石墨炉原子吸收分光光度法测定饮用水中的铝
1 前言
铝是一种轻金属，铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第3位，是地壳中含量最丰富的金属元素，其蕴藏量在金属中居第2位。在金属品种中，其仅次于钢铁，为第二大类金属，铝及铝合金是当前用途十分广泛的、最经济适用的材料之一[1]。铝的密度很小，仅为2.7g/cm3，虽然它比较软，但可制成各种铝合金，如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等，这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。但是，随着工业化进程的加快，环境污染日趋严重，尤其是酸雨问题，造成大范围土壤中铝溶出，这些铝元素会深入地下水，从而污染人们的饮用水[2]。自来水在输送过程中，输配系统中的建筑材料也含有铝元素，从而进一步增加了饮用水中铝的含量。除此之外，铝制炊具和食物添加剂中铝元素也会通过烹饪残留在餐具上，一定程度上增加了饮用水中铝的含量[3]。铝元素对水资源的污染，尤其是对饮用水的污染，可对水生生物和土壤产生严重的破坏作用，导致人体的亚健康状态甚至引发多种疾病，威胁生命安全。水中铝的测定常使用铬天青光分光光度法、铬青R分光光度法以及原子吸收火焰法，前2种方法前处理方法复杂，反应条件严格，干扰严重；火焰法需要用N2O-乙炔火焰灵敏度不高，水中微量铝很难测出。为此，本研究比较了硝酸钯、硝酸镁2种基改剂的效果，最终选择硝酸镁作为基改剂，采用原子吸收石墨炉，对水样直接进行测定，结果表明，该方法准确度高、灵敏度高、操作简便快捷，适用于生活饮用水和水源地中铝的测定。
2 实验部分
2.1 方法原理 样品经适当处理后，注入石墨炉原子化器，铝离子在石墨管内高温原子化。铝的基态原子吸收来自铝空心阴极灯发射的共振线，其吸收强度在一定范围内与铝浓度成正比。
2.2 仪器与试剂 仪器：ICE35000型原子吸收分光光度计（美国Thermo Fisher公司）；超纯水制备仪（美国Millipore公司）；高纯乙炔，纯度不低于99.99%。试剂：硝酸（电子级，ρ=1.423g/mL）；铝标准溶液：1 000μg/ml（购自国家环境标准样品中心）；1 000mg/L的硝酸镁（购自国家环境标准样品中心）。
2.3 仪器条件 波长：309.3nm，通带：0.5nm，灯电流：80%，背景校正：塞曼，基体改进剂：1 000mg/L的硝酸镁，进样体积：10μL，基体改进剂体积：2.0μL。石墨炉测定铝仪器参数见表1。
2.4 样品采集与保存 样品采集在聚乙烯瓶内，要尽快分析。如需保存，应加硝酸酸化至pH<2，并放入冰箱（2～5℃）冷藏保存，可保存1个月[4]。
2.5 样品预处理 采集的水样直接上机测定。
2.6 标准曲线绘制 用1 000mg/L的铝标准溶液在1%的硝酸介质中逐级稀释配制浓度为100μg/L的铝主标准溶液，由仪器自动取样稀释配制0.00、10.0、30.0、40.0、80.0、100μg/L浓度的标准溶液，按照上述仪器条件上机测定，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。当测定波长为309.3nm时，标准曲线见图1。
2.7 样品的测定 按照与绘制标准曲线相同的条件，直接进样测定。
2.8 空白试验 用高纯水机制备的高纯水代替试样进行空白试验测定。
2.9 结果计算 样品中铝的质量浓度，按下式进行计算：
C=[y-ab×f]
式中：C―样品中铝的质量浓度，单位为mg/L；y―测定信号值（吸光度）；a―标准曲线方程的截距；b―标准曲线方程的斜率；f―稀释倍数。
2.10 方法检出限 根据HJ168-2010环境监测分析方法标准制修订技术导则，当空白试验中未检测出目标物质，应对浓度值为估计方法检出限值2～5倍的样品进行n（n≥7）次平行测定。将铝标准溶液加到空白中配制成浓度为10μg/L的水样，按照样品分析的同样步骤连续分析7次，计算方法检出限，结果见表2，计算出铝的检出限为2.57μg/L[5]。 检出限的计算方法：MDL=t（n-1，0.99）×S
式中：S―n次平行测定的标准偏差；[S=i=1n（Xi-X）2n-1]；n―样品的平行测定次数；t（n-1，0.99）―自由度为n-1，置信度为99%时的t分布；MDL―方法检出限（mg/L）。
3 结果与分析
3.1 精密度测定 对10.0、50.0、70.0μg/L钠标准溶液分别进行6次测定，计算其相对标准偏差，具体精密度测定结果见表3。
相关测定公式如下：
（1）测定均值[X]计算公式为：[X=i=1nXin]；
（2）标准偏差S计算公式为：[S=i=1nXi-X2n-1]；
（3）变异系数V计算公式：[V（%）=SX×100]
3.2 准确度测定 对某质控样品205008进行分析测试，同时对某饮用水进行测定，并加标进行加标回收率测定，结果见表4、表5。
加标回收率公式如下：
[加标回收率（%）=加标试样测定值-试样测定值加标值×100]
对明码质控样205008进行6次测定，结果均在保证值以内。对某饮用水进行6次加标回收率测定，加标回收率在95%～110%，满足实验要求。
4 结论
本研究采用硝酸镁作为基体改进剂，成功地用石墨炉原子吸收分光光度法直接测定了饮用水中的铝，检出限为2.57μg/L，加标回收率在95%～110%，相对标准偏差在4%以内，符合分析的要求，为饮用水痕量铝的测定提供了一种灵敏、准确、快捷的方法。相信开展此方面的能力建设，必将可以为保障人民群众的饮用水安全提供强有力的技术支撑，为环境管理提供更强的技术支撑。
