高分辨连续光源原子吸收光谱法测定植物中的磷_汪雨.pdf

2009年4月 April 2009 铀 ‘ 矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol. 28 , No. 2 113 118 文章编号0254 - 5357 2009 02 - 0113 - 06 f“ ””““”“十‘‘”””””“‘}“““”、 i国土资源地质大调查分析测试技术专栏i 、...............一十，.....................一』 高分辨连续光源原子吸收光谱法测定植物中的磷 汪 雨，刘晓端 （围家地质实验测试中心，北京 100037） 摘要利用连续光源原子吸收光谱法，通过测定磷元素在乙炔 一 空气火焰条件下形成的 PO双原子分子的 吸光度，从而确定植物样品中磷含量。实验研究了乙炔 一 空气比例和燃烧器高度对 PO 分子吸光度的影 响及其他共存元素的光谱干扰 和化 学干扰。通过对植物标准物质中磷的测定比对证明利用连续光源原 子吸收光谱法，在乙炔 一 空气火焰条件下以PO分子测定植物样品中的磷是一种简单、快速、有效的方法。 关键词高分辨连续光源；原子吸收光谱法；磷；植物 中图分类号0657. 31；0613. 62 文献标识码A Determination of Phosphorus in Plants Using High Resolution Continuum Source-Atomic Absorption Spectrometry WANC Yu, LIU Xiao-duari National Research Center for Geoanalysis, Beijing 100037, China Abstract A for the determination of phosphorus P by molecular absorption of phosphorus monoxide PO using a high resolution continuum source-atomic absorption spectrometer and an air-acetylene flame has been developed. The factors affecting the determination such as instrumental conditions ancl parameters, spectral interferences and chemical interferences from coexistent elements and etc. were studied. The has been applied to the determination of phosphorus in plant materials, such as leaves. Comparing with the other s, this provides Lhe advantages of easy and simple of operation, more efficiency and is suitable for determination of phosphorus in plant samples. Key words high-resolution continuum source; atomic absorption spectrometry; phosphorus; plant 磷是地球上分布较为广泛的非金属元素，也是 生物体中构成蛋 白质和核酸的组成元素之一。磷 是植物所需 的三 大主要元素之一，磷参与植物的光 合作用、细胞分裂等植物生理生化过程。因此，植 物体内的磷对植物生长及农业生产起着非常重要 的作用。 磷的检测方法很多，如比色法ji21、磷钼酸分光 光度法口141、（石墨炉／间接火焰）原子吸收光谱法 AAS 【5-8] 、原子发射光谱法‘-10]、流动注射分析 法[II]、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法 LA - ICPMS “2] 和ICP - MS[13J，以及其他 分 析方 法 14 - 17】 。虽然磷的分析方法很多，但是都有其自身 收稿日期2008 -08 -27；修订日期2008-11-05 基金项目国土资源地质大调查项目资助 1212010660406 作者简介汪雨（1979 一） ，男，浙江湖州市人，在读博士研究生，地球化学专业。