原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用研究

2023-01-06金崇君梁家乐

皮革制作与环保科技 2022年9期

关键词：吸收光谱土壤环境金属元素

金崇君，王强，梁家乐

（浙江清盛检测技术有限公司，浙江宁波 315000）

相较于其他监测方法，原子吸收光谱法对环境监测效果更好，能够准确检测出土壤的重金属含量，所以有必要对原子吸收光谱法进行研究，从而为土壤环境检测工作提供依据，确保检测结果的准确性。

1 原子吸收光谱检测方法介绍

1.1 火焰原子吸收光谱法

火焰原子吸收光谱法被广泛应用于土壤重金属检测当中，并发挥着至关重要的作用。空气-乙炔火焰不仅操作十分简单，而且对于土壤检测速度快，检测成本低。但需要注意的是，空气-乙炔火焰无法检测微量样本，并且由于火焰的温度较低，对于一些微量样本，空气-乙炔火焰不能高效地将样本中的元素原子化，从而造成灵敏度过低。因此，工作人员在用空气-乙炔火焰对土壤样本进行检测时，必须严格限制样本量，确保检验效果。

火焰原子吸收光谱法的工作原理是借助火焰向原子提供能量，当原子吸收到足够的能量后会出现跃迁，工作人员便可以根据不同原子的跃迁状况进行研究分析，然后根据检测结果制定相应措施。

1.2 石墨炉原子吸收光谱法

所谓石墨炉原子吸收光谱法是指以石墨材料作为原子化器对土壤进行检测，以此来分析土壤的实际情况。石墨炉原子吸收光谱法不仅灵敏度较高，检测方法简单，而且对于土壤样本的需求量较少，因此工作人员在对土壤进行检测时，只需要很少的土壤样本便能得到准确的分析结果。但是需要注意的是，石墨炉原子吸收光谱法相较于其他原子吸收光谱法，检测的精度较差，并且每次土壤检测都需要花费极高的成本，甚至在对一些复杂的物质进行检测时，经常受到各种因素的影响，使得土壤检测结果的精准度难以保证。因为土壤中所含物质相对复杂，所以相较于其他土壤检测方法，石墨炉原子吸收光谱法使用较少，即便是使用这种方法对土壤进行检测，为了确保检测结果的准确性，需要反复进行检测，严重增加了检测成本。

1.3 氢化物发生法

氢化物发生法与上述两种原子吸收光谱法相比，检测时间较短。不过氢化物发生法具有较好的灵敏度，尤其是在检测一些容易形成氢化物的物质时，检测效果更佳。例如：在对As、Hg、Se、Sb这些元素进行检测时，由于这些元素都是土壤当中含有的很容易形成氢化物的重金属物质，因此，工作人员便可以使用氢化物发生法来进行检测，确保检测结果的准确性。

不仅如此，氢化物发生法可以有效分离元素物质，提高分离效率，使得检测速度更快，可以很好地检测出土壤环境当中的砷和汞，所以被广泛应用在土壤环境检测当中。

2 原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用优势

2.1 选择性强

不仅如此，与其他检测方法不同，利用原子吸收光谱法在进行检测时，谱线的变化规律固定，只会出现在主线系当中，不会让谱线和干扰线产生重叠，从而保障检测结果的准确度。

2.2 灵敏度高

现阶段，因原子吸收光谱法的自身优势而迅速普及在土壤环境监测当中，能够有效检测重金属元素以及非金属元素，具有较高的灵敏度。尤其是当工作人员在对较多元素进行分析时，使用原子吸收光谱法可以达到ppm数量级，从而使整个土壤环境分析过程变得相对简单，最大程度上缩短了土壤样本的检测分析时间，提高了检测效率，保证检测结果的准确性。此外，因其灵敏度高，可以有效地保证检测结果，使得工作人员在对土壤样本进行检测时，需要的样本量少，能够有效降低采样成本。

工作人员在对土壤采样时，很容易便会受到外界因素的干扰，导致采样困难甚至样本数量少的情况，影响整个土壤环境检测结果。而利用原子吸收光谱法则可以有效避免这个问题，即便减少土壤样本数量，依然能够对土壤样本进行分析，提高土壤分析效率，帮助土壤环境恢复。

2.3 分析范围广

原子吸收光谱法能够进行测定分析的元素多达73种，可见范围之广[1]。尤其是土壤环境相对复杂的情况，土壤当中拥有大量的元素，如果只依靠传统的检测方法，不仅检测成本高，而且很难保证检测结果的准确性。若是在土壤检测当中应用原子吸收光谱法，便可以对土壤中的元素进行分析，为后续工作的开展打下基础。因此原子吸收光谱法被广泛应用于土壤检测当中，以满足土壤检测需要。同时，工作人员利用原子吸收光谱法除了可以检测土壤当中重金属元素的种类，还可以对稀释后的土壤样品以及气态样品和固态样品进行检测，如此工作人员在对土壤环境进行检测时，便不用再对土壤进行复杂的前处理操作，可以直接对土壤进行检测，不仅优化了检测环节，还提高了检测效率，节约了大量时间。

