土壤環境監測原子吸收光譜法應用分析

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摘要：對原子吸收光譜法的理論進行闡述，并在此基礎上，論述了目前較為常見的原子吸收光譜法類型，在對土壤環境監測中，使用原子吸收光譜法之前需要對土壤采取的處理方式進行介紹，最后對原子吸收光譜法在土壤環境監測中的具體應用路徑進行了概述。

關鍵詞：土壤監測；原子吸收光譜法；理論分析；種類；應用路徑

在土壤監測活動中，重金屬含量是其中一項非常重要的指標，土壤中若含有超量的重金屬元素，將會對周邊植被以及附近生活居民的身體健康造成巨大的威脅，所以針對土壤的重金屬檢測是土壤環境監測中的一項重要內容。在日常實踐的過程中，原子吸收光譜法針對土壤中重金屬含量的檢測往往可以起到比較好的效果，因此，了解原子吸收光譜法的應用理論，認識土壤環境監測中常用的原子吸收光譜法種類，了解土壤環境監測中針對原子吸收光譜法的具體使用方法，是從事土壤監測工作人員必須要思考的重要課題。

1原子吸收光譜法的理論綜述

原子吸收光譜法，其本質是一種儀器分析技術，它的核心工作理論為：在輻射光通過原子蒸汽時，原子便會在輻射中吸取熱量，在吸收熱量超過某一臨界值之后，原子就會從基態轉變為激發態，由此產生原子吸收光譜；所以原子吸收光譜體現了待測物質對輻射能量的吸收情況，相關人員便可以由此運算出待測元素的具體含量。從實踐效果的角度進行分析，原子吸收光譜法具有較高的穩定性和準確性，是土壤環境監測中，針對重金屬含量監測的一種重要技術。

2常用的原子吸收光譜法種類

2.1氫化物發生法

針對土壤中容易產生陰離子的重金屬元素，如Se、Sn、Sb、As、Pb、Hg、Ge、Bi等元素，使用氫化物發生法往往可以取得比較好的效果。在實踐過程中，上述元素通常不適用火焰原子化法開展檢測，而是先使用硼氫化鈉進行預處理，因為該物質具有較強的還原性，能夠把上述元素還原為陰離子，和硼氫化鈉中的陰離子形成氫離子結合氣態氫化物。例如：在土壤環境監測工作中，使用流動注射氫氧化物來吸收監測河流中所蘊含的沉積物與砷，實驗結果顯示，監測中的砷限為2ng/L，精密度為1.35%~5.07%，準確度為93.5%~106%，監測出汞含量為2ng/L，精密度為0.96%~5.52%，準確度為93.1%~109.5%。綜上，氫化物發生法不但快速、高效、方便，同時準確度與精密度非常優秀，可以有效地測量和分析土壤環境中對應重金屬元素的具體含量。

2.2石墨爐原子吸收光譜法

該方法為一種通過使用電流加熱原子化的分析技術方法。在實踐中，水平方向對石墨爐進行加熱有效處理了溫度分布不一致的現象，石墨爐原子化的產生非常關鍵，針對火焰原子化有著比較強的技術優勢，和火焰原子化技術進行比較分析，靈敏度有了十分明顯的提升（約提升3~4個數量級），整體靈敏度約為10-12~10-14量級。值得注意的是，雖然技術優勢性比較明顯，但是石墨爐原子吸收光譜法仍然存在有一定的技術制約性，如該技術的重現性不如火焰法，在待測土壤樣本中重金屬成分比較復雜時，可能存在較大的誤差。

2.3火焰原子吸收光譜法

在土壤環境監測工作中，火焰原子吸收光譜法是目前最為常見的技術方法之一，該方法的最大優勢是對大部分重金屬元素都適用，并且具有檢測速度快、檢測成本低廉、操作方便、結果誤差小等優點。在實驗室環境下，大部分使用空氣-乙炔火焰，溫度約2300℃，并不能完全融化所有金屬元素，因此在后續的實驗中把空氣改良為預先混合氧氣，提升氧氣的濃度讓火焰溫度進一步提升，之后又進一步改良，將火焰改造成氧化亞氮-乙炔，此類火焰最高溫度可以突破3000℃，可以有效處理絕大部分原本不易融化的土壤金屬元素的檢測問題。

3待測土壤樣本的預處理方法

3.1懸浮液技術

此技術的本質是把待測土壤樣本搗碎、研磨處理后，將其制成懸浮液，并送入到原子化設備當中。在土壤環境監測作業中，懸浮液技術非常常見，其優點為操作簡單。如在使用懸浮液技術對土壤中的銅元素含量進行測量時，可以首先使用適量的土壤進行過篩烘干處理，之后把0.1g樣品放置于10mL的容量瓶當中，并添加適量的濃硝酸溶液和瓊脂溶液，再使用震蕩機震蕩180s，之后正式進行檢測作業。值得注意的是，對懸浮液技術質量產生影響的主要因素涉及有懸浮液的酸性、懸浮液的整體濃度、待測土壤的顆粒度等，因此，通過調查我國所制定的相關技術標準可知，懸浮液中，使用硝酸濃度應為0.2ml/L，瓊脂溶液濃度為1.5g/L，待測土壤顆粒直徑76~80μm，滿足以上3個指標要求后所得出的數據精度往往是比較精確的，因此在使用懸浮液技術時，必須要確認以上三種指標是否滿足實驗精度要求，只有這樣，才能有效保障實驗結果的準確性。

