關(guān)于土壤重金屬光譜檢測(cè)方法的探析

張宇峰

（黑龍江省第五地質(zhì)勘察院，黑龍江 哈爾濱150006）

目前隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，有效的帶動(dòng)了我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，而工業(yè)在生產(chǎn)過程中其所排放的廢水中重金屬含量較多，而這些重金屬對(duì)人類的健康及生物都產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅。由于土壤中重金屬含量的增加，導(dǎo)致大部分耕地受到污染，導(dǎo)致糧食大量的減產(chǎn)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，所以對(duì)于土壤重金屬檢測(cè)技術(shù)具有更高的要求。針對(duì)于土壤重金屬檢驗(yàn)方法的研究已有若干年的時(shí)間，其所取得的成果也較為顯著，特別是近年來光譜法的應(yīng)用，使其檢驗(yàn)方法開始向更靈敏、更準(zhǔn)確的方向發(fā)展。

1 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法又稱原子吸收分光光度分析法，它是基于含待測(cè)組分的原子蒸汽對(duì)自己光源輻射出來的待測(cè)元素的特征譜線(或光波)的吸收作用來進(jìn)行定量分析的。其基本原理是從空心陰極燈或光源中發(fā)射出一束特定波長(zhǎng)的入射光，通過原子化器中待測(cè)元素的原子蒸汽時(shí)，部分被吸收，透過的部分經(jīng)分光系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)即可測(cè)得該特征譜線被吸收的程度即吸光度，根據(jù)吸光度與該元素的原子濃度成線性關(guān)系，即可求出待測(cè)物的含量。此方法通過原子吸收光譜儀來進(jìn)實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)的目的，其不僅具有較好的靈敏度和準(zhǔn)確性，而且可以對(duì)較大范圍內(nèi)的土壤重金屬進(jìn)行檢定，能夠較快的進(jìn)行分析，操作上較為簡(jiǎn)單，但其也存在著無法避免的缺點(diǎn)，無法對(duì)多元素、非金屬元素及難熔元素進(jìn)行測(cè)定。

2 原子熒光光譜法

原子熒光光譜法是以原子在輻射能激發(fā)下發(fā)射的熒光強(qiáng)度進(jìn)行定量分析的發(fā)射光譜分析法。利用激發(fā)光源（一般為空心陰極燈）發(fā)出的特征發(fā)射光照射一定濃度的待測(cè)元素的原子蒸氣，使之產(chǎn)生原子熒光，在一定條件下，熒光強(qiáng)度與被測(cè)溶液中待測(cè)元素的濃度關(guān)系遵循Lambert-Beer定律，通過測(cè)定熒光的強(qiáng)度即可求出待測(cè)樣品中該元素的含量。其檢測(cè)儀器也由五個(gè)部分構(gòu)成，其兼有原子發(fā)射和原子吸收兩種方法的優(yōu)勢(shì)，并有效的規(guī)避了兩種方法的缺點(diǎn)，屬于優(yōu)良的痕量分析技術(shù)。其具有更高的靈敏度，而且所產(chǎn)生的干擾較少，操作更加簡(jiǎn)單，目前此種方法已廣泛的應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于多種元素的分析。

3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法其所利用到的科學(xué)技術(shù)更為先進(jìn)，是集多種先進(jìn)技術(shù)于一身的分析方法，其可以通過原子和離子在光源激發(fā)下所產(chǎn)生的特征輻射來實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤中各元素的定性和定量分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量元素及高含量元素的分析。在其檢測(cè)中充分的利用到了光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)和分析化學(xué)等相關(guān)科學(xué)，可以通過特征譜線強(qiáng)度來對(duì)樣品的相關(guān)元素含量進(jìn)行確定，此種方法更為簡(jiǎn)便、快捷，不僅分析速度快，而且動(dòng)態(tài)的范圍較寬，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高含量元素、代含量元素及多種元素的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬元素進(jìn)行定性和定量的分析，而對(duì)于部分非金屬元素也能進(jìn)行分析，其具有高精確性和非常好的準(zhǔn)確性，在眾多領(lǐng)域內(nèi)已得到廣泛的應(yīng)用。

