原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用

王春霞

（江蘇省常州科太環(huán)境技術(shù)有限公司 江蘇常州 213000）

引言

以我國(guó)土壤資源環(huán)境監(jiān)測(cè)為主，分析其中原子吸收光譜法的應(yīng)用，可以看出，相比較傳統(tǒng)的技術(shù)，其具有選擇性強(qiáng)、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。因此，相關(guān)的工作人員應(yīng)對(duì)工作的具體要求進(jìn)一步落實(shí)，有針對(duì)性地制定出有效、可行的策略，充分發(fā)揮原子吸收光譜法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)?；诖?，本文主要對(duì)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中原子光譜吸收法的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 原子吸收光譜法原理

在1950 年左右，原子吸收光譜法問世，并得到了廣泛的應(yīng)用，為了實(shí)現(xiàn)定量分析，利用物質(zhì)原子蒸氣與待測(cè)元素間的相互作用進(jìn)行分析。在對(duì)待測(cè)元素的實(shí)際含量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，以待測(cè)元素的波長(zhǎng)和測(cè)量原子蒸氣吸收的輻射為基礎(chǔ)，計(jì)算出元素的實(shí)際含量。

通常，原子的狀態(tài)都是相對(duì)平穩(wěn)的，但如果特定的輻射經(jīng)過原子蒸氣，在原子將會(huì)在輻射中吸收大量的能量，從原本的基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，大多是第一激發(fā)態(tài)完成共振吸收，得到光譜。該方法的優(yōu)勢(shì)十分顯著，包括不會(huì)受到太大的干擾、結(jié)果準(zhǔn)確、適用范圍廣泛和靈敏度較高[1]。

2 原子光譜技術(shù)

在1920 年左右，出現(xiàn)了原子吸收光譜法，主要是對(duì)原子蒸氣的不同譜線的吸收情況進(jìn)行定量分析，從待測(cè)元素的波長(zhǎng)進(jìn)行分析，利用輻射吸收值分析出元素的含量。從當(dāng)前情況來看，在原子吸收光譜法中，使用的主要技術(shù)就是火焰原子吸收法、石墨爐原子吸收法和氫化物。

2.1 火焰原子吸收法

從原子的檢測(cè)技術(shù)來看，火焰原子吸收光譜法已逐漸發(fā)展成熟，應(yīng)用最廣泛的就是對(duì)土壤金屬元素的檢測(cè)，具有操作便捷、易控制、無干擾、可進(jìn)行小范圍檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。但有兩種元素在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，并不能使用火焰原子吸收光譜法，分別是耐高溫元素和共振線在遠(yuǎn)紫外區(qū)的元素[2]。經(jīng)過對(duì)土壤樣品進(jìn)行研磨、篩選以及微波處理后，采用火焰原子吸收的方式對(duì)鉛含量進(jìn)行檢測(cè)，從檢測(cè)結(jié)果可以看出，采用該方法可以更加方便快速的進(jìn)行檢測(cè)，可廣泛的用于對(duì)土壤元素的檢測(cè)。

2.2 石墨爐原子吸收法

石墨爐原子吸收法誕生于1957 年，其是在石墨爐原子化技術(shù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，主要是利用石墨，采用電流加熱的方式使元素原子化達(dá)到可分析的程度，且具有較高的靈敏度。對(duì)比火焰法，其優(yōu)勢(shì)較多，例如，原子化效率高、便于操作、安全性高、零名度高等。這些優(yōu)勢(shì)促進(jìn)了石墨爐技術(shù)的快速發(fā)展。但同樣，石墨爐原子吸收法也存在各種缺點(diǎn)，例如，監(jiān)測(cè)速度慢、光譜窄、成本高、精度低、重現(xiàn)性差等。此外，在對(duì)復(fù)雜的土壤樣品進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，由于某些干擾的出現(xiàn)，對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響。

2.3 氫化物法

氫化物法常用在As、Sn、Pb、Se 等易于形成氫化物元素檢測(cè)中，同時(shí)也是一種較為靈敏的檢測(cè)方法，由于有些元素用火焰法無法很好的檢測(cè)出，因此，可以用氫化物法進(jìn)行檢測(cè)。氫化物法主要是將基體與元素進(jìn)行分離實(shí)現(xiàn)元素的原子化，以此可以在很大程度上將外部環(huán)境的對(duì)檢測(cè)帶來的影響進(jìn)一步降低，使樣品的檢驗(yàn)率可以進(jìn)一步提升，目前，氰化物法的檢測(cè)率高達(dá)100%，可以廣泛的用于對(duì)As、Sn、Pb、Se 等元素的檢測(cè)中。

