基于原子吸收方法的土壤檢測實踐研究

周書愛

（福建省環(huán)安檢測評價有限公司，福建 廈門 351009）

土壤是植物在生長期間必不可少的營養(yǎng)根基，鑒于每塊地的土壤營養(yǎng)成分不同，所以唯有準確、科學(xué)地對土壤中的各種成分加以檢測，方能切實為植物良性生長提供重要幫助。并且，鑒于使用原子吸收方法檢測土壤是一項十分精密且謹慎的工作，如有疏忽會使土壤檢測值與實際值之間存在很大誤差，所以在土壤檢測工作中，原子吸收方法的準確應(yīng)用可有效消除與降低部分不利于檢測的要素，從而提升土壤檢測的準確性。該法的有效應(yīng)用不但能切實為土壤測土配方上肥提供重要的參考依據(jù)，有利于構(gòu)建土壤營養(yǎng)分析數(shù)據(jù)庫，為選擇農(nóng)耕、農(nóng)業(yè)的栽培方法提供重要幫助，還能有效減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提升農(nóng)作物產(chǎn)值，繼而全面提升農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟效益與社會效益。

1 原子吸收光譜法概述

原子吸收光譜法又叫做原子吸收技術(shù)，它可以測定土壤中的污染元素，進而使相關(guān)人員掌握土壤被污染的程度。原子吸收光譜法有檢測結(jié)果精準、運用范圍寬泛等特點，當前石墨爐法與火焰法均是原子吸收光譜法最常用的方法。

石墨爐法是原子吸收光譜法最常用的方法之一，石墨爐法具有應(yīng)用范圍廣的特性，采用該技術(shù)檢測樣品，可精簡檢測工作。石墨爐法的應(yīng)用優(yōu)勢較為顯著，它可以全面提升土壤樣品中重金屬元素的原子化程度，即使現(xiàn)有土壤中某類元素含量不高，但在運用此法檢測時，也可全面提高元素的原子化率，繼而檢測到此類元素的實際存在狀況。且石墨爐法所運用的石墨爐溫度可人工調(diào)節(jié)，在實際檢測期間具有一定安全性。同時，石墨爐法也存在一些不足，它對重金屬元素的檢測類別有限，檢測成本較高，檢測結(jié)果的穩(wěn)定性低于火焰法[1]。特別是在對多種類元素融合的土壤樣品進行檢測時，其檢測結(jié)果易受其他重金屬元素的干擾，石墨爐法僅適用于PPB級含量重金屬元素的測定。

火焰法是原子吸收光譜法檢測土壤應(yīng)用最多的一種方法，火焰法可以把土壤樣品中可被原子化的元素檢測出來，并剖析該元素的含量與種類。火焰法在各個領(lǐng)域受到高度關(guān)注與認可，是因為火焰法具有較強的技術(shù)優(yōu)勢，其具有較高的檢測效率，檢測結(jié)果更具可靠性，操作過程簡便，應(yīng)用性價比高。采用火焰法對土壤樣本實施檢測，側(cè)重的是儀器剖析法，它憑借霧化器把要處理的樣品噴入空氣—乙炔火焰中，進而在高溫狀況下，重金屬化合物會分解成基態(tài)原子，而后基態(tài)原子蒸汽會對有關(guān)空心陰極燈發(fā)射的特性譜線形成選擇性的吸收。在理想的測定條件下，可有效檢測出重金屬元素的吸光度，進而據(jù)此核算出此元素的濃度[2]。但霧化器同樣會對樣品中的元素含量形成重要影響，如果土壤樣品中現(xiàn)有某種重金屬元素的含量較低，就難以被檢測出來，大都僅是檢測到PPM級。

2 原子吸收光譜法的特點分析

2.1 應(yīng)用范圍廣

在對土壤實施檢測時，通過原子吸收光譜法實施測定的技術(shù)多種多樣，其應(yīng)用范圍也很廣，不但可精準檢測出微量元素與超痕量的原色，同時還能對土壤中重要元素的實際含量實施精準檢測，如圖1所示。另外，在元素屬性層面，該法不但可對類元素與金屬元素實施檢測，還可對大部分非金屬元素與有機物實施檢測。

圖1 原子吸收法的應(yīng)用

2.2 抗干擾能力強

相比其他土壤檢測方法，原子吸收光譜法在吸收帶層面具有重要優(yōu)勢，吸收帶寬度寬，測定速度快，并能實施自動化操作。另外，在通過其他方法實施土壤檢測時，需對發(fā)射的光譜實施全面剖析，如果待測元素與共存元素的輻射線呈現(xiàn)分離狀況，會嚴重制約其展現(xiàn)強度；而原子吸收光譜法通常不會輕易被發(fā)射光譜線影響，這是由于此種方法是在主線轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)上實施的，譜線相對較為狹窄，極少有重疊狀況出現(xiàn)，所以它具有較好的抗干擾特性。

