原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研究

金崇君，王 強(qiáng)，梁家樂

（浙江清盛檢測技術(shù)有限公司，浙江 寧波 315000）

相較于其他監(jiān)測方法，原子吸收光譜法對環(huán)境監(jiān)測效果更好，能夠準(zhǔn)確檢測出土壤的重金屬含量，所以有必要對原子吸收光譜法進(jìn)行研究，從而為土壤環(huán)境檢測工作提供依據(jù)，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 原子吸收光譜檢測方法介紹

1.1 火焰原子吸收光譜法

火焰原子吸收光譜法被廣泛應(yīng)用于土壤重金屬檢測當(dāng)中，并發(fā)揮著至關(guān)重要的作用?？諝?乙炔火焰不僅操作十分簡單，而且對于土壤檢測速度快，檢測成本低。但需要注意的是，空氣-乙炔火焰無法檢測微量樣本，并且由于火焰的溫度較低，對于一些微量樣本，空氣-乙炔火焰不能高效地將樣本中的元素原子化，從而造成靈敏度過低。因此，工作人員在用空氣-乙炔火焰對土壤樣本進(jìn)行檢測時，必須嚴(yán)格限制樣本量，確保檢驗(yàn)效果。

火焰原子吸收光譜法的工作原理是借助火焰向原子提供能量，當(dāng)原子吸收到足夠的能量后會出現(xiàn)躍遷，工作人員便可以根據(jù)不同原子的躍遷狀況進(jìn)行研究分析，然后根據(jù)檢測結(jié)果制定相應(yīng)措施。

1.2 石墨爐原子吸收光譜法

所謂石墨爐原子吸收光譜法是指以石墨材料作為原子化器對土壤進(jìn)行檢測，以此來分析土壤的實(shí)際情況。石墨爐原子吸收光譜法不僅靈敏度較高，檢測方法簡單，而且對于土壤樣本的需求量較少，因此工作人員在對土壤進(jìn)行檢測時，只需要很少的土壤樣本便能得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果。但是需要注意的是，石墨爐原子吸收光譜法相較于其他原子吸收光譜法，檢測的精度較差，并且每次土壤檢測都需要花費(fèi)極高的成本，甚至在對一些復(fù)雜的物質(zhì)進(jìn)行檢測時，經(jīng)常受到各種因素的影響，使得土壤檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度難以保證。因?yàn)橥寥乐兴镔|(zhì)相對復(fù)雜，所以相較于其他土壤檢測方法，石墨爐原子吸收光譜法使用較少，即便是使用這種方法對土壤進(jìn)行檢測，為了確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要反復(fù)進(jìn)行檢測，嚴(yán)重增加了檢測成本。

1.3 氫化物發(fā)生法

氫化物發(fā)生法與上述兩種原子吸收光譜法相比，檢測時間較短。不過氫化物發(fā)生法具有較好的靈敏度，尤其是在檢測一些容易形成氫化物的物質(zhì)時，檢測效果更佳。例如：在對As、Hg、Se、Sb這些元素進(jìn)行檢測時，由于這些元素都是土壤當(dāng)中含有的很容易形成氫化物的重金屬物質(zhì)，因此，工作人員便可以使用氫化物發(fā)生法來進(jìn)行檢測，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

不僅如此，氫化物發(fā)生法可以有效分離元素物質(zhì)，提高分離效率，使得檢測速度更快，可以很好地檢測出土壤環(huán)境當(dāng)中的砷和汞，所以被廣泛應(yīng)用在土壤環(huán)境檢測當(dāng)中。

2 原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 選擇性強(qiáng)

不僅如此，與其他檢測方法不同，利用原子吸收光譜法在進(jìn)行檢測時，譜線的變化規(guī)律固定，只會出現(xiàn)在主線系當(dāng)中，不會讓譜線和干擾線產(chǎn)生重疊，從而保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.2 靈敏度高

現(xiàn)階段，因原子吸收光譜法的自身優(yōu)勢而迅速普及在土壤環(huán)境監(jiān)測當(dāng)中，能夠有效檢測重金屬元素以及非金屬元素，具有較高的靈敏度。尤其是當(dāng)工作人員在對較多元素進(jìn)行分析時，使用原子吸收光譜法可以達(dá)到ppm數(shù)量級，從而使整個土壤環(huán)境分析過程變得相對簡單，最大程度上縮短了土壤樣本的檢測分析時間，提高了檢測效率，保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，因其靈敏度高，可以有效地保證檢測結(jié)果，使得工作人員在對土壤樣本進(jìn)行檢測時，需要的樣本量少，能夠有效降低采樣成本。