3 原子吸收光譜法在土壤環(huán)境中的應(yīng)用

3.1 評(píng)價(jià)土壤重金屬污染情況

作為人類賴以生存的資源，主要有土壤、空氣、水資源三類，給人類生活帶了較大的影響，稍有破壞便會(huì)影響到人類的生存與發(fā)展。由于目前我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程不斷發(fā)展，城市化建設(shè)的速度也在加快，對(duì)環(huán)境的破壞力度逐漸加大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法趕超自身恢復(fù)的速度，同時(shí)也對(duì)土壤、空氣、水資源等帶來了較大的污染。從土壤方面來說，由于工業(yè)廢氣、廢水的產(chǎn)生，造成了總金屬污染，多數(shù)的土壤中都已檢測(cè)出了Hg 等重金屬元素的污染物，且其含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)定的限值。與此同時(shí)，有科學(xué)家經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，其他類型的重金屬元素的含量也在逐漸提升，土壤面臨著較為嚴(yán)重的污染問題。如果在對(duì)土壤進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，采用原子吸收光譜法則可以盡早發(fā)現(xiàn)其中存在的污染問題，采取有效新的對(duì)策進(jìn)行治理，在很大程度上對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)予以改善。

3.2 分析重金屬元素形態(tài)

所謂的重金屬元素形態(tài)就是重金屬元素存在的具體形式，由兩個(gè)部分組成，分別是結(jié)合態(tài)和交換態(tài)，但這些形態(tài)由于缺乏足夠的穩(wěn)定性，容易使重金屬給環(huán)境造成污染。因此，應(yīng)提高對(duì)重金屬元素的重視程度，采用原子吸收光譜法是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，但由于對(duì)形態(tài)進(jìn)行分析時(shí)，難度較高，流程也較為復(fù)雜，同時(shí)對(duì)檢測(cè)的靈敏度也有較高的要求，為此就要保證檢測(cè)方法的精準(zhǔn)度和靈敏度[4]。

以鄂爾多斯的土壤為例，在進(jìn)行檢測(cè)后，通過檢測(cè)數(shù)據(jù)看出，該土壤中主要的重金屬就是Fe-Mn 氧化結(jié)合方式，對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)可以為土壤環(huán)境檢測(cè)提供數(shù)據(jù)的支持，方便學(xué)者對(duì)土地進(jìn)行研究，并結(jié)合實(shí)際的檢測(cè)情況提出一種可行的治療措施，對(duì)土壤的重金屬污染進(jìn)行有效的控制，確保土壤保持健康的狀態(tài)，為人類社會(huì)生存、農(nóng)業(yè)發(fā)展提供保障。

4 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中原子吸收光譜法應(yīng)用的具體優(yōu)勢(shì)

4.1 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中原子吸收光譜法應(yīng)用的選擇性強(qiáng)

相比較傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)的原子吸收光譜法具有較多的優(yōu)勢(shì)。首先，原子吸收光譜法的選擇性較強(qiáng)。通常原子吸收寬度較窄。因此，在當(dāng)前操作中，測(cè)量速度將更快，并且更易于自動(dòng)化操作。同時(shí)，在對(duì)光譜發(fā)射技術(shù)進(jìn)行分析時(shí)，如果不能有效的將待檢測(cè)的元素與共存元素進(jìn)行區(qū)分，將導(dǎo)致兩者間的輻射也無法分開，則很容易導(dǎo)致表觀強(qiáng)度發(fā)生變化。因此，使用原子吸收光譜法可以使光譜干擾的程度在最大程度上得到降低。該原理主要體現(xiàn)在光譜線只能通過主線系統(tǒng)改變，而光譜線的寬度相對(duì)較小，大大降低了光譜線重疊的可能性，從而減少了干擾。

