探究火焰原子吸收分光光度法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

袁玉瓊，周 靈

（南充市蓬安生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，四川 南充 637800）

人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響越來越大，嚴(yán)重的大氣污染、水污染和土壤污染已經(jīng)成為較為嚴(yán)重的社會問題。為了做好生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作，監(jiān)測站需要在實踐中獲取準(zhǔn)確的環(huán)境信息，了解具體污染類型及污染程度，以便在后期治理工作當(dāng)中更具針對性和實效性，逐步改善環(huán)境質(zhì)量?；鹧嬖游辗止夤舛确ㄊ黔h(huán)境監(jiān)測中的常用方法，相較于傳統(tǒng)方法而言具有明顯的優(yōu)勢，可以滿足精確性、高效性要求，提升環(huán)境監(jiān)測工作水平。

1 火焰原子吸收分光光度法的基本概念

原子吸收分光光度法的測量對象是呈原子狀態(tài)的金屬元素和部分非金屬元素。待測元素?zé)舭l(fā)出的特征譜線通過供試品經(jīng)原子化產(chǎn)生的原子蒸氣時，被蒸氣中待測元素的基態(tài)原子所吸收，通過測定輻射光強(qiáng)度減弱的程度，求出供試品中待測元素的含量?；鹧嬖游辗止夤舛确ㄒ曰鹧嬖踊鳛楹诵脑O(shè)備。生態(tài)環(huán)境中的鉛、鋅、銅等元素，都可以運(yùn)用火焰原子吸收分光光度法實施監(jiān)測，滿足了監(jiān)測人員的實際需求。

2 火焰原子吸收分光光度法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 靈敏性

相較于傳統(tǒng)監(jiān)測方法而言，火焰原子吸收分光光度法的靈敏度更高，尤其是隨著設(shè)備儀器性能的優(yōu)化，靈敏度完全可以達(dá)到不同條件下的環(huán)境監(jiān)測工作要求。比如在對生態(tài)環(huán)境中的金屬元素實施測定時，靈敏度可以達(dá)到1.0×10-8～1.0×10-10g·mL-1。在所有金屬原子當(dāng)中，基態(tài)原子數(shù)量的占比較大，一般不低于99%，保障了環(huán)境監(jiān)測結(jié)果的可靠性，當(dāng)污染物濃度出現(xiàn)較小的變化時，也可以運(yùn)用火焰原子吸收分光光度法及時測定和評估，為環(huán)境保護(hù)工作提供可靠的數(shù)據(jù)參考[1]。

2.2 便捷性

在過往環(huán)境監(jiān)測工作當(dāng)中，用到的設(shè)備儀器和試劑類型較多，加大了工作的繁瑣性，工作效率相對較低。而在火焰原子吸收分光光度法當(dāng)中，整個過程變得更加簡單易行，設(shè)置相應(yīng)的光源后由基態(tài)原子吸收，為了防止各個元素的干擾而影響最終的監(jiān)測結(jié)果，在工作實踐中采用了窄頻吸收的形式，有效控制了監(jiān)測結(jié)果誤差，不同元素的分離也更加高效，減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)?？梢栽诠ぷ髦袑旌先芤簩嵤┛焖贉y定，加快環(huán)境監(jiān)測工作進(jìn)度。

2.3 精密性

應(yīng)用火焰原子吸收分光光度法時，溫差相對較大，但是在實踐工作中溫度的影響作用往往較小，因此采用該方法可以獲得更加可靠的監(jiān)測結(jié)果。隨著設(shè)備結(jié)構(gòu)與性能的優(yōu)化，精密化程度也在逐步提高，運(yùn)用傳統(tǒng)方法結(jié)果誤差在2%左右，應(yīng)用火焰原子吸收分光光度法時能夠?qū)⒄`差最低降到0.1%左右。

2.4 高效性

對于水環(huán)境、土壤環(huán)境和大氣環(huán)境中微量元素的測定，是環(huán)境監(jiān)測工作的主要內(nèi)容，采用該技術(shù)實施監(jiān)測時可以在控制誤差的基礎(chǔ)上，提升整體工作效率。經(jīng)過多次實驗可以確定測定時間在幾分鐘以內(nèi)，有時甚至在幾秒鐘就能完成一種微量元素的測定，大大加快了環(huán)境監(jiān)測工作的進(jìn)度。特別是在需要盡快得出測試結(jié)果的情況下，該方法具有更加顯著的優(yōu)勢。

