原子吸收光譜法在土壤環境監測中的應用分析

郭麗娟 王小楠

1.山東魯美克環境工程有限公司；2.濟寧礦業集團有限公司安居煤礦

1 引言

我國經濟的不斷發展成就了許多行業的崛起，GDP數值也不斷超越各國，走在世界前端，從農業大國慢慢轉向工業大國，但是隨著社會發展隨之而來的就是環境的污染，例如房地產行業要建造房屋就需要大量土地，就會涉及大量植被消失，植物凈化空氣的能力也在不斷消失，有可能會造成土地沙漠化等更嚴重的后果。還有一些工廠為了發展減少污水處理的成本，就會將一些污染物直接排放到土壤中或河流中，再經過生物圈的水循環以酸雨的形式降落。原子吸收光譜法能夠很好的監測土壤環境中重金屬和一些污染物的含量，通過數據或者模型的方式反饋給工廠和一些公司，采用合理的手段減少土壤污染。下文主要對原子吸收光譜法的優缺點及其在土壤環境監測中的應用展開闡述。

2 原子吸收光譜法的概述

在化學的元素周期表中能了解到每個原子的外層電子排布圖都不相同，各種元素的原子結構也是不相同，還有一些同位素存在，例如氕、氘、氚。同位素的存在在土壤中一般比較難監測出來，但是原子吸收光譜法能夠做到。原子在進行躍遷的時候都會得到一部分能量，才能夠從基態躍遷到激發態，就像水要從液態變化為氣態是需要從空氣中吸收熱能才會發生升華的過程。原子吸收光譜法就是通過原子吸收光譜儀發出輻射線，原子吸收這個輻射線發生躍遷，這個過程當中吸收的程度再通過共振吸收線的方式在電腦上表達出來，進行定量和定性的分析的一種方法。原子吸收光譜法就是利用原子吸收特定的輻射線時的吸收程度來進行定量分析。

3 土壤環境監測的意義

土壤是人類生產生活的重要生產資料，不論是以前的農業國家還是現如今的工業國家，都是需要土壤這個重要的生產資料。因為人類需要進食，農作物的生產需要在土壤中進行，所以土壤對于人類的重要性不言而喻。但是現如今隨著社會經濟的不斷提升與發展，土壤環境越來越糟糕，一些加工廠為了節約污水處理的成本直接將污水排放至土壤中，然后經過生物圈的水循環又以酸雨的形式使土壤受到二次傷害。

在“金山銀山就是綠水青山”的發展理念下，國人應當重視環境保護的重要性，一些工業管理者也應當服從規章制度以自己的力量保護環境，保護土壤環境。本文中運用原子吸收光譜法對土壤中污染物進行檢測，主要是重金屬含量和形態的檢測，通過檢測數據對土壤環境采取一些改進措施，不斷加強土壤環境的凈化，將污染物和一些重金屬含量控制在合理范圍內，讓國民吃得放心，過得開心，富有精氣神，這就是土壤環境監測的意義。

4 原子吸收光譜檢測方法

4.1 火焰原子吸收光譜法

火焰原子吸收光譜法是使用最廣泛的一種原子吸收光譜法，最常用的是空氣—乙炔火焰，其具有操作簡單方便，同時檢測速度快成本也比較低等優點，但是對于一些比較微量的樣本不能進行檢測，因為火焰溫度較低不能夠進行很好的元素分離，就會導致靈敏度低，所以對于樣本量的要求也比較多。其工作原理主要是通過火焰給予原子能量，原子經過吸收能量發生躍遷，每個原子吸收的程度不同，從而表現出不同的吸收線，然后對吸收線進行分析做出定量分析。