4.2 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中原子吸收光譜法應(yīng)用的靈敏度高

將原子吸收光譜法應(yīng)用在土壤環(huán)境檢測(cè)中，具有很多優(yōu)勢(shì)，最主要的就是其具有較高的靈敏度。通常情況下，對(duì)土壤進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，有多數(shù)元素都達(dá)到ppm 的數(shù)量級(jí)。但如果將預(yù)富集等特殊手段運(yùn)用在檢測(cè)過程中，采用原子吸收光譜法進(jìn)行檢測(cè)還可以更加準(zhǔn)確的對(duì)ppd 數(shù)量級(jí)的濃度范圍進(jìn)行檢測(cè)[5]。

4.3 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中原子吸收光譜法應(yīng)用的分析范圍廣

原子吸收光譜法在土壤環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用范圍較廣，通常在分析的過程中，將元素的激發(fā)能量與發(fā)射光譜分析結(jié)合在一起，同時(shí)在實(shí)際的檢測(cè)過程中，如果采用火焰光度分析，則只能檢測(cè)部分元素，與此同時(shí)，可以進(jìn)行檢測(cè)的元素中，檢測(cè)方法也有73 種之多。

5 土壤環(huán)境檢測(cè)中原子吸收光譜法應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)與建議

5.1 提高我國(guó)土壤環(huán)境檢測(cè)工作中的人才隊(duì)伍建設(shè)

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)下，投資和人員培訓(xùn)已成為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主要對(duì)象。在這方面，在對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)的過程中，將人才的素質(zhì)進(jìn)一步提升是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。從原子吸收光譜法在監(jiān)測(cè)地球環(huán)境中的實(shí)際應(yīng)用來看，它還具有高度的復(fù)雜性和技術(shù)性。在這方面，如果員工的素質(zhì)和技能不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)對(duì)工作的效率和質(zhì)量帶來不利的影響。有關(guān)部門和有關(guān)人員要進(jìn)一步提高人員素質(zhì)，用新知識(shí)和新理論進(jìn)一步創(chuàng)新技術(shù)，用系統(tǒng)的培訓(xùn)方法對(duì)技術(shù)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)。同時(shí)，需要進(jìn)一步完善人力資源管理體系，進(jìn)一步闡明工作發(fā)展的過程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使工作中發(fā)生錯(cuò)誤的幾率在很大程度上降到最低，同時(shí)將工作水平予以改善，進(jìn)一步提升工作質(zhì)量。

5.2 完善我國(guó)土壤環(huán)境檢測(cè)工作中原子吸收光譜法的資金投入與技術(shù)改革

在資金投入中，技術(shù)的改進(jìn)與發(fā)展是最為重要的兩個(gè)部分。隨著目前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，土壤環(huán)境方面的問題日益顯現(xiàn)，對(duì)人們的生活也帶來一定的影響。因此，相關(guān)部門應(yīng)積極開展相應(yīng)的工作，投入資金，支持技術(shù)的優(yōu)化與發(fā)展，為土地管理以及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)提供促進(jìn)作用。此外，從企業(yè)的角度來看，應(yīng)積極做好企業(yè)內(nèi)部的研發(fā)工作，對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，將生產(chǎn)過程中帶來的環(huán)境污染問題進(jìn)一步改善[6]。同時(shí)，企業(yè)還應(yīng)該借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，將我國(guó)的土地管理制度進(jìn)一步完善，促使經(jīng)濟(jì)與環(huán)境實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展。

結(jié)語

總而言之，本文通過總結(jié)原子吸收光譜法不同方面的具體應(yīng)用，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)，意在為將來在土壤環(huán)境中的檢測(cè)提供良好的支持，以保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。綜上所述，通過對(duì)原子吸收光譜學(xué)的討論，我們從各個(gè)方面加深了對(duì)原子吸收光譜學(xué)的理解，把握其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)將有助于在未來的環(huán)境監(jiān)測(cè)中更好地利用原子吸收光譜法。對(duì)原子吸收光譜法中一些重要的類型進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，未來在對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，分析其性質(zhì)和樣品機(jī)制的不同，有針對(duì)性的對(duì)檢測(cè)方法予以選擇，可以在很大程度上提高其精確度，并采用科學(xué)的方法改善土壤的環(huán)境。與此同時(shí)，對(duì)原子吸收光譜法在土壤檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析，運(yùn)用科學(xué)有效的方法，對(duì)土壤的環(huán)境問題予以改善。