試論土壤重金屬光譜檢測技術

張文磊

（重慶開元環境監測有限公司 重慶 400020）

土壤是一種寶貴的自然財富，是人類得以生存和發展的物質基礎。然而隨著工業的迅猛發展，土壤重金屬污染問題日益凸顯，并通過食物鏈最終蓄積在人體內，給人類的生命健康造成了嚴重威脅。所以，基于土壤重金屬光譜檢測技術予以探討具有相當積極的現實意義。

1 土壤重金屬光譜檢測的分析

1.1 國內研究現狀

在重金屬光譜檢驗方面，我國雖然起步偏晚，但發展態勢良好。主要涉及如下方面：1）在原子吸收分光光度分析法的幫助下對經過酸消解處理后的土壤樣本進行分析，從而得到其中的組分及含量，如銅和鉛等；2）借助表面增強拉曼光譜法，同時結合巰基苯甲酸的應用，通過掃描電鏡完成對重金屬離子的相關分析；3）在LIBS方法的幫助下，對土壤中的某些金屬成分予以準確檢測，獲得相關數據并加以深入分析，以期了解LIBS在定量化反演領域所具有的應用效果及優勢[1]。

1.2 國外的研究現狀

在土壤重金屬光譜檢測技術方面，國外起步較早，研究成果較多，主要涉及如下方面：1）在反射光譜的幫助下，對礦區土壤重金屬污染狀況進行分析和評價；2）基于LIBS方法，對土壤中某些技術元素進行檢測以及分析；3）在電感耦合等離子體發射光譜技術對事先經過相應處理的土壤進行分析，得知其中重金屬的實際含量以及具體形態；4）研究方向日趨多元化，如智能軟件技術和LIBS方法聯合應用，對土壤中的鎘元素予以分析。

2 土壤重金屬光譜檢測方法分析

2.1 激光誘導擊穿技術與原子熒光光譜法

激光誘導擊穿技術（英文簡稱LIBS）屬于一種應用廣泛的激光燒蝕光譜分析技術。其工作原理是：激光在會聚透鏡的幫助下完成會聚，高峰值功率密度將會對目標樣品施加作用，使其表面物質發生氣化及電離，進而釋放出具有高溫及高能性質的等離子體，并向四周輻射原子光譜以及離子光譜，并為相應的光學系統所捕捉，經由輸入光纖被耦合到光譜儀的入射狹縫中，光譜信息便會經由數據采集控制器傳輸給計算機，對目標光譜予以相應分析，便能夠計算出被測物質的具體成分以及濃度[2]。

原子熒光光譜法（英文簡稱AFS）的原理如下：由激發光源提供相應的發射光，對一定濃度條件下的目標元素的原子蒸汽予以照射，從而獲得原子熒光，應用Lambert-Beer定律對測定熒光強度予以分析和計算，如此一來便能夠準確計算出待測樣品中目標元素的具體含量。

2.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法（英文簡稱AAS）的原理如下：由空心陰極燈提供一束相應波長的入射光，并穿過位于原子化器中目標元素的原子蒸汽，部分入射光將會被吸收，至于穿過部分則會被送入分光系統以及檢測系統，便可得到吸光度，基于吸光度和目標元素原子濃度之間的線性關系，便能夠計算出待測物的具體含量。

2.3 表面增強拉曼光譜法

表面增強拉曼光譜法（英文簡稱SERS）的突出特性就是能夠獲得很大的增強因子，即在SERS現象中，常規拉曼光譜所提供的拉曼信號將會被大幅增強，另外，SERS光譜有效規避了散射截面相對偏低的缺憾，所以，SERS已經發展成為一種應用價值非常高的激光光譜技術。SERS技術除了具有理想的特異性之外，還特別適合生命科學領域的相關研究，如分子水平的非標記無損傷檢測研究。該技術具有優異的靈敏度，能夠在單分子水平上進行相關檢測，以液體環境下的檢測為例，其檢測線度相當理想，高達10m到14m之間。

2.4 X射線熒光光譜技術

X射線熒光光譜技術的原理如下：待測樣品對X射線的吸收效果將會隨其成分種類及數量的不同而發生相應的變化，從而可實現對待測樣品中目標成分的定性測定以及定量測定。該技術不僅融合了現代電子技術，而且融合了光譜分析技術，同時還融合了計算機技術等，具有較為廣泛的應用空間和前景，因而發展成為當前備受矚目的現代化儀器分析技術[3]。

3 結語

隨著相關分析方法的先后確立和完善，分析儀器正在“化繁為簡”，更加多功能化，更加自動化，更加智能化，更加小型化，除此之外，在檢測精度以及靈敏度這兩大方面也獲得了質的提升和飛躍，這為土壤重金屬光譜檢測工作的高效開展奠定了堅實的基礎。

[1]李淑敏,李紅,孫丹峰,周連第,鮑京.利用光譜技術分析北京地區農業土壤重金屬光譜特征[J].土壤通報,2011,03:730-735.

[2]劉燕德,萬常斕.土壤重金屬光譜檢測技術的研究進展[J].中國農機化,2012,02:76-80.

[3]施新花.試析土壤重金屬光譜檢測技術的發展進程[J].中國新技術新產品,2013,11:26.