原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用

白玉泽

(山西省阳泉市城区环境保护监测站，山西 阳泉 045000)

专题讨论

原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用

白玉泽

(山西省阳泉市城区环境保护监测站，山西 阳泉 045000)

土壤环境的监测是保护土壤环境的关键步骤，原子吸收光谱法在土壤环境监测应用中占有举足轻重的地位。对原子吸收光谱法的技术和应用优势进行分析，阐述了原子吸收光谱法在土壤环境检测中的具体应用。

原子吸收光谱法；土壤环境检测；应用

引 言

1 原子吸收光谱技术

1.1 火焰法

在土壤金属检测技术中，火焰原子吸收光谱法是一种较为成熟的检测技术，应用的范围较为广泛。在实际应用中，火焰原子吸收光谱法比较容易控制，能够进行标准化作业，使用的设备成本较低，操作简单，容易使用，且不会产生较大的干扰。虽然火焰法有这么多优势，但也存在一定的缺点。即，对于耐高温V、B以及Ta等元素，火焰法不能将其彻底离解。特别是在含有碱土金属的样品中，金属元素无法被分解，而共振线在远紫外区的元素也不能利用火焰法来测定。

1.2 石墨炉法

石墨炉法与火焰法有很大的区别。在相对检测限和浓度检测限中，石墨炉法要比火焰法原子吸收的数量级少1个～2个；对于绝对检测限来说，要少3个数量级。相对于火焰法而言，石墨炉法检测的速度要慢一些，且只适合测量单个元素。这种方法不能进行大范围的分析，正常情况下是在2个数量级以下。所以，当火焰原子吸收的检测限与要求不适应的时候，可以使用石墨炉法进行检测。

1.3 氢化物法

对于多种元素的分析，氢化物法的应用比较成熟。氢化物法在检测中比较容易实现自动化作业，具有较高的灵敏度。As、Bi、Se等元素因为具有较低的灵敏度，不能利用火焰法进行检测，这种情况下就可以采用氢化物方法来进行元素的测定。

2 原子吸收光谱法的应用优势[4]

2.1 具有很高的灵敏度

当前，原子吸收光谱法应用较为成熟，它是金属含量检测方法中灵敏度最高的一种。通常情况下，大部分元素都可以达到ppm数量级浓度范围。如果使用一些特殊的方法，原子吸收光谱法可以对ppb数量级浓度范围进行准确测定。由此可以看出，原子吸收光谱分析法具有很高的灵敏度，可有效地缩短元素测定分析的周期，大大加快了测量的速度。

1.2.3 观察组干预措施 在接受基础干预措施的同时，观察组孕妇接受系统性、个体化的孕期营养保健指导，具体措施包括：①成立孕期保健指导小组，成员由2位产科医生、1位营养师及12位产科护理人员组成，均接受了规范培训。

2.2 抗干扰性强

原子吸收光谱法的原子吸收宽带较窄，在实际应用中具有较快的测定速度，因操作简单而能够进行自动化操作。在对发射光谱进行分析时，如果共存元素辐射线不能与待测元素辐射线进行分离，就会使强度发生改变。利用原子吸收光谱法进行测定和分析时，由于谱线只受到主线系的影响而发生转变，在谱线相对较窄的情况下，两者不会发生重叠的现象，使得测量中不容易受到干扰。

2.3 分析范围较广

原子吸收光谱法在测定元素方面具有多种检测方法和手段，既可以检测低含量的元素，也可以对微量、痕量与超痕量的元素进行检测。根据元素属性的不同，既可以检测金属元素、类元素，也可以对一些非金属元素和有机物进行间接检测。

3 土壤样品的前处理方法[5]

3.1 超声波辅助技术

超声波辅助技术的主要原理是，在液体介质中存在很多细粉状固体，当超声波遇到这些细粉状固体时会产生空化效应，从而将其中的元素进行提取、溶解和消化。在固-液界面塌陷时，空化气泡释放出大量的能量，导致冲击波和局部产生较高的温度和压力，加快了样品消解的速度。超声波辅助消化具有很多优势，它的外界条件较为温和，对环境的污染较小，消耗的试剂相对较少，消化时需要的时间也很短。在常规的方法作用下，大概需要几十分钟或者几小时的时间进行萃取。在超声波的辅助下，利用几分钟的时间就可以完成，既加快了萃取的速度，也较为方便。利用超声波处理土壤悬浮液和悬浮液直接进样测定时，会产生2种不同的效果。实验表明，利用超声波进行处理时，处理进样速度为7 mL/min，在过程中会有毛细管堵塞的现象。而没有使用超声波悬浮液处理时，速度为3 mL/min，进样过程中的毛细管堵塞的次数要比用超声波多很多。

3.2 微波消解法

微波溶样技术是近些年才发展起来的较为新型的技术，被广泛地应用于原子吸收分析样品前的处理中。微波消解技术是一种较为快速的溶样技术，是通过内加热来完成加热方式的，与传统的传导加热方式有很大区别。样品与酸混合物在吸收微波后能够产生即时深层加热，并且利用最短的时间达到较高的温度，同时将样品进行快速分解，使溶解样品的时间大大缩短。另外，微波消解是在封闭容器里进行的，可防止分析样品时造成目的物发生损失的现象，使测定的结果更加准确。所以，微波溶样技术的主要优势就是溶样需要的时间较短、消耗能量低、对环境污染少，对于易挥发的元素更加适用。

