土壤环境监测中原子吸收光谱法的应用研究

2020-03-01王呈伟

绿色环保建材 2020年1期

王呈伟付莹

1.临沂市生态环境局

2.临沂市兰山区兰山街道中心幼儿园

1 引言

当前，随着我国社会经济突飞猛进发展，特别是在经济高速发展向高质量发展的历史进程中，在推进工业产值不断增长，极大地改变人们生活模式与质量的同时，也带来了一系列较为严重的环境污染问题，特别是涉及重金属污染。重金属本身毒性强，难以被生物降解，极大地污染了土壤环境，并在一定程度上危及人们食品安全和生命安全。因此，进行土壤环境监测，防治土壤环境污染越来越成为当前要解决的迫切社会问题，势在必行。传统监测模式下，人们缺乏对重金属污染的监测手段，这极大地制约了土壤环境监测工作开展，随着原子光谱等新技术的日益成熟，原子吸收光谱法为这一问题的解决构建了全新渠道。本文就原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用要点展开分析。

2 原子吸收光谱法的类型及优势

2.1 原子吸收光谱法的类型

原子吸收光谱法是当前开展环境监测的重要手段，其基于试样蒸汽相开展测定工作，对土壤中的某种元素进行具体分析。从应用过程来看，该测定方法具有适用范围广、灵敏度高的特点[1]。就现有实用技术而言，火焰法、氢化物法、石墨炉法是原子吸收光谱法应用的主要类型，且不同的方法在实际应用过程中具有不同的侧重点和各自的特殊性。其中，火焰法应用范围最为广泛，应用技术最为成熟，但不足的是，火焰法无法测定出Bi、Ta等元素的具体含量；氢化物法在弥补火焰法缺陷的同时，具有一定的灵敏性，而且可以实现分析过程自动化管理，在微量元素污染监测中效果突出；石墨炉法的检查效率较慢，且应用范围较为狭窄，当火焰法不能满足实际监测需要时，常采用该方法进行监测。

2.2 原子吸收光谱法的应用优势

就目前而言，原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用比较普遍。从使用过程来看，该方法具有选择性强、分析范围广、灵敏度高等突出特点。

（1）选择性较强与其他监测方式相比，原子吸收光谱法具有较高的吸收带宽，故而测定速度较快，自动化程度较高。具体而言，在土壤环境监测中，若采用其他监测方式，则需进行发射光谱的有效分析，这一过程容易受共存元素干扰问题。而在原子吸收光谱法应用中，只有当主线转变的时候，其谱线才会发生改变，这有效地避免了共存元素干扰问题，监测结果可靠性较强。

（2）分析范围较广。分析范围较广是原子吸收光谱法应用的又一优势。一方面，其监测手段多样，就原则测定的手段方面而言，其监测手段包含了70多种；另一方面，就测定范围来看，该方法不仅能实现金属原子的有效监测，而且在非金属元素、有机物监测中效果突出[2]。

（3）灵敏度较高。原子吸收光谱法的灵敏度表现在：采用该方法进行土壤环境监测，其监测精度能达到PPM 级，在该级别范围内，此方法具有较高的监测效率，同时操作方法较为简单，有效地缩短了监测分析的周期，对于土壤环境保护工作影响深远。

3 原子吸收光谱法在土壤环境监测中的具体应用

随着生态环境保护意识的增强，人们对于土壤环境监测的关注度不断提升。现阶段，采用原子吸收光谱法进行土壤环境监测应成为人们进行生态环境保护的一个重要环节。在原子吸收光谱法使用过程中，不仅要注重土壤样品的处理测量，而且需对监测过程中的干扰问题进行有效处理，并以此来实现土壤污染元素的精确分析。

3.1 土壤样品处理测量

土壤样品处理的处理与测量是原子吸收光谱法的首要内容。单就样品处理来说，消化及熔融是其处理的两种主要手段，从应用过程来看，其能有效地破坏土壤矿物质的晶格，然后实现土壤中待测元素的转移。现阶段，土壤样品的消化及熔融常采用碱溶系统或酸溶系统进行处理。就碱溶系统而言，碳酸钾法、碳酸钠法、氢氧化钠法等都是较为常用的处理方式，而在酸溶系统应用中，常采用的方法有氢氟酸与硫酸、高氯酸搭配两种方式。目前而言，酸溶系统在土壤处理中的效果较为突出[3]。譬如，将HF-HNO3-HCIO4应用于土壤消化，则HF会破坏掉土壤中的晶格，此时待测样品会转化为SiF4,实现元素挥发，此时，再添加HNO3既可实现土壤溶解，为原子吸收光谱法应用准备合理的材料，实现土壤中元素的有效测量。

