土壤环境监测原子吸收光谱法应用分析

摘要：对原子吸收光谱法的理论进行阐述，并在此基础上，论述了目前较为常见的原子吸收光谱法类型，在对土壤环境监测中，使用原子吸收光谱法之前需要对土壤采取的处理方式进行介绍，最后对原子吸收光谱法在土壤环境监测中的具体应用路径进行了概述。

关键词：土壤监测；原子吸收光谱法；理论分析；种类；应用路径

在土壤监测活动中，重金属含量是其中一项非常重要的指标，土壤中若含有超量的重金属元素，将会对周边植被以及附近生活居民的身体健康造成巨大的威胁，所以针对土壤的重金属检测是土壤环境监测中的一项重要内容。在日常实践的过程中，原子吸收光谱法针对土壤中重金属含量的检测往往可以起到比较好的效果，因此，了解原子吸收光谱法的应用理论，认识土壤环境监测中常用的原子吸收光谱法种类，了解土壤环境监测中针对原子吸收光谱法的具体使用方法，是从事土壤监测工作人员必须要思考的重要课题。

1原子吸收光谱法的理论综述

原子吸收光谱法，其本质是一种仪器分析技术，它的核心工作理论为：在辐射光通过原子蒸汽时，原子便会在辐射中吸取热量，在吸收热量超过某一临界值之后，原子就会从基态转变为激发态，由此产生原子吸收光谱；所以原子吸收光谱体现了待测物质对辐射能量的吸收情况，相关人员便可以由此运算出待测元素的具体含量。从实践效果的角度进行分析，原子吸收光谱法具有较高的稳定性和准确性，是土壤环境监测中，针对重金属含量监测的一种重要技术。

2常用的原子吸收光谱法种类

2.1氢化物发生法

针对土壤中容易产生阴离子的重金属元素，如Se、Sn、Sb、As、Pb、Hg、Ge、Bi等元素，使用氢化物发生法往往可以取得比较好的效果。在实践过程中，上述元素通常不适用火焰原子化法开展检测，而是先使用硼氢化钠进行预处理，因为该物质具有较强的还原性，能够把上述元素还原为阴离子，和硼氢化钠中的阴离子形成氢离子结合气态氢化物。例如：在土壤环境监测工作中，使用流动注射氢氧化物来吸收监测河流中所蕴含的沉积物与砷，实验结果显示，监测中的砷限为2ng/L，精密度为1.35%~5.07%，准确度为93.5%~106%，监测出汞含量为2ng/L，精密度为0.96%~5.52%，准确度为93.1%~109.5%。综上，氢化物发生法不但快速、高效、方便，同时准确度与精密度非常优秀，可以有效地测量和分析土壤环境中对应重金属元素的具体含量。

2.2石墨炉原子吸收光谱法

该方法为一种通过使用电流加热原子化的分析技术方法。在实践中，水平方向对石墨炉进行加热有效处理了温度分布不一致的现象，石墨炉原子化的产生非常关键，针对火焰原子化有着比较强的技术优势，和火焰原子化技术进行比较分析，灵敏度有了十分明显的提升（约提升3~4个数量级），整体灵敏度约为10-12~10-14量级。值得注意的是，虽然技术优势性比较明显，但是石墨炉原子吸收光谱法仍然存在有一定的技术制约性，如该技术的重现性不如火焰法，在待测土壤样本中重金属成分比较复杂时，可能存在较大的误差。

2.3火焰原子吸收光谱法

在土壤环境监测工作中，火焰原子吸收光谱法是目前最为常见的技术方法之一，该方法的最大优势是对大部分重金属元素都适用，并且具有检测速度快、检测成本低廉、操作方便、结果误差小等优点。在实验室环境下，大部分使用空气-乙炔火焰，温度约2300℃，并不能完全融化所有金属元素，因此在后续的实验中把空气改良为预先混合氧气，提升氧气的浓度让火焰温度进一步提升，之后又进一步改良，将火焰改造成氧化亚氮-乙炔，此类火焰最高温度可以突破3000℃，可以有效处理绝大部分原本不易融化的土壤金属元素的检测问题。

3待测土壤样本的预处理方法

3.1悬浮液技术

此技术的本质是把待测土壤样本捣碎、研磨处理后，将其制成悬浮液，并送入到原子化设备当中。在土壤环境监测作业中，悬浮液技术非常常见，其优点为操作简单。如在使用悬浮液技术对土壤中的铜元素含量进行测量时，可以首先使用适量的土壤进行过筛烘干处理，之后把0.1g样品放置于10mL的容量瓶当中，并添加适量的浓硝酸溶液和琼脂溶液，再使用震荡机震荡180s，之后正式进行检测作业。值得注意的是，对悬浮液技术质量产生影响的主要因素涉及有悬浮液的酸性、悬浮液的整体浓度、待测土壤的颗粒度等，因此，通过调查我国所制定的相关技术标准可知，悬浮液中，使用硝酸浓度应为0.2ml/L，琼脂溶液浓度为1.5g/L，待测土壤颗粒直径76~80μm，满足以上3个指标要求后所得出的数据精度往往是比较精确的，因此在使用悬浮液技术时，必须要确认以上三种指标是否满足实验精度要求，只有这样，才能有效保障实验结果的准确性。