比如，在以往的檢測工作中，很容易出現(xiàn)原子光譜重疊狀況，這嚴重制約著檢測工作的準確性，而原子吸收光譜法的應(yīng)用，鑒于其自身原子具有一定吸收帶寬的特性，不受外界干擾影響，致使主線變化的可能性不高，所以重線概率很低。鑒于原子吸收光譜法具有較強的抗干擾能力，在檢測工作中能有效確保檢測結(jié)果的準確性。

2.3 精密度較高

火焰原子吸收法適用于低含量元素測定工作，其精密度較高。如果儀器性能好，并結(jié)合高精度測量技術(shù)的應(yīng)用，其精密度可達1%。另外，火焰法精密度僅次于無火焰原子吸收法，如果在實際檢測中應(yīng)用自動化技術(shù)，可使測定的精密度更加精準。

通常狀況下，石墨爐檢測的精密性度可達3%～5%,而火焰法檢測精密度精準性可達1%。

2.4 靈敏度高

原子吸收光譜法針對其他土壤檢測方法而言，其靈敏度高。特別是人們在對土壤實施常規(guī)檢測時，諸多元素的檢測均可達到PPM級標準。原子吸收光譜法對PPM級相對應(yīng)的濃度檢測范圍也有重要優(yōu)勢，其檢測的精準率很高[3]。原子吸收光譜法的實際操作流程較為簡便，其靈敏度高，能減少實施檢測與分析所用的時間，進而提高檢測速度。

3 原子吸收光譜法在土壤檢測中應(yīng)用的必要性

土壤是地球表層在巖石風(fēng)化效用下，不斷損壞而成的大小不等、疏松的礦藏顆粒。而土壤的演化主要是在地勢、母質(zhì)、時刻、氣候、生物等諸多成土因素效用下形成。土壤的構(gòu)成十分復(fù)雜，它是由植物、動物及礦藏質(zhì)殘體腐解產(chǎn)生的水分、有機質(zhì)、空氣等固、液、氣三種成分構(gòu)成。土壤是人類生存的根本，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基石，是糧食生產(chǎn)的重要載體，土壤質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)乎人們的健康、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量及社會經(jīng)濟的良性發(fā)展。對土壤進行檢測可鑒定出制約土壤環(huán)境質(zhì)量因素的代表值，進而可精準分辨出有關(guān)土壤的各種重要事項。土壤檢測通常包含采樣、樣品制備、資料統(tǒng)計、實際分析、質(zhì)量評估、成果表征等技術(shù)內(nèi)容。另外，土壤檢測又分為農(nóng)田土壤環(huán)境、土壤污染事端、全國區(qū)域土壤背景、建設(shè)項目土壤環(huán)境評估等不同種類的檢測。土壤中的無機物污染物與有機類污染物在實驗室可通過儀器法、化學(xué)法、分量法、容量法實施測定；病毒與細菌需要通過生物檢測法實施測定[4]。土壤污染監(jiān)測成果可以使相關(guān)人員全面掌握土壤質(zhì)量的實際狀況，對土壤污染實施科學(xué)有效的防治，以保證良好的土壤質(zhì)量。

4 土壤樣品檢測處理的應(yīng)用方法

4.1 微波消解法

該法主要是通過微波將樣品與酸混合物混合后，在吸收時利用內(nèi)加熱模式提升溫度，強化效率。該法可讓溶樣的時間縮減，并迅速分解土壤樣品，而且由于它是在封閉容器中進行，所以能夠有效降低分析目標物的損失，減少誤差，確保結(jié)果的精準性。

4.2 干灰化法

干灰化法的應(yīng)用主要是先將樣品放在電爐上碳化，之后再進行灰化，最終再對其進行溶解，通常以烯酸作為溶解劑。干灰化法在對樣品進行處理時，由于添加了試劑，所以雜質(zhì)不多，空白值低，但其缺點是消解耗時長、灰化時間長、同時稱樣量大，如果在實際操作過程中出現(xiàn)誤差，會對樣品造成不同程度的污染。

4.3 電熱板法

電熱板法的優(yōu)勢在于可操作性強、使用樣品范圍大，其弱勢在于自身能夠配合諸多高純度強酸試劑的應(yīng)用，反應(yīng)時間過長，樣品雜質(zhì)多，精準性稍有不足。另外，采用此種方法會形成酸性氣體，如果處理不周會對附近環(huán)境造成嚴重影響。