3.2微波消解技術

微波消解技術是使用化學技術來對待測土壤樣本進行預處理的技術。同傳統外部加熱的方式存在不同，微波消解技術是從土壤樣本內部開始進行加熱處理的。通過使用微波消解技術，能夠在很短的時間內讓待測土壤樣本內部上升到較高的溫度，有效降低了土壤樣本進行預處理的時間，顯著提升了實驗活動的效率。另外，因為在微波消解法技術背景下，土壤溶解樣本是在封閉環境下開展的，因此土壤樣本在被加熱的過程中，樣本自身損失將會大幅降低，由此提升了實驗過程中的精確性。例如：在針對某一土壤樣本進行檢測的過程中，先使用微波消解技術，之后再使用電熱板對土壤樣本進行加熱驅酸，實現對土壤樣本的前期預處理，之后使用原子吸收光譜法對土壤中所含有的鉛離子等進行檢測，在多次進平行實驗后可以了解到，其與標準差＜4.7%，加標加收率控制在94.1%~98.6%與96%~102.2%，微波消解法和傳統技術方法進行對比，有著更加優秀的精密性和回收率。

3.3超聲波輔助技術

超聲波輔助技術的原理是，通過超聲波所攜帶的能量，讓土壤樣本中的內部空氣逸出，在空氣逸出的過程中會釋放一定的熱電荷，另外土壤的塌縮也會產生一定的熱點，導致土壤內部問題提升。超聲波輔助技術的使用環境限制很小，并且此項技術不會造成污染、成本低廉，處理時間較短。例如對土壤樣本進行檢測時，分別使用懸浮液直接進樣檢測和超聲波處理土樣懸浮液的進樣速率是7mL/min，在測試的過程中不會產生毛細管堵塞的問題。另外一種處理技術是進樣速率為3mL/min，在測試環節中存在毛細管堵塞的情況，并且對其他4組樣品開展平行檢測，測試結果為1.9%＞RSD，加標回收率為94.5%~107%。盡管超聲波輔助技術在土壤環境監測活動中展現出了諸多優勢，但是在許多環節層面仍然存在一定的欠缺，因此在針對土壤樣本進行處理的過程中，不應單純固定使用某一技術方式，而是需要多種技術方式搭配使用，才能夠讓效果最大化。

4土壤環境監測中原子吸收光譜法的具體使用路徑

4.1針對土壤中重金屬元素形態進行分析

實際上，在土壤當中，重金屬元素可能以不同的形態出現。重金屬存在于土壤之中，大體可以劃分成穩定性良好的形態與穩定性較差的形態。通常重金屬污染都是因為穩定性較差的形態所導致的。所以深入了解并分析重金屬元素形態對土壤重金屬污染監測的質量將會產生比較巨大的影響。為了充分認識重金屬在土壤中的危害，研究人員需要對重金屬含量進行測評。例如：在針對某一地區進行土壤質量檢測的過程中，發現該地區土壤中存在有大量的重金屬元素超標，涉及有As、Cd、Gn、Cu等重金屬元素，而在這些重金屬元素當中，As主要以殘渣的形態出現，Gn和Fe—Mn以氧化物結合為主要形態出現，所以根據這一檢測結果，環保部門工作人員便可以根據所在地區的土壤監測實際結果，采取有效的土壤修復和治理策略。

4.2土壤金屬污染評價中使用原子吸收光譜法

土壤是農業、工業等諸多行業中進行生產活動的核心物質基礎，并且還是工業、農業生產所必需的，但是伴隨著中國城市化建設的不斷深入以及各行業的科技含量的日益提升，國內有許多地區的土壤都出現了一定程度的污染和破壞，其中工業廢水廢料排放、重金屬農藥使用、磷肥超標使用都是造成土壤污染的重要原因。所以，面對日益嚴峻的環境問題，環保部門有必要通過原子吸收光譜法，來對土壤中重金屬污染物的含量進行了解，并對土壤的功能進行重新規劃，讓各種類型土壤仍然能夠起到應有的作用，并控制土壤污染被進一步惡化。例如：某地區土壤因為改革開放初期沒有得到有效的限制，因此造成了比較嚴重的污染，土壤中Hg含量嚴重超標，為了能夠恢復當地的土壤功能，經過相關領域專家的慎重評估，認為當地重金屬含量仍然處在可控范圍內，并且滿足國家所規定的某些重要的種植土壤要求，因此，從2015年開始，當地便開始在被污染土地種植重要作物，經過五年之后，當地土壤的重金屬含量得到了有效控制，土壤環境也得到了有效改善。

5結束語

整體來講，在土壤環境監測工作中，針對重金屬的檢測一直是一項重要工作，而原子吸收光譜法，便是針對重金屬檢測最為有效，同時也是最為常見的技術方法，它不僅能夠高效、便捷地檢測土壤中的各類常見重金屬物質，同時也能夠幫助相關工作人員制定有效的土壤環境治理方案，因此，加大對原子吸收光譜法的研究和使用力度，對于改善我國生態環境，有著十分重要的意義。

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作者：趙薇 單位：山東省棗莊生態環境監測中心