3.2微波消解技术

微波消解技术是使用化学技术来对待测土壤样本进行预处理的技术。同传统外部加热的方式存在不同，微波消解技术是从土壤样本内部开始进行加热处理的。通过使用微波消解技术，能够在很短的时间内让待测土壤样本内部上升到较高的温度，有效降低了土壤样本进行预处理的时间，显著提升了实验活动的效率。另外，因为在微波消解法技术背景下，土壤溶解样本是在封闭环境下开展的，因此土壤样本在被加热的过程中，样本自身损失将会大幅降低，由此提升了实验过程中的精确性。例如：在针对某一土壤样本进行检测的过程中，先使用微波消解技术，之后再使用电热板对土壤样本进行加热驱酸，实现对土壤样本的前期预处理，之后使用原子吸收光谱法对土壤中所含有的铅离子等进行检测，在多次进平行实验后可以了解到，其与标准差＜4.7%，加标加收率控制在94.1%~98.6%与96%~102.2%，微波消解法和传统技术方法进行对比，有着更加优秀的精密性和回收率。

3.3超声波辅助技术

超声波辅助技术的原理是，通过超声波所携带的能量，让土壤样本中的内部空气逸出，在空气逸出的过程中会释放一定的热电荷，另外土壤的塌缩也会产生一定的热点，导致土壤内部问题提升。超声波辅助技术的使用环境限制很小，并且此项技术不会造成污染、成本低廉，处理时间较短。例如对土壤样本进行检测时，分别使用悬浮液直接进样检测和超声波处理土样悬浮液的进样速率是7mL/min，在测试的过程中不会产生毛细管堵塞的问题。另外一种处理技术是进样速率为3mL/min，在测试环节中存在毛细管堵塞的情况，并且对其他4组样品开展平行检测，测试结果为1.9%＞RSD，加标回收率为94.5%~107%。尽管超声波辅助技术在土壤环境监测活动中展现出了诸多优势，但是在许多环节层面仍然存在一定的欠缺，因此在针对土壤样本进行处理的过程中，不应单纯固定使用某一技术方式，而是需要多种技术方式搭配使用，才能够让效果最大化。

4土壤环境监测中原子吸收光谱法的具体使用路径

4.1针对土壤中重金属元素形态进行分析

实际上，在土壤当中，重金属元素可能以不同的形态出现。重金属存在于土壤之中，大体可以划分成稳定性良好的形态与稳定性较差的形态。通常重金属污染都是因为稳定性较差的形态所导致的。所以深入了解并分析重金属元素形态对土壤重金属污染监测的质量将会产生比较巨大的影响。为了充分认识重金属在土壤中的危害，研究人员需要对重金属含量进行测评。例如：在针对某一地区进行土壤质量检测的过程中，发现该地区土壤中存在有大量的重金属元素超标，涉及有As、Cd、Gn、Cu等重金属元素，而在这些重金属元素当中，As主要以残渣的形态出现，Gn和Fe—Mn以氧化物结合为主要形态出现，所以根据这一检测结果，环保部门工作人员便可以根据所在地区的土壤监测实际结果，采取有效的土壤修复和治理策略。

4.2土壤金属污染评价中使用原子吸收光谱法

土壤是农业、工业等诸多行业中进行生产活动的核心物质基础，并且还是工业、农业生产所必需的，但是伴随着中国城市化建设的不断深入以及各行业的科技含量的日益提升，国内有许多地区的土壤都出现了一定程度的污染和破坏，其中工业废水废料排放、重金属农药使用、磷肥超标使用都是造成土壤污染的重要原因。所以，面对日益严峻的环境问题，环保部门有必要通过原子吸收光谱法，来对土壤中重金属污染物的含量进行了解，并对土壤的功能进行重新规划，让各种类型土壤仍然能够起到应有的作用，并控制土壤污染被进一步恶化。例如：某地区土壤因为改革开放初期没有得到有效的限制，因此造成了比较严重的污染，土壤中Hg含量严重超标，为了能够恢复当地的土壤功能，经过相关领域专家的慎重评估，认为当地重金属含量仍然处在可控范围内，并且满足国家所规定的某些重要的种植土壤要求，因此，从2015年开始，当地便开始在被污染土地种植重要作物，经过五年之后，当地土壤的重金属含量得到了有效控制，土壤环境也得到了有效改善。

5结束语

整体来讲，在土壤环境监测工作中，针对重金属的检测一直是一项重要工作，而原子吸收光谱法，便是针对重金属检测最为有效，同时也是最为常见的技术方法，它不仅能够高效、便捷地检测土壤中的各类常见重金属物质，同时也能够帮助相关工作人员制定有效的土壤环境治理方案，因此，加大对原子吸收光谱法的研究和使用力度，对于改善我国生态环境，有着十分重要的意义。

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作者：赵薇 单位：山东省枣庄生态环境监测中心