土壤環(huán)境監(jiān)測中原子吸收光譜法的應(yīng)用研究

王呈偉 付 瑩

1.臨沂市生態(tài)環(huán)境局

2.臨沂市蘭山區(qū)蘭山街道中心幼兒園

1 引言

當(dāng)前，隨著我國社會經(jīng)濟突飛猛進發(fā)展，特別是在經(jīng)濟高速發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展的歷史進程中，在推進工業(yè)產(chǎn)值不斷增長，極大地改變?nèi)藗兩钅Ｊ脚c質(zhì)量的同時，也帶來了一系列較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，特別是涉及重金屬污染。重金屬本身毒性強，難以被生物降解，極大地污染了土壤環(huán)境，并在一定程度上危及人們食品安全和生命安全。因此，進行土壤環(huán)境監(jiān)測，防治土壤環(huán)境污染越來越成為當(dāng)前要解決的迫切社會問題，勢在必行。傳統(tǒng)監(jiān)測模式下，人們?nèi)狈χ亟饘傥廴镜谋O(jiān)測手段，這極大地制約了土壤環(huán)境監(jiān)測工作開展，隨著原子光譜等新技術(shù)的日益成熟，原子吸收光譜法為這一問題的解決構(gòu)建了全新渠道。本文就原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用要點展開分析。

2 原子吸收光譜法的類型及優(yōu)勢

2.1 原子吸收光譜法的類型

原子吸收光譜法是當(dāng)前開展環(huán)境監(jiān)測的重要手段，其基于試樣蒸汽相開展測定工作，對土壤中的某種元素進行具體分析。從應(yīng)用過程來看，該測定方法具有適用范圍廣、靈敏度高的特點[1]。就現(xiàn)有實用技術(shù)而言，火焰法、氫化物法、石墨爐法是原子吸收光譜法應(yīng)用的主要類型，且不同的方法在實際應(yīng)用過程中具有不同的側(cè)重點和各自的特殊性。其中，火焰法應(yīng)用范圍最為廣泛，應(yīng)用技術(shù)最為成熟，但不足的是，火焰法無法測定出Bi、Ta等元素的具體含量；氫化物法在彌補火焰法缺陷的同時，具有一定的靈敏性，而且可以實現(xiàn)分析過程自動化管理，在微量元素污染監(jiān)測中效果突出；石墨爐法的檢查效率較慢，且應(yīng)用范圍較為狹窄，當(dāng)火焰法不能滿足實際監(jiān)測需要時，常采用該方法進行監(jiān)測。

2.2 原子吸收光譜法的應(yīng)用優(yōu)勢

就目前而言，原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用比較普遍。從使用過程來看，該方法具有選擇性強、分析范圍廣、靈敏度高等突出特點。

（1）選擇性較強與其他監(jiān)測方式相比，原子吸收光譜法具有較高的吸收帶寬，故而測定速度較快，自動化程度較高。具體而言，在土壤環(huán)境監(jiān)測中，若采用其他監(jiān)測方式，則需進行發(fā)射光譜的有效分析，這一過程容易受共存元素干擾問題。而在原子吸收光譜法應(yīng)用中，只有當(dāng)主線轉(zhuǎn)變的時候，其譜線才會發(fā)生改變，這有效地避免了共存元素干擾問題，監(jiān)測結(jié)果可靠性較強。

（2）分析范圍較廣。分析范圍較廣是原子吸收光譜法應(yīng)用的又一優(yōu)勢。一方面，其監(jiān)測手段多樣，就原則測定的手段方面而言，其監(jiān)測手段包含了70多種；另一方面，就測定范圍來看，該方法不僅能實現(xiàn)金屬原子的有效監(jiān)測，而且在非金屬元素、有機物監(jiān)測中效果突出[2]。

