土壤环境监测中原子吸收光谱法分析

钟志强

（广东惠利通检测技术有限公司，广东 惠州 516000）

原子吸收光谱法（AAS）主要是通过物质产生的原子蒸汽吸取待测对象的特征谱线，并对其定量分析。根据待测对象的波长，采用试验样品产生的蒸汽吸收辐射量来计算待测元素的实际含量。当前社会经济飞速发展，工业产值不断提升，环境污染也日益加重，尤其是重金属污染，因其本身具有毒性，难以被生物降解，对土壤环境造成极大不良影响。对此，可以采用原子吸收光谱法进行监测，促进土壤生态环保工作的有序开展。

1 原子吸收光谱法的技术原理

原子吸收光谱法是在待测对象基态原子蒸汽基础上，对特征谱线进行吸收，根据谱线的特征与强弱程度进行定量或定性分析的方法。在实际应用过程中，因原子对辐射的吸收具有选择性，且各类元素的原子结构、外层电子布设方式不同，元素从基态变为第一激发态时所吸收的能量也存在着差异，各元素共振吸收线的特征也有所区别。对此，可将其作为元素定性的依据，将吸收辐射强度作为定量依据。该方法可有效监测重金属元素，使人们能够及时、准确地掌握土壤环境的污染源，并根据AAS的基本原理进行环境监测，从而有效地保护土壤的生态环境。

2 原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用

2.1 样品预处理

样品预处理为AAS监测土壤环境的首要内容，消化与熔融成为样品处理的两种有效措施。可使土壤矿物质晶格被破坏，促进内部待测对象转移。当前，多采用碱溶、酸溶的方式进行土壤消化与熔融处理。对于碱溶来说，碳酸钾法、氢氧化钠法等均为常用处理模式，酸溶系统主要采用高氯酸、硝酸搭配方式，可取得理想的土壤处理效果。例如，将HF-HNO3-HClO4投入土壤消化中，HF会对土壤晶格进行破坏，待测样品转变为SiF4，促进元素挥发。此时，将HNO3加入其中可促进土壤溶解，为AAS的应用提供充足原料，使土壤元素得到准确测量。

2.2 监测技术

2.2.1 铅的消解与测定

铅元素现已成为土壤污染的主要元素之一，利用AAS法可准确测定该元素含量。根据检测原理，先取特定量的土壤样品实施酸化处理，与HF-HNO3-HClO4相结合进行消解，在喷入乙炔火焰后进行处理。待其消解后，利用不完全驱酸、完全驱酸等方式对比分析，选取10份样品放入消解罐中，每份0.5 g，再加入5 ml的硝酸与2 ml的氢氟酸，与此同时开展空白实验，将内部材料混合后密封起来，放入微波消解仪中进行处理，主要流程如表1所示[1]。

表1 土壤铅含量消解流程

在消解后彻底冷却后，加入1 ml的高氯酸。经过驱酸处理后将50 ml的溶液取出，利用AAS技术进行测定，测定结果分为完全驱酸、不完全驱酸两种，如表2、表3所示。从有证标准物质GBW07427（GSS-13）证书上可查，铅标准值为（21.6±1.2）mg/kg，可见上述样品中驱酸不完全样品受干扰现象显著，导致土壤中铅含量较高，均值为24.1 mg/kg；在完全驱酸样品中，测定均值为21.0 mg/kg，将各类元素干扰去除后得出测定范围。可见，AAS测定土壤中铅消解完毕后，应为完全驱酸。