2.5 適用性

隨著污染物類型的增多和污染范圍的逐步擴(kuò)大，對于環(huán)境監(jiān)測工作的要求也在提高，運(yùn)用火焰原子吸收分光光度法監(jiān)測范圍更大，在多種情況下也可以快速完成監(jiān)測，因此具有良好的適用性[2]。在環(huán)境監(jiān)測工作中，可以針對70余種金屬元素實施高效化測定，因此降低了環(huán)境監(jiān)測中其它設(shè)備的投入成本。此外，該技術(shù)也可以廣泛應(yīng)用于農(nóng)林行業(yè)和生物行業(yè)等，滿足不同領(lǐng)域工作人員的需求。

3 火焰原子吸收分光光度法在環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用的影響因素

3.1 光譜干擾

光源狀況是決定火焰原子吸收分光光度法使用效果的關(guān)鍵，但是由于組成成分較多，因此存在較多的發(fā)射線和雜質(zhì)等，這是影響監(jiān)測結(jié)果的主要因素之一。光譜干擾因素對于監(jiān)測結(jié)果的影響十分顯著，為了減少監(jiān)測結(jié)果當(dāng)中的誤差，應(yīng)該對光源質(zhì)量實施有效控制，除了可以提高其純度外，還可以降低夾縫的數(shù)量，以此獲得更加可靠的環(huán)境監(jiān)測結(jié)果。

3.2 物理干擾

火焰原子吸收分光光度法監(jiān)測結(jié)果也會受到不同物理因素的干擾，尤其是在實驗過程中缺乏有效的控制措施，會導(dǎo)致外界環(huán)境和測試液等受到污染。特別是隨著鹽溶液和氣態(tài)分子的增加，會對散射光線進(jìn)行吸收，難以保障測定結(jié)果的精確度。為了降低該類因素對火焰原子吸收分光光度法的影響，可以在實驗中進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整，同時氘燈光的應(yīng)用也可以改善實驗測定環(huán)境，監(jiān)測結(jié)果更具可靠性。各類元素的原子化也受到試液自身性質(zhì)的影響，尤其是粘度的影響較大，為了解決該類因素的干擾，則應(yīng)該運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)加入法，防止誤差過大而對環(huán)境保護(hù)工作的實施產(chǎn)生負(fù)面影響。

3.3 化學(xué)干擾

由于在火焰原子吸收分光光度法測定水環(huán)境、土壤環(huán)境或者大氣環(huán)境中污染物質(zhì)時，會用到較多的化學(xué)試劑，因此化學(xué)干擾也成了監(jiān)測工作中的主要影響因素。不同元素之間可能出現(xiàn)不同程度的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成相應(yīng)的化合物，這也是造成干擾的主要原因。比如隨著試劑中PO43-和SO42-的減少，Ca2-的吸收效率會逐漸上升[3]。在測定Mg2+時，往往會受到Al3+的影響，導(dǎo)致測定結(jié)果的偏差增大。在環(huán)境監(jiān)測工作當(dāng)中，對測定溫度加以合理控制，可以有效降低化學(xué)干擾因素的影響。

4 火焰原子吸收分光光度法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用措施

4.1 鉛元素測定

鉛元素是一種嚴(yán)重危害人類健康的重金屬元素，它可影響神經(jīng)、造血、消化、泌尿、生殖和發(fā)育、心血管、內(nèi)分泌、免疫、骨骼等各類器官，更為嚴(yán)重的是，它影響嬰幼兒的生長和智力發(fā)育，損傷認(rèn)知功能、神經(jīng)行為和學(xué)習(xí)記憶等腦功能，嚴(yán)重者造成癡呆。人體中鉛的主要來源于污染的水體及食品，因此檢測排放污水中鉛的含量對于人體健康具有很重要的意義。火焰原子吸收光度法能有效地測出廢水中鉛的含量，該方法在廢水治理中有十分重要的意義。其中主要采用鉛空心陰極燈、石墨電熱板和火焰原子吸收器實施測定。實驗中用到的試劑包括金屬標(biāo)準(zhǔn)貯備液、優(yōu)級純硝酸和優(yōu)級純高氯酸等?？刂撇ㄩL在283.3 nm左右，燈電流在10.0 mA左右，狹縫為0.7 nm。操作液分為6個等級，分別為：0.00 mL、0.50 mL、1.00 mL、3.00 mL、5.00 mL、10.0 mL，并且存放在100 mL容量瓶中，運(yùn)用0.2%硝酸稀釋搖勻，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[4]。運(yùn)用火焰原子吸收分光光度法測定鉛元素回收率在90%～110%之間，精確性可以滿足實踐工作要求。

