原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應用分析

付葆春，竇圓圓

（1.濰坊市生態(tài)環(huán)境局臨朐分局，山東 濰坊 262600；2.濰坊市臨朐生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，山東 濰坊 262600）

引言

人類的生存環(huán)境基本上建立在土壤環(huán)境之上的，包括房屋建設(shè)、工廠以及道路建設(shè)等各類生產(chǎn)建設(shè)都離不開土壤環(huán)境，土壤作為生態(tài)環(huán)境表層中最為重要的組成部分，是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，各類污染物質(zhì)在各種渠道下進入土壤當中，給土壤環(huán)境造成嚴重污染，特別是重金屬類的污染，不僅容易產(chǎn)生積聚效應，而且后續(xù)處理降解工作困難。為進一步掌握土壤中重金屬元素及污染物質(zhì)的組成，確定土壤環(huán)境污染程度，決定利用原子吸收光譜的技術(shù)對土壤環(huán)境進行監(jiān)測分析。

1 原子吸收光譜法原理

原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應用已成為一種廣泛有效的方法，自從上世紀中葉提出以來得到不斷發(fā)展改進，現(xiàn)已發(fā)展成為一項較為成熟的應用技術(shù)。原子吸收光譜法的作用機理在于利用待測元素產(chǎn)生出的原子蒸汽在譜線上的吸收能力之間的差異，不同物質(zhì)吸收能力不同的特征進行判別，從而測定出物質(zhì)之間的差別，達到對物質(zhì)進行定量定性識別的目的。它的具體操作流程為：首先對待測物質(zhì)產(chǎn)出的原子蒸汽進行定量計算，然后對待測物質(zhì)的光譜波長進行分析進而得出各組成元素的含量。原子光譜主要是利用原子在基態(tài)下吸收能量之后會向激發(fā)態(tài)進行躍遷，而在躍遷過程中吸收能量的同時會產(chǎn)生出光譜。利用這種特點進行元素測定的優(yōu)點就在于其精確度較高，誤差降低至原子級別，因此受其它因素干擾的幾率較小，適用范圍也就更廣。

2 原子吸收光譜監(jiān)測分類

用原子吸收光譜進行檢測主要包括以下三種技術(shù)手段：火焰原子吸收光譜法、氫化物發(fā)生吸收光譜法以及石墨爐原子吸收光譜法[1]。

2.1 火焰原子吸收光譜法

利用火焰原子吸收光譜法進行檢測的適用范圍主要是一些異原子化的元素，這類檢測方法對已知元素的檢測精確度一般較高。利用這類方法的優(yōu)勢在于檢測成本較低，操作起來也比較簡便，檢測速率也比較高，因此火焰原子吸收光譜的檢測方法適用范圍較廣。

2.2 氫化物發(fā)生法

氫化物發(fā)生法主要用于對多種不同元素進行檢測分析，這種檢測方式的優(yōu)點在于精準度較高且自動化水平較高。通常在利用火焰原子吸收光譜的方法檢測靈敏度不能夠滿足需求時，可以利用氫化物發(fā)生的方式來增強檢測精度。

2.3 石墨爐原子吸收光譜法

石墨爐原子吸收光譜法是一種檢測物質(zhì)原子化效率較高的檢測方法，其作用機理在于在檢測過程中通過石墨材料，在電流加熱過程中將檢測元素原子化并進行有效分析。因此利用石墨爐原子吸收光譜法進行檢測時檢測流程較為簡單，且檢測過程中的安全性較高，相比與前兩者檢測過程中的原子化溫度可進行靈活調(diào)節(jié)，每次用樣量也較少。但利用這種檢測方式也存在一些顯著缺點，包括檢測過程中用時較長，而且檢測精度相比前兩種檢測方式要低，檢測成本也比較高。在石墨爐原子吸收光譜進行原子化的過程中，由于產(chǎn)生的溫度分布不均勻，造成較小的檢測范圍，因此對檢測結(jié)果也就產(chǎn)生了很大的影響[2]。

