土壤环境监测中原子吸收光谱法应用及修复

翁 操

（惠州市惠东生态环境监测站 广东惠东 516300）

引言

土壤环境监测工作时了解土壤质量的有效措施，在监测工作开展中需要借助一定的技术、设备来进行土壤环境的分析，原子吸收光谱法作为一种新型检测方法，能对土壤环境中各组分进行科学分析，保证监测的准确性。原子吸收光谱法是利用仪器进行土壤元素测定的检测方式，能够对土壤样本中的微量元素、金属元素、类元素等各类物质进行分析，检测范围广且检测较为便利，是极为优质的检测方式。

1 土壤环境监测中原子吸收光谱法应用优势

1.1 较强选择性

较强选择性是原子吸收光谱法在土壤环境监测中的重要优势。原子吸收光谱法是一种利用原子蒸汽对辐射吸收大小不同进行定量测定的方式，能够对试样中的各类元素种类进行检测，在应用中其吸收作用较强，能够快速、高效的完成样品元素的综合分析[1]。原子吸收光谱法通过新型仪器进行实验，其仪器具有自动化操作和综合分析的特点，能够在不受其他因素干扰的情况下，运用光谱特征对样品的元素情况进行分析和测定，由于光谱特征的强选择性能够减少辐射分离问题的发生，从而保证检测准确率。在实际应用中能够避免由于其他因素干扰导致的问题，检测效率高的同时，得出更加准确可靠的检测结果[2]。

1.2 检测范围广

原子吸收光谱法的检测范围比较广，能够适用于多种类型试样的检测。原子吸收光谱法是一种先进且便捷的检测方式，在用于土壤环境监测中，能够对土壤样品中的各种元素进行分离与分析。现阶段应用的原子吸收光谱法有氢化物发生法、石墨炉原子吸收光谱法、火焰原子吸收光谱法几种类别，适用于待测样品中各类元素的分离与分析，能够完成科学有效的评估。在应用中，原子吸收光谱法可以对土壤中微量元素、金属元素、类元素等进行测定，分析其组成形式以及元素含量，实际检测区域范围较广，能够在检测中发挥良好的作用[3]。

1.3 检测灵敏度高

检测灵敏度高同样是原子吸收光谱法的优势之一。原子吸收光谱法是一种更为灵敏、高效的检测方法，在土壤环境监测中仅需要通过仪器操作即可完成土壤中元素组成的测定，在实际应用中除了可以对普通元素进行检测外，还可以准确完成高级别元素的测定，具有较高的应用价值。在土壤环境监测过程中，原子吸收光谱法的高灵敏度使其能够更加详细准确的了解土壤中的异常情况，将各种土壤污染问题控制在初期，保证其检测效果的同时，为后续环境治理工作的开展奠定良好的基础。

2 原子吸收光谱法在土壤环境监测中应用

2.1 分析重金属元素形态

原子吸收光谱法在土壤环境监测中可以分析重金属元素形态。土壤环境中普遍含有重金属元素，重金属元素的形态是影响土壤质量的重要因素。研究显示，土壤中元素的具体形态不同，对土壤造成的影响也各不相同，土壤中重金属元素包括稳定性强与稳定性差两种形态，一般来说稳定性差的重金属元素容易导致土壤的重金属污染[4]。而原子吸收光谱法作为一种能够详细分析土壤中元素情况的方法，可以准确评估土壤中重金属的形态，了解金属元素的稳定性强弱，进而评估土壤受到重金属危害的情况，分析环境的潜在威胁，尽早做出土壤污染治理。

2.2 评价土壤重金属污染

原子吸收光谱法在评价土壤重金属污染程度上也具有良好的作用。在社会生活不断发展的背景下，各类生产生活废弃物排放也在一定程度上造成了土壤污染，研究显示工厂废弃物中的金属元素以及农业生产中农药、肥料等含有的重金属元素同样会对土壤环境造成污染。而详细准确了解各类人为因素造成的土壤污染程度，对后续环境治理开展具有重要意义。原子吸收光谱法除了可以对土壤中重金属形态进行分析外，也能够准确评估重金属污染情况。原子吸收光谱法可以对土壤中重金属元素的种类与含量进行评估，了解其元素类型，分析其含量是否超标，通过对监测区域的土壤样本进行分析，能够准确评估土壤重金属污染程度，对于非金属污染情况也可进行分析，在后续协助相关部门开展土壤污染的治理工作。比如在进行土壤中锌、铜、铅、镉等重金属含量评估时，原子吸收光谱法可以通过对微波消解预处理得到的待测土壤进行分析，通过火焰原子吸收分光光度的差异，根据其吸收波长得出标准曲线测定结果，详细测定各类元素的含量。

