原子吸收技術(shù)在土壤檢測(cè)中的應(yīng)用

馮 兵

（貴州省有色地質(zhì)中心實(shí)驗(yàn)室，貴州 安順 561000）

土壤資源受到的污染主要是重金屬污染，屬于比較難以被生物降解的污染，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成破壞，使食品安全受到影響。隨著土壤環(huán)境遭受破壞的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，很多學(xué)者都開(kāi)始研究土壤檢測(cè)技術(shù)。然而傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)并不成熟，需要將土壤樣品轉(zhuǎn)化為檢測(cè)原液的方式才能夠開(kāi)展檢測(cè)工作。且該種檢測(cè)方式不僅流程復(fù)雜，檢測(cè)的結(jié)果準(zhǔn)確度也受到諸多因素干擾。原子吸收技術(shù)是監(jiān)測(cè)土壤環(huán)境的新型技術(shù)之一，其能夠?qū)ν寥朗艿轿廴镜那闆r進(jìn)行探測(cè)，并且為制定土壤環(huán)境治理策略提供科學(xué)依據(jù)。

1 原子吸收技術(shù)概述

原子吸收技術(shù)也被稱(chēng)為原子吸收光譜法，能夠?qū)ν寥喇?dāng)中的污染元素進(jìn)行測(cè)定，從而了解土壤受污染的程度。從應(yīng)用效果來(lái)看，原子吸收技術(shù)具備應(yīng)用范圍廣且檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確的特點(diǎn)。就現(xiàn)有的應(yīng)用方法來(lái)講，火焰法和石墨爐法都是原子吸收技術(shù)的常用方法。

火焰法具備較為廣泛的適用范圍，其將土壤樣品當(dāng)中能夠被原子化的元素檢測(cè)出來(lái)，分析這些元素的種類(lèi)及含量。該種方法受到業(yè)界諸多認(rèn)可，且具備較多的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其不僅檢測(cè)效率高，且結(jié)果也具備可靠性，操作的流程也比較簡(jiǎn)單，并不需要花費(fèi)過(guò)多的經(jīng)費(fèi)[1]。但該種技術(shù)也存在缺陷和不足，以火焰法來(lái)進(jìn)行土壤樣品檢測(cè)所采用的是儀器分析方法，需要借助霧化器將處理樣品噴入空氣-乙炔火焰中。在火焰的高溫下，重金屬化合物離解為基態(tài)原子，該基態(tài)原子蒸汽對(duì)相應(yīng)的空心陰極燈發(fā)射的特征譜線(xiàn)產(chǎn)生選擇性吸收。在選擇的最佳測(cè)定條件下，測(cè)定出重金屬元素的吸光度，從而計(jì)算出該元素的濃度。霧化儀器會(huì)對(duì)樣品中的元素含量產(chǎn)生影響[2]。如果樣品中原本某種重金屬元素的含量就不高，那么就很難檢測(cè)出來(lái)，大多只能檢測(cè)到PPM級(jí)。

石墨爐法也是原子吸收技術(shù)的常用方法，也具備適用范圍廣的特點(diǎn)。通過(guò)該種方式進(jìn)行樣品檢測(cè)，能夠簡(jiǎn)化檢測(cè)工作。石墨爐法具備比較明顯的優(yōu)勢(shì)，其將土壤樣品當(dāng)中的重金屬元素原子化程度提升，即便是原本土壤中某種元素含量比較低，但在石墨爐法的檢測(cè)下，也能夠有效提升元素的原子化率，從而檢測(cè)到該種元素的存在情況[3]。不僅如此，石墨爐法所使用的石墨爐溫度能夠受到人工調(diào)節(jié)，檢測(cè)過(guò)程具備安全性。當(dāng)然，該種檢測(cè)方法也有缺陷，其能夠檢測(cè)到的重金屬元素類(lèi)別有限，且使用該種技術(shù)需要花費(fèi)較高的檢測(cè)成本，所獲取的檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定性不如火焰法。尤其是在對(duì)多種類(lèi)別元素都存在土壤樣品中時(shí)，其檢測(cè)結(jié)果會(huì)受到其他重金屬元素的干擾，只適用PPB級(jí)含量重金屬元素的測(cè)定。

2 原子吸收技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

從目前土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中對(duì)于原子吸收技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看，大部分的環(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)都選擇該種檢測(cè)技術(shù)，該種方法不僅分析范圍比較廣，且具備較強(qiáng)的選擇性。具體來(lái)講，原子吸收技術(shù)對(duì)于土壤當(dāng)中的重金屬檢測(cè)具備下述應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