3 原子吸收光譜法在土壤環(huán)境檢測過程中的應用

3.1 在土壤污染評價中的應用

人類與土壤環(huán)境之間的密切關(guān)系可一直追溯至人類發(fā)展的早期，作為一切農(nóng)業(yè)以及工業(yè)生產(chǎn)過程中不可或缺的生產(chǎn)因素，土壤已經(jīng)成為人類賴以生存發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而伴隨著我國現(xiàn)代化城市建設(shè)進程以及經(jīng)濟的不斷發(fā)展，土壤環(huán)境正在不斷的遭受不同程度的污染破壞，尤其是重金屬污染問題，給土壤環(huán)境帶來嚴重不可逆的破壞，現(xiàn)已引起人們的廣泛關(guān)注。盡管現(xiàn)代化發(fā)展水平較高，新興科技層出不窮，但土壤環(huán)境仍然是人們必須依賴生存的必要自然條件。隨著現(xiàn)代化進程的推進以及工業(yè)發(fā)展，土壤環(huán)境遭受到不同程度的破壞，其中最主要的是來自工業(yè)用水或生活污水方面的污染問題。對于污水廢水的排放監(jiān)測不周是造成土壤環(huán)境破壞的重要原因，造成的土壤中各類重金屬物質(zhì)積聚問題若不能得到有效治理，便會伴隨著河流或大氣降水而進行大范圍擴散，對土壤環(huán)境造成進一步的污染。原子吸收光譜的方法檢測出的結(jié)果已成為衡量土壤環(huán)境破壞的可靠標準，通過利用這種方法對一些重金屬元素進行檢測，檢測精度較高，依據(jù)檢測結(jié)果對該區(qū)域內(nèi)的土壤環(huán)境進行有效治理，可以顯著改善該區(qū)域內(nèi)的土壤環(huán)境[3]。

3.2 在土壤環(huán)境檢測中的應用

原子吸收光譜法進行土壤環(huán)境檢測的首要步驟就是減少干擾因素對檢測結(jié)果的影響。以石墨爐原子吸收光譜法為例，在原子進行加熱過程中與氧氣發(fā)生化學反應的問題若不能得到處理，將對試驗結(jié)果造成很大影響，甚至產(chǎn)生誤判現(xiàn)象，因此在石墨爐加熱過程中往往在惰性環(huán)境中進行。同時土壤環(huán)境中賦存的其它土壤成分對檢測結(jié)果也會產(chǎn)生一定的影響，因此在進行成分檢測的過程中要依據(jù)實際情況進行充分討論，盡可能減少檢測誤差。另一方面就是利用背景校正的方法來對檢測誤差進行補償，因為在土壤環(huán)境檢測過程中總會存在著一些干擾誤差，影響到檢測結(jié)果的精度。因此通過設(shè)置背景校正的方式，對無法補償或難以避免的檢測誤差進行校正，通過化學分離或有機質(zhì)干擾影響的消除，例如通過添加酸性物質(zhì)對樣本進行預處理等，可以達到寬帶吸收減少的要求。同時在檢測過程中因為共存離子造成的干擾現(xiàn)象，以土壤環(huán)境檢測過程中最為常見的硝酸鹽粒子干擾為例。在土壤環(huán)境檢測過程中，樣本的溶解過程往往要用到硝酸試劑，而在這時為減少硝酸鹽物質(zhì)對檢測結(jié)果造成的影響，就可以通過添加硫酸或鹽酸等其它類別的酸來減少硝酸鹽物質(zhì)的含量。這類因素影響中的另一物質(zhì)代表就是有機碳干擾，在石墨爐原子吸收光譜法進行物質(zhì)檢測過程中，若土壤環(huán)境中富含碳元素，則會顯著抑制金屬元素的釋放生成，因而金屬元素很難進行原子化，也就嚴重影響到光譜的吸收檢測結(jié)果。對這類問題的解決方法通常是在反應的特殊時段使用熱解涂層石墨管，這中材料可以顯著降低有機碳的生成，從而增強石墨爐原子吸收光譜的檢測精確度。在進行土壤環(huán)境檢測過程中，樣本本身在采集運輸過程中產(chǎn)生了污染現(xiàn)象也會對檢測結(jié)果造成很大的影響，因此要求在進行土壤檢測樣本制備以及試樣運輸?shù)倪^程中保持一定的情節(jié)性，嚴格依據(jù)相關(guān)規(guī)定進行土壤樣本制備以及輸送工作。同時在進行土壤樣本檢測過程中要對檢測儀器進行清潔，減少儀器對土壤樣本造成的污染導致檢測結(jié)果產(chǎn)生偏差等對檢測精度造成的影響。

4 結(jié)語

通過對土壤環(huán)境進行原子吸收光譜法進行污染程度檢測的方法進行分析研究，可以看出在檢測過程進行之前首先要按照要求對土壤樣本進行制備輸送，完成土壤樣本的制備工作。同時要依據(jù)樣本的不同污染程度選用不同的檢測方法，利用火焰法、氫化物發(fā)生法以及石墨爐法等不同的原子吸收光譜檢測技術(shù)時，要依據(jù)各技術(shù)的適用范圍進行靈活選用，從而達到較高的檢測精度。對土壤環(huán)境檢測過程中產(chǎn)生的偏差影響，除了原子光譜技術(shù)應用的缺陷之外，還會受到因土壤樣本預處理或溶解試劑、溫度等因素的影響。因此進行檢測之前要做好充分的準備工作，確保原子吸收光譜法在土壤環(huán)境檢測過程中發(fā)揮出更高的檢測精度，提高土壤環(huán)境檢測效率。