3.3 悬浮液技术

悬浮液技术是一种应用较为广泛、处理较为方便的土壤样品前处理技术，它是直接固体进样的技术。先将待测样品捣碎，磨细后放入溶液中并悬浮在上面，然后将原子化装置直接放入其中。在实际应用中，先将定量的实验土壤样品烘干、过筛，称取0.1 g的固体放入到10 mL的容器中；再将适量的琼脂溶液和浓硝酸加入其中，利用琼脂溶液定容；然后振动3 min，进行直接测定。与传统的处理方法相比，悬浮液技术的检测速度相对较快，而且更加方便。

4 原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用[6]

4.1 在重金属元素形态分析中的应用

元素形态是指元素具体的存在形式，土壤和沉积物等都含有元素。而重金属可以碳酸盐结合态、有机结合态、交换态和铁锰氧化物等形态存在。碳酸盐结合态和交换态等有较弱的稳定性，这些形态的存在会对环境产生严重的重金属污染。所以，元素形态分析要比元素总量检测的过程复杂很多，元素形态分析对分析手段和分离水平、灵敏度等都具有较高的要求。为了更加详细地了解土壤和植物系统中重金属的形态和危害性，对内蒙古某地区公路沿线的土壤进行多个地方取样，并对其中的Zn、Pb、Ni等重金属元素的化学形态和含量进行了检测。从检测的结果来看，此次取得土壤样本中重金属的有效态占据较大的比例，而其中Zn元素有效态含量较高，残渣态的占比较低。因此，该地区必须重视Zn元素重金属对生态环境污染的影响。另外，还对惠溪河滨岸的12个地方的土壤样品进行了重金属形态分析。实验表明，惠溪河滨岸的土壤受到了严重的重金属污染。其中，As、Cd、Zn、Cu重金属含量较高，已经达到重污染程度。而As大多是以残渣态存在，Zn主要是以残渣和Fe-Mn氧化物的结合态存在，Cu是以残渣态和有机结合态存在。As和Cd是此地区最先治理的重金属污染对象。

4.2 在土壤重金属污染评价中的应用

土壤是人类赖以生存的重要资源，是生产生活不可或缺的物质基础，在农业生产中更占据着不可替代的地位。随着我国经济的快速发展以及城市建设进程的不断加快，工业和农业生产对我国的土壤都产生了严重的污染。特别是工业废气、废渣和废液中，重金属的占比相当大，他们通过不同的方式进入到土壤中，一部分还灌溉到农业土地中，造成严重的农业污染。在大兴安岭的古利库砂金矿土壤研究中，土壤中含有大量的As、Hg等重金属元素，含量值已经超过了国家标准水平。与天然林木土壤相比，此地区的As、Cr等重金属元素的含量也在不断增长。所以，在该地区进行土壤治理时，需要将土壤水分和养分的限制问题纳入重点考虑的因素当中。

5 结束语

在生态建设保护理念指导下，土壤重金属污染已经被纳入到重点治理方案中。原子吸收光谱法作为一种成熟的检测技术，被广泛地应用到土壤环境监测中。工业和农业的快速发展，加重了土壤的重金属污染程度，原子吸收光谱法是检验土壤重金属含量科学而有效的方法，它可以根据需要测量金属的种类和浓度的不同，利用石墨炉、火焰和氢元素发生化学反应，结合预处理技术来进行样品金属含量的测定，具有很高的效率和准确率。随着科技的发展，原子吸收光谱技术也得到不断提高和完善，从而为减少土壤样品测量误差、扩大和提高土壤监测的范围和效率以及土壤环境的保护提供了更准确的数据依据，有力地促进了土壤的可持续发展。

[1] 史久英，李晓蓉，胡梅.陇南市中药材基地土壤重金属含量及评价[J].甘肃农业科技,2014(10):29-32.

[2] 贾月存，于爱琛.微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中镉[J].资源节约与环保,2014(1)：121.

[3] 昝树婷.原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用[J].安徽农业科学,2014(36)：13174-13176.

[4] 刘静西.浅谈原子吸收光谱分析技术在环境监测方面的应用[J].大科技:科技天地,2011(20):68.

[5] 张艺铭.原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用研究[J].黑龙江科技信息,2015(28):143-144.

[6] 张奇磊.石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中痕量铋[J].环境科学导刊,2014(1)：94-95.

Application of atomic absorption spectrometry in soil environmental monitoring

BAI Yuze

(Yangquan Urban Environmental Protection Monitoring Station, Yangquan Shanxi 045000, China)

The monitoring of soil environment is a key step to protect the soil environment. And atomic absorption spectrometry plays an important role in the application of soil environmental monitoring. This paper analyzes the advantages and disadvantages of atomic absorption spectrometry, and expounds the specific application of atomic absorption spectrometry in soil environment detection.

atomic absorption spectrometry; soil environmental monitoring; application

2016-11-23

白玉泽，男，1976年出生，2001年毕业于太原理工大学，本科，工程师，从事环境监测工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.19

O657.31；X833

A

1004-7050(2017)01-0062-03