4.2 銅、鋅元素測定

水環(huán)境狀況也是決定作物生長情況和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的關(guān)鍵，因此應(yīng)該在環(huán)境監(jiān)測中對其中的銅、鋅元素實施測定。雖然在植物的生長中需要補(bǔ)充適量的銅、鋅元素，但是隨著含量的增加會對其造成一定抑制，同時也會造成水環(huán)境性質(zhì)的改變，不利于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在測定工作前應(yīng)該對水樣實施處理，清理其中的雜物，儲存在低溫、干燥的環(huán)境當(dāng)中。在實驗中采用的儀器包括空心陰極燈、火焰原子吸收法配置乙炔氣瓶和乙炔-空氣燃燒器、原子吸收分光光度計等。實驗中用到的化學(xué)藥品包括金屬標(biāo)準(zhǔn)貯備液、優(yōu)級純高氯酸、優(yōu)級純硝酸等。在測定銅元素和鋅元素時，波長分別控制在324.7 nm和213.8 nm左右，狹縫和燈電流分別為0.2 nm和2.0 mA。在應(yīng)用火焰原子吸收分光光度法測定銅、鋅元素時，借助于微波消極技術(shù)加以輔助，可以有效降低整體能耗，而且提高了測定速度，獲得更加可靠的監(jiān)測結(jié)果[5]。

4.3 鎳元素測定

鎳元素是工業(yè)污水中的主要元素，直接排放到周圍水體當(dāng)中會造成嚴(yán)重的污染問題，在傳統(tǒng)模式下往往采用二甲基乙二醛肟分光光度法，但是其具有一定的繁瑣性弊端，容易受到外界因素的干擾。采用火焰原子吸收分光光度法實施測定，能夠降低試劑量，而且不會造成二次污染。在實驗中應(yīng)該對各類儀器的性能實施檢查，包括原子吸收分光光度儀、鎳空心陰極燈等，試劑主要包括鎳單元素標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液、硝酸溶液等?？刂茰y試波長和燈電流分別為232.0 nm和4 mA。在測定前針對樣品做好嚴(yán)格處理，確定鎳總量，控制樣品的pH值在1～2左右，設(shè)置相應(yīng)的空白實驗。標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度分為6個梯度，分別為：0.00 mg/L、0.20 mg/L、0.50 mg/L、1.00 mg/L、2.00 mg/L和3.00 mg/L，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行分析[6]。相較傳統(tǒng)方法而言，在鎳元素測定中，運(yùn)用火焰原子吸收分光光度法可以降低外界的干擾，同時具有簡單高效的特點(diǎn)，獲得數(shù)據(jù)結(jié)果更具精確性。

5 火焰原子吸收分光光度法在環(huán)境監(jiān)測中的質(zhì)量控制策略

5.1 完善制度體系

環(huán)境監(jiān)測具有系統(tǒng)性和綜合性的特點(diǎn)，因此在工作當(dāng)中應(yīng)該建立完善的規(guī)章制度，確保各項監(jiān)測工作有條不紊地推進(jìn)，防止出現(xiàn)混亂。首先，應(yīng)該構(gòu)建完善的責(zé)任機(jī)制。在應(yīng)用該方法實施環(huán)境監(jiān)測時，應(yīng)該明確監(jiān)測站中各個部門的職責(zé)，在明確分工的基礎(chǔ)上提高彼此的配合度，為監(jiān)測工作創(chuàng)造良好的內(nèi)部條件。了解不同環(huán)節(jié)的監(jiān)測要點(diǎn)及難點(diǎn)，實現(xiàn)制度體系的全面細(xì)化與調(diào)整，確保在每一個工作環(huán)節(jié)都有明確的制度作為約束[7]。其次，應(yīng)該構(gòu)建完善的考核評價機(jī)制。針對環(huán)境監(jiān)測的質(zhì)量實施評價，并且與工作人員的薪酬掛鉤，從而提高工作積極性，降低人為因素對監(jiān)測工作的干擾。