1）原子吸收技術(shù)具備較強(qiáng)的選擇性。和其它的土壤重金屬檢測(cè)技術(shù)相比，原子吸收技術(shù)能夠吸收的帶寬更高，因此其在元素測(cè)定效率方面更高，且具備較強(qiáng)的自動(dòng)化能力。具體來(lái)講，如果在對(duì)土壤進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，選擇的是其它類(lèi)別的檢測(cè)方式，那么需要對(duì)發(fā)射光譜進(jìn)行有效性分析，而該過(guò)程中很容易受到土壤當(dāng)中的其它共存元素干擾，進(jìn)而導(dǎo)致檢測(cè)的結(jié)果受到影響。而如果選擇的是原子吸收技術(shù)，該種技術(shù)只有主線(xiàn)出現(xiàn)變化的時(shí)候譜線(xiàn)才會(huì)隨之變化，有效避免共存元素干擾，所獲取的檢測(cè)結(jié)果更加科學(xué)合理。2）原子吸收技術(shù)具備分析范圍廣的優(yōu)勢(shì)。其本身能夠使用的重金屬檢測(cè)方法比較多，所遵從的檢測(cè)原則也比較寬泛，以原子吸收技術(shù)為原理的檢測(cè)技術(shù)多達(dá)70種。從檢測(cè)范圍來(lái)講，一些方法能夠檢測(cè)一種重金屬元素，一些則能檢測(cè)多種元素，且這些方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)重金屬元素的檢測(cè)，也能夠?qū)ν寥喇?dāng)中的其他共存元素進(jìn)行檢測(cè)，充分突出原子吸收技術(shù)的應(yīng)用效果。3）靈敏度高。原子吸收技術(shù)的該種優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：當(dāng)土壤環(huán)境檢測(cè)階段，利用原子吸收技術(shù)來(lái)完成檢測(cè)，所獲取的檢測(cè)結(jié)果精確度能夠達(dá)到PPM級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，其具備檢測(cè)效率高且操作靈活的特點(diǎn)，能夠縮短土壤環(huán)境檢測(cè)周期，為土壤治理和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

3 原子吸收技術(shù)在土壤檢測(cè)中的具體應(yīng)用

如今，人們?cè)谏鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)方面的意識(shí)不斷增強(qiáng)，在土地環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的水平也明顯提升。越來(lái)越多的環(huán)保機(jī)構(gòu)看重原子吸收技術(shù)在土壤環(huán)境檢測(cè)方面的應(yīng)用效果，且將其作為保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要工作內(nèi)容。事實(shí)上，將原子吸收技術(shù)運(yùn)用到土壤檢測(cè)方面時(shí)不僅僅需要注意對(duì)土壤樣品進(jìn)行測(cè)量，也需要做好排除干擾的問(wèn)題，從而保證土壤檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.1 土壤樣品處理

在利用原子吸收技術(shù)對(duì)土壤進(jìn)行檢測(cè)之前，首先需要對(duì)土壤樣品進(jìn)行處理，確保所呈現(xiàn)出的樣品效果比較容易消解或者是其所反映出的光譜特征更容易被分析和檢測(cè)。土壤樣本處理主要有兩種方式，一種是熔融，另一種是消解。兩種方式都能夠?qū)ν寥喇?dāng)中的礦物質(zhì)晶格產(chǎn)生破壞，從而完成對(duì)待檢測(cè)元素的轉(zhuǎn)移。當(dāng)前情況下，對(duì)土壤樣品進(jìn)行熔融或者是消解處理主要是通過(guò)堿溶系統(tǒng)或者是酸容系統(tǒng)。從堿溶系統(tǒng)的角度來(lái)講，利用碳酸鉀或者是碳酸鈉對(duì)土壤樣本進(jìn)行處理，促使其達(dá)到熔融或者是消解的效果。而從酸溶系統(tǒng)角度來(lái)講，利用該種方式對(duì)土壤樣品進(jìn)行處理主要是采用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸等物質(zhì)進(jìn)行搭配分解，達(dá)到樣品當(dāng)中礦物質(zhì)晶格破壞的效果。如今，大部分環(huán)保機(jī)構(gòu)在對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)時(shí)所采用的樣本處理方式都是酸溶系統(tǒng)，該種方式所獲取的處理效果更好。例如，將HF-HNO3-HClO4運(yùn)用到樣本處理當(dāng)中，對(duì)土壤樣本進(jìn)行消解，此時(shí)HF物質(zhì)將會(huì)對(duì)土壤當(dāng)中礦物質(zhì)的晶格產(chǎn)生破壞，從而將樣品中的硅此轉(zhuǎn)化成SiF4揮發(fā)掉。HClO4能使土壤中黑色有機(jī)碳化物分解。此時(shí)加入土壤樣品當(dāng)中的HNO3可以將土壤中的重金屬元素溶解。該種情況下的土壤樣本已經(jīng)做好采用原子吸收技術(shù)進(jìn)行重金屬元素檢測(cè)的準(zhǔn)備工作，檢測(cè)人員將會(huì)對(duì)土壤當(dāng)中的元素進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。此時(shí)在對(duì)土壤樣本進(jìn)行元素分析，發(fā)現(xiàn)其中所含的鈣鎂鉀鈉可以被直接測(cè)量出來(lái)外；其它銅鉛鋅鎳鎘等大多數(shù)元素都可以被直接測(cè)出。能夠確定上述元素在土壤當(dāng)中的含量情況。

