略談土壤重金屬光譜檢測方法

包薩如拉

（內(nèi)蒙古凱楓環(huán)境科技有限公司，內(nèi)蒙古 烏海 016000）

1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀與危害

土壤中重金屬類型并不是單一一種，除了人們都知道的鉛，近年來隨著工業(yè)活動的大規(guī)模開展，土壤中的鋅、汞、鎘等等重金屬含量也明顯上升。這些重金屬進(jìn)入土壤中會與土壤中的有機(jī)物、無機(jī)物發(fā)生反應(yīng)生成多種化合物。含有重金屬的化合物不會被微生物分解，因此這部分物質(zhì)就永久滯留在土壤中對土壤性質(zhì)造成破壞。更重要的是，微生物無法降解這部分物質(zhì)，使這部分有害物質(zhì)被植物吸收，導(dǎo)致植物營養(yǎng)價(jià)值降低，毒性增加，不利于食用。如果人長期食用吸收了重金屬化合物的食物，身體健康會受到嚴(yán)重影響。除了被植物吸收間接危害人體健康外，土壤中的重金屬會轉(zhuǎn)化為毒性更大的烷基化合物，對自然環(huán)境以及人體健康帶來更嚴(yán)重的侵害。因此土壤重金屬污染是非常嚴(yán)重、棘手的環(huán)境問題，必須提高重視采取有效措施做好檢測與整治[1]。

2 土壤重金屬光譜檢測方法分析

2.1 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是比較基礎(chǔ)的土壤重金屬污染檢測方法。原子吸收光譜法檢測土壤重金屬污染的原理與步驟是：借助特定波長的光輻射在原子蒸汽元素空心陰極燈進(jìn)行測試，通過原子蒸汽光輻射的元素與特殊分子結(jié)構(gòu)共同組成的光波作用于土壤，在這一過程中得到定量分析圖標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對土壤中重金屬成分與含量的有效測量。在檢測過程中，主要是依據(jù)光纖被吸收程度的特征以及原子濃度特征來得到重金屬含量，從而掌握土壤被重金屬污染的程度。整個(gè)測量過程主要借助原子光譜儀器來完成，而常用的原子光譜儀器通常由光分環(huán)境、原子化器、光源以及顯示設(shè)備與檢測裝置五大部分組成。原子光譜儀器的構(gòu)成比較簡單，操作起來也較為方便，比較適用于微量元素、難溶性元素的檢測工作。

相較于其它檢測方法，原子吸收光譜法的分析范圍廣，可監(jiān)測到土壤中多種元素含量，如主量元素含量、微量元素含量、痕量元素含量等。應(yīng)用原子吸收光譜法可檢測到土壤中的金屬元素、非金屬元素以及大部分有機(jī)物等。并且該檢測方法還有選擇性強(qiáng)的特點(diǎn)。在原子吸收光譜法這一個(gè)方法體系中就包含有70多種具體的測定方法，在開展土壤環(huán)境監(jiān)測工作時(shí)，工作人員有更多的選擇性。進(jìn)行土壤重金屬污染檢測時(shí)，可根據(jù)測區(qū)實(shí)際情況選擇最為合適的測定方法，從而讓最終的測定結(jié)果更加科學(xué)準(zhǔn)確[2]。

圖1 原子吸收光譜儀檢測

2.2 原子熒光光譜法

原子熒光光譜法的檢測原理是：借助輻射能讓原子發(fā)射出熒光，根據(jù)熒光強(qiáng)度特征得到相應(yīng)檢測結(jié)果。在應(yīng)用原子熒光光譜法檢測土壤中的重金屬含量與成分時(shí)，主要是將待測元素的原子蒸汽置于發(fā)射光之下，在照射后產(chǎn)生原子熒光。當(dāng)相關(guān)條件滿足時(shí)，待測元素濃度與熒光強(qiáng)度之間存有直接關(guān)系，且這一關(guān)系符合Lambert-Beer定律，根據(jù)這一定律得到測定熒光的強(qiáng)度，進(jìn)而得到待測元素的濃度。采用原子熒光光譜法進(jìn)行土壤重金屬含量測量時(shí)同樣是借助專門的儀器設(shè)備來進(jìn)行。該設(shè)備具有原子吸收與原子發(fā)射兩種功能，適用性高，靈敏度高，在測量過程中不易受到外部因素的影響因而測量精度高，能比較準(zhǔn)確地檢測出土壤中重金屬成分與具體含量[3]。

2.3 電感耦合等離子的發(fā)射光譜檢測法

研究表明，離子與原子在光源的激發(fā)下會產(chǎn)生相應(yīng)的輻射特性，分析這一特征可以獲得土壤中重金屬含量與濃度。這一檢測方法是以多種先進(jìn)理論與技術(shù)做基礎(chǔ)，如光學(xué)理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電學(xué)理論等。合理應(yīng)用電感耦合等離子的發(fā)射光譜檢測法能準(zhǔn)確檢測出待測樣品中的重金屬含量與成分，完成對重金屬的定性、定量分析。除了能檢測出待測樣品中的金屬元素外，還能檢測出部分非金屬元素。因此這一檢測技術(shù)在當(dāng)前應(yīng)用的比較廣泛[4]。

2.4 激光誘導(dǎo)光譜法

激光誘導(dǎo)擊穿光譜是激光燒蝕光譜技術(shù)中最常用的技術(shù)方法之一。這一檢測技術(shù)的原理是：激光通過透鏡匯聚后會有電離與氣化樣品表面物質(zhì)、高峰值功率產(chǎn)生，之后進(jìn)一步產(chǎn)生高能、高溫等離子體，這些等離子體會輻射出原子光譜與離子光譜，將這些光譜使用光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行收集，并使其進(jìn)入到光譜儀的入射狹縫中生成光譜數(shù)據(jù)，將光譜數(shù)據(jù)使用數(shù)據(jù)采集控制器進(jìn)行采集與輸送，使數(shù)據(jù)進(jìn)入到電腦系統(tǒng)，電腦中相關(guān)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，最終得到被測物質(zhì)中的重金屬成分與含量。在應(yīng)用激光誘導(dǎo)光譜法進(jìn)行土壤重金屬含量與元素測量時(shí)，主要是基于光譜信號強(qiáng)度與對應(yīng)元素之間含量具有定量關(guān)系，借助這一關(guān)系可實(shí)現(xiàn)對相關(guān)元素的定量與定性分析。相較于其它的檢測方法，激光誘導(dǎo)光譜法的特征特點(diǎn)是：分析范圍廣，能同時(shí)對多種元素展開分析；檢測效率高，能在不接觸、不破壞檢測對象的情況下快速、精準(zhǔn)分析出待測樣品中的金屬元素，從而保證檢測對象不受二次污染。但值得注意的是，該種方法也存有缺陷，檢測成本要比其它幾種檢測方法的成本更高，并且在檢測過程中易受到激光器激發(fā)特性與樣品均勻性影響而導(dǎo)致檢測結(jié)果不夠準(zhǔn)確[5]。

3 結(jié)語

綜上所述， 土壤重金屬污染是非常嚴(yán)重的污染問題，如不能及時(shí)做好預(yù)防與處理，將導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境與人類社會難以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。因此對于土壤重金屬污染問題要能結(jié)合相關(guān)規(guī)范與要求，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況合理選擇原子吸收光譜法、原子熒光光譜法等技術(shù)法準(zhǔn)確檢測土壤中重金屬成分與含量，為下一步的預(yù)防與治理奠定基礎(chǔ)。