土壤環境監測中原子吸收光譜法的應用方法

俞輝

摘 要：重金屬作為土壤環境污染的重要手段，其不僅造成環境的嚴重污染，同時還嚴重威脅人類生存，而原子吸收光譜監測技術在這一過程的應用，可以有效解決土壤污染的問題。因此，加強重金屬對土壤環境污染的監測勢在必行。基于此，文章根據原子吸收光譜檢測法的特征，闡述了其主要的檢測方法，為原子吸收光譜法在土壤環境檢測中的應用夯實了基礎，從而對改善土壤環境意義重大。

關鍵詞：土壤 環境監測 原子吸收 光譜法

中圖分類號：X833 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0128-02

1 原子吸收光譜法的特征

1.1 選擇性強

由于原子吸收所具備的特性，其在實踐中有著相對較快的檢測速度，同時可擴展為自動化的操作模式。在分析發射光譜時，如果不能夠將共存元素和待測元素進行分離，這樣就會改變其表現強度。鑒于此種情況下，開展原子吸收光譜的應用，其譜線就不會被輕易干擾，此原理是因譜線只會對主線發生改變。再者，鑒于譜線帶寬較窄又不可重疊的特點，這樣一來，也就不會出現干擾的現象。

1.2 分析范圍廣

以測定元素為例，對其可利用70多種檢測方法進行測定。除可開展低含量及主量元素的檢測之外，同時還可以對微量元素、痕量元素以及超痕量元素的檢測；以元素屬性分類來講，其在開展對金屬元素、類元素檢測的同時，還可對非金屬元素以及有機物進行間接檢測。

1.3 高靈敏度

在常規檢測下，大部分元素的濃度可達ppm級。如果采取某個特殊方法檢測，比如預富集，可以對濃度在ppb級的元素進行檢測。由此可以看出，原子吸收光譜法擁有較高靈敏度，可以節省檢測分析時間，同時還可以提高測量速率。

2 土壤樣品檢測前的預處理

2.1 懸浮液技術

以土壤中的銅成分檢測為例，其主要操作步驟如下：（1）取一定量的土壤檢測樣品進行粉碎并磨成粉末狀，過篩后將土壤做烘干處理；（2）取0.1 g烘干土壤置入10 mL的燒杯中，加入適量濃硝酸和瓊脂溶液混合3 min后進樣測定；（3）對懸浮液的酸性濃度、懸浮劑的濃度以及土壤的粒徑進行試驗分析，由此可知懸浮液硝酸濃度為0.22 mL/L，瓊脂溶液的濃度為1.58 g/L，土壤粒徑在76～82 μm之間，通過對試驗數據分析，3項檢測均合格，該方法同傳統檢測法相比較而言，其檢測方法更為簡便。

2.2 微波消解法

該方法主要采用化學技術對土壤樣品進行處理的一種技術，此技術與傳統外加熱方法有所區別，該技術采用了內加熱方法，具有加熱快的優勢，可以有效縮短處理樣品的時間，提升了土壤實驗效果。此外，溶解樣品是經過密閉容器進行實驗，這樣可以降低樣品損耗，確保實驗數據的精確性。

例如，在土壤鎘和鉛成分含量實驗中，先利用微波消解法再使用電熱板對土樣加熱驅逐酸濃度，預處理后土壤利用原子光譜吸收法對其進行平行實驗，經多次測試后可知其標準差小于4.65%，其加標回收率控制在94.12%～98.62%和96.20%～102.20%之間。由此可知，微波消解法比傳統方法在控制其回收率和緊密度方面效果更佳。

2.3 超聲波輔助技術

強大的超聲波能量可以促使土壤樣品內部的空氣坍塌，而在空氣坍塌時釋放出大量的能量，并將其轉換成熱量。同時，在空氣坍塌過程中發生的摩擦也會生成熱量，這樣一來，其內部的溫度就會升高。

例如，在土壤樣品的測定過程中，其一是將懸浮液直接進樣測定，其二是以超聲波處理土樣懸浮液方法進行測定，通過對兩種測定方法進行比較可知，超聲波處理懸浮液的進樣速率是7 mL/min，而懸浮液直接進樣測定的速率是3 mL/min。在進樣測試環節出現了毛細管堵塞的現象。此時，還對另外4個土壤樣品實行平行測試，其測試的平均差值小于1.9%，加標回收率控制在94.55%～107%之間。由此分析可知，超聲波輔助技術雖具備了許多的優勢，但是在某些方面相比較原來的測定方法而言其還不如原來的方法實用、簡便。基于此種現象，當在土壤樣品進行測定時，不能只是固定在某一種檢測方法的使用上，要將多種檢測技術及方法進行結合使用，這樣不僅會提高檢測效率，同時還會獲得最佳的檢測效果。

3 原子吸收光譜法在土壤環境監測中應用

3.1 土壤環境中鉛的消解和測定

現階段，土壤被重金屬造成的污染日益嚴重，究其根本原因主要是來自一些重工業的廢渣排放以及嚴重超標的廢氣排放所致，同時還包括所排放的工業污水對農田灌溉等造成的土壤污染，但也不排除人們所使用的農藥也殘留少量的重金屬對土壤造成的污染等情況。

例如，人們對鉛元素都不陌生，其是土壤污染的重要金屬元素之一。采用火焰原子吸收光譜法對土壤鉛元素含量進行測定。根據其檢測原理，首先取一定量土壤樣品對其進行酸化處理，結合HNO3-HF-HClO4或HCl-HNO3-HF-HClO4混酸法對其進行消解，在噴入乙炔火焰對其進行處理。消解后通過對不完全驅酸與完全驅酸進行對比分析，取每份0.5 g的標準GSS-13土壤樣品共10份置入特氟龍消解罐中，注入5 mL硝酸，2 mL氫氟酸，對其同時進行空白試驗，混合均勻后密封，放入微波消解儀中進行消解處理。其主要消解步驟見表1所示。

消解完成待冷卻后，注入1 mL高氯酸。在經過驅酸后取溶液50 mL，采用原子吸收光譜儀對其進行測定，其測定結構分為驅酸不完全結果和完全驅酸結果（見表2～3）。

GSS-13土壤的取值標準為21.6±1.2 mg/kg。根據實驗可知，驅酸不完全的土壤樣品中干擾較為明顯，造成土壤中鉛的含量偏高，其平均值為24.308 mg/kg；而完全驅酸土壤樣品中鉛的含量測定平均值為21.172 mg/kg，其消除了其他元素的干擾，符合測定的范圍。由此得出，火焰原子吸收光譜法測定土壤中的鉛消解完成后，應該完全驅酸。

3.2 重金屬元素形態分析

元素形態是指某一元素以不同的同位素組成、不同的電子組態或價態以及不同的分子結構等存在的特定形式。在土壤、沉積物中，重金屬主要元素形態不同，主要包含了以下幾種形態：交換態、有機結合態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態等。重金屬元素形態決定著其穩定性，含有重金屬的土壤環境被污染，大部分是由于重金屬元素形態結構不穩定所造成。目前，元素形態分析是分析科學領域中一個極其重要的研究方向。

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