探析原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應用

張 翔

（重慶市綦江區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站 重慶 401420）

引言

習近平總書記聚焦“生態(tài)環(huán)境”問題，高瞻遠矚的提出深化環(huán)境監(jiān)測改革的舉措，擘畫出“綠水青山就是金山銀山”、“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展、美麗中國的山水長卷”的藍圖。2017 年國務院出臺《關于深化環(huán)境監(jiān)測改革提高環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質量的意見》文件中提出：“在新時期我們要因時因地，因情依法以科技引領土壤污染攻堅戰(zhàn)，構建閉環(huán)的土壤污染監(jiān)測、治理體系，持續(xù)助力打好污染防治攻堅戰(zhàn)?！币虼?，土壤環(huán)境基礎是保護環(huán)境的基礎，因此，我們要采用科學的手法，對土壤環(huán)境監(jiān)測進行監(jiān)測，依托實際情況保護環(huán)境，。當前在土壤環(huán)境監(jiān)測中原子吸收光譜法得因為靈敏度高、選擇性強、分析范圍廣得到了較為廣泛的運用，將這種方式運用到土壤重金屬污染評估，重金屬檢測、土壤樣品處理方面，能精準檢測出各種重金屬元素含量，對其存在形態(tài)進行科學的評估，這些社會生態(tài)環(huán)境保護和工農生產而言具有大有裨益的作用。

1 原子吸收光譜法的概念和類型

原子吸收光譜法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）作為一種新型的儀器分析方法，在土壤環(huán)境監(jiān)測方面發(fā)揮著大有裨益的作用。這種一種基態(tài)原子外層電子對可見光范圍和紫外光相對原子共振輻射線的吸收強度，對測定的元素特征譜線吸收能力進行定性和定量測定和分析的方法。監(jiān)測人員通過測試樣品所含有的原子蒸汽，進一步了解輻射吸收紙的大小。隨后在結合待測元素特定的波長，科學的分析、計算其中各種元素的含量[1]。這種方法特定范圍廣，精準度高、干擾小且具有較高的靈敏度。因此當前被廣泛運用到土壤環(huán)境監(jiān)測中，在保護環(huán)境方面并取得了較為顯著的成效。

2 原子吸收光譜法的類型及優(yōu)勢

2.1 原子吸收光譜法的類型

在當前的環(huán)境監(jiān)測中原子吸收光譜法占據(jù)著舉足輕重的地位，這種方式主要在試樣蒸汽相開展測定相關工作，科學的分析土壤環(huán)境中某種元素。當前原子吸收光譜法的主要應用類型有石墨爐法、火焰法、氫化物法等，在具體的運用過程中上述方法各有千秋，火焰法這種技術較為成熟，因此其應用范圍最廣，但是這種方法進一步測定出Bi，Ta 等元素的含量，石墨爐法應用范圍狹窄，檢查效率較慢，在具體的使用中若火焰法無法進一步滿足相關監(jiān)測要求，監(jiān)測人員就會選擇石墨爐法[2]。氫化物法這種方式能具有較強的靈敏性，能進一步彌補火焰法的缺陷，同時還可以自動化管理分析過程，因而其在監(jiān)測微量元素方面具有良好地效果。

2.2 原子吸收光譜法的應用優(yōu)勢

第一，分析范圍廣。研究發(fā)現(xiàn)，當前原子吸收光譜法具有70多種方法，這些方法基本上囊括了常見的元素，如，低含量元素、主量元素、超痕量元素、微量元素，還能有效監(jiān)測大部分有機物和非金屬元素，由此可見，其分析范圍廣；第二，選擇性強。眾所周知，原子吸收帶寬較窄，故而在具體監(jiān)測中具有較快的測定速度，同時還能進行自動化操作。我們在分析發(fā)射光譜的過程中，如果無法分離待測元素輻射線和共存元素輻射線，則會極大地轉變期表現(xiàn)強度，但是合理運用原子吸收光譜法，則不會干擾譜線，追本溯源，主要是因為其只能轉變主線系，加之譜線表比較窄，所以不容易出現(xiàn)線重疊的情況，自然也就不會受到干擾；第三，靈敏度高。在環(huán)境監(jiān)測中原子吸收光譜法具有較高的靈敏度，并且這種方法可以監(jiān)測到各種元素的ppm；效量級，還可以準確測定ppb 數(shù)量級濃度范圍?？梢娖渚哂休^高的靈敏度，操作方便，能進一步縮短相關元素的檢測分析周期，從整體上促進測量速度的提升[3]進而更好地采取措施保護環(huán)境，保護我們乃于生存的環(huán)境。

3 原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應用

3.1 在土壤污染評價方面的應用

生態(tài)環(huán)境保護是功在當代、利在千秋的事業(yè)，但是隨著社會的高速發(fā)展，工業(yè)廢氣、廢渣大量排放，農藥大量使用，導致當前土壤重金屬污染越來越嚴重，有學者在檢測了某地區(qū)27 個縣市的土壤樣本，在，Cr 檢測過程中，使用了火焰原子吸收光譜法，同時并使用了石墨爐原子吸收光譜法來檢測該地區(qū)Cd、Pb，最終得出土壤中Cr、Cd、Pb 的值數(shù)達79.49mg/kg、0.16mg/kg、24.47mg/kg全部都超過了當?shù)赝寥辣尘爸?，通過該數(shù)據(jù)得知當?shù)赝寥来嬖谝欢ㄉ鷳B(tài)污染危害。追本溯源主要是因為受工業(yè)生產和人類生活的影響。在當?shù)匾幌盗械闹亟饘傥廴局?，其中污染性最大的重金屬則是鉛。為此在土壤監(jiān)測中依托火焰原子吸收光譜法來測定土壤中的含鉛量，首先選擇了適量的土壤樣品，并對樣品土壤進行酸化處理。其次，借助HNO 進一步消解HF-HClO4混酸體系，同時并噴入空氣-乙炔火焰。再有對比分析完全趕酸樣本與不完全趕酸樣本，根據(jù)監(jiān)測需要，選擇了10 份每份重量為0.5g的標準土壤樣本，為消解并將土壤樣本置入聚四氟乙烯中，基于此在其中倒入5mL 硝酸、2mL 氫氟酸，進行同步空白試驗，在消解冷卻土壤樣本后再在其中倒入1mL 高氯酸，對齊進行趕酸定容處理，通過反復的處理，在樣本容量達50mL 時候，借助原子吸收光譜儀監(jiān)測，最終得到表1 表2 檢測結果，具體如下：