表2 不完全驱酸测定结果

表3 完全驱酸测定结果

2.2.2 金属形态分析

以某砂金矿土壤的研究为例，当地土壤中带有大量Hg与As元素，含量已经超过规定标准。与天然林木土壤相比，当地的Cr与Zn含量也不断增加，因此在当地土壤治理中应综合考虑水分、养分等因素，由此提高土壤的治理效果。以某公路沿线的土壤为例，应在多个地点取样，然后对Pb、Zn、Ni等元素的含量、形态进行监测。根据监测结果可知，在本次取样中重金属的占比较高，尤其是锌元素，当地务必要重视该元素对土壤环境的影响[2]。此外，还要针对河流沿岸的不同位置土壤进行采集，同样进行重金属的形态分析。根据分析结果可知，该沿岸土壤主要受到Cd、Zn、Cu与As等重金属的污染，且污染程度已经为重度，尤其是As元素，多是以废渣的形态存在，Cu以有机结合态的形式存在，当地应重点对上述两类重金属进行治理。

2.3 监测干扰处理

在土壤监测工作中，外界因素常常对监测效率与精准度产生不良影响。对此，在土壤监测中应注重干扰源的优化处理。以光谱干扰为例，在土壤监测中十分普遍，待测元素分线与共存元素吸收线较为相似，对观测准确度产生不良影响。对此，应对分析线进行优化选择，使波长相近情况得到有效控制。再如，电离干扰也属于土壤样品监测中频繁出现的干扰形态，主要对碱金属的影响较为显著。当上述情况发生时，原子吸收光谱法难以准确吸收待测对象的特定波长，进而影响最终结果。在此类问题处理中，可采用火焰法进行监测，并密切关注火焰温度，使其始终处于低温状态，将电离干扰降到最低。

2.4 污染元素分析

在科学全面地了解土壤的污染状况后，应以此为依据制定相应的控制方案，促进土壤生态环保工作的开展，这也是土壤环境监测的初衷。对此，在实际监测中应注重对污染元素的分析与评价，主要包括以下内容：一是在原子吸收光谱法技应用中，应根据污染元素形态、类型与含量进行分析，充分掌握当前土壤污染程度；二是明确污染元素后，对各个元素的分布情况进行综合分析，针对相同区域内不同污染元素的占比进行调查，为后续污染治理提供便利；三是在了解污染元素分布与含量后，根据当地生态环保要求，深入挖掘污染成因，制定相应的治理措施，使土壤污染得到有效控制，土地资源得到切实保障。

3 原子吸收光谱法的应用要点与发展趋势

在AAS应用中，土壤选择对测定结果准确度有较大影响，因此在确定处理技术后，还应对样品预处理进行规范。在样品悬浮液处理中，为了提高监测结果准确性，可将样品制作成悬浮液，使样品监测需求得以满足。在样品微波消解中，由操作者事先按照特定比例将样品与酸混合液混合，再将混合物放在微波容器中加热，由此提高酸性液体与土壤试样的反应速度。根据处理流程可知，此种方式可有效缩短融样时间，在消解环境影响下，使分析目标的损失量降到最低，确保后期测量准确可靠。土壤作为地球表层的重要组成部分，与人类生存息息相关，当前受重金属污染不断加重，且难以察觉和生物降解。为了进一步识别污染物类型与程度，在未来的发展中，首先要加大仪器与技术方面的投资力度，将AAS的各项优势充分发挥出来，弥补现存的缺陷与不足。国家和政府应给予更大的政策扶持，争取使该技术普及到更多需要土壤监测的地区；其次，加大仪器设备投资，采取多种节约仪器设备成本措施，特别是土壤污染严重的区域，更要注重硬件设备上的投资，使土壤环境得到良好改善；最后，加大人才培养力度，专项培养熟练AAS的专业人才，通过定期开展专业培训的方式，使其熟练掌握仪器设备的操作方法，将AAS技术游刃有余地应用到土壤环境监测中[3]。

4 结论

我国国土面积广阔，土壤污染治理难度较大。随着人们的生态环保意识不断增强，土壤环境保护力度提升，将AAS法引入土壤环境监测成为生态保护的关键。在技术应用中，可通过样品预处理、监测技术、监测干扰处理、污染元素分析等方式，为土壤治理提供强有力的技术支持。不但要重视样品处理测量，还应对监测干扰问题加强重视，确保污染元素测定结果准确可靠，促进土壤环境质量提升，真正实现可持续发展目标。