3 原子吸收光谱检测方法

3.1 氢化物发生法

氢化物发生法是原子吸收光谱法的一类方式，在进行特殊元素检测中具有较高的应用价值，当实际测定土壤样本中含有砷、苯等容易产生阴离子的特殊元素时，可选择氢化物发生法进行检测。氢化物发生法主要适用于容易产生阴离子的元素的测定，在检测中多应用硼氢化钠的还原性，将待测试样中的元素还原为阴离子，而通过与硼氢化钠电离产生的氢离子结合形成气态氢化物完成元素的测定[5]。氢化物发生法是一种检测灵敏度较高，并且具备自动化检测能力的方法，可以对土壤样品中的元素进行准确检测。

3.2 石墨炉原子吸收光谱法

石墨炉原子吸收光谱法是通过电流加热原子化完成元素分析的检测方式，在实际应用中更加适用于单个元素检测，因此当待测样品中成分相对单一，以单个元素检测为主的情况下，可以考虑应用石墨炉原子吸收光谱法，此外其监测不需要对元素浓度有较高要求，当样本数量较少时也可考虑应用其完成监测活动。石墨炉原子吸收光谱法是通过横向加热石墨炉分析样品元素的一种检测方式，可以解决检测过程中温度分布不均的问题，因此其检测灵敏度也随之提升，研究显示相较于火焰原子化，石墨炉原子化的灵敏度能够提升3-4 个数量级，而检测元素浓度可以低2 个数量级。

3.3 火焰原子吸收光谱法

火焰原子吸收光谱法是目前应用作为广泛的检测方法，具有操作简便、准确率高、抗性强等优点，火焰原子吸收光谱法可适用于绝大多数土壤样品的检测，在实际应用中适用度较广，但需要注意其对于耐高温元素的检测效果有限，部分耐高温元素可结合实际情况考虑其他检测方式。火焰原子吸收光谱法一般采用空气-乙炔火焰、氧化亚氮-乙炔、空气-氢气等火焰融化元素，进而完成检测。由于不同火焰温度不同，在实际应用中，需要结合元素的具体特性进行分析，部分耐高温元素的检测中火焰原子吸收光谱法的检测准确率会随之下降，且周围环境也可能对检测结果造成影响，因此应用火焰原子吸收光谱法时，需要做好实验室条件管控，提升检测的准确性。

4 土壤样品处理方法

4.1 悬浮液技术

悬浮液技术是土壤样品处理中比较常用的技术，其具有简便、快捷、高效的特点，在实际应用中绝大多数土壤样品均可应用悬浮液技术进行预处理，但对特殊元素处理效果有限，在实际应用中需要结合样品检测要求客观选择。土壤样品的悬浮液制备一般选择将待测样本捣碎研磨，并根据实验室检测要求将其制备成为悬浮液。在实际应用中，需结合实验室要求以及原子化装置检测的具体特点，选择合适数量的土壤，经过过筛、烘干操作后，提取0.1g 样品，将其置于10mL容量瓶中，使用浓硝酸溶液或琼脂溶液进行悬浮液制备，根据国家相关标准，悬浮液制备时使用硝酸浓度为0.2ml/L，琼脂溶液浓度1.5g/L，土壤粒径在76-80μm。在悬浮液制备完成后，可将其置于原子化装置中进行测定，进样时需要对可能影响结果的各种因素进行控制，包括悬浮液的酸性强度、计量浓度以及试样中土壤颗粒因素等，综合优化各类干扰因素后顺利进样，完成土壤样品的有效检测。