（3）靈敏度較高。原子吸收光譜法的靈敏度表現(xiàn)在：采用該方法進行土壤環(huán)境監(jiān)測，其監(jiān)測精度能達到PPM 級，在該級別范圍內(nèi)，此方法具有較高的監(jiān)測效率，同時操作方法較為簡單，有效地縮短了監(jiān)測分析的周期，對于土壤環(huán)境保護工作影響深遠。

3 原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的具體應(yīng)用

隨著生態(tài)環(huán)境保護意識的增強，人們對于土壤環(huán)境監(jiān)測的關(guān)注度不斷提升。現(xiàn)階段，采用原子吸收光譜法進行土壤環(huán)境監(jiān)測應(yīng)成為人們進行生態(tài)環(huán)境保護的一個重要環(huán)節(jié)。在原子吸收光譜法使用過程中，不僅要注重土壤樣品的處理測量，而且需對監(jiān)測過程中的干擾問題進行有效處理，并以此來實現(xiàn)土壤污染元素的精確分析。

3.1 土壤樣品處理測量

土壤樣品處理的處理與測量是原子吸收光譜法的首要內(nèi)容。單就樣品處理來說，消化及熔融是其處理的兩種主要手段，從應(yīng)用過程來看，其能有效地破壞土壤礦物質(zhì)的晶格，然后實現(xiàn)土壤中待測元素的轉(zhuǎn)移。現(xiàn)階段，土壤樣品的消化及熔融常采用堿溶系統(tǒng)或酸溶系統(tǒng)進行處理。就堿溶系統(tǒng)而言，碳酸鉀法、碳酸鈉法、氫氧化鈉法等都是較為常用的處理方式，而在酸溶系統(tǒng)應(yīng)用中，常采用的方法有氫氟酸與硫酸、高氯酸搭配兩種方式。目前而言，酸溶系統(tǒng)在土壤處理中的效果較為突出[3]。譬如，將HF-HNO3-HCIO4應(yīng)用于土壤消化，則HF會破壞掉土壤中的晶格，此時待測樣品會轉(zhuǎn)化為SiF4,實現(xiàn)元素揮發(fā)，此時，再添加HNO3既可實現(xiàn)土壤溶解，為原子吸收光譜法應(yīng)用準(zhǔn)備合理的材料，實現(xiàn)土壤中元素的有效測量。

土壤樣品分析過程中，鎂、鉀、鈣等元素是可以進行直接測量的，工作人員只要借助于空氣-乙炔火焰，即可實現(xiàn)這些元素含量的準(zhǔn)確測定。而在鐵、鋅、錳等有效態(tài)元素測定中，需注重一次性浸提劑的有效使用，然后借助于pH 值分析法，實現(xiàn)金屬元素提取，最后測取元素具體含量。

3.2 土壤樣品監(jiān)測的干擾處理

外界因素干擾是影響土壤樣品監(jiān)測效率與精度的重要原因。基于此，在土壤樣品監(jiān)測的過程中，應(yīng)注重感染源的優(yōu)化處理。就光譜干擾而言，其在土壤樣品監(jiān)測中極為常見，具體的表現(xiàn)形式為待測元素分線與共存元素吸收線比較接近，這對人們的觀測造成較大阻礙。針對此類問題，需優(yōu)化分析線選擇，實現(xiàn)波長相近情況的有效控制。電離干擾也是土壤樣品監(jiān)測中常見的一種干擾形態(tài)，相對而言，堿土金屬與堿金屬受電離干擾較為明顯，當(dāng)發(fā)生這種狀況時，原子吸收光譜法無法吸收待測物質(zhì)的特定波長，從而影響最終的測試結(jié)果。在這一問題處理中，可選用火焰法進行監(jiān)測，同時在監(jiān)測過程中，應(yīng)注重火焰溫度的嚴(yán)格控制，確保火焰處于低溫狀態(tài)，降低電離干擾。