工作人員在對土壤采樣時，很容易便會受到外界因素的干擾，導(dǎo)致采樣困難甚至樣本數(shù)量少的情況，影響整個土壤環(huán)境檢測結(jié)果。而利用原子吸收光譜法則可以有效避免這個問題，即便減少土壤樣本數(shù)量，依然能夠?qū)ν寥罉颖具M(jìn)行分析，提高土壤分析效率，幫助土壤環(huán)境恢復(fù)。

2.3 分析范圍廣

原子吸收光譜法能夠進(jìn)行測定分析的元素多達(dá)73種，可見范圍之廣[1]。尤其是土壤環(huán)境相對復(fù)雜的情況，土壤當(dāng)中擁有大量的元素，如果只依靠傳統(tǒng)的檢測方法，不僅檢測成本高，而且很難保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。若是在土壤檢測當(dāng)中應(yīng)用原子吸收光譜法，便可以對土壤中的元素進(jìn)行分析，為后續(xù)工作的開展打下基礎(chǔ)。因此原子吸收光譜法被廣泛應(yīng)用于土壤檢測當(dāng)中，以滿足土壤檢測需要。同時，工作人員利用原子吸收光譜法除了可以檢測土壤當(dāng)中重金屬元素的種類，還可以對稀釋后的土壤樣品以及氣態(tài)樣品和固態(tài)樣品進(jìn)行檢測，如此工作人員在對土壤環(huán)境進(jìn)行檢測時，便不用再對土壤進(jìn)行復(fù)雜的前處理操作，可以直接對土壤進(jìn)行檢測，不僅優(yōu)化了檢測環(huán)節(jié)，還提高了檢測效率，節(jié)約了大量時間。

不僅如此，因?yàn)檫@種檢測方法的分析范圍十分廣泛，所以還可以對金屬元素以及非金屬元素進(jìn)行檢測。因此，這種檢測方法在土壤檢測中得到大規(guī)模普及，并發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

3 現(xiàn)階段原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

3.1 土壤中重金屬含量檢測的應(yīng)用

現(xiàn)階段，隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，很多企業(yè)將廢棄物和污水直接排放到土壤當(dāng)中，使得土壤中含有大量重金屬元素，導(dǎo)致土壤污染十分嚴(yán)重。而且這些受到污染的土壤會通過農(nóng)作物的吸收集中在農(nóng)作物身上，使得農(nóng)作物重金屬含量不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，影響食用者的身體健康。因此為了避免這一情況，必須做好對土壤的檢測工作，并以此來進(jìn)行分析研究，幫助土壤恢復(fù)健康。此外當(dāng)農(nóng)作物將重金屬吸收到自身后，還會通過氣孔排放到大氣當(dāng)中，對人們身體健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害。有關(guān)部門要做好土壤檢測工作，降低土壤中重金屬含量，如此不僅可以減少土壤污染，還可以保證人們的身體健康。

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因?yàn)樵游展庾V法擁有較高的靈敏度，并且對土壤的檢測效率極高，對土壤樣本的需求量較小，所以在土壤檢測中得到廣泛使用，為保障土壤環(huán)境、保護(hù)人們身體健康打下基礎(chǔ)。這種檢測方法的檢測原理是利用空心陰極燈，向需要檢測的土壤樣本發(fā)射光線，但需要確保所發(fā)射的光線波長固定，為土壤當(dāng)中的原子給予能量，再用原子化器對原子進(jìn)行蒸氣化，然后根據(jù)原子對蒸氣的吸收程度，計算出原子的吸光度，最后通過計算機(jī)將各原子的吸光度制作成光譜，并以此進(jìn)行研究分析，從而計算出土壤當(dāng)中重金屬的含量。但需要注意的是，原子吸收光譜法只能進(jìn)行定量分析，無法對土壤進(jìn)行定性分析，因此工作人員在使用原子吸收光譜法對土壤進(jìn)行分析時，需要專門對土壤當(dāng)中的重金屬含量進(jìn)行調(diào)查研究，為后續(xù)的土壤檢測工作打下基礎(chǔ)。

重金屬對土壤的污染不僅會造成土壤肥力下降，農(nóng)作物難以吸收足夠的養(yǎng)分而無法茁壯生長，還會使得土壤當(dāng)中重金屬含量不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致農(nóng)作物重金屬含量超標(biāo)，危害人們身體健康。而將原子吸收光譜法應(yīng)用到土壤重金屬檢測當(dāng)中，可以準(zhǔn)確檢測出土壤中的重金屬含量，并提供相應(yīng)的解決方案，恢復(fù)土壤健康，以此來促進(jìn)農(nóng)作物健康生長，保障人們的身體健康。

