原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

劉現(xiàn)永

（光遠(yuǎn)檢測有限公司，河南 濮陽 457000）

土壤保護(hù)在環(huán)境保護(hù)方面非常重要，土壤是一個(gè)國家發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著中國環(huán)境保護(hù)事業(yè)的不斷發(fā)展，土壤保護(hù)也慢慢發(fā)展成為了土壤監(jiān)測技術(shù)，建立和檢驗(yàn)了原子吸收光譜法的應(yīng)用和發(fā)展情況。并且政府和有關(guān)部門越來越關(guān)注環(huán)境污染和環(huán)保理念的普及，環(huán)境監(jiān)測的范圍和各種污染的整治逐步加強(qiáng)，但在土壤監(jiān)測領(lǐng)域，我國現(xiàn)行監(jiān)測方法和手段在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些不足和有待改進(jìn)的地方。

1 中國土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)和方法的發(fā)展

在信息時(shí)代，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正積極引進(jìn)更加高效的信息技術(shù)，而信息技術(shù)也提高了環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和效率；而對(duì)土壤環(huán)境的監(jiān)測主要是通過引入無線傳感器和建立信號(hào)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤環(huán)境的物理參數(shù)和數(shù)據(jù)的采集，通過將傳感器采集到處理中心，然后對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行采集和分類，得到土壤環(huán)境的客觀數(shù)據(jù)檢測技術(shù)人員，不僅是土壤環(huán)境研究和理論研究的良好渠道，也促進(jìn)了環(huán)境監(jiān)測方法的推廣和升級(jí)。

3S 技術(shù)是近年來應(yīng)用在地球物理和地質(zhì)研究中的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，高新技術(shù)的結(jié)合不僅可以取得前所未有的研究成果，而且可以提高對(duì)相互作用的敏感性，使3S 技術(shù)與其它成熟技術(shù)相結(jié)合，形成了一種新的監(jiān)測方法。這些技術(shù)有利于物理信息的獲取和傳遞，更豐富的渠道可以提高環(huán)境信息的準(zhǔn)確性。完成土壤成分及其理化信息的分析，便于環(huán)境監(jiān)測技術(shù)人員了解土壤變化的實(shí)際情況，在一定程度上進(jìn)一步加強(qiáng)了我國土壤的環(huán)境治理。

生物技術(shù)在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，自然界的陸地環(huán)境是許多微生物最重要的生存場所，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生物技術(shù)的突破和應(yīng)用也取得了許多成果。對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)測，通過相關(guān)技術(shù)與生物化學(xué)的結(jié)合，可以更真實(shí)、客觀地反映土壤環(huán)境中的生物信息，更直觀地了解微生態(tài)環(huán)境的設(shè)計(jì)和土壤生物系統(tǒng)的組成。

2 原子吸收光譜法

隨著原子吸收光譜法的發(fā)展，火焰法、石墨燃燒法和氫化物法得到了廣泛的應(yīng)用?；鹧娣ǎ耗壳?，火焰原子吸收光譜法的發(fā)展已經(jīng)比較完善，并在許多不同領(lǐng)域得到了應(yīng)用，具有經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、易控制、易標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn)，但在火焰中只能分離出一部分。火焰中含有金屬的樣品，在一定情況下很難分解，并且只有一部分能在火焰中分離。石墨燃燒法與火焰法相比，石墨燃燒法的相對(duì)檢出限和濃度檢出限一般比火焰原子吸收小1-2 個(gè)數(shù)量級(jí)，比火焰原子吸收小3 個(gè)數(shù)量級(jí)。關(guān)于絕對(duì)質(zhì)量檢出限，石墨燃燒法在實(shí)際應(yīng)用中，檢出率相對(duì)較慢，一般只能測定一種元素[1]。因此，只有當(dāng)火焰法檢測限不滿足要求時(shí)，才會(huì)使用石墨燃燒法。近年來，制氫法已被用于多種元素的分析；氫化物法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、自動(dòng)化程度高。由于這些元素的靈敏度較低，宜采用氫化物法進(jìn)行檢測。