3.3 污染元素的分析評價

了解土壤污染情況，并以此為基礎(chǔ)制定有效地污染處理與控制方案，促進土壤生態(tài)環(huán)境保護工作開展是土壤環(huán)境監(jiān)測的根本目的[4]。基于此，在土壤環(huán)境監(jiān)測中，應(yīng)注重污染元素的系統(tǒng)分析。污染元素分析評價工作應(yīng)關(guān)注以下重點：一是在原子吸收光譜法應(yīng)用中，應(yīng)就污染元素的類型、形態(tài)、含量展開分析，以此來掌握當(dāng)前土壤的污染程度。二是在確定具體污染元素后，需分析各污染元素的分布情況，同時在同一污染區(qū)域內(nèi)，不同元素的占比情況也是采用原子吸收光譜法分析的重點，工作人員應(yīng)就其占比及殘渣態(tài)含量進行系統(tǒng)檢查，繼而為后期污染治理奠定基礎(chǔ)。三是當(dāng)明確污染元素的具體分布、含量狀況后，需結(jié)合生態(tài)環(huán)境保護要求，系統(tǒng)化地分析污染形成原因，并制定污染治理方案，以此來實現(xiàn)土壤污染狀況的有效控制，實現(xiàn)土地資源的有效保護。

4 原子吸收光譜法應(yīng)用中的注意事項

采用原子吸收光譜法監(jiān)測土壤污染狀況時，土壤樣品的選擇和應(yīng)用對于測定結(jié)果具有一定影響，因此在選定處理技術(shù)后，還應(yīng)注重土壤樣品的預(yù)處理規(guī)范。

4.1 土壤樣品的懸浮液處理

采用原子吸收光譜法進行土壤樣品測定中，為提升監(jiān)測效率，保證監(jiān)測結(jié)果，可將樣品制成懸浮液，以此來滿足樣品監(jiān)測要求。譬如，進行土壤樣品銅成分檢查時，可按照如下方法處理懸浮液。首先，粉磨一定量的土壤檢測樣品，對其進行篩選、烘干處理；其次，在10ml 燒杯中加入0.1g烘干土壤，并加入濃硝酸和瓊脂溶液，混合靜置3min；最后，采用原子吸收光譜法，測定混合液的相關(guān)指數(shù)，如懸浮液酸性濃度、懸浮劑濃度、土壤顆粒等。

4.2 土壤樣品濕法消解

土壤樣品濕法消解又被稱為電熱板濕法消解，具有樣品范圍大、操作簡便的優(yōu)勢，但存在不足的是，使用該方法處理土壤試樣，會對周圍的環(huán)境造成一定污染。具體而言，在方法使用中，需要在土壤樣品中添加較多的強酸試劑，這些試劑純度高，反應(yīng)時間長，故而會對檢測的精度造成影響。此外，在實際監(jiān)測中，其會產(chǎn)生一定的酸性氣體，致使實驗環(huán)境受到污染，故而應(yīng)用范圍存在一定的局限性。

4.3 土壤樣品微波消解法

微波消解是對土壤試樣進行內(nèi)加熱的一種處理方式。具體而言，工作人員首先會將試樣與酸混合液按照一定比例進行混合，然后將混合液放置在微波環(huán)境中進行加熱，該方法能有效地提升酸性液體與土壤試樣的反應(yīng)速度。從處理過程來看，這種試樣處理方式能有效地縮短融樣時間。同時，受消解環(huán)境的影響，其使得分析目標(biāo)的實際損失量降低了最低程度，有效地確保了后期測量的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)論

土壤環(huán)境監(jiān)測對于我國土地污染治理具有較大影響。實踐過程中，人們只有充分認識到土壤環(huán)境監(jiān)測的必要性，并在了解原子吸收光譜法應(yīng)用原理和優(yōu)勢的同時，進行其測定方法的合理使用，才能有效地提升原子吸收光譜法的應(yīng)用水平，繼而保證土壤環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量，為土壤污染治理提供理論支撐，實現(xiàn)社會生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。