4.2 微波消解法

微波消解法是常用的处理土壤样品的方法，在微波加热作用下破坏样品中目标组分初始状态，使其以无机离子或较高价态形式释放出来，完成样品制备便于后续检测工作的进行。微波消解法在实际应用中具有广泛性，各类土壤样品检测时均可考虑微波消解法，在对岩石、矿物、土壤等试样进行样品处理时可优先考虑微波消解法，提升样品检测准确性和科学性。微波消解法是一种能够对样品进行快速、高效处理的方法，可以在较短时间内完成样品制作，实际操作时利用了溶解、干燥、灰化、浸取等操作方式，为后续检测进行提供可靠的样品。微波消解法利用内加热处理方式在短时间内达到较高温度，完成样品的溶解，整个操作流程在密闭容器中进行，能最大限度的减少样品损失。在进行土壤样品检测时，微波消解法应用先利用微波消解实现对样品的溶解，而后使用电热板加热驱酸，完成样品制备。

4.3 超声波辅助技术

超声辅助技术也是处理土壤样品中比较科学的技术，在实际应用中通常作为辅助检测方法应用，在对土壤样品进行处理时，可以将超声波辅助技术与悬浮液测定协同使用，提升检测结果的准确性。超声波辅助技术利用超声波使土壤样品中空气坍塌，而其坍塌过程中的一系列活动会产生热量，使内部温度升高，进而完成样品的处理。相较于其他处理方式来说，超声波辅助技术是一种常规、无污染、便捷有效的技术手段，并且多与其他样品处理方式共同使用。有研究将其与悬浮液测定相结合，发现相较于悬浮液直接进样测定进样速度3ml/min，超声波处理后的土样悬浮液测定中，进样速度为7ml/min，且测试中无毛细管堵塞情况，另有研究显示，应用超声辅助技术处理土壤样品也可以提升其加标回收率。

5 检测中干扰处理对策

5.1 光谱干扰

光谱干扰属于原子吸收光谱法应用中比较常见的问题。原子吸收光谱法在测定时，若共同存在元素的吸收线和待测定元素中分析线大致相同，则在实际检测中有可能吸收其光辐射，波长相差越小的元素，在实际检测中就越容易出现光谱干扰问题，对最终检测准确性造成负面影响。为了减少原子吸收光谱法应用中的光谱干扰，在正式检测前，需要结合待测样品的实际情况进行充分分析，在初步了解样品元素情况后，选择其他波长类型科学分析元素的具体情况，尽量减少光谱干扰所造成的检测误差。

5.2 电离干扰

电离干扰是应用原子吸收光谱法进行土壤环境监测中常见的干扰类型。在进行土壤环境监测中，土壤样本中的碱土金属和碱金属电离能力比较低，这就导致其在检测中更容易出现电离，并且在电离发生后不再吸收特定的波长辐射，不利于原子吸收光谱法后续检测的进行。电离干扰是进行土壤环境监测中比较常见的情况，为此在实际应用检测方法时，应该关注检测样品电离程度的控制，尽量选择温度较低的火焰减少电离现象的发生，或者也可应用电离缓冲剂等条件对检测进行控制，减少由于电力干扰造成的检测误差，保证检测的准确性。

5.3 物理干扰

物理干扰同样是原子吸收光谱法检测中的常见干扰。土壤环境监测中使用原子吸收光谱法时样品的物理性质会对检测结果造成一定干扰，通常当标准溶液与试液粘度、表面张力的物理性质不同时，原子光谱吸收法中喷雾的雾化效率也会产生变化，而溶剂的蒸发与溶质的挥发速度会发生改变，对检测结果造成影响。为此，在实际检测中应该注意控制好标准溶液与试液的物理性质，尽量减少由于物理干扰造成检测准确率下降的问题。

