試論土壤重金屬光譜檢測技術(shù)

張文磊

（重慶開元環(huán)境監(jiān)測有限公司 重慶 400020）

土壤是一種寶貴的自然財富，是人類得以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，土壤重金屬污染問題日益凸顯，并通過食物鏈最終蓄積在人體內(nèi)，給人類的生命健康造成了嚴重威脅。所以，基于土壤重金屬光譜檢測技術(shù)予以探討具有相當積極的現(xiàn)實意義。

1 土壤重金屬光譜檢測的分析

1.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

在重金屬光譜檢驗方面，我國雖然起步偏晚，但發(fā)展態(tài)勢良好。主要涉及如下方面：1）在原子吸收分光光度分析法的幫助下對經(jīng)過酸消解處理后的土壤樣本進行分析，從而得到其中的組分及含量，如銅和鉛等；2）借助表面增強拉曼光譜法，同時結(jié)合巰基苯甲酸的應(yīng)用，通過掃描電鏡完成對重金屬離子的相關(guān)分析；3）在LIBS方法的幫助下，對土壤中的某些金屬成分予以準確檢測，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)并加以深入分析，以期了解LIBS在定量化反演領(lǐng)域所具有的應(yīng)用效果及優(yōu)勢[1]。

1.2 國外的研究現(xiàn)狀

在土壤重金屬光譜檢測技術(shù)方面，國外起步較早，研究成果較多，主要涉及如下方面：1）在反射光譜的幫助下，對礦區(qū)土壤重金屬污染狀況進行分析和評價；2）基于LIBS方法，對土壤中某些技術(shù)元素進行檢測以及分析；3）在電感耦合等離子體發(fā)射光譜技術(shù)對事先經(jīng)過相應(yīng)處理的土壤進行分析，得知其中重金屬的實際含量以及具體形態(tài)；4）研究方向日趨多元化，如智能軟件技術(shù)和LIBS方法聯(lián)合應(yīng)用，對土壤中的鎘元素予以分析。

2 土壤重金屬光譜檢測方法分析

2.1 激光誘導(dǎo)擊穿技術(shù)與原子熒光光譜法

激光誘導(dǎo)擊穿技術(shù)（英文簡稱LIBS）屬于一種應(yīng)用廣泛的激光燒蝕光譜分析技術(shù)。其工作原理是：激光在會聚透鏡的幫助下完成會聚，高峰值功率密度將會對目標樣品施加作用，使其表面物質(zhì)發(fā)生氣化及電離，進而釋放出具有高溫及高能性質(zhì)的等離子體，并向四周輻射原子光譜以及離子光譜，并為相應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)所捕捉，經(jīng)由輸入光纖被耦合到光譜儀的入射狹縫中，光譜信息便會經(jīng)由數(shù)據(jù)采集控制器傳輸給計算機，對目標光譜予以相應(yīng)分析，便能夠計算出被測物質(zhì)的具體成分以及濃度[2]。

原子熒光光譜法（英文簡稱AFS）的原理如下：由激發(fā)光源提供相應(yīng)的發(fā)射光，對一定濃度條件下的目標元素的原子蒸汽予以照射，從而獲得原子熒光，應(yīng)用Lambert-Beer定律對測定熒光強度予以分析和計算，如此一來便能夠準確計算出待測樣品中目標元素的具體含量。

2.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法（英文簡稱AAS）的原理如下：由空心陰極燈提供一束相應(yīng)波長的入射光，并穿過位于原子化器中目標元素的原子蒸汽，部分入射光將會被吸收，至于穿過部分則會被送入分光系統(tǒng)以及檢測系統(tǒng)，便可得到吸光度，基于吸光度和目標元素原子濃度之間的線性關(guān)系，便能夠計算出待測物的具體含量。

2.3 表面增強拉曼光譜法

表面增強拉曼光譜法（英文簡稱SERS）的突出特性就是能夠獲得很大的增強因子，即在SERS現(xiàn)象中，常規(guī)拉曼光譜所提供的拉曼信號將會被大幅增強，另外，SERS光譜有效規(guī)避了散射截面相對偏低的缺憾，所以，SERS已經(jīng)發(fā)展成為一種應(yīng)用價值非常高的激光光譜技術(shù)。SERS技術(shù)除了具有理想的特異性之外，還特別適合生命科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究，如分子水平的非標記無損傷檢測研究。該技術(shù)具有優(yōu)異的靈敏度，能夠在單分子水平上進行相關(guān)檢測，以液體環(huán)境下的檢測為例，其檢測線度相當理想，高達10m到14m之間。

2.4 X射線熒光光譜技術(shù)

X射線熒光光譜技術(shù)的原理如下：待測樣品對X射線的吸收效果將會隨其成分種類及數(shù)量的不同而發(fā)生相應(yīng)的變化，從而可實現(xiàn)對待測樣品中目標成分的定性測定以及定量測定。該技術(shù)不僅融合了現(xiàn)代電子技術(shù)，而且融合了光譜分析技術(shù)，同時還融合了計算機技術(shù)等，具有較為廣泛的應(yīng)用空間和前景，因而發(fā)展成為當前備受矚目的現(xiàn)代化儀器分析技術(shù)[3]。

3 結(jié)語

隨著相關(guān)分析方法的先后確立和完善，分析儀器正在“化繁為簡”，更加多功能化，更加自動化，更加智能化，更加小型化，除此之外，在檢測精度以及靈敏度這兩大方面也獲得了質(zhì)的提升和飛躍，這為土壤重金屬光譜檢測工作的高效開展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

[1]李淑敏,李紅,孫丹峰,周連第,鮑京.利用光譜技術(shù)分析北京地區(qū)農(nóng)業(yè)土壤重金屬光譜特征[J].土壤通報,2011,03:730-735.

[2]劉燕德,萬常斕.土壤重金屬光譜檢測技術(shù)的研究進展[J].中國農(nóng)機化,2012,02:76-80.

[3]施新花.試析土壤重金屬光譜檢測技術(shù)的發(fā)展進程[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2013,11:26.