3.2 干擾元素處理

利用原子吸收技術(shù)對(duì)土壤進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程中會(huì)受到諸多外界環(huán)境的干擾，而為了規(guī)避這些干擾元素，需要在對(duì)土壤樣品進(jìn)行處理階段就先處理干擾元素。在該種情況下，土壤樣品檢測(cè)階段需要加強(qiáng)對(duì)土壤感染源的檢測(cè)和優(yōu)化管理。但就會(huì)對(duì)光譜產(chǎn)生干擾的因素來(lái)講，該種元素干擾是土壤環(huán)境檢測(cè)環(huán)節(jié)常見(jiàn)的干擾問(wèn)題。具體表現(xiàn)在：當(dāng)待檢測(cè)的元素的分析線(xiàn)和共存元素的吸收線(xiàn)處于比較接近狀態(tài)時(shí)，人們對(duì)兩種線(xiàn)進(jìn)行觀測(cè)會(huì)出現(xiàn)觀測(cè)偏差，對(duì)元素檢測(cè)的結(jié)果造成阻礙。針對(duì)該種問(wèn)題，檢測(cè)人員可以對(duì)分析線(xiàn)的選擇進(jìn)行優(yōu)化，控制波長(zhǎng)相近的元素。電離干擾也會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，屬于土壤重金屬元素檢測(cè)過(guò)程中比較常見(jiàn)的干擾形態(tài)。堿土金屬是受到電離干擾最為明顯的重金屬元素檢測(cè)，當(dāng)受到干擾以后原子吸收技術(shù)無(wú)法正常從待檢測(cè)的樣本當(dāng)中確定堿土金屬元素的特定波長(zhǎng)，其所獲取的測(cè)試結(jié)果自然也就不準(zhǔn)確。針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行處理過(guò)程中，檢測(cè)人員通常會(huì)選擇使用火焰法繼續(xù)完成檢測(cè)，該種方式所衍生出的火焰會(huì)排除電離干擾狀態(tài)，只需要檢測(cè)人員注重對(duì)火焰溫度調(diào)節(jié)，其就能夠很好的排除電離干擾問(wèn)題。

3.3 污染元素評(píng)價(jià)

對(duì)土壤樣品進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)的主要目的就是了解土壤受到污染的具體情況，并且根據(jù)所獲取的土壤檢測(cè)報(bào)告來(lái)制定土壤治理方案，對(duì)土壤污染問(wèn)題進(jìn)行處理和控制，達(dá)到保護(hù)土壤生態(tài)環(huán)境的目的。在該種情況下，針對(duì)土壤環(huán)境展開(kāi)檢測(cè)，需要對(duì)土壤當(dāng)中的污染元素展開(kāi)系統(tǒng)性分析，了解污染元素的類(lèi)別及含量。具體來(lái)講，需要注意下述幾個(gè)方面的問(wèn)題：第一，了解原子吸收技術(shù)當(dāng)中，土壤樣本的污染元素形態(tài)及含量，掌握土壤受到污染的程度。第二，了解土壤受到污染的具體區(qū)域，分析不同類(lèi)別污染元素的分布情況，針對(duì)同一污染區(qū)域內(nèi)的污染元素占比進(jìn)行分析，從而決定具體污染元素的治理方式，區(qū)分土壤治理工作重點(diǎn)。第三，將原子吸收技術(shù)運(yùn)用到土壤環(huán)境檢測(cè)以后，其對(duì)污染元素的分析能夠獲取比較科學(xué)的分析結(jié)果，從而對(duì)土壤原子吸收技術(shù)運(yùn)用到土壤狀態(tài)展開(kāi)評(píng)價(jià)，結(jié)合區(qū)域范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)保要求，系統(tǒng)性的分析土壤遭受污染的具體原因，并且制定有效控制措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤環(huán)境的切實(shí)保護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前狀態(tài)下，我國(guó)的科技水平正處于不斷提升的狀態(tài)，且在環(huán)境保護(hù)方面的意識(shí)也在不斷增強(qiáng)。國(guó)家相關(guān)部門(mén)已經(jīng)制定和出臺(tái)了多項(xiàng)環(huán)境保護(hù)政策，且督促工業(yè)產(chǎn)業(yè)控制廢棄物排放，盡可能的規(guī)避對(duì)土壤造成重金屬污染。而很多學(xué)者也投入到對(duì)檢測(cè)技術(shù)的研究當(dāng)中，其不斷優(yōu)化重金屬檢測(cè)技術(shù)，促使環(huán)保部門(mén)對(duì)土壤環(huán)境的監(jiān)測(cè)更具實(shí)時(shí)性。將原子吸收技術(shù)運(yùn)用到土壤檢測(cè)技術(shù)當(dāng)中，相信其能夠獲取更加準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)。