4 激光誘導(dǎo)擊穿光譜法

激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)是一種最為常用的激光燒蝕光譜分析技術(shù)。其工作原理是：激光經(jīng)過會(huì)聚透鏡會(huì)聚，高峰值功率密度使未知樣品表面物質(zhì)氣化、電離，激發(fā)形成高溫、高能等離子體（溫度可達(dá)10000K），等離子體輻射出來的原子光譜和離子光譜被光學(xué)系統(tǒng)收集，通過輸入光纖耦合到光譜儀的入射狹縫中，光譜數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集控制器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，研究該光譜就可以分析計(jì)算出被測(cè)物質(zhì)的成分與濃度。此方法利用原子光譜和離子光譜的波長(zhǎng)與特定元素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系及光譜信號(hào)強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)元素之間含量的定量關(guān)系，從而可以對(duì)金屬元素進(jìn)行宣和定性分析，其不僅可以同進(jìn)行多種元素的分析，同時(shí)也可以在非破壞和非接觸的情況下對(duì)樣品中金屬元素進(jìn)行快速的分析，避免了檢測(cè)對(duì)象的再污染幾率，而且檢測(cè)對(duì)象的形態(tài)可以呈現(xiàn)多樣化，不受限制，但其檢測(cè)儀器成本較高，而且其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性受樣品均勻性及激光器激發(fā)特性的影響也較大。

5 X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜技術(shù)是一種利用樣品對(duì)X射線的吸收隨樣品中的成分及其多少變化而變化來定性或定量測(cè)定樣品中成分的方法，它集成了現(xiàn)代電子技術(shù)、光譜分析技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)于一體，并且應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速的現(xiàn)代化儀器分析技術(shù)。該技術(shù)不僅具有可測(cè)元素范圍廣、可測(cè)濃度范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，而且具有快速準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單、并能同時(shí)測(cè)定多種元素、制樣簡(jiǎn)單環(huán)保、成本低等特點(diǎn)，適合于多種類型的固態(tài)和液態(tài)物質(zhì)的測(cè)定，并且易于實(shí)現(xiàn)分析過程的自動(dòng)化，是解決土壤污染元素高效快速分析測(cè)定的有效技術(shù)手段。

6 表面增強(qiáng)拉曼光譜法

拉曼光譜作是一種表征分子振動(dòng)能級(jí)的指紋光譜，在物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)以及材料科學(xué)等領(lǐng)域一直扮演著重要的角色。拉曼光譜除了具有高特異性的優(yōu)點(diǎn)外，還具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，非常適合于生命科學(xué)研究，尤其是分子水平上的非標(biāo)記無損傷檢測(cè)研究。此方法具有超高的靈敏度，可以進(jìn)行單分子水平的檢測(cè)，在液體檢測(cè)環(huán)境中，檢測(cè)線度可以達(dá)到10-14m；可在水基或生理鹽水基上觀察樣品，用水的特征譜線為參考進(jìn)行絕對(duì)強(qiáng)度標(biāo)記，并且通過探測(cè)分子與基底之闖的能量轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)熒光猝滅，從而可以避免生物樣品自發(fā)熒光或雜質(zhì)熒光的干擾，還可以得到熒光物質(zhì)清晰的拉曼光譜。由于重金屬離子由于本身并沒有特征譜峰，因此無法利用拉曼光譜進(jìn)行直接的檢測(cè)，需借助標(biāo)記分子進(jìn)行間接檢測(cè)。

7 結(jié)束語

目前在社會(huì)快速發(fā)展過程中，人口的增加及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，導(dǎo)致生活垃圾及工農(nóng)業(yè)廢棄物得以不斷的增加，再加之農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥及化肥的大量使用，使土壤受到了嚴(yán)重的重金屬污染，而且呈不斷發(fā)展的趨勢(shì)。土壤重金屬含量的增加，使其污染不斷加劇，其不僅對(duì)生物及人類帶來較大的威脅，同時(shí)也嚴(yán)重危及我們的生活環(huán)境，所以需要不斷強(qiáng)化土壤重金屬檢測(cè)技術(shù)。土壤重金屬檢測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期性的工作，隨著檢測(cè)方法的不斷發(fā)展，在科學(xué)技術(shù)的帶動(dòng)下分析解調(diào)器也開始向復(fù)雜化、多功能化、自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展，這對(duì)檢測(cè)技術(shù)的提高具有極其重要的作用，可以有效的提高土壤重金屬檢測(cè)的精度和靈敏度。

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