原子吸收光谱法在土壤环境监测中的运用研究

许晓霞

（甘肃省张掖生态环境监测中心，甘肃 张掖 734000）

环境问题一直是我国重要的民生问题，同时也是阻碍社会可持续发展的重要因素，为了全面实现节能减排理念，强化环境保护力度，人们必须重视环境监测工作的有效开展，结合以往土壤环境监测工作中存在的问题进行分析，采取原子吸收光谱法进行土壤环境监测，提高政府部门对环境监测的重视力度，构建完善的环境监测体系。

1 土壤环境监测的意义

环境监测是推进我国节能减排理念的重要手段，在我国当前的环境监测工作中，主要是利用先进的科学技术手段，对当前生态环境的质量进行全方位的监测与分析，并通过监测污染排放的具体情况与范围，掌握当前的环境质量情况。以土壤环境监测为例，在开展土壤环境监测的关键环节，利用先进的监测仪器设备和技术方法获取土壤环境中的各项数据，并且以采集回来的数据为基础，开展科学的土壤环境质量分析，为后续的土壤环境改善和污染治理工作提供可靠支持。当前情况下，土壤环境监测的主要工作流程为实地环境考察→规划监测试点→采集环境数据→分析采集结果。为了全面提升每一个试点的土壤环境监测数据的精确度，通常情况下也要融合现代信息技术手段和先进设备辅助监测，实现土壤环境监测工作效率的全面提升[1]。

在社会经济飞速增长的背景下，节能减排已经成为我国环境保护体系中的重要方向，在此基础上，我国各地区纷纷建设了土壤环境监测体系，并在该领域研发出了许多先进的技术手段。此外，在土壤环境监测工作中的各类问题也得到了充分解决。国家大力支持土壤环境监测工作，并提高人才和资金对先进监测方法的投入力度，鼓励更多新技术引入到土壤环境监测中，也使环境监测队伍不断壮大，提升了环境监测人员的综合素质与专业水平。基于这一背景，土壤环境监测工作也要全面重视原子吸收光谱技术的运用，以对土壤环境进行有效监测，构建一套完善的土壤环境监测体系，同时也为节能减排提供科学支持，为我国环保事业奠定坚实的基础。

在开展土壤环境监测工作中，必须将各项政策和政府的实际工作落实到位，充分发挥政府部门的职能优势，其决定了土壤环境监测工作相关的属性与性质，同时也会受到社会效应与土壤环境监测工作的影响，因此，政府职能部门在节能减排中发挥着重要作用。首先，必须保障土壤环境监测工作顺利推进，选择正确的土壤环境监测方法，将实际的环境情况及时反馈出来，通过公示的方式，让广大基层群众都能够掌握土壤污染的实际状态，重视土地污染情况；其次在环境监测工作中，还为相关部门的执法工作奠定了基础，在进行环境执法取证中确保土壤环境监测有效推进。此外，土壤环境监测工作也有助于推动时代的发展和进步。

2 原子吸收光谱技术概述

2.1 原理

原子吸收光谱技术起源于二十世纪中期，这一技术手段的出现，在各个领域都实现了广泛的应用，特别是在土壤环境监测工作中利用原子吸收光谱法进行土壤环境的定量分析。其主要原理是采用物质原子蒸气和土壤中各元素相互作用展开分析，同时对土壤中各类元素的实际含量进行有效计算，结合土壤环境中测量各元素的波长和蒸气吸收辐射进行分析，从而准确地计算出这些元素在土壤内的含量。一般情况下，土壤中的原子都保持在一个稳定的状态，但如果通过特定原子蒸气，那么会出现能量吸收的现象，由最初的基态转化成激发态，然而多数原子第一激发态通过共振的吸收就可以获得光谱，因此，这种方法也得到了全面的推广与应用，而且在实际应用中其监测结果精准，并不会受到其他因素的干扰，能够广泛应用在高灵敏度的监测环境中，达到良好的应用成果[2]。

2.2 技术手段

原子吸收光谱法问世以后，在实际应用中主要是针对原子蒸气的谱线吸收来达到定量分析的目的，结合监测元素的波长展开系统化分析，同时采用辐射吸收值来分析土壤环境中各类元素的具体含量。结合当前我国土壤环境监测工作来看，原子吸收光谱法也可以细划分为火焰原子吸收方法、石墨炉原子吸收方法以及氢化物检测法。

