原子吸收技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用探討

摘要：在環(huán)境監(jiān)測中，原子吸收技術(shù)的運用極為重要，這項技術(shù)的提出與應(yīng)用給環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)帶來了歷史性的變革與發(fā)展，其中代表性的方法為原子吸收光譜法。本文以原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的實際應(yīng)用為例，分析原子吸收光譜法的基本操作方法和樣品處理技術(shù)，并對該項技術(shù)的在實際中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：原子吸收技術(shù)；土壤監(jiān)測；應(yīng)用

中圖分類號：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）03-0139-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.080

Abstract： In environmental monitoring， the application of atomic absorption technology is extremely important. The introduction and application of this technology bring historic changes and developments to environmental monitoring and protection. The representative method is atomic absorption spectrometry. In this paper， the application of atomic absorption spectrometry in soil environmental monitoring as an example， the basic operation of atomic absorption spectrometry and sample processing techniques are analyzed， and the application of the technique in practice is reviewed.

Key words： Atomic absorption technique； Soil monitoring； Application

原子吸收光譜法具有靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)、精度高以及速度快、適用情況廣等諸多種優(yōu)點，因而在環(huán)境監(jiān)測分析中被廣泛運用。20世紀(jì)80年代，國家環(huán)保局就在《環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中就將原子吸收光譜法列入環(huán)境監(jiān)測有關(guān)金屬元素的范例標(biāo)準(zhǔn)方法[1]。

1 原子吸收在環(huán)境監(jiān)測中的地位

原子吸收技術(shù)的主要優(yōu)勢在于其選擇性強(qiáng)、靈敏度高、分析范圍廣、抗干擾能力強(qiáng)。而ICP-AES儀器最大的缺點就是價格非常昂貴，并且不接受專業(yè)培訓(xùn)很難快速掌握，特別是監(jiān)測一些復(fù)雜樣品中的微量元素，ICP-AES法便難以實現(xiàn)，更不用說超痕量元素了。原子熒光光度計只針對部分某些特定元素具有較好的效果，對于Cd、Pb等元素，監(jiān)測過程極其繁瑣且抗干擾性差，遠(yuǎn)不如原子吸收技術(shù)。總而言之，原子吸收技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測過程中是難以完全替代的不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)[2]。

2 原子吸收技術(shù)的三種細(xì)分方法

2.1 火焰原子吸收光譜法

火焰原子吸收光譜法多應(yīng)用于可原子化的元素，并且對大部分元素敏感，檢測極限與速度相對較高，而且檢測模式簡單，具有高可重現(xiàn)性，單次監(jiān)測成本低。但是這種技術(shù)只有在達(dá)到ppm級時才可以定量分析，也就是說該技術(shù)的監(jiān)測精度受霧化器與元素原子化水平的高度制約。

2.2 石墨爐原子吸收光譜法

石墨爐原子吸收光譜法是為了提高元素的原子化，通過利用石墨材料與電流加熱技術(shù)促進(jìn)元素原子化。該檢測方法只需要極少的樣品就能夠完成檢測，并且元素原子化的溫度可以相對自由調(diào)節(jié)，實驗安全系數(shù)較高。不過該方法也存在著分析范圍窄，成本高，精度低，耗時長等缺點，并且難以重現(xiàn)，當(dāng)樣品成分相對復(fù)雜時，檢測過程就非常容易受到干擾[3]。

2.3 氫化物發(fā)生法

氫化物發(fā)生法靈敏度高，如Ce、Aa、Hg、Ph、Bi、Sb、Sn、Se等容易形成氫化物的元素常用這種方法。這類元素在酸性環(huán)境中，用硼氫化物處理，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)可以形成氣態(tài)氫化物。因而利用該分析法能夠讓被分析的元素與基體相分離，進(jìn)而大大降低在檢測過程中的干擾，檢測精度可以明顯上升。

3 土壤樣品處理方法分析

原子吸收技術(shù)在土壤監(jiān)測中的關(guān)鍵一環(huán)就是對樣品土壤進(jìn)行處理，因此下面簡單介紹幾種土壤處理方法。

3.1 電熱板濕法消解法

電熱板濕法消解法相對而言比較操作，因而得到廣泛使用。但是該方法消化的時間較長，同時因為加入的大多為高純度強(qiáng)酸，因此很容易形成較多雜質(zhì)，進(jìn)而影響檢測精度；此外在消化時還會產(chǎn)生許多的酸性氣體，這對實驗人員的身體健康有較嚴(yán)重的威脅[4]。