5.2 加強(qiáng)過程監(jiān)管

5.2.1 方法控制

選擇合理的監(jiān)測方法并且對各個要點(diǎn)實施控制，也可以發(fā)揮火焰原子吸收分光光度法的作用及優(yōu)勢，改善監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。在采樣過程中應(yīng)該確定合理的監(jiān)測點(diǎn)，確保數(shù)量及位置的合理性，能夠準(zhǔn)確反映該地區(qū)的環(huán)境狀況，提高數(shù)據(jù)的代表性及準(zhǔn)確性。在樣本采集過程中，應(yīng)該制定明確的流程和方法，并由專業(yè)人員實施記錄和分析，防止對樣品造成污染。在保存和運(yùn)輸過程中選擇特定的器皿，同時做好防護(hù)工作，防止在運(yùn)達(dá)實驗室后出現(xiàn)較大的變化[8]。采用全過程控制方法，對過往實驗工作進(jìn)行總結(jié)與反思，掌握實驗室操作的要點(diǎn)及難點(diǎn)，通過改善操作方法與技巧，提高數(shù)據(jù)精確性。在數(shù)據(jù)整理中做好復(fù)核工作，及時剔除其中的異常數(shù)據(jù)，必要時重新進(jìn)行測定。

5.2.2 儀器設(shè)備控制

在環(huán)境監(jiān)測中會用到較多的儀器設(shè)備，其先進(jìn)性和靈敏性、精度也在逐漸提高，只有保障儀器設(shè)備的良好工作性能，才能為工作推進(jìn)奠定可靠保障。為此，在采用火焰原子吸收分光光度法時，應(yīng)該提前對各類儀器設(shè)備實施檢查，確保其各項性能參數(shù)達(dá)到規(guī)定要求。長時間使用后還應(yīng)該加以計量檢定，防止儀器不合格而引發(fā)較大的實驗誤差[9]。在儀器設(shè)備使用后應(yīng)該及時做好養(yǎng)護(hù)工作，這樣做不僅可以延長使用壽命，還可以為下一次使用做好準(zhǔn)備，提高環(huán)境監(jiān)測工作效率。

5.2.3 環(huán)境控制

實驗室環(huán)境也是影響監(jiān)測工作成效的主要因素，因此應(yīng)該做好環(huán)境控制工作，改善實驗室環(huán)境，降低外界因素的干擾。建立完善的實驗室管理制度，定期對實驗室進(jìn)行清理，防止灰塵和雜物等對實驗測定過程形成較大的干擾。加強(qiáng)對實驗室進(jìn)出人員的管控，避免隨意進(jìn)出，加強(qiáng)對樣品和實驗儀器的保護(hù)。及時做好實驗室的防火、防毒和防腐蝕處理，改善操作環(huán)境，實驗室用水也應(yīng)該達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，防止水中雜質(zhì)過多而干擾實驗結(jié)果。實驗器皿也應(yīng)該進(jìn)行定期清洗并晾曬，嚴(yán)格檢查各類化學(xué)試劑的質(zhì)量，防止使用超期產(chǎn)品。

5.3 提高人員素養(yǎng)

環(huán)境監(jiān)測工作的復(fù)雜度在不斷加大，因此在工作中應(yīng)該做好人員培訓(xùn)工作，使其掌握火焰原子吸收分光光度法的基本原理和操作方法、要點(diǎn)，了解設(shè)備的性能及使用技巧，防止操作失誤而引發(fā)安全事故，同時改善監(jiān)測環(huán)境。提高工作人員的責(zé)任意識，使其在工作中保持高度責(zé)任心。與各部門人員做好交流與溝通，及時對監(jiān)測中的異常問題進(jìn)行處理，消除其中的隱患[10]。規(guī)范操作行為，在監(jiān)測工作中做好人員監(jiān)督與管理，構(gòu)建一支高素質(zhì)的環(huán)境監(jiān)測隊伍。

6 結(jié)語

在環(huán)境監(jiān)測工作當(dāng)中，可以運(yùn)用火焰原子吸收分光光度法獲得更加可靠的監(jiān)測結(jié)果，為環(huán)境質(zhì)量評估和環(huán)境治理提供保障?；鹧嬖游辗止夤舛确ň哂休^強(qiáng)的靈敏性、便捷性、精密性、高效性和適用性等特點(diǎn)，受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛歡迎。但是，由于多種干擾因素的存在，也會導(dǎo)致火焰原子吸收分光光度法的應(yīng)用成效受到影響，例如光譜干擾、物理干擾和化學(xué)干擾等。為此，監(jiān)測環(huán)節(jié)中應(yīng)該嚴(yán)格控制技術(shù)工藝要點(diǎn)，降低監(jiān)測結(jié)果的誤差，包括鉛、銅、鋅元素測定和鎳元素測定等，都應(yīng)該盡量減小誤差。此外，還應(yīng)該通過完善制度保障、加強(qiáng)過程監(jiān)管和提高人員素養(yǎng)等途徑，構(gòu)建火焰原子吸收分光光度法質(zhì)量控制體系，達(dá)到環(huán)境監(jiān)測的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，體現(xiàn)出監(jiān)測結(jié)果的實用價值。