2.2.1 火焰原子吸收法

结合原子吸收光谱法开展土壤环境检测，火焰原子吸收方法已经逐渐得到了广泛的应用，其主要用于土壤环境中金属离子的监测。在实际监测中，火焰原子吸收法具有监测方式简单、控制灵活，同时不会产生较大干扰等优点，可以运用于小范围的土壤环境监测中，并达到良好的监测效果。但并不是每一种金属元素都可以通过火焰原子进行光谱吸收，如共振线与耐高温元素。在检测过程中，首先对土壤中的待检测样本进行检验与处理，同时利用火焰原子吸收法进行土壤样本中铅含量的测定。通过实践应用来看，采用火焰原子吸收法能够提高土壤环境监测的便捷性，因此也广泛地运用于土壤环境中金属元素的检测中，达到了良好的监测效果。

2.2.2 石墨炉原子吸收法

原子吸收光谱方法的另一项方法是石墨炉原子吸收方法。这个方法与原子吸收光谱方法共同存在，主要是建立在对石墨炉原理研究的基础上，利用石墨的高电流密度加热来实现原子化分析，所以采用石墨炉原子吸收方法有着不错的测试精度。相对于上一方案而言，石墨烯炉原子吸附技术的应用有着更多的优势，其具有稳定性高，原子化利用率高等优点，这就更加促进了多层石墨原子吸附技术在土壤环境中的监测作用。此外，在各种不同条件的土壤监测中，经常会受到各类因素的影响，从而产生各类干扰要素。

2.2.3 氢化物检测法

该方法主要用于土壤环境中As、Se、Pb、Sn等几种容易生产氢化物元素的监测，而且氢化物检测法具有良好的灵活性，对于一些无法通过火焰原子吸收法进行监测的元素，利用氢化物检测方式可以达到良好的监测效果。氢化物检测方法在土壤环境监测中主要是实现元素和集体的有效分离，从而达到土壤中离子的原子化作用，最大化地降低外部因素带来的影响，从而提高氢化物检测的准确度，同时也大幅度提升了样品检测率。现阶段，氢化物检测方法在土壤环境监测中可以达到100%的检测率，并且可在多种元素的监测中广泛应用并达到良好的效果。

3 原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用优势

原子吸收光谱法分析范围广，在原子吸收光谱法实际应用中，已经存在70余种监测方法，这些方法中涵盖了诸多常见的元素，能够对大部分土壤中的有机物质和非金属元素进行监测，同时利用原子吸收光谱法还表现出较强的选择性，原子吸收带宽一般都比较狭窄，所以在实际监测中表现出较快的测定速度，并能够实现自动操作。我们在光谱的实际分析中，如果无法分离待测元素辐射线，那么就很容易引起表面强度的变化，而原子吸收光谱法的有效运用能够实现良好的追本溯源的目的，其根本原因在于谱线仅发生于主线系，而且谱线相对狭窄，因此不会出现重叠现象，自然就不会受到影响。利用原子吸收光谱技术还显示出了更高的灵敏度，在对生态环境开展长期监测中，利用原子吸收光谱法能够灵活地检测土壤环境中的各种微量元素，而且由于操作方法更加简便，还可以逐步减少对各种微量元素的测定分析周期，从总体上提高了检测速度，以更好地采取环境保护措施，推动社会长远发展[3－4]。

4 原子吸收光谱法在土壤环境监测中的实际应用

4.1 原子吸收光谱法进行土壤污染评价

在绿色环保的城市发展理念下，加强污染治理和生态环境保护已经成为重要的任务与使命，但是随着工业产业化发展规模的日益扩大，许多工业污染物以及农田化学药剂的排放，导致我国土壤环境中充斥着大量的污染元素，其中大部分为重金属污染物，给我们的生态环境带来巨大威胁，也影响着人们的生活与发展。据我国某地的不完全统计，在当地27个市县级地区开展土壤监测，利用原子吸收光谱法对土壤环境内Cr元素含量进行检测，利用石墨炉原子吸收法检测土壤中的Pb和Cd等元素，最终土壤中这些元素的检测结果分别为Cr（79.38 mg/kg）、Pb（24.73 mg/kg）、Cd（0.17 mg/kg），对比之下已经严重超出了标准范围，可以看出，该地区的土壤环境已经遭受了重度污染。其根本在于工业产业的发展和人们生活中对于土壤环境保护意识的薄弱。而导致该地区重污染的元素为铅元素。鉴于此，在进行这次土壤环境监测过程中，主要选择火焰原子吸收光谱检测方法来测定土壤中的铅含量。在实际检测过程中，首先做好待测样本的选择与处理，同时使用NHO对样品进行化学消解，在开展火焰原子间吸收谱线法检测时使用了乙炔火焰的泻落法，对已充分赶酸与未充分赶酸的土壤样品进行了比较，然后通过实际土壤环境监测条件，选择了10份0.5 g/份的标准样品，以便于有效消解土壤样品内的聚四氟乙烯，同时还要在其中添加氢氟酸溶液和硝镪水，同时开展空白试验。在消解后土壤中添加高氯酸，并同时进行赶酸定容处理，如表1和表2。