3 原子吸收光譜法的應(yīng)用優(yōu)勢

選擇性高，原子吸收光譜的帶寬不大，測量速度較快，在實(shí)際應(yīng)用過程中可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作。如果很難將元素共存的輻射線與被測元素中的輻射線分開，就會(huì)導(dǎo)致可見光強(qiáng)度會(huì)有輕微的變化。由于譜線只能在主線系統(tǒng)中形成一個(gè)過渡段，而且譜線相對(duì)較窄，因此譜線不易重疊，也不會(huì)受到干擾；廣泛的分析，就元素的測定而言，已有超過70 年代的檢測方法，它還可以檢測低含量、重要元素和微量元素。在元素屬性方面，一方面可以檢測金屬元素和類似元素，另一方面可以間接檢測相關(guān)的非金屬元素和有機(jī)化合物；高靈敏度，目前原子吸收光譜法是實(shí)際應(yīng)用中最靈敏的方法。

4 原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

4.1 原子吸收光譜法在土壤重金屬污染評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程和工業(yè)發(fā)展進(jìn)程不斷加快，代價(jià)是土壤污染嚴(yán)重以及工業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物。它們在土壤中沉淀擴(kuò)散，近年來，在生態(tài)文明理念的幌子下，土壤中重金屬的污染問題越來越受到人們的關(guān)注，相關(guān)研究人員選擇了火焰吸收光譜法進(jìn)行污染檢測。結(jié)果表明，土壤中汞等金屬元素的含量超過了全國土壤質(zhì)量水平，與天然林土壤相比，汞等金屬元素在一些地區(qū)的土壤環(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重超過國家標(biāo)準(zhǔn)，不利于我國的環(huán)境治理體系的有效發(fā)展[2]。

4.2 原子吸收光譜法在重金屬規(guī)范分析中的應(yīng)用

在土壤和沉積物中，鐵錳氧化物連接態(tài)重金屬雜質(zhì)之所以不穩(wěn)定主要是由于這部分重金屬的形態(tài)。鑒于此，元素的分析比元素的整體檢測更為復(fù)雜，為了揭示重金屬在土壤植物系統(tǒng)中的有效性和無害性，相關(guān)研究人員研究了土壤植物系統(tǒng)中重金屬的化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)含量。進(jìn)一步采用原子吸收光譜法檢測，有效地發(fā)現(xiàn)一些地區(qū)鋅含量較高，國家政府相關(guān)管理人員需特別關(guān)注鋅對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響，在一定程度上進(jìn)一步加強(qiáng)我國環(huán)境管理。

4.3 在土壤監(jiān)測干擾消除中的應(yīng)用

電離干擾和光譜干擾是原子吸收光譜法土壤監(jiān)測中常用的干擾手段，首先是光譜干擾，我們很清楚，如果待測土壤樣品中兩種元素的吸收線重合，就會(huì)產(chǎn)生光譜干擾。由于元素的特殊性，不同的元素會(huì)吸收自身的光輻射。這樣元素之間的波長就會(huì)變小，在這種情況下，相關(guān)管理人員應(yīng)充分利用其他波長類型進(jìn)行分析，以獲得準(zhǔn)確的監(jiān)測結(jié)果。其次是電離干擾，特別是堿金屬與堿土金屬發(fā)生電離后，土壤中的離子會(huì)被有效吸收輻射來自一定的波長，因此會(huì)出現(xiàn)監(jiān)測的“盲區(qū)”，這將導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性。為了提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，在土壤監(jiān)測領(lǐng)域還可以適當(dāng)增加電離緩沖液，以避免干擾。主要是測試溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液在物理性質(zhì)上的主要差異，例如，表面濃度和張力。因此，土壤監(jiān)測采用不同的監(jiān)測方法，這將導(dǎo)致上述溶液產(chǎn)生不同的物理反應(yīng)，并影響監(jiān)測結(jié)果。火焰原子法，當(dāng)試液和標(biāo)準(zhǔn)溶液的粘度不同時(shí)，原子化效率也不同，因此，在使用核吸收光譜法時(shí)，應(yīng)盡量將標(biāo)準(zhǔn)溶液和供試品溶液混合在一起，以減少監(jiān)測干擾，從而有效加強(qiáng)我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