5 原子吸收光譜法在土壤檢測中的實踐應(yīng)用

5.1 檢測重金屬污染

土壤重金屬污染的主要成因是重金屬工業(yè)廢氣廢渣的排放，部分工業(yè)企業(yè)把重金屬廢水直接排入農(nóng)田，致使土壤出現(xiàn)嚴重污染。隨著土壤污染問題愈發(fā)嚴重，土壤內(nèi)部重金屬含量也在不斷增多，使農(nóng)作物生長受到影響，并進一步通過食物鏈危害人體健康。在對污染土壤進行檢測時，原子吸收光譜法應(yīng)用效果最佳。比如對金屬鎘進行檢測，需要以硝酸-過氧化氫反萃取，通過二乙基二硫代氨基甲作為絡(luò)合劑，以四氯化碳為萃取劑，將其轉(zhuǎn)化為水相，然后采用火焰原子吸收光譜法對金屬鎘進行檢測。另外，在對土壤中的鋁元素進行檢測時，可采用石墨爐檢測法進行檢測。

5.2 分析重金屬形態(tài)

元素形態(tài)是元素存在的一種模式，其穩(wěn)定性差的狀態(tài)是重金屬對土壤造成污染的重要成因，如碳酸鹽與交換態(tài)進行融合或與鐵錳氧化物融合后均會對土壤造成嚴重污染。運用原子吸收光譜法，可以利用光譜法靈敏度高的特點，實現(xiàn)對各種元素的分離[5]。另外，重金屬自身形態(tài)分析，要比含量分析難度大，通過原子吸收法，我們可以對重金屬各種形態(tài)和含量展開詳盡分析，如分析各金屬殘渣態(tài)含量與有效態(tài)占比等。相關(guān)人員通過原子吸收光譜技術(shù)檢測并分析土壤中各種重金屬污染物的形態(tài)特征，可根據(jù)形態(tài)特征有針對性地實施污染修復(fù)與污染治理，提升土壤污染治理質(zhì)量與治理效率。

5.3 應(yīng)用配方施肥

運用原子吸收法，可檢測土壤中的微量元素含量及其他元素含量的實際狀況，這對全面提高土壤環(huán)境檢測水準具有重要促進效用，其中原子吸收光譜法應(yīng)用較廣的是促進配方施肥工作的良性實施。采用原子吸收光譜法可精準測量出土壤中一系列元素的實際狀況，相關(guān)人員掌握了土壤中的各種情況，了解土壤中所欠缺的元素，繼而可以科學(xué)擇取與配備有關(guān)肥料，高效提升土壤肥力，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供重要支持。

5.4 處理干擾元素

通過原子吸收光譜法對土壤進行檢測時，會受到外界環(huán)境干擾，為了有效規(guī)避干擾元素，就要在土壤樣品處理過程中，事先處理干擾元素?；诖?，在對土壤樣品進行檢測時，應(yīng)該強化對土壤感染源的全面檢測與優(yōu)化管理。光譜產(chǎn)生的干擾因素是土壤環(huán)境檢測期間最常見的問題，其主要體現(xiàn)在：如果共存元素的吸收線與待檢元素的剖析線，兩者在較為接近的狀況下，檢測人員在對吸收線與剖析線實施檢測時會出現(xiàn)一定觀察偏差，進而會影響元素檢測結(jié)果。針對這種狀況，在對土壤進行原子吸收光譜檢測時，檢測人員應(yīng)對剖析線的選擇進行全面整改，控制波長相近的元素。另外，電離干擾不但對土壤檢測結(jié)果有影響，它也是土壤重金屬元素檢測中最常見的一種干擾形態(tài)。如堿土金屬檢測是受電離干擾較為明顯的重金屬元素檢測，如果受到干擾后，原子吸收技術(shù)不能正常從待檢樣本中確立堿土金屬元素的特定波長，那么最終所得檢測結(jié)果必然會缺乏精準性[6]。檢測人員可以采用火焰法實施檢測，對此類問題進行有效處理，在這種模式下衍生出的火焰會排除電離干擾狀態(tài)，在實際檢測過程中，僅需檢測人員控制好火焰溫度，就可較好地處理電離干擾問題。