表1 鉛的監(jiān)測結果

表2 鉛的監(jiān)測結果

通過表1 表2 的分析，我們可以得知，表1 土壤鉛監(jiān)測中應用原子吸收光譜法其干擾性更強，從整體上顯著提升了整體監(jiān)測數(shù)值。所以實踐證明在土壤鉛監(jiān)測中合理應用火焰吸收光譜法依托完全干酸模式，可以顯著提升測定土壤監(jiān)測的精準度。進而根據(jù)相關數(shù)據(jù)信息，針對性地保護環(huán)境。

3.2 在土壤樣品處理測量中的應用

在土壤樣品測量和處理過程中，首先原子吸收光譜法，我們從樣品處理層面來分析，當前最常見的兩種處理方式，即，熔融和消化，立足于應用維度來分析，上述兩種方式能破壞土壤礦物質的晶格，有效轉移土壤中的待測元素。目前土壤監(jiān)測人員主要采用酸融系統(tǒng)和堿溶系統(tǒng)來處理土壤樣品熔融和消化。縱觀當前在堿溶系統(tǒng)，常用的處理方式主要由氫氧化鈉法、和碳酸鉀法、碳酸鈉法等。氫氟酸與高氯酸、硫酸的搭配的模式常應用到土壤環(huán)境監(jiān)測酸融系統(tǒng)處理中并取得了良好地土壤監(jiān)測成效。如，在土壤消化中應用HF-HNO3-HCIO4，在這過程中土壤中的晶格會被HF 會破壞掉，隨后土壤待測樣品就會變成SiF4，發(fā)揮其元素。監(jiān)測人員為進一步實現(xiàn)土壤溶解就會在土壤中加入HNO，準備合理的材料以供原子吸收光譜法使用，從而更好地測量土壤中的元素。在分析土壤樣品的過程中，我們是可以直接測量鎂、鉀、鈣等元素。對于監(jiān)測人員來說，依托空氣-乙炔火焰就可以精準的測定上述元素含量，在測定鐵、鋅、錳的元素中，我們一定要需要合理使用一次性浸提劑，隨后在依托pH 值分析法，進一步提取土壤中金屬元素，實現(xiàn)對土壤中相關元素含量的測取，控制重金屬，有效保護環(huán)境。

3.3 在土壤監(jiān)測干擾消除中的應用

物力干擾、電離干擾、光譜干擾是應用原子吸收光譜法在土壤監(jiān)測中常見的幾種干擾。第一，光譜干擾。我們深知，如果在待檢測土壤試樣中，兩種元素吸收線吻合，必定會出現(xiàn)光譜干擾，由于元素的特殊性，不同的元素會吸收自己的光輻射，如此一來，就會導致元素與元素之間的波長較小，最終影響測量結果。對此，我們要充分利用其他波長類型來分析，從而得到精準的監(jiān)測結果；第二，電離干擾。具體就是指堿金屬與堿土金屬二者之間出現(xiàn)了電離作用后，土壤職工的離子就會有效的吸收特定波長的輻射，因此就會出現(xiàn)監(jiān)測“盲區(qū)”導致監(jiān)測結果缺乏精準性，針對于此，我們要選擇溫度比較低的火焰，探究其緣由主要是因為低溫度火焰能降低電離情況。為提升監(jiān)測結果的精準性，在進行土壤監(jiān)測的過程中，我們還可以適當?shù)丶尤腚婋x緩沖劑，消除干擾；第三，物力干擾。這種干擾主要由于試液溶液和標準溶液二者之間的物理性質存在較大的差異性，比如，表面濃度、表面張力，所以，我們在進行土壤監(jiān)測的過程中應用不同的監(jiān)測方式，會導致上述兩種溶液出現(xiàn)不同的物理反應，影響監(jiān)測結果，比如，焰原子法，在試液溶液和標準溶液中黏度的不同，則會出現(xiàn)不同的霧化效率，讓霧滴的大小、速度受到影響。故而，我們在應用原子吸收光譜法的測定環(huán)節(jié)中，要盡量讓標準溶液跟試液溶液融合在一起，減少監(jiān)測干擾。

結語

一言以蔽之，保護生態(tài)環(huán)境，應對氣候變化，維護能源資源安全，是全球面臨的共同挑戰(zhàn)。要清醒認識保護生態(tài)環(huán)境、治理環(huán)境污染的緊迫性和艱巨性，清醒認識加強生態(tài)文明建設的重要性和必要性。因此，我們要在土壤環(huán)境監(jiān)測中要合理使用應用原子光譜法能有效監(jiān)測土壤中污染物和重金屬，為相關生態(tài)換保護提供數(shù)據(jù)信息，提高土壤監(jiān)測質效，從而更好地加強土壤污染管控和修復，著力解決土壤污染問題，確保土壤資源永續(xù)利用。