水样和气样困难得多。在实际工作中，采样产生的误差一般要大于实验室内的分析误差。为减少误差，应根据不同的监测分析目的，设计合理的采样方案，正确的采样是获得正确结果的前提。表3-7列出了我国不同土壤中几种金属元素的含量

1.污染土壤采样

土壤是固体、液体、气体三相的混合物，其主体是固体。污染物质进入土壤后不易得到混合，样品往往有很大的局限性。所以，进行土壤样品采集时，要格外注意样品的代表性，必须在采样前通过调查研究，选择采样单元，合理布设采样点，进行多点采样并均匀混合，使之成为具有代表性的土壤样品。

采样深度应根据监测项目而定。如要了解土壤的一般污染情况，只需取0～20cm的表层土；要了解污染对农作物的影响，通常采集地表以下15～30cm或15～50cm深度的土壤；若要了解污染物在土壤中的垂直分布情况，则要沿土壤剖面分层取样。

采样方法可以用采样筒取样、土钻取样或挖坑取样。在进行原子吸收光谱分析时，样品用量很少，而采集到的土样是多点混合而成的，取样量往往较大，因此对所得混合样品可反复按四分法弃取，最后留下所需的土量，装入塑料袋或布袋内，贴上标签备用。

2.土壤背景值样品采集

要采集土壤背景值样品，首先要确定采样单元。一般不能在水土严重流失或表层土被破坏处采样；不能在距铁路、公路300m以内的地方采样；要选择土壤剖面特征明显、发育完整、层次清楚且无侵入体的地点采样；若在耕地采样，应选择不施或少施农药、肥料的地块作为采样单元。

采样时，在每个采样点必须挖掘土壤剖面进行采样。剖面规格一般为长1.5m、宽0.8m、深1.0m，需要采集0～20cm、50～65cm和80～100cm三个不同层次的土样，不同深度的样品，要分开保存。

3.土壤样品的保存

采集到的土壤样品，通常在室温下自然晾干，除去石块、枝叶、草根及其他生物体残骸，用玛瑙或刚玉研磨器具研磨，通过100目尼龙筛，剩下粗粒部分继续研细至全部过筛为止。注意不能用金属筛，否则土样有可能被金属污染。例如用铜筛会使样品被铜污染，并因生成铜-汞使样品中的汞受到损失；也不能用烘箱烘烤样品，那样有可能会使一些易挥发元素挥发损失。此外，如果要测定某些元素的状态或价态，如测水溶性锰则不宜对样品进行干燥处理，否则将导致猛的价态发生变化。总之，要根据待测元素的性质和分析目的，采用正确的制样和保存方法，既要防止污染又要防止损失，需要时还要设法保持其原有的状态不变。