表1 不完全赶酸的铅含量监测

表2 完全赶酸的铅含量监测

结合上述土壤中含铅量测算结果分析可以看出，表1内的铅含量监测采用原子吸收光谱法具有更强的抗干扰能力，其监测数值明显提升[5]。而通过实际检验可以看出，在进行铅含量的检测中，运用火焰吸收光谱法中的赶酸模式，能够大大提高监测准确度，从而提升了土壤环境的保护效果。

4.2 原子吸收光谱法进行土壤样品测量

从原子吸收光谱法的应用维度来看，在实际处理中主要可以分为消化与熔融两种方式，但无论是消化还是熔融，都会对土壤中矿物晶格造成破坏，从而转移土壤中的被测元素。在土壤环境监测中，监测人员主要是通过碱溶系统和酸溶系统来实现对土壤的处理。结合当前的碱溶液处理系统来看，最常用的方法为碳酸钾、氢氧化钠以及碳酸钠等处理方式，而通过这几种方式，可以对土壤处理起到良好的效果。比如在进行土壤消化处理中，通过HF－HNO3－HCIO4的应用，能够打破土壤中的矿物元素晶格，并且土壤样品也会转化为SiF4，随后检测人员要在溶解后的土壤中添加HNO元素，并且选择合理的材料进行原子吸收光谱法，达到良好的土壤元素监测效果。在开展土壤中样品的监测与分析时，还能够对钙、镁、钾等微量元素进行直接有效的监测，同时也降低了监测难度，通过乙炔火焰就能够提高各类微量元素的监测精度。又比如对土壤中金属元素，如锌、铁、锰等进行检测时，通过一次性浸提剂的使用开展酸碱值分析，可以大大增强对重金属的控制效果，提高环境保护力度。

4.3 原子吸收光谱法在土壤环境监测干扰消除中的应用

在土壤环境监测中运用分子间吸收谱线技术也往往会引起各种影响，包括来自光谱、电离和物理化学多个层次的影响因素。对光谱干扰问题而言，在进行土壤环境试样的检测环节中，由于各种元素的收线高度重合，本身就会形成光谱干扰影响，同时由于元素所呈现出来的特征不同，不同的元素之间就会主动吸收光辐射，这就会造成元素之间的波长差变小，进而对生态环境的监测结果产生很大的负面影响。所以，在生态环境的监测流程中，使用原子吸收光谱法的同时也需要全面利用其他的波长类型进行分析，有效改善对生态环境的监测结果。其次对于电离干扰来说，主要表现在碱土金属和碱金属直接的电离影响上，土壤中的离子也会吸收波长产生的辐射，所以会导致监测结果精确度下降。结合这一现象，可以选择低温火焰，其主要原因是由于低温火焰能够有效降低电力。为了进一步提升土壤环境监测的准确度，在进行监测过程中也要适当添加缓冲剂，以此来降低电力干扰。最后，在进行物力干扰的消除过程中，由于物力干扰是通过标准溶液和试液溶液的直接物理性质差距所引发的，例如两种试液的浓度或表面张力不同，所以在开展环境监测过程中，一般可以选择不同的监测方法来达到精准监测效果，避免由于物理反应所带来的结果偏差。例如在火焰原子光谱吸收法应用中，不同的溶液黏度不同，会产生雾化效率差异，使雾化速度与大小均受到影响。所以，在采用原子吸收光谱法进行土壤环境监测过程中，要尽可能地让标准溶液与试液充分混合，从而减少对土壤环境监测成果的干扰[6]。

5 结语

综上所述，不同的方法在土壤环境监测中虽然起到了关键的作用，但在实际使用中却都各自体现了很明显的优缺点，所以通过对不同的原子吸收光谱学方法的有效分析，能够为土壤环境监测工作提供数据支撑，从而保证了检测结果的准确性。通过对原子吸收光谱方法的基础研究，从多种视角进一步认识原子吸收谱线学，同时了解其优点与不足，为今后的土壤环境监测工作提出了更有效的原子吸收光谱方法。对原子吸收光谱方法的性质进行深入研究，并根据检测手段的合理选用，全方位提高了土壤环境监测精度，为今后的土壤环境治理与保障提供了依据，另外对原子吸收光谱法在土壤检测中的实际应用进行分析，运用科学有效的方法，使土壤的环境问题予以改善。