3.2 土壤中重金屬元素形態(tài)分析方面的應(yīng)用

元素形態(tài)主要是指土壤中重金屬元素是以怎樣的方式存在[2]。例如：有些土壤當(dāng)中的重金屬元素十分穩(wěn)定，有些土壤中的重金屬元素則是通過有機(jī)結(jié)合態(tài)的形式留在土壤當(dāng)中，還有些土壤當(dāng)中的重金屬元素缺乏穩(wěn)定性，常常以交換態(tài)形式存在于土壤當(dāng)中。一般來說，大部分重金屬元素都缺乏穩(wěn)定性，難以進(jìn)行分析，將原子光譜吸收法應(yīng)用到元素分析中，便可以最大程度分析出重金屬的形態(tài)，從而采取對應(yīng)的措施，降低土壤中重金屬含量，恢復(fù)土壤健康。但是因?yàn)橹亟饘僭匦螒B(tài)分析比重金屬含量更加復(fù)雜，使得工作人員在進(jìn)行檢測工作時，受到很大阻礙。而在土壤檢測中使用這種方法，則能有效解決這一問題?？梢杂行χ亟饘僭匦螒B(tài)進(jìn)行分析，找出土壤當(dāng)中的所有金屬元素，相關(guān)人員可以此為依據(jù)做出正確的決策，降低土壤污染，保護(hù)土壤環(huán)境。

3.3 土壤中重金屬污染評價方面的應(yīng)用

對土壤中重金屬含量進(jìn)行檢測之后，還能對其污染做出評價，評價其價值是否值得投資等[3]。例如：現(xiàn)階段，很多創(chuàng)業(yè)人員會從城市返回到農(nóng)村當(dāng)中進(jìn)行農(nóng)作物種植，尤其是菌類種植。由于菌類可以促進(jìn)土壤循環(huán)，凈化土壤，使土壤當(dāng)中的重金屬含量降低。尤其是菌類本身擁有較大的利潤，能夠保障創(chuàng)業(yè)者自身的經(jīng)濟(jì)效益。因此，創(chuàng)業(yè)者在種植菌類前，需要對土壤當(dāng)中的重金屬污染進(jìn)行評價，并對土壤當(dāng)中的重金屬含量進(jìn)行檢測，確保土壤當(dāng)中的重金屬含量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，不會影響菌類生長，從而保證創(chuàng)業(yè)者自身經(jīng)濟(jì)效益。

不僅如此，將原子吸收光譜法應(yīng)用到土壤中重金屬污染評價方面，可以讓投資者充分掌握土壤的實(shí)際情況，從而做出科學(xué)、合理的判斷。雖然這種方式在前期會增加成本的投入，但是卻可以有效保障土壤當(dāng)中的重金屬含量符合標(biāo)準(zhǔn)，確保自身利益不會受到損害。因此，這種土壤檢測方法在污染評價上也得到了普及和推廣，并發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

3.4 在土壤監(jiān)測干擾消除中的應(yīng)用

物理干擾、電離干擾、光譜干擾是應(yīng)用原子吸收光譜法在土壤監(jiān)測中常見的幾種干擾[4]。

3.4.1 光譜干擾

一般來說，若是在檢驗(yàn)過程中土壤樣本的吸收線相同，那便會在土壤檢測時產(chǎn)生光譜干擾。并且因?yàn)橹亟饘僭鼐哂刑厥庑裕總€重金屬元素所吸收的光線不同，導(dǎo)致對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響。所以為了最大程度確保準(zhǔn)確度，在檢測土壤樣本時，要利用好不同元素波長不同這一特點(diǎn)，來對元素波長進(jìn)行分析，提高檢測準(zhǔn)確度。

3.4.2 電離干擾

所謂電離干擾就是當(dāng)堿金屬和堿土金屬產(chǎn)生電離作用后，堿土離子就會對特定波長進(jìn)行吸收，導(dǎo)致工作人員在對土壤進(jìn)行檢測工作時出現(xiàn)盲區(qū)，從而嚴(yán)重影響檢測結(jié)果。因此，為了避免電離干擾，工作人員可以采取乙炔火焰的方法對土壤中的重金屬含量進(jìn)行檢測，如此不僅可以降低電離干擾，還可以最大程度上保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外工作人員在進(jìn)行檢測時，還可以將電離緩沖劑添加到土壤樣本當(dāng)中，通過這種方式也能有效防止電離干擾出現(xiàn)。

