原子吸收光譜法在土壤環境監測中的應用

白玉澤

(山西省陽泉市城區環境保護監測站，山西 陽泉 045000)

專題討論

原子吸收光譜法在土壤環境監測中的應用

白玉澤

(山西省陽泉市城區環境保護監測站，山西 陽泉 045000)

土壤環境的監測是保護土壤環境的關鍵步驟，原子吸收光譜法在土壤環境監測應用中占有舉足輕重的地位。對原子吸收光譜法的技術和應用優勢進行分析，闡述了原子吸收光譜法在土壤環境檢測中的具體應用。

原子吸收光譜法；土壤環境檢測；應用

引 言

1 原子吸收光譜技術

1.1 火焰法

在土壤金屬檢測技術中，火焰原子吸收光譜法是一種較為成熟的檢測技術，應用的范圍較為廣泛。在實際應用中，火焰原子吸收光譜法比較容易控制，能夠進行標準化作業，使用的設備成本較低，操作簡單，容易使用，且不會產生較大的干擾。雖然火焰法有這么多優勢，但也存在一定的缺點。即，對于耐高溫V、B以及Ta等元素，火焰法不能將其徹底離解。特別是在含有堿土金屬的樣品中，金屬元素無法被分解，而共振線在遠紫外區的元素也不能利用火焰法來測定。

1.2 石墨爐法

石墨爐法與火焰法有很大的區別。在相對檢測限和濃度檢測限中，石墨爐法要比火焰法原子吸收的數量級少1個～2個；對于絕對檢測限來說，要少3個數量級。相對于火焰法而言，石墨爐法檢測的速度要慢一些，且只適合測量單個元素。這種方法不能進行大范圍的分析，正常情況下是在2個數量級以下。所以，當火焰原子吸收的檢測限與要求不適應的時候，可以使用石墨爐法進行檢測。

1.3 氫化物法

對于多種元素的分析，氫化物法的應用比較成熟。氫化物法在檢測中比較容易實現自動化作業，具有較高的靈敏度。As、Bi、Se等元素因為具有較低的靈敏度，不能利用火焰法進行檢測，這種情況下就可以采用氫化物方法來進行元素的測定。

2 原子吸收光譜法的應用優勢[4]

2.1 具有很高的靈敏度

當前，原子吸收光譜法應用較為成熟，它是金屬含量檢測方法中靈敏度最高的一種。通常情況下，大部分元素都可以達到ppm數量級濃度范圍。如果使用一些特殊的方法，原子吸收光譜法可以對ppb數量級濃度范圍進行準確測定。由此可以看出，原子吸收光譜分析法具有很高的靈敏度，可有效地縮短元素測定分析的周期，大大加快了測量的速度。

1.2.3 觀察組干預措施 在接受基礎干預措施的同時，觀察組孕婦接受系統性、個體化的孕期營養保健指導，具體措施包括：①成立孕期保健指導小組，成員由2位產科醫生、1位營養師及12位產科護理人員組成，均接受了規范培訓。

2.2 抗干擾性強

原子吸收光譜法的原子吸收寬帶較窄，在實際應用中具有較快的測定速度，因操作簡單而能夠進行自動化操作。在對發射光譜進行分析時，如果共存元素輻射線不能與待測元素輻射線進行分離，就會使強度發生改變。利用原子吸收光譜法進行測定和分析時，由于譜線只受到主線系的影響而發生轉變，在譜線相對較窄的情況下，兩者不會發生重疊的現象，使得測量中不容易受到干擾。

2.3 分析范圍較廣

原子吸收光譜法在測定元素方面具有多種檢測方法和手段，既可以檢測低含量的元素，也可以對微量、痕量與超痕量的元素進行檢測。根據元素屬性的不同，既可以檢測金屬元素、類元素，也可以對一些非金屬元素和有機物進行間接檢測。

3 土壤樣品的前處理方法[5]

3.1 超聲波輔助技術

超聲波輔助技術的主要原理是，在液體介質中存在很多細粉狀固體，當超聲波遇到這些細粉狀固體時會產生空化效應，從而將其中的元素進行提取、溶解和消化。在固-液界面塌陷時，空化氣泡釋放出大量的能量，導致沖擊波和局部產生較高的溫度和壓力，加快了樣品消解的速度。超聲波輔助消化具有很多優勢，它的外界條件較為溫和，對環境的污染較小，消耗的試劑相對較少，消化時需要的時間也很短。在常規的方法作用下，大概需要幾十分鐘或者幾小時的時間進行萃取。在超聲波的輔助下，利用幾分鐘的時間就可以完成，既加快了萃取的速度，也較為方便。利用超聲波處理土壤懸浮液和懸浮液直接進樣測定時，會產生2種不同的效果。實驗表明，利用超聲波進行處理時，處理進樣速度為7 mL/min，在過程中會有毛細管堵塞的現象。而沒有使用超聲波懸浮液處理時，速度為3 mL/min，進樣過程中的毛細管堵塞的次數要比用超聲波多很多。

3.2 微波消解法

微波溶樣技術是近些年才發展起來的較為新型的技術，被廣泛地應用于原子吸收分析樣品前的處理中。微波消解技術是一種較為快速的溶樣技術，是通過內加熱來完成加熱方式的，與傳統的傳導加熱方式有很大區別。樣品與酸混合物在吸收微波后能夠產生即時深層加熱，并且利用最短的時間達到較高的溫度，同時將樣品進行快速分解，使溶解樣品的時間大大縮短。另外，微波消解是在封閉容器里進行的，可防止分析樣品時造成目的物發生損失的現象，使測定的結果更加準確。所以，微波溶樣技術的主要優勢就是溶樣需要的時間較短、消耗能量低、對環境污染少，對于易揮發的元素更加適用。