E-mail wyrain68 163．com 。 ChaoXing 第2期 岩矿测 试 hcLp∥www. ykis.at., ‘.1l 2009年 的不足由于磷的共振线178 nm位于紫外真空区 ， 无法用火焰原子吸收光谱法直接测定，只能利用间 接法 进 行测定 №1 ；利用 ICP - MS测 定磷 时， 14N1601I{ 、 i5 N60等离于会对分析产生干扰 |i18 。 虽然早期有研究利用含磷分子（ PO 和HPO）的吸收 或发射光谱测定磷，但是需要特定的实验条件，或存 在严重的十扰，灵敏度差 i19 - 23 。 连续光源原子吸收光谱法 Continuum Source Atomic Absorption Spectrometry ，CS - AAS是近年来 原子吸收光谱发展的 一项新技术 ，已有相关的研究 和应用报道 ‘2428 ． ，CS - AAS 光谱仪主婴由3部分 构成高压短弧氙灯、南中阶梯光栅和棱镜组成的双 单色器分光系统及线阵（或阵列）电荷耦合器件 CCD检测器。 CS - AAS Lj通常的锐线光源原子 吸收光谱法 Line Source - AAS ，LS - AAS最大的区 别在于采用高压短弧氙灯代替传统的7亡素卒心阴极 灯。高压短弧氙灯是一个气体放电光源，其能量比 一般氙灯高 10100 倍日．较为稳定。高压短弧氙灯 所辐射的波长范刖为189 900 nm ，小仅覆盖了J 土 J期 表中可用AAS测定元素的谱线，而且可以选择此波 长范围内的任意波长；双单色器分光系统能实现刈 ‘ 邻近谱线进行有效分离，并能达到较高的光谱分辨 率，CCD检测器提供了可视化的谱线测定结果 凹 。 由于谱线的可仟意选择性和较高的谱线分辨能力， 使CS - AAS 测定一些分子吸收（如F、Cl、S元素等） 成为呵能[25 Ⅲ-3io I 。 在适宜比例的乙炔 一 卒气火焰中，P 【 l， 产牛PO 双原子分子，虽然分子吸收大多为带状谱，不适合使 用原子吸收光谱法进行测定，fEl在P0分f 吸收谱 线中，部分吸收谱线轮廓与原子吸收谱线轮廓大小 相似，再结合光源谱线的选择性和分光系统的高分 辨率，可以用其进行P含量的有效测定 j旧1 。32 。本文 主要就乙炔 一 空气火焰CS - AAS ，利用PO分子测 定植物中的磷含量进行研究。 1 实验部分 1.1 仪器与卞要试剂 Contr AA 300连续光源原F 吸收光谱仪（德斟 耶拿仪器股份公nIJ，仪器配置和参数见表1）。 聚四氟乙烯消解烧杯。 NH42HP04（高纯，天津市光复精细化工研究 所）；HNO ，、H0、HC1均为 MOS 级（北京化 。≯试剂 研究所）。实验用水均为去离子水。 - 114 - 表l corilr AA 300原 - 吸收光谱仪的士要配置及参数 Table l Instrumenlal cmifiguraLioris arul parameters of the alplied continuunl sI June spectrorneler 主要配置 参数 高￡ E短弧氙灯（CLE．Berlin，Germany） 光源 波K范用190 900 nin 双单色器 系统 检测器 fi英棱镜（顶角25 。） 中阶梯光栅每毫米刻线数75，闪耀角760，而积 270 mm x60 mm ，分辨率140000 线『f1 CCD 检测器 1.2 样品制备 称取1 9（精确至0. 000 1 9 ） 风 r并粉碎至粒 度小于0.420 mm（40 日）的植物样品于聚四氟乙 烯消解烧杯中，滴入适量的去离予水润湿后，加入 10 mL HrN03，加盖过仪后逐渐升温至 150 cc，在此 条件下消解至黄色炯雾消褪；取下冷却后，加入 10 mL HNO 、羽l 3 ITiL H2 02丁150 ℃消解至崮体全 部溶解若此 过 程 中酸 蒸发至于，再补加 适量 HNO 、，样品完全消解后，取下冷却，用去离子水冲 洗盖子，在 150℃蒸发至近干 ，用舻2（体积分 数，卜 ．同）的HNO、定容后测定。 2 结果5iji仑 2.1 PO分手吸收谱线的选择 rrI于存在不『司的电子跃迁，PO分子有较多的 分子吸收谱线 29.32。 。从X21-1荩态跃迁至Az∑ 态 的波长分布范M为228 264 nm;从X1Ⅱ基态跃迁 至B2∑态的波长分布范罔在326 nm左右。 在这 些分子吸收谱线中，各个波长的谱线吸收强度 、谱 线轮廓均有所不同。