5 提高我國生態(tài)環(huán)境管理

5.1 加大科研和人才投入

環(huán)境監(jiān)測，特別是土壤監(jiān)測，這就要求相關(guān)管理人員對(duì)不同污染物的組分和元素進(jìn)行精確的測定，這就對(duì)技術(shù)的專業(yè)水平和測量方法的可行性提出了更高的要求，國家或相關(guān)政府要從技術(shù)層面有效地推動(dòng)土壤環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展，必須不斷加大科技投入。通過直接投資、建立醫(yī)學(xué)工作站等方式，進(jìn)一步完善對(duì)地觀測技術(shù)及其實(shí)驗(yàn)設(shè)備的開發(fā)，選擇優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)人才，將設(shè)立專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)方案通過技術(shù)與環(huán)境情況相結(jié)合，進(jìn)一步加速人才適應(yīng)和成長，在一定程度上促進(jìn)在土壤監(jiān)測方面的全面改善和優(yōu)化環(huán)境。

5.2 構(gòu)建和完善土壤管理機(jī)制

為了從根本上提高土壤環(huán)境監(jiān)測的影響和科學(xué)性，相關(guān)技術(shù)人員不僅要主動(dòng)參與實(shí)際工作，還要善于總結(jié)和積累以往數(shù)據(jù)收集和分析過程中的經(jīng)驗(yàn)，適應(yīng)環(huán)境監(jiān)測的新方法、新方式，通過建立一批科學(xué)有效的土壤環(huán)境治理的基本方法，實(shí)行科學(xué)合理的控制制度并逐步應(yīng)用到實(shí)際工作中。同時(shí)進(jìn)行不同監(jiān)測指標(biāo)的傳遞分析和分類，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤環(huán)境的全程準(zhǔn)確監(jiān)測，并在實(shí)踐中進(jìn)一步完善管理方法[3]。

5.3 拓寬土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用渠道

如今，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，借助現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，可以對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行最新的監(jiān)測，并能在對(duì)環(huán)境影響最小的基礎(chǔ)上完成環(huán)境信息的采集和分析。地面環(huán)境監(jiān)測三維網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，從根本上改變了土壤監(jiān)測的過程和規(guī)律。監(jiān)測系統(tǒng)的引入和應(yīng)用，可以在地面環(huán)境污染第一時(shí)間甚至污染跡象出現(xiàn)的第一階段發(fā)出預(yù)警信號(hào)，有關(guān)環(huán)保工作者可以立即采取措施。因監(jiān)測環(huán)境指標(biāo)變化而發(fā)生污染的，還可以定期更新和增加污染項(xiàng)目，使監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)χ卫硗寥拉h(huán)境污染工作產(chǎn)生更直接的影響，將預(yù)警機(jī)制與相應(yīng)的應(yīng)急體系相銜接，極大地改變了土壤污染對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，同時(shí)也有助于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

6 總結(jié)

通過對(duì)我國土壤監(jiān)測存在問題的分析和根源進(jìn)行進(jìn)一步探討，闡明了環(huán)境監(jiān)測的相關(guān)方面，國家或相關(guān)政府應(yīng)該加大科研投入和人才投入，制定土壤監(jiān)測管理辦法，在現(xiàn)有管理體制的基礎(chǔ)上，結(jié)合時(shí)代的演進(jìn)，不斷更新土壤監(jiān)測體系?？傊?，討論了核吸收光譜法在土壤監(jiān)測中的應(yīng)用，對(duì)于完善原子吸收光譜技術(shù)、試驗(yàn)處理技術(shù)、擴(kuò)大土壤環(huán)境監(jiān)測范圍具有重要意義，并且在一定程度上進(jìn)一步加強(qiáng)我國環(huán)境治理，從而有效促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。