3.2 干灰化法

干灰化法的優(yōu)勢在于空白值較低，雜質(zhì)較少，應(yīng)用范圍廣，因此幾乎可以應(yīng)用于絕大多數(shù)樣品，但是也存在處理時間長、元素?fù)p失以及污染環(huán)境等問題。

3.3 微波消解法

微波消解法是指利用微波對樣品進(jìn)行加熱，進(jìn)而在短時間內(nèi)使樣品整體溫度均勻提升，此時，樣品分解會加快，溶解速度也得到明顯提升。這種處理方式可以有效的避免環(huán)境污染問題。同時由于這種方法是在密閉空間中進(jìn)行試驗，所以還可以有效地避免樣品元素?fù)p失，進(jìn)而提高實驗精度。

總而言之，土壤種類復(fù)雜，土壤樣品的基質(zhì)存在非常大的差異，因此需要根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇對應(yīng)的方法。

4 原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的實際應(yīng)用

4.1 在土壤重金屬污染評價中的應(yīng)用

工業(yè)廢渣、廢氣中重金屬的擴(kuò)散、沉降、累積，含重金屬廢水灌溉農(nóng)田，以及含重金屬農(nóng)藥、磷肥的大量施用，是造成土壤的重金屬污染的主要原因。

筆者采用火焰吸收原子光譜法對某廢棄砂金礦土壤中的Hg、As等重金屬污染情況進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該地土壤中的Hg、As等5種元素含量均低于標(biāo)準(zhǔn)值，與天然土壤相比，As、Cd、Cr分別增加了83%、78%、101%。梅羅綜合污染指數(shù)0.7

筆者采用火焰吸收原子光譜法對某中藥材基地土壤中Hg、As、Pb、Cd、Cr等元素進(jìn)行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，雖然該地的土壤存在一定污染，但土壤樣品中重金屬含量均未超標(biāo)，均符合無公害中藥材環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 重金屬元素形態(tài)的分析

元素形態(tài)是指元素存在的具體形式，重金屬在土壤和沉積物中，可以交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、硫化物、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)存在，前3種形態(tài)穩(wěn)定性差，后兩種穩(wěn)定性強(qiáng)，重金屬污染物的危害主要來源于穩(wěn)定性差的形態(tài)。

為探究土壤中重金屬對生物的潛在危害性，筆者對某地區(qū)公路旁的216個表層土壤樣品中的Pb、Zn、Cu、Ni、Cr等重金屬元素的不同形態(tài)含量進(jìn)行監(jiān)測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤中重金屬有效態(tài)占比較大，有效態(tài)的主要存在形態(tài)為有機(jī)態(tài)和Fe-Mn氧化結(jié)合態(tài)，在5種重金屬元素中，Zn的有效態(tài)含量最高，殘渣態(tài)較低，因此應(yīng)該注意其該地生態(tài)系統(tǒng)的潛在威脅。為揭示土壤重金屬形態(tài)分布及生態(tài)風(fēng)險狀況，筆者采集某河岸12個土壤樣品進(jìn)行重金屬形態(tài)分析，研究結(jié)果顯示，該河岸土壤受到嚴(yán)重的重金屬污染，7種重金屬元素中，As、Cd、Zn與Cu屬于重度污染的水平，其中As以殘渣態(tài)居多，Zn以殘渣態(tài)和Fe-Mn氧化物結(jié)合態(tài)居多，Cu則以殘渣態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)居多，Cd具有形態(tài)多樣的分布特征，因此初步判定，As和Cd為該河岸土壤重金屬污染治理和修復(fù)的首要控制元素。

5 小結(jié)

在未來原子吸收光譜法可與其他檢測手段聯(lián)用，比如原子吸收光譜與高效液相色譜、氣相色譜、毛細(xì)管電泳等聯(lián)用，減少測量誤差，從而提高其檢出限、測量精度，使人們對土壤樣品的監(jiān)測水平得到進(jìn)一步的提高，使其在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用范圍越來越廣。

參考文獻(xiàn)

[1]俞輝.土壤環(huán)境監(jiān)測中原子吸收光譜法的應(yīng)用方法[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017，（15）：128-129.

[2]李娜，梁麗.淺析原子吸收光譜法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)（文摘版），2016，（5）：00269-00269.

[3]臧娜.原子吸收方法在土壤檢測中的應(yīng)用研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2016，（5）：186-186.

[4]曾凡鋒.原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].建材發(fā)展導(dǎo)向2017，15（2）：322-323.

收稿日期：2018-01-11

作者簡介：邱福文（1977-），男，大學(xué)本科，環(huán)保監(jiān)測工程師，研究方向為環(huán)境保護(hù)監(jiān)測。