3.4.3 物理干擾

通常情況下，物理干擾只會在試液溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液之間存在差異的情況下出現(xiàn)，例如：當(dāng)土壤表面的濃度以及土壤表面張力出現(xiàn)不同時。因此，工作人員在對土壤的檢測過程中，如果使用的檢測方法存在差異，便會對溶液的反應(yīng)產(chǎn)生影響，影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。所以，為了避免這種情況發(fā)生，提高土壤樣本檢測的準(zhǔn)確度，要盡可能使用原子吸收光譜法，必須讓標(biāo)準(zhǔn)溶液和試液溶液充分融合在一起，以此來降低物理干擾的出現(xiàn)，提高準(zhǔn)確度。

4 原子吸收光譜法應(yīng)用于土壤環(huán)境檢測的具體案例

4.1 樣品預(yù)處理

樣品預(yù)處理為原子吸收光譜法的首要內(nèi)容，消化與熔融屬于樣品處理的兩種有效措施[5]。通過這種方式可以讓土壤當(dāng)中礦物質(zhì)晶格遭到破壞，使得晶格內(nèi)部待測對象出現(xiàn)轉(zhuǎn)移。目前，在對土壤樣本進(jìn)行檢測時，主要通過堿溶以及酸溶這兩種方式來進(jìn)行檢測工作，酸溶系統(tǒng)主要是通過高氯酸、硝酸相互融合的方式，進(jìn)行檢測，為后續(xù)檢測工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

4.2 鉛的消解與測定

鉛元素是造成土壤污染的主要重金屬元素，在對土壤樣本進(jìn)行檢測時，工作人員可以通過原子吸收光譜法來測定出樣本中鉛元素含量。其檢測原理是先將采集到的土壤樣本進(jìn)行酸化處理，然后將其與氫氟酸-硝酸融合在一起，共同進(jìn)行消解，待消解完成后，借助乙炔火焰對土壤樣本進(jìn)行處理，最后根據(jù)處理結(jié)果對土壤樣本進(jìn)行分析，幫助土壤恢復(fù)健康。

同時還要選出一定量的土壤樣本放入消解罐中，向消解罐中加入硝酸以及氫氟酸，將內(nèi)部材料混合在一起后，再密封起來放置到微波消解儀中對土壤樣本進(jìn)行處理工作。

以某砂金礦土壤樣本為例，當(dāng)土壤中含有數(shù)量眾多的Hg與As元素時，土壤當(dāng)中的重金屬含量明顯超過了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且與周圍林木土壤比起來，砂金礦土壤當(dāng)中的Cr和Zn元素含量也在持續(xù)增加。因此，工作人員在對當(dāng)?shù)赝寥肋M(jìn)行治理時，必須充分考慮土壤當(dāng)中的水分、養(yǎng)分等因素，從而最大程度上提高土壤污染治理效果，確保土壤當(dāng)中的重金屬含量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 監(jiān)測干擾處理

工作人員在對土壤樣本進(jìn)行檢測時，經(jīng)常會受到外界因素的干擾，從而導(dǎo)致檢測的效率和準(zhǔn)確性難以保證。因此，為了更好地對土壤進(jìn)行檢測，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對干擾源的處理。例如：當(dāng)工作人員對土壤進(jìn)行檢測時遇到光譜干擾時，應(yīng)選擇適合的光譜線進(jìn)行分析，通過這種方式來控制相近波長，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，并以此為依據(jù)采取相應(yīng)對策，降低土壤當(dāng)中的重金屬含量，幫助土壤恢復(fù)健康。

4.4 污染元素分析

工作人員在詳細(xì)掌握土壤的污染情況后，應(yīng)根據(jù)土壤污染的實(shí)際情況，制定科學(xué)、合理的控制方案，以此來確保土壤生態(tài)環(huán)保工作能夠有序進(jìn)行，從而降低土壤當(dāng)中的重金屬含量，幫助土壤恢復(fù)健康，保障人們的身體健康。因此，工作人員在對土壤樣本進(jìn)行檢測時，還要加強(qiáng)對污染元素的分析與評價，使土壤污染能夠得到控制。

5 結(jié)論

總而言之，要想加強(qiáng)原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，還需要綜合考慮各種應(yīng)用方法和實(shí)際情況，從而選擇最佳有利方案。在此基礎(chǔ)上，才能將各種應(yīng)用方法進(jìn)行有效整合，進(jìn)而加強(qiáng)原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，這一過程需同時關(guān)注技術(shù)與設(shè)備升級，相關(guān)人才培養(yǎng)也不容忽視。