原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用分析

　　郑伟+赵智
　　摘 要：随着社会主义市场经济的不断发展，我国的工农业取得了很大的进步，随之产生的污染也日益加剧，尤其是污染物对土壤环境的污染。而原子吸收光谱法作为监测土壤环境的重要方法，在分析土壤中重金属具体情况并对其进行处理起着至关重要的作用。因此，本文主要从原子吸收光谱法的分类入手，详细介绍了其在土壤环境监测中的具体应用办法和形式。
　　关键词：原子吸收光谱法；土壤环境监测；应用分析
　　一、概述原子吸收光谱法
　　（一）火焰原子吸收光谱法
　　火焰原子吸收光谱法在我国目前应用最为广泛，主要应用于对易原子化的元素监测中。这种原子吸收光谱法对元素的感知较为灵敏，检测极限较高且速度快，分析成本低，容易操作等。目前我国实验室内最多使用的火焰是空气-乙炔火焰，但由于这种火焰温度较低，对难熔的氧化物元素和高熔点高沸点的元素难以原子化。火焰原子吸收光谱法发展到现在，仍存在一定的不足，此项技术受限制于雾化器的雾化效率和原子化效率，使得定量分析只能处在ppm量级，影响到检测的灵敏度，尤其是在监测重金属含量较低的土壤样本中无法直接测定效果。
　　（二）石墨炉原子吸收光谱法
　　石墨炉原子吸收光谱法是在进行土壤样本处理时利用石墨材料作为原子化器，并通过电流加热进行元素原子化分析的方法。此项技术的进样量较少，原子化过程的温度可控制，且实验安全系数较高。然而，由于电阻加热石墨炉原子化器的结构简单且操作简便，在原子化过程中容易出现受热不均、信号重现度不好等现象，甚至在监测成分复杂的土壤样本时出现背景吸收干扰情况，最终影响到监测结果。此外，石墨炉原子吸收光谱法还存在一定的技术漏洞，比如分析面较窄、测定时间较长和监测成本较高等。
　　（三）氢化物发生法
　　氢化物发生法主要是对易于形成氢化物的元素进行原子化检测的，具有极高的灵敏度。易于氢化的元素在火焰原子化时灵敏度很低，若采用酸性介质硼氢化钠进行原子化处理，就可以发生化学反应将元素还原成为气态的氢化物，从而将检测限度降低到ppb级。此项检测技术可以实现元素和基体的高效分离，具有干扰少、进样速度快、分析精密准确等优势，广泛应用于汞等重金属元素的监测。
　　二、远在吸收光谱法在土壤环境检测中的具体应用
　　（一）土壤样品的前处理
　　1.电热板湿法消解
　　电热板湿法消解是一种常见的土壤前处理方式，主要是将一定量的土壤样品置于四氟乙烯消解容器内，加入混合酸消解体系，接着置于电热板上进行加热消解。这种方式具有称样量范围较广、消解过程操作步骤简便、易于控制等优势。但样品的消解过程需要较多的高纯度强酸试剂且试剂容易带入杂质，最终会影响到监测结果，消解过程中产生的酸性气体也会带来环境污染，危害到人体健康。此外，开放式消解过程中的土壤样品也会被空气中的杂质污染，影响到测定结果。
　　2.干灰化法
　　干灰化法可广泛适用于各类土壤样品的前处理。干灰化法的具体操作如下：称取定量的土壤样品放于坩埚中，首先在可调式电炉上小火碳化，接着转移到马弗炉550℃灰化，直至样品呈现灰白色取出样品，最后在样品冷却后用浓度较低的酸性溶液进行灰分溶解。此种土壤前处理方式最大的优点就是加入试剂种类少、灰化过程较为封闭、空白值较低等。但干灰化法消解时间较长、称样量较大，且在灰化过程中元素容易损失减少，容易出现样品污染现象。
　　3.微波消解法
　　微波消解法是一种新型的土壤处理技术，可以实现土壤样品的快速溶化。微波加热与传统的传导加热不同，它是利用样品和酸性溶液混合吸收微波产生的深层加热，在短时间内提高温度，快速消解样品。微波消解在封闭的容器内可以减少样品中各成分的损失，大大提高了测定结果的精确度。同时，这种方法溶解样品速度快、耗能小、污染少、回收率较高，适用于易于挥发元素的检测分析。
　　（二）具体应用形式
　　1.在土壤环境重金属污染评价上的应用
　　土壤作为人类生存的物质基石，对农业生产的作用不可替代。目前我国的城市化进程不断加快，工业取得了很大的发展，也使得我国的土壤层遭到不同层次的污染。现阶段，我国的土壤污染形式主要有三种：工业废渣废气中重金属的扩散、沉降和累积；含重金属农药和化肥的大量使用；含重金属的废水灌溉农田。因此，这就迫切需要国家相关环保部门加强土壤环境监测技术的发展，利用相应的监测技术建立健全土壤环境重金属污染评价机制。这在一定程度上也说明了原子吸收光谱法在土壤环境重金属污染评价中应用的重要性。比如，镉元素容易富集在农作物中，威胁到人类的身体健康。科学家可以采用火焰原子吸收光谱法测定土壤层中镉含量。
　　2.在分析重金属元素形态上的应用
　　元素的形态就是元素存在于地球的具体形式，而重金属元素主要有交换态、铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态三种。从技术角度来看，分析重金属元素形态是一项过程复杂和技术要求较高的工作，还要求分析方法具有较强的分离能力和较高的监测灵敏度。因此，在应用原子吸收光谱法进行重金属元素形态分析时，必须做好对土壤样品中不同化学形态重金属含量的测定工作，并分析不同金属形态所占的比例和残渣含量，进而确定重金属污染物在土壤中的形态分布特征，为土壤样品所在地的污染控制和治理提供依据。
　　三、小结
　　综上所述，原子吸收光谱法在监测土壤环境重金属时，可根据重金属种类和浓度的不同采取不同的原子化技术，同时结合科学合理的土壤前处理方法测定样品重金属元素含量。我国的原子吸收光谱法在具体应用时较为灵敏高效，但还是有一定的缺陷。随着土壤样品溶解技术和进样技术的不断发展，原子吸收光谱法的性能将得到较大的提升，获得较高的消解效率。
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