4.2 石墨爐原子吸收光譜法

石墨爐原子吸收光譜法是采用石墨這種材料作為原子化器，石墨爐具有靈敏度高、操作簡單、進樣量少等特點，對于一些樣品量很少的物質能做到較好分析。但是其缺點也比較明顯，例如精度較差、成本很高，檢測一次需要花費較高成本，對于一些比較復雜物質的檢測過程，會出現很高的干擾從而導致結果不盡人意。在土壤檢測過程中不太實用，因為土壤中所含物質比較復雜，同時為了保證檢測的準確性會進行幾次重復實驗，不僅效果不太理想還會付出較高成本，因此在土壤物質檢驗過程中不建議使用。

4.3 氫化物發生法

氫化物的歷史相對于前兩種方法來說較短，但是其檢測靈敏度極強，特別是針對一些能夠很容易形成氫化物的物質極易檢出，例如Se、Hg、Sn、Pb等元素，這些元素都是土壤中富含的一些重金屬物質。氫化物發生法實現了要分析的元素與基體分離的效率，具有干擾率小、進樣效率高等明顯優勢，對于土壤中的砷和一些河底沉淀物鉛都具有很強的檢出性，是針對土壤物質檢測的一種好方法。

5 原子吸收光譜法在土壤環境監測中的特點

5.1 選擇性強

土壤環境中有許多原子存在，還有許多共存的原子難以分離，就像是雙胞胎似的難以從土壤中將其完全的剝離開來，這就對分析過程造成了很大的阻礙。但是原子吸收光譜法能夠很好地解決這個問題，因為原子吸收光譜法的特點之一就是選擇性較強，能夠對共存原子進行比較好的分離，就算對不能分離的共存原子也能夠做到檢測。這是因為原子吸收光譜相對于其他來說比較窄，譜線干擾的概率很小，這是因為譜線僅僅是在主線系發生指定變化，這樣與發射譜線相比較，干擾線與譜線之間線與線之間重疊的概率很小，所以光譜的干擾性很少能夠做到較高的選擇性。即使在沒有將鄰近的線分的很徹底的情況下也不會對原子吸收光譜的分析過程產生任何干擾。

5.2 靈敏度高

到目前為止原子吸收光譜分析法是檢測原子吸收程度最靈敏的方法之一，在進行大多數元素分析的時候能夠達到ppm數量級，這樣分析靈敏度能夠使得分析過程變得更加簡單，大大地縮短了測定分析的時間，節約了時間成本，同時還能夠加快檢測的速度，提高檢測的效率。靈敏度高的特點能夠使檢測過程中進樣較少，減少前期采樣的成本投入。在土壤檢測過程中，可能會由于地勢危險導致采樣困難，或者采樣數量少不易分析等情況的存在，原子吸收光譜法就很好地解決了這個問題，靈敏度高就能減少進樣還能正常進行分析，即使是微量、痕量、甚至是超痕量都可以進行檢測，提高土壤分析效率。

5.3 分析范圍廣

原子吸收光譜法能夠進行測定分析的元素已經多達73種，可見范圍之廣泛。對于土壤中的元素檢測再合適不過，土壤中成分比較復雜采用分析范圍較廣的吸收光譜更易分析。同時原子吸收光譜法不僅能夠測定液態樣品還能夠測定氣態和固態的樣品，就不需要分析者再對土壤進行稀釋操作，方便又簡潔。同時，原子吸收光譜法不僅能夠對金屬元素進行測定還能對非金屬元素進行間接測定?？梢?，原子吸收光譜法的分析范圍之廣，不同性質不同形態不同量級的元素都能進行分析，在土壤檢測過程中能很好地分析其中的物質，從而反饋給相關機構，做好相關的環境保護的一些措施。

6 原子吸收光譜法在土壤環境監測中的應用

6.1 土壤中重金屬含量檢測的應用

目前土壤中重金屬的污染比較嚴重，正是因為一些工廠的廢棄物和污水沒有經過處理就直接排放到土壤中，土壤中含有植物和農作物，經過土壤中農作物根的吸收作用在植物體中富集，然后種植后的農作物中檢測出農作物超標，危害國人身體健康。或者重金屬到達植物葉片或者植物的氣孔以氣體或者灰塵的形式散發到大氣中，人類從呼吸道吸收進去也會危害到人類健康。所以就應當加強對土壤中重金屬的檢測，將土壤中重金屬的含量控制在一定范圍內，保證環境和人類的健康，促進社會的可持續發展。

