關(guān)于土壤重金屬光譜檢測方法的探析

陳元 陳靜 花星 楊莉 劉燁

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按照大量研究報道顯示，種植物質(zhì)量安全與土壤環(huán)境的關(guān)聯(lián)性比較大。重金屬在進入土壤后，可以通過根系吸收土壤種植物，從而導致重金屬積累，植物也可能通過葉片氣孔吸收空氣中的重金屬。由于當前在種植地區(qū)大量應用在植物促生長素、肥料和農(nóng)藥，相應加劇了土壤污染，從而導致土壤重金屬含量超標，對土壤植物系統(tǒng)造成影響，進一步降低植物品質(zhì)。人類在食用重金屬污染食物后，一般是無法通過代謝系統(tǒng)排出體外，從而對人體健康安全造成威脅影響。因此，為了有效處理該項問題，必須注重檢測和分析土壤中重金屬，并且對比現(xiàn)有重金屬光譜檢測技術(shù)，從而選擇出最佳技術(shù)。

1 原子熒光光譜法

此種檢測方法是基于原子輻射能量分析的分析方法，通過激發(fā)光源發(fā)出的光，照射在待測元素上，促使其產(chǎn)生原子熒光。在此種條件下，熒光強度與待測金屬元素的濃度關(guān)系遵循朗伯—比爾定律，在對熒光強度進行檢測后，能夠計算出待測樣品中不同元素的含量。通過應用原子熒光光譜法能夠發(fā)揮出原子發(fā)射和原子吸收作用，并且可以明顯補充技術(shù)應用的不足。此種檢測方法具備較高的靈敏度，能夠應用到二十多種元素檢測中。此外，該技術(shù)的檢測譜線比較簡單，且低濃度校準曲線線性范圍高達4個數(shù)量級，應用激光作為光源時能夠明顯提升檢出效果[1]。

2 原子吸收光譜法

在農(nóng)業(yè)土壤檢測中，應用原子吸收光譜法能夠分析重金屬元素，還能夠分析和評價農(nóng)業(yè)環(huán)境、土壤背景值、重金屬污染以及水質(zhì)問題。該項技術(shù)的應用優(yōu)勢在于具備較高的選擇性和精密度、較強的抗干擾能力和靈敏度。但是在實際應用期間，也會發(fā)現(xiàn)該項技術(shù)的不足與弊端問題。原子吸收光譜法在同時測定多元素時存在難度，且無法檢測難熔元素和非金屬元素，嚴重干擾復雜樣品的分析結(jié)構(gòu)，降低石墨爐原子吸收分析的重現(xiàn)性。

3 電感耦合等離子發(fā)射光譜法

此種檢測技術(shù)是按照待測元素的離子和原子，通過光源激發(fā)產(chǎn)生特性輻射，通過對該特性輻射強度進行判斷，能夠定量定性分析各元素在土壤樣品與環(huán)境水樣中的含量。應用原子吸收光譜法能夠簡化操作步驟、加快分析速度，且檢出限比較低。此外，該項技術(shù)的動態(tài)線性范圍的檢測寬度比較大，可達到5個數(shù)量級，能夠同時檢測和分析低含量元素和高含量元素，與石墨爐原子吸收光譜儀檢出水平接近。原子吸收光譜法能夠定性、定量分析重金屬元素，明顯提升檢測分析效率，且背景值干擾比較低，基體效應小，具備較高的精密度和信噪比，檢測結(jié)果的準確性比較高[2]。

4 激光誘導擊穿光譜法

該項技術(shù)屬于激光燒灼光譜分析技術(shù)，檢測應用原理如下：激光利用匯聚透鏡匯集，高功率密度能夠確保待測物質(zhì)表面電離氣化，形成高能、高溫等離子體，光學系統(tǒng)可以收集等離子體所輻射的離子光譜和原子光譜，之后利用輸入光纖與光譜儀入射線進行耦合，利用數(shù)據(jù)采集控制器可以將光譜數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)中。通過分析該光譜就能夠?qū)Υ郎y物質(zhì)的濃度和成分進行計算。離子光譜、原子光譜波長與特定元素對應，且光譜信號強度與對應元素存在定量關(guān)系。所以應用該項技術(shù)可以對化學元素進行快速分析。激光誘導擊穿光譜法能夠在現(xiàn)場進行檢測分析，不需要對樣品進行預處理，便于檢測分析，且不會受到待測物品的影響。然而在應用該項技術(shù)時，所使用的檢測儀器成本比較高，且會受到激光脈沖能量起伏性影響，樣品特性會干擾測量穩(wěn)定性。提示樣品特性會對檢測分析結(jié)果的準確性造成影響。通過激光誘導擊穿光譜法檢測和研究土壤重金屬時，應用光學反饋作為光源，以此降低脈沖能量波動。在數(shù)據(jù)處理過程中，能夠利用激光能量起伏校正技術(shù)，消除激光器能量起伏所致影響問題。選擇適宜的采樣延遲時間，能夠加大信號譜的信噪比，合理選擇激光脈沖峰值，能夠降低譜線飽和情況，以免出現(xiàn)自吸收效應。同時還能夠檢測多種重金屬元素。在分析樣品表面與激光聚焦點距離、信號譜線信噪比關(guān)系時，能夠最大限度提升系統(tǒng)信噪比。通過上述措施能夠有效消除不良影響，還能夠同時測量土壤當中的汞、銅、鋅、鎳、鎘、鉛等重金屬元素。

5 X射線熒光光譜法

該項技術(shù)是通過樣品對于X射線的吸收，對樣品中不同成分進行分析的方法。光譜儀結(jié)構(gòu)組成包含譜儀控制、光源、探測器、色散以及數(shù)據(jù)處理等。在實際分析處理過程中，該項技術(shù)與發(fā)射光譜法、等離子體譜法的分析結(jié)果存在差異性，且X射線熒光光譜法在檢出準確性、回收率、精密度以及檢出限等方面能夠滿足相關(guān)要求。將X射線熒光光譜法應用到土壤重金屬檢測中，可以簡化操作步驟，并且不會污染和破壞樣品，檢測速度比較快，且具備良好的再現(xiàn)性和穩(wěn)定性。通過此種技術(shù)能夠快速檢測和評價土壤重金屬和污染情況，能夠滿足土壤環(huán)境污染所需定量排查以及快速定性的要求[3]。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著現(xiàn)代檢測技術(shù)的發(fā)展，相應提升了土壤重金屬檢測水平，能夠確保樣品檢測結(jié)果的準確性，還能夠簡化土壤重金屬檢測的操作步驟。當前也出現(xiàn)了新型檢測技術(shù)，盡管還處于實驗室應用研究階段，相信在不久的將來，該項技術(shù)能夠推廣應用到土壤重金屬檢測中，能夠獲得顯著的成效。