虽然在分子吸收中多数为带 状谱，但是在适宜乙炔 一 空气火焰条件下PO分子 的某些吸收谱线轮廓很窄，这 ’ j原子吸收谱线的轮 廓大小相似，而且还具有一定的吸收强度，冈此fJ 以用原子吸收光谱法进行测定．、实验选择r 3条 吸收强度相对较强 的P0分了吸收谱线246. 40 nm 、247. 62 nm和246.26 nm进行研究。 2.2 仪器条件优化 测定磷元素的关键足PO双原子分子存乙炔 一 空气火焰巾的形成，而决定PO分子形成的是乙炔／空 气的比例。实验比较了PO分子的两个吸收波长 246. 40 nm 、247.62 nrn 在不同乙炔／空气比例下，其 吸收强度的变化情况。图1的结果表明，乙炔／窄气 ChaoXing 第2期 汪雨等高分辨连续光源原『 ．吸收光谱法测定植物中的磷 第28卷 比例刈 ‘ PO分子的吸收影响较为明显，当乙炔／空气比 例为0. 110.15时，卜 述两条PO分子吸收谱线的吸 收强度相刈 ‘较强 ；不同的乙炔／卒气比例对不同吸收 波长的影响略有不同，如P0 246.40 nm波长的最大吸 收强度较其他两条吸收谱线所需火焰的乙炔流量更 犬。结合小同PO分子吸收谱线榆出限，实验选择PO 分子波长谱线246.40 nm用丁定量分析。 I划1 乙怏／窄 ’ ￡ 比 例对P分珈砭光度的影响 Fig.1 Irdluence of the cliferenc raLif a 、eIv J-rw/airn lhe PO alsorpcicm si纠al al 246.40 nm alul 247.62 nm 由于乙炔 一 窄气混合气燃烧时在火焰中形成不 同的温度区域，而在各温度Ⅸ域巾所形成的PO双 原子分子的数量有很犬的区别，PO 分子的数量直接 影响吸收强度，所以燃烧器的高度会影响 PO 双原 子分子的吸收强度。实验对比了不同燃烧器高度对 PO双原子分子吸光度的影响情况，结果见图2。 实验采用均匀设汁方案对乙炔／空气混合气比 例和燃烧器的高度进行了优化比较，确定厂乙炔／空 气比例为0. 125，燃烧器高度为9mm 。 图2燃烧器高度对PO分产 吸光度的影响 Fig.2 Inlluence of the burner height oll the PO a嘛）rplion signal aI 246.40 nm and 247.62 nm 2.3 消解溶剂的选择 对比3绀不同混合酸 HN03、HN03 - HCl04 、 HN03 - H20，对GBW 07603和GBW 07605两种植物 标准物质的消解测定结果（仪器条件见2.2节），表2 结果表圳j，对于实验选择的两种植物标准物质，使用 HNO ，-H ，0 混合酸消解比其他两种混合酸消解有较 好的测定结果，更能接近参考值，放本实验采用HNO， -H 0混合酸消解样品和标准物质。 农2小混合酸消解标准物质CS AAS的测定结果 Tal}le 2 Arlailylical resullsI-phosphorus in Slaridard Reference Malerials bv CS AAS with cliffejrnt mixea acifiligesrimi 叫 P/（ 斗g ． g 叫 ） ┏━━━━━━━┳━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━━┓ ┃ ┃ ┃ 测定值 ┃ ┃ ┃ ┃ 标准物质 ┃ ┃ ┃ ┃ 参考值 ┃ ┃ ┣━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ ┃ ┃ IlN0， ┃ liNOi HClO, ┃ HN03 H2 2 ┃ ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ CIlW 07603 ┃ 801 ┃ 780 ┃ 830 ┃ 1 00040 ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ C;13Vchirn 融n Ar-ia Parl B,2006,61 959 - 964. Wel7. B. Bec-ker-Ross H. Florek S, Heitmann L. High- resolution conlinuum source AAS [ Ml WIL.EY-VCH Verlag CmhH . The I】 entification of Molecular SpHira [ M l John WileT Sons, 1976 272 - 276. ChaoXing