原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用分析

鄭偉+趙智

摘 要：隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的工農(nóng)業(yè)取得了很大的進(jìn)步，隨之產(chǎn)生的污染也日益加劇，尤其是污染物對土壤環(huán)境的污染。而原子吸收光譜法作為監(jiān)測土壤環(huán)境的重要方法，在分析土壤中重金屬具體情況并對其進(jìn)行處理起著至關(guān)重要的作用。因此，本文主要從原子吸收光譜法的分類入手，詳細(xì)介紹了其在土壤環(huán)境監(jiān)測中的具體應(yīng)用辦法和形式。

關(guān)鍵詞：原子吸收光譜法；土壤環(huán)境監(jiān)測；應(yīng)用分析

一、概述原子吸收光譜法

（一）火焰原子吸收光譜法

火焰原子吸收光譜法在我國目前應(yīng)用最為廣泛，主要應(yīng)用于對易原子化的元素監(jiān)測中。這種原子吸收光譜法對元素的感知較為靈敏，檢測極限較高且速度快，分析成本低，容易操作等。目前我國實驗室內(nèi)最多使用的火焰是空氣-乙炔火焰，但由于這種火焰溫度較低，對難熔的氧化物元素和高熔點高沸點的元素難以原子化。火焰原子吸收光譜法發(fā)展到現(xiàn)在，仍存在一定的不足，此項技術(shù)受限制于霧化器的霧化效率和原子化效率，使得定量分析只能處在ppm量級，影響到檢測的靈敏度，尤其是在監(jiān)測重金屬含量較低的土壤樣本中無法直接測定效果。

（二）石墨爐原子吸收光譜法

石墨爐原子吸收光譜法是在進(jìn)行土壤樣本處理時利用石墨材料作為原子化器，并通過電流加熱進(jìn)行元素原子化分析的方法。此項技術(shù)的進(jìn)樣量較少，原子化過程的溫度可控制，且實驗安全系數(shù)較高。然而，由于電阻加熱石墨爐原子化器的結(jié)構(gòu)簡單且操作簡便，在原子化過程中容易出現(xiàn)受熱不均、信號重現(xiàn)度不好等現(xiàn)象，甚至在監(jiān)測成分復(fù)雜的土壤樣本時出現(xiàn)背景吸收干擾情況，最終影響到監(jiān)測結(jié)果。此外，石墨爐原子吸收光譜法還存在一定的技術(shù)漏洞，比如分析面較窄、測定時間較長和監(jiān)測成本較高等。

（三）氫化物發(fā)生法

氫化物發(fā)生法主要是對易于形成氫化物的元素進(jìn)行原子化檢測的，具有極高的靈敏度。易于氫化的元素在火焰原子化時靈敏度很低，若采用酸性介質(zhì)硼氫化鈉進(jìn)行原子化處理，就可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)將元素還原成為氣態(tài)的氫化物，從而將檢測限度降低到ppb級。此項檢測技術(shù)可以實現(xiàn)元素和基體的高效分離，具有干擾少、進(jìn)樣速度快、分析精密準(zhǔn)確等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于汞等重金屬元素的監(jiān)測。

二、遠(yuǎn)在吸收光譜法在土壤環(huán)境檢測中的具體應(yīng)用

（一）土壤樣品的前處理

1.電熱板濕法消解

電熱板濕法消解是一種常見的土壤前處理方式，主要是將一定量的土壤樣品置于四氟乙烯消解容器內(nèi)，加入混合酸消解體系，接著置于電熱板上進(jìn)行加熱消解。這種方式具有稱樣量范圍較廣、消解過程操作步驟簡便、易于控制等優(yōu)勢。但樣品的消解過程需要較多的高純度強(qiáng)酸試劑且試劑容易帶入雜質(zhì)，最終會影響到監(jiān)測結(jié)果，消解過程中產(chǎn)生的酸性氣體也會帶來環(huán)境污染，危害到人體健康。此外，開放式消解過程中的土壤樣品也會被空氣中的雜質(zhì)污染，影響到測定結(jié)果。