3.3 懸浮液技術

懸浮液技術是一種應用較為廣泛、處理較為方便的土壤樣品前處理技術，它是直接固體進樣的技術。先將待測樣品搗碎，磨細后放入溶液中并懸浮在上面，然后將原子化裝置直接放入其中。在實際應用中，先將定量的實驗土壤樣品烘干、過篩，稱取0.1 g的固體放入到10 mL的容器中；再將適量的瓊脂溶液和濃硝酸加入其中，利用瓊脂溶液定容；然后振動3 min，進行直接測定。與傳統的處理方法相比，懸浮液技術的檢測速度相對較快，而且更加方便。

4 原子吸收光譜法在土壤環境監測中的應用[6]

4.1 在重金屬元素形態分析中的應用

元素形態是指元素具體的存在形式，土壤和沉積物等都含有元素。而重金屬可以碳酸鹽結合態、有機結合態、交換態和鐵錳氧化物等形態存在。碳酸鹽結合態和交換態等有較弱的穩定性，這些形態的存在會對環境產生嚴重的重金屬污染。所以，元素形態分析要比元素總量檢測的過程復雜很多，元素形態分析對分析手段和分離水平、靈敏度等都具有較高的要求。為了更加詳細地了解土壤和植物系統中重金屬的形態和危害性，對內蒙古某地區公路沿線的土壤進行多個地方取樣，并對其中的Zn、Pb、Ni等重金屬元素的化學形態和含量進行了檢測。從檢測的結果來看，此次取得土壤樣本中重金屬的有效態占據較大的比例，而其中Zn元素有效態含量較高，殘渣態的占比較低。因此，該地區必須重視Zn元素重金屬對生態環境污染的影響。另外，還對惠溪河濱岸的12個地方的土壤樣品進行了重金屬形態分析。實驗表明，惠溪河濱岸的土壤受到了嚴重的重金屬污染。其中，As、Cd、Zn、Cu重金屬含量較高，已經達到重污染程度。而As大多是以殘渣態存在，Zn主要是以殘渣和Fe-Mn氧化物的結合態存在，Cu是以殘渣態和有機結合態存在。As和Cd是此地區最先治理的重金屬污染對象。

4.2 在土壤重金屬污染評價中的應用

土壤是人類賴以生存的重要資源，是生產生活不可或缺的物質基礎，在農業生產中更占據著不可替代的地位。隨著我國經濟的快速發展以及城市建設進程的不斷加快，工業和農業生產對我國的土壤都產生了嚴重的污染。特別是工業廢氣、廢渣和廢液中，重金屬的占比相當大，他們通過不同的方式進入到土壤中，一部分還灌溉到農業土地中，造成嚴重的農業污染。在大興安嶺的古利庫砂金礦土壤研究中，土壤中含有大量的As、Hg等重金屬元素，含量值已經超過了國家標準水平。與天然林木土壤相比，此地區的As、Cr等重金屬元素的含量也在不斷增長。所以，在該地區進行土壤治理時，需要將土壤水分和養分的限制問題納入重點考慮的因素當中。

5 結束語

在生態建設保護理念指導下，土壤重金屬污染已經被納入到重點治理方案中。原子吸收光譜法作為一種成熟的檢測技術，被廣泛地應用到土壤環境監測中。工業和農業的快速發展，加重了土壤的重金屬污染程度，原子吸收光譜法是檢驗土壤重金屬含量科學而有效的方法，它可以根據需要測量金屬的種類和濃度的不同，利用石墨爐、火焰和氫元素發生化學反應，結合預處理技術來進行樣品金屬含量的測定，具有很高的效率和準確率。隨著科技的發展，原子吸收光譜技術也得到不斷提高和完善，從而為減少土壤樣品測量誤差、擴大和提高土壤監測的范圍和效率以及土壤環境的保護提供了更準確的數據依據，有力地促進了土壤的可持續發展。

[1] 史久英，李曉蓉，胡梅.隴南市中藥材基地土壤重金屬含量及評價[J].甘肅農業科技,2014(10):29-32.

[2] 賈月存，于愛琛.微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定土壤中鎘[J].資源節約與環保,2014(1)：121.

[3] 昝樹婷.原子吸收光譜法在土壤環境監測中的應用[J].安徽農業科學,2014(36)：13174-13176.

[4] 劉靜西.淺談原子吸收光譜分析技術在環境監測方面的應用[J].大科技:科技天地,2011(20):68.

[5] 張藝銘.原子吸收光譜法在土壤環境監測中的應用研究[J].黑龍江科技信息,2015(28):143-144.

[6] 張奇磊.石墨爐原子吸收光譜法測定土壤中痕量鉍[J].環境科學導刊,2014(1)：94-95.

Application of atomic absorption spectrometry in soil environmental monitoring

BAI Yuze

(Yangquan Urban Environmental Protection Monitoring Station, Yangquan Shanxi 045000, China)

The monitoring of soil environment is a key step to protect the soil environment. And atomic absorption spectrometry plays an important role in the application of soil environmental monitoring. This paper analyzes the advantages and disadvantages of atomic absorption spectrometry, and expounds the specific application of atomic absorption spectrometry in soil environment detection.

atomic absorption spectrometry; soil environmental monitoring; application

2016-11-23

白玉澤，男，1976年出生，2001年畢業于太原理工大學，本科，工程師，從事環境監測工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.19

O657.31；X833

A

1004-7050(2017)01-0062-03