略谈土壤重金属光谱检测方法

2020-12-12包萨如拉

卷宗 2020年28期

包萨如拉

（内蒙古凯枫环境科技有限公司，内蒙古乌海 016000）

1 土壤重金属污染现状与危害

土壤中重金属类型并不是单一一种，除了人们都知道的铅，近年来随着工业活动的大规模开展，土壤中的锌、汞、镉等等重金属含量也明显上升。这些重金属进入土壤中会与土壤中的有机物、无机物发生反应生成多种化合物。含有重金属的化合物不会被微生物分解，因此这部分物质就永久滞留在土壤中对土壤性质造成破坏。更重要的是，微生物无法降解这部分物质，使这部分有害物质被植物吸收，导致植物营养价值降低，毒性增加，不利于食用。如果人长期食用吸收了重金属化合物的食物，身体健康会受到严重影响。除了被植物吸收间接危害人体健康外，土壤中的重金属会转化为毒性更大的烷基化合物，对自然环境以及人体健康带来更严重的侵害。因此土壤重金属污染是非常严重、棘手的环境问题，必须提高重视采取有效措施做好检测与整治[1]。

2 土壤重金属光谱检测方法分析

2.1 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法是比较基础的土壤重金属污染检测方法。原子吸收光谱法检测土壤重金属污染的原理与步骤是：借助特定波长的光辐射在原子蒸汽元素空心阴极灯进行测试，通过原子蒸汽光辐射的元素与特殊分子结构共同组成的光波作用于土壤，在这一过程中得到定量分析图标，实现对土壤中重金属成分与含量的有效测量。在检测过程中，主要是依据光纤被吸收程度的特征以及原子浓度特征来得到重金属含量，从而掌握土壤被重金属污染的程度。整个测量过程主要借助原子光谱仪器来完成，而常用的原子光谱仪器通常由光分环境、原子化器、光源以及显示设备与检测装置五大部分组成。原子光谱仪器的构成比较简单，操作起来也较为方便，比较适用于微量元素、难溶性元素的检测工作。

相较于其它检测方法，原子吸收光谱法的分析范围广，可监测到土壤中多种元素含量，如主量元素含量、微量元素含量、痕量元素含量等。应用原子吸收光谱法可检测到土壤中的金属元素、非金属元素以及大部分有机物等。并且该检测方法还有选择性强的特点。在原子吸收光谱法这一个方法体系中就包含有70多种具体的测定方法，在开展土壤环境监测工作时，工作人员有更多的选择性。进行土壤重金属污染检测时，可根据测区实际情况选择最为合适的测定方法，从而让最终的测定结果更加科学准确[2]。

图1 原子吸收光谱仪检测

2.2 原子荧光光谱法

原子荧光光谱法的检测原理是：借助辐射能让原子发射出荧光，根据荧光强度特征得到相应检测结果。在应用原子荧光光谱法检测土壤中的重金属含量与成分时，主要是将待测元素的原子蒸汽置于发射光之下，在照射后产生原子荧光。当相关条件满足时，待测元素浓度与荧光强度之间存有直接关系，且这一关系符合Lambert-Beer定律，根据这一定律得到测定荧光的强度，进而得到待测元素的浓度。采用原子荧光光谱法进行土壤重金属含量测量时同样是借助专门的仪器设备来进行。该设备具有原子吸收与原子发射两种功能，适用性高，灵敏度高，在测量过程中不易受到外部因素的影响因而测量精度高，能比较准确地检测出土壤中重金属成分与具体含量[3]。

2.3 电感耦合等离子的发射光谱检测法

研究表明，离子与原子在光源的激发下会产生相应的辐射特性，分析这一特征可以获得土壤中重金属含量与浓度。这一检测方法是以多种先进理论与技术做基础，如光学理论、计算机技术、电学理论等。合理应用电感耦合等离子的发射光谱检测法能准确检测出待测样品中的重金属含量与成分，完成对重金属的定性、定量分析。除了能检测出待测样品中的金属元素外，还能检测出部分非金属元素。因此这一检测技术在当前应用的比较广泛[4]。

2.4 激光诱导光谱法

激光诱导击穿光谱是激光烧蚀光谱技术中最常用的技术方法之一。这一检测技术的原理是：激光通过透镜汇聚后会有电离与气化样品表面物质、高峰值功率产生，之后进一步产生高能、高温等离子体，这些等离子体会辐射出原子光谱与离子光谱，将这些光谱使用光学系统进行收集，并使其进入到光谱仪的入射狭缝中生成光谱数据，将光谱数据使用数据采集控制器进行采集与输送，使数据进入到电脑系统，电脑中相关软件对数据进行分析计算，最终得到被测物质中的重金属成分与含量。在应用激光诱导光谱法进行土壤重金属含量与元素测量时，主要是基于光谱信号强度与对应元素之间含量具有定量关系，借助这一关系可实现对相关元素的定量与定性分析。相较于其它的检测方法，激光诱导光谱法的特征特点是：分析范围广，能同时对多种元素展开分析；检测效率高，能在不接触、不破坏检测对象的情况下快速、精准分析出待测样品中的金属元素，从而保证检测对象不受二次污染。但值得注意的是，该种方法也存有缺陷，检测成本要比其它几种检测方法的成本更高，并且在检测过程中易受到激光器激发特性与样品均匀性影响而导致检测结果不够准确[5]。