2.干灰化法

干灰化法可廣泛適用于各類土壤樣品的前處理。干灰化法的具體操作如下：稱取定量的土壤樣品放于坩堝中，首先在可調(diào)式電爐上小火碳化，接著轉(zhuǎn)移到馬弗爐550℃灰化，直至樣品呈現(xiàn)灰白色取出樣品，最后在樣品冷卻后用濃度較低的酸性溶液進(jìn)行灰分溶解。此種土壤前處理方式最大的優(yōu)點就是加入試劑種類少、灰化過程較為封閉、空白值較低等。但干灰化法消解時間較長、稱樣量較大，且在灰化過程中元素容易損失減少，容易出現(xiàn)樣品污染現(xiàn)象。

3.微波消解法

微波消解法是一種新型的土壤處理技術(shù)，可以實現(xiàn)土壤樣品的快速溶化。微波加熱與傳統(tǒng)的傳導(dǎo)加熱不同，它是利用樣品和酸性溶液混合吸收微波產(chǎn)生的深層加熱，在短時間內(nèi)提高溫度，快速消解樣品。微波消解在封閉的容器內(nèi)可以減少樣品中各成分的損失，大大提高了測定結(jié)果的精確度。同時，這種方法溶解樣品速度快、耗能小、污染少、回收率較高，適用于易于揮發(fā)元素的檢測分析。

（二）具體應(yīng)用形式

1.在土壤環(huán)境重金屬污染評價上的應(yīng)用

土壤作為人類生存的物質(zhì)基石，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作用不可替代。目前我國的城市化進(jìn)程不斷加快，工業(yè)取得了很大的發(fā)展，也使得我國的土壤層遭到不同層次的污染。現(xiàn)階段，我國的土壤污染形式主要有三種：工業(yè)廢渣廢氣中重金屬的擴(kuò)散、沉降和累積；含重金屬農(nóng)藥和化肥的大量使用；含重金屬的廢水灌溉農(nóng)田。因此，這就迫切需要國家相關(guān)環(huán)保部門加強(qiáng)土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，利用相應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)建立健全土壤環(huán)境重金屬污染評價機(jī)制。這在一定程度上也說明了原子吸收光譜法在土壤環(huán)境重金屬污染評價中應(yīng)用的重要性。比如，鎘元素容易富集在農(nóng)作物中，威脅到人類的身體健康。科學(xué)家可以采用火焰原子吸收光譜法測定土壤層中鎘含量。

2.在分析重金屬元素形態(tài)上的應(yīng)用

元素的形態(tài)就是元素存在于地球的具體形式，而重金屬元素主要有交換態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)三種。從技術(shù)角度來看，分析重金屬元素形態(tài)是一項過程復(fù)雜和技術(shù)要求較高的工作，還要求分析方法具有較強(qiáng)的分離能力和較高的監(jiān)測靈敏度。因此，在應(yīng)用原子吸收光譜法進(jìn)行重金屬元素形態(tài)分析時，必須做好對土壤樣品中不同化學(xué)形態(tài)重金屬含量的測定工作，并分析不同金屬形態(tài)所占的比例和殘渣含量，進(jìn)而確定重金屬污染物在土壤中的形態(tài)分布特征，為土壤樣品所在地的污染控制和治理提供依據(jù)。

三、小結(jié)

綜上所述，原子吸收光譜法在監(jiān)測土壤環(huán)境重金屬時，可根據(jù)重金屬種類和濃度的不同采取不同的原子化技術(shù)，同時結(jié)合科學(xué)合理的土壤前處理方法測定樣品重金屬元素含量。我國的原子吸收光譜法在具體應(yīng)用時較為靈敏高效，但還是有一定的缺陷。隨著土壤樣品溶解技術(shù)和進(jìn)樣技術(shù)的不斷發(fā)展，原子吸收光譜法的性能將得到較大的提升，獲得較高的消解效率。

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