土壤样品分析过程中，镁、钾、钙等元素是可以进行直接测量的，工作人员只要借助于空气-乙炔火焰，即可实现这些元素含量的准确测定。而在铁、锌、锰等有效态元素测定中，需注重一次性浸提剂的有效使用，然后借助于pH 值分析法，实现金属元素提取，最后测取元素具体含量。

3.2 土壤样品监测的干扰处理

外界因素干扰是影响土壤样品监测效率与精度的重要原因。基于此，在土壤样品监测的过程中，应注重感染源的优化处理。就光谱干扰而言，其在土壤样品监测中极为常见，具体的表现形式为待测元素分线与共存元素吸收线比较接近，这对人们的观测造成较大阻碍。针对此类问题，需优化分析线选择，实现波长相近情况的有效控制。电离干扰也是土壤样品监测中常见的一种干扰形态，相对而言，碱土金属与碱金属受电离干扰较为明显，当发生这种状况时，原子吸收光谱法无法吸收待测物质的特定波长，从而影响最终的测试结果。在这一问题处理中，可选用火焰法进行监测，同时在监测过程中，应注重火焰温度的严格控制，确保火焰处于低温状态，降低电离干扰。

3.3 污染元素的分析评价

了解土壤污染情况，并以此为基础制定有效地污染处理与控制方案，促进土壤生态环境保护工作开展是土壤环境监测的根本目的[4]。基于此，在土壤环境监测中，应注重污染元素的系统分析。污染元素分析评价工作应关注以下重点：一是在原子吸收光谱法应用中，应就污染元素的类型、形态、含量展开分析，以此来掌握当前土壤的污染程度。二是在确定具体污染元素后，需分析各污染元素的分布情况，同时在同一污染区域内，不同元素的占比情况也是采用原子吸收光谱法分析的重点，工作人员应就其占比及残渣态含量进行系统检查，继而为后期污染治理奠定基础。三是当明确污染元素的具体分布、含量状况后，需结合生态环境保护要求，系统化地分析污染形成原因，并制定污染治理方案，以此来实现土壤污染状况的有效控制，实现土地资源的有效保护。

4 原子吸收光谱法应用中的注意事项

采用原子吸收光谱法监测土壤污染状况时，土壤样品的选择和应用对于测定结果具有一定影响，因此在选定处理技术后，还应注重土壤样品的预处理规范。

4.1 土壤样品的悬浮液处理

采用原子吸收光谱法进行土壤样品测定中，为提升监测效率，保证监测结果，可将样品制成悬浮液，以此来满足样品监测要求。譬如，进行土壤样品铜成分检查时，可按照如下方法处理悬浮液。首先，粉磨一定量的土壤检测样品，对其进行筛选、烘干处理；其次，在10ml 烧杯中加入0.1g烘干土壤，并加入浓硝酸和琼脂溶液，混合静置3min；最后，采用原子吸收光谱法，测定混合液的相关指数，如悬浮液酸性浓度、悬浮剂浓度、土壤颗粒等。

4.2 土壤样品湿法消解

土壤样品湿法消解又被称为电热板湿法消解，具有样品范围大、操作简便的优势，但存在不足的是，使用该方法处理土壤试样，会对周围的环境造成一定污染。具体而言，在方法使用中，需要在土壤样品中添加较多的强酸试剂，这些试剂纯度高，反应时间长，故而会对检测的精度造成影响。此外，在实际监测中，其会产生一定的酸性气体，致使实验环境受到污染，故而应用范围存在一定的局限性。

4.3 土壤样品微波消解法

微波消解是对土壤试样进行内加热的一种处理方式。具体而言，工作人员首先会将试样与酸混合液按照一定比例进行混合，然后将混合液放置在微波环境中进行加热，该方法能有效地提升酸性液体与土壤试样的反应速度。从处理过程来看，这种试样处理方式能有效地缩短融样时间。同时，受消解环境的影响，其使得分析目标的实际损失量降低了最低程度，有效地确保了后期测量的准确性。