5.5 對污染元素做出評價，剖析污染成因

對土壤樣品實施環(huán)境檢測的終極目的是掌握土壤被污染的實際狀況，同時相關(guān)人員可以按照土壤檢測報告，科學(xué)制定土壤治理方案，對土壤污染問題實施高效控制與處理，以達到維護土壤生態(tài)環(huán)境的目的。相關(guān)人員應(yīng)該對土壤中的污染元素進行綜合分析，掌握污染元素的含量與類別。具體來說，相關(guān)人員首先要全面掌握原子吸收技術(shù)中土壤樣本污染元素的含量與存在的形態(tài)，了解土壤被污染的實際狀況；其次，掌握土壤被污染的實際范圍，分析各種污染元素的實際分布狀況，對相同污染區(qū)域中污染元素占比實施細化剖析；進而給出科學(xué)治理污染的有效辦法，劃分土壤治理重點工作[7]；最后，在原子吸收光譜法應(yīng)用到土壤環(huán)境檢測中后，相關(guān)人員可獲得較為合理的污染元素分析結(jié)果，繼而對原子吸收光譜法在土壤檢測中的狀態(tài)進行全面評價，融合土壤所在區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)保需求，全面剖析土壤污染的實際成因，同時制定科學(xué)有效的控制舉措，以實現(xiàn)對土壤環(huán)境的高效保護。

5.6 應(yīng)用注意事項

5.6.1 光譜干擾注意事項

如果準備檢測元素的分析線與樣品中共存元素的對應(yīng)吸收線較為接近時，共存元素也會吸收這些輻射，波長差通常會很小，同時能量較為接近。如果發(fā)生這種狀況，檢測人員通常要再次選擇分析線。

5.6.2 電離干擾注意事項

堿土金屬和堿金屬的電離能低，極易發(fā)生電離，如果發(fā)生電離產(chǎn)生離子，部分有特定波長的輻射不會再吸收，所以會出現(xiàn)一定誤差。此時應(yīng)該弱化電離，控制火焰溫度，同時也可以應(yīng)用電離緩沖劑。

5.6.3 分子吸收注意事項

在空氣一乙炔火焰中，熟石灰在特定狀況下會干擾到波長范圍，此時需要選擇一種方法來杜絕分子吸收的情況，同時也需要利用扣除背景來實施校正，其中最常見的辦法是采用空心陰極燈或是氘燈交替通過光路，然后讀出它們各自的信號。此外，在火焰氣體中，部分分子基團會吸收，此時就需采用零點扣除法加以處理。

5.6.4 化學(xué)干擾注意事項

在原子吸收法運用期間，不免會受到化學(xué)干擾，為了消除這種干擾，需添加一定試劑。通常試劑可分為：緩沖劑、釋放劑、絡(luò)合劑三種。（1）在溶液或是試液中添加一定量緩沖劑，緩沖劑中富含干擾物質(zhì)，能夠影響吸光度，進而抵消干擾。（2）釋放劑屬于一種金屬鹽，能夠生成較為穩(wěn)定的絡(luò)合物，進而釋放出準備檢測的元素。（3）具有保護性的絡(luò)合劑與準備檢測的元素能夠產(chǎn)生較為穩(wěn)定的絡(luò)合物，該種絡(luò)合物與干擾組分不會出現(xiàn)結(jié)合現(xiàn)象。

5.6.5 物理干擾注意事項

鑒于溶液或是試液在表面張力、黏度等層面的物理性能不同，致使霧化效率不同，噴霧速度也會呈現(xiàn)出不同狀況。另外，霧滴存在大小之分，會嚴重制約溶劑蒸發(fā)與溶質(zhì)揮發(fā)的速度。為了有效杜絕這種狀況，就需要確保試液與溶液在物理性能層面呈現(xiàn)出一致性。

6 結(jié)語

總之，原子吸收光譜技術(shù)是土壤環(huán)境檢測中最常見的方法，原子吸收光譜法可分為石墨爐法與火焰法，每種光譜法均有其各自應(yīng)用的優(yōu)勢與劣勢；在土壤樣品的處理技術(shù)方面，可分為微波消解法、電熱板法、干灰化法，其中微波消解法綜合操作性價比高，值得在土壤環(huán)境檢測中被推廣。另外，在原子吸收光譜技術(shù)應(yīng)用于土壤環(huán)境檢測的過程中，可對土壤中的重金屬污染與重金屬元素形態(tài)實施詳盡的評價與分析。對土壤環(huán)境實施檢測時，工作人員務(wù)必要注重原子吸收光譜技術(shù)的應(yīng)用，全面優(yōu)化該技術(shù)在土壤檢測中的運用，掌握有效的處理技術(shù)，為后續(xù)土壤檢測工作的良性實施打下重要基礎(chǔ)。