原子吸收光譜法在土壤重金屬的檢測中具有靈敏度高、檢測效率高、所需樣本含量少等優點能夠對土壤環境監測做出很好貢獻。原子吸收光譜法檢測土壤中重金屬的基本原理是，從空心陰極燈或者光源中發射出一束特定波長的光線，每種元素會吸收波長的光，然后再通過原子化器中特定待測元素的原子蒸汽時，部分的蒸汽被吸收，根據吸收程度的不同，然后通過原子分光光度計進行測定吸光度，連接電腦做出吸收光譜，進行元素吸收的分析，測定出土壤中某種重金屬的含量。但是這種方法只能定量分析不能進行定性分析，這就需要在檢測之前對土壤中所含的重金屬進行調查和統計。

重金屬對土壤的污染是導致土壤肥力降低的原因，也是導致農作物重金屬超標、農作物發育緩慢、生長矮小的直接原因。通過原子吸收光譜法測定土壤中某種金屬的含量之后，再采用一系列有效方法能夠降低其中重金屬含量，從而提升土壤肥力加快農作物生長，有助于土壤環境的凈化。

6.2 土壤中重金屬元素形態分析方面的應用

元素形態主要是指土壤中重金屬元素是以怎樣的方式存在，如一些比較穩定的存在方式：有機結合態和殘渣態；穩定性比較差的形態有：交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氫化物結合態等。土壤中的重金屬污染物主要都是以穩定性較差的方式存在，元素形態的分析能對重金屬起到對癥下藥的作用。但是對于重金屬形態的分析比重金屬含量的分析更難，這就對土壤檢測提出了很大的挑戰。但是原子吸收光譜法能做到對土壤中重金屬形態的檢測，且擁有檢出率高、靈敏度高、樣本量少等優勢是分析化學中的一個重大進步。能夠很好地檢測出土壤中游離態的重金屬，也能夠檢測出像Fe—Zn這樣的結合態。通過這樣的檢測能夠讓環境監測局對土壤重金屬成分做出正確理性的判斷，從而采取相關措施對土壤中的穩定性較好的重金屬進行降解，起到保護土壤環境，維護土壤環境的安全的作用。

6.3 土壤中重金屬污染評價方面的應用

對土壤中重金屬含量進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。例如在現在大趨勢下，有些創業者會回到家鄉通過承包農田進行菌類種植，提高創業利潤，這是一個好的投資項目。菌類本身對土壤就能起到促進物質循環，凈化土壤的作用，同時一個良好的土壤環境也能對菌類的生長起到促進作用。這就需要進行土壤重金屬污染評價，檢測土壤中鉻離子、鉛離子、砷離子等重金屬含量是否超標，這些重金屬物質超標會對菌類生長起抑制作用。

對土壤重金屬污染進行評價能夠幫助投資者判斷是否值得投資，對土壤的肥沃度做出正確的判斷，盡管前期會有較大成本投入，但是是為了后期更大的收益。所以原子吸收光譜法的應用在土壤中重金屬污染評價方面也占據重要的地位。

7 結束語

土壤是人類生存生活不可缺少的物質之一，但是隨著目前工業的迅速發展導致許多土壤的污染很嚴重，大多重金屬隨著污水、垃圾的排放在土壤中沉淀，隨之引起農作物的重金屬含量超標，引起酸雨的發生。這些都是土壤環境污染帶來的弊端，所以需要對土壤環境進行監測。原子吸收光譜法的出現能夠有效地利用其靈敏度高、檢出效率高等優勢檢測出土壤中的重金屬含量，并且對其在土壤中的元素存在形態和土壤污染評價做出科學客觀的判斷，從而采取相關措施幫助土壤恢復生機活力，促進土壤的可持續發展。