6 土壤污染修复技术

6.1 物理法

土壤物理修复法是比较常见的土壤污染修复处理方式，主要通过一定物理技术手段将土壤中污染物分离出来，并使土壤恢复可利用价值。物理修复法是土壤污染修复技术中原理相对简单，操作比较便捷的修复方式，适用性良好，属于通用型土壤修复方法，比较常用的物理修复法包括换土法、热化修复法、电极驱动修复法。换土法是土壤物理修复中比较简单直接的方法，通过将受到污染的土壤挖出，与未受到污染的土壤进行置换，使该地区土壤恢复，一般适用于花园、科研场所的土壤污染处理，可以通过全部置换、部分置换等方式进行换土，通过添盖新土降低土壤污染浓度。热化修复法也是物理修复技术的一种，通过直接加热、水蒸汽加热、红外线加热等各类物理加热方式，将土壤加热到一定温度后，即可让其中可挥发污染物气化，而后配合污染物收集操作，可以完成土壤污染修复，但多适用于具有良好可挥发性的土壤处理。电极驱动修复法主要用于土壤湿度较高、粘度较大的淤泥等土壤类型，通过在土壤进行两级通电将污染物集中于电极的一极，而后再通过换土回填、热化修复等方式将污染去除，电极驱动修复法在重金属污染物处理中具有良好的效用，但修复成本较高，需要结合各项条件综合考虑。物理修复法的应用效果良好，但在实际应用中需要具体结合土壤的质地、通透性与污染物类型详细分析后进行选择。

6.2 化学法

土壤化学修复技术同样是处理土壤污染的有效方法，主要利用各类改良剂之间的化学反应对土壤污染物进行处理。

化学修复技术中萃取法、土壤洗涤法、化学氧化还原法等都是比较有效的技术类型。萃取法多应用有机溶剂对污染土壤中的非氯代有机物进行萃取，并实现分离回收，将土壤中的非氯代有机物进行高效处理。土壤洗涤法是通过溶剂、表面活性剂、螯合剂等试剂添加到土壤淋洗水中，对土壤中污染物进行处理的一种方式，可将污染物固定转化为液相进行处理，但成本相对较高。化学氧化还原法多通过化学氧化还原剂的使用对土壤污染进行处理，其中H2S、硫代硫酸盐等都能够比较好的实现土壤污染物的降解，化学氧化还原法是一种具有较高清除率，并且不容易对土壤造成二次污染的修复技术，但在实际应用中由于不同氧化还原剂的特点不同，对化学专业技术的要求较高，具有一定操作难度。

6.3 生物法

壤生物修复技术是利用植物、微生物以及生物联合技术等进行土壤修复的方式，也是目前最为绿色健康的土壤修复方式。植物修复土壤主要利用植物的超累积或累性功能，通过植物根系等对污染物进行吸收和固定，同时通过植物的代谢功能、降解功能、转化功能等对污染物进行有效处理，可达到稳定、有效的修复效果，植物修复在砷、镉、铅、锌等污染物治理中具有良好的作用，对于放射核素污染也具有一定效果。微生物修复技术主要利用微生物降解作用完成土壤修复，微生物修复在农药、石油等污染的土壤中具有较高的应用价值，可快速降解各类有机污染物。生物联合技术是目前生物修复中最常用的技术手段，可以综合利用植物固定、根系过滤与微生物处理等方式，对土壤污染物进行处理。研究显示，多种生物修复技术联合使用能够进一步发挥生物修复的优势，提升修复效果。比如通过地耕处置法在受污染土地上耕耙、上肥、灌溉，为地下微生物提供良好的代谢环境，借由微生物的降解作用对土壤污染进行处理，能够更加有效解决土壤渗透性差、污染物相对容易降解的土壤污染问题。

土壤修复是解决和处理土壤污染问题的有效措施，在实际应用中物理法、化学法、生物法具有各自的优势，比如物理法中换土法往往更适用于建筑施工或花园、科研场所土壤处理，而热化修复法对易挥发污染物处理效果更好，且修复成本较高；化学法中萃取法、氧化还原法等也均适用于不同类别的土壤污染物，需要针对特定类型的土壤条件进行分析，否则容易增加修复成本，并对土壤造成不良影响；生物法修复土壤泛用性较强，但处理时间通常较长。为保证修复质量以及科学性，具体选用土壤修复方法时需要结合实际情况进行考虑，包括土壤修复的资金条件是否充裕，土壤中主要污染物类型以及土壤后续利用的要求等。

结语

通过原子吸收光谱法能够比较快速、准确的得知土壤环境的基本情况，对了解土壤污染、治理土壤污染具有重要意义，在实际应用原子吸收光谱法时，也需要结合土壤监测的各项要求，合理制备样本，有效清除干扰因素，保证实验的准确性。而在土壤污染修复中，也需要结合具体监测结果引用物理法、化学法、生物法等优质措施，改善土壤环境，促进生态文明建设。