不仅如此，因为这种检测方法的分析范围十分广泛，所以还可以对金属元素以及非金属元素进行检测。因此，这种检测方法在土壤检测中得到大规模普及，并发挥着至关重要的作用。

3 现阶段原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用

3.1 土壤中重金属含量检测的应用

现阶段，随着工业化进程的不断推进，很多企业将废弃物和污水直接排放到土壤当中，使得土壤中含有大量重金属元素，导致土壤污染十分严重。而且这些受到污染的土壤会通过农作物的吸收集中在农作物身上，使得农作物重金属含量不符合相关标准，影响食用者的身体健康。因此为了避免这一情况，必须做好对土壤的检测工作，并以此来进行分析研究，帮助土壤恢复健康。此外当农作物将重金属吸收到自身后，还会通过气孔排放到大气当中，对人们身体健康产生严重危害。有关部门要做好土壤检测工作，降低土壤中重金属含量，如此不仅可以减少土壤污染，还可以保证人们的身体健康。

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因为原子吸收光谱法拥有较高的灵敏度，并且对土壤的检测效率极高，对土壤样本的需求量较小，所以在土壤检测中得到广泛使用，为保障土壤环境、保护人们身体健康打下基础。这种检测方法的检测原理是利用空心阴极灯，向需要检测的土壤样本发射光线，但需要确保所发射的光线波长固定，为土壤当中的原子给予能量，再用原子化器对原子进行蒸气化，然后根据原子对蒸气的吸收程度，计算出原子的吸光度，最后通过计算机将各原子的吸光度制作成光谱，并以此进行研究分析，从而计算出土壤当中重金属的含量。但需要注意的是，原子吸收光谱法只能进行定量分析，无法对土壤进行定性分析，因此工作人员在使用原子吸收光谱法对土壤进行分析时，需要专门对土壤当中的重金属含量进行调查研究，为后续的土壤检测工作打下基础。

重金属对土壤的污染不仅会造成土壤肥力下降，农作物难以吸收足够的养分而无法茁壮生长，还会使得土壤当中重金属含量不符合相关标准，导致农作物重金属含量超标，危害人们身体健康。而将原子吸收光谱法应用到土壤重金属检测当中，可以准确检测出土壤中的重金属含量，并提供相应的解决方案，恢复土壤健康，以此来促进农作物健康生长，保障人们的身体健康。

3.2 土壤中重金属元素形态分析方面的应用

元素形态主要是指土壤中重金属元素是以怎样的方式存在[2]。例如：有些土壤当中的重金属元素十分稳定，有些土壤中的重金属元素则是通过有机结合态的形式留在土壤当中，还有些土壤当中的重金属元素缺乏稳定性，常常以交换态形式存在于土壤当中。一般来说，大部分重金属元素都缺乏稳定性，难以进行分析，将原子光谱吸收法应用到元素分析中，便可以最大程度分析出重金属的形态，从而采取对应的措施，降低土壤中重金属含量，恢复土壤健康。但是因为重金属元素形态分析比重金属含量更加复杂，使得工作人员在进行检测工作时，受到很大阻碍。而在土壤检测中使用这种方法，则能有效解决这一问题。可以有效对重金属元素形态进行分析，找出土壤当中的所有金属元素，相关人员可以此为依据做出正确的决策，降低土壤污染，保护土壤环境。

3.3 土壤中重金属污染评价方面的应用

对土壤中重金属含量进行检测之后，还能对其污染做出评价，评价其价值是否值得投资等[3]。例如：现阶段，很多创业人员会从城市返回到农村当中进行农作物种植，尤其是菌类种植。由于菌类可以促进土壤循环，净化土壤，使土壤当中的重金属含量降低。尤其是菌类本身拥有较大的利润，能够保障创业者自身的经济效益。因此，创业者在种植菌类前，需要对土壤当中的重金属污染进行评价，并对土壤当中的重金属含量进行检测，确保土壤当中的重金属含量符合相关标准，不会影响菌类生长，从而保证创业者自身经济效益。

不仅如此，将原子吸收光谱法应用到土壤中重金属污染评价方面，可以让投资者充分掌握土壤的实际情况，从而做出科学、合理的判断。虽然这种方式在前期会增加成本的投入，但是却可以有效保障土壤当中的重金属含量符合标准，确保自身利益不会受到损害。因此，这种土壤检测方法在污染评价上也得到了普及和推广，并发挥着至关重要的作用。

3.4 在土壤监测干扰消除中的应用

物理干扰、电离干扰、光谱干扰是应用原子吸收光谱法在土壤监测中常见的几种干扰[4]。

3.4.1 光谱干扰

一般来说，若是在检验过程中土壤样本的吸收线相同，那便会在土壤检测时产生光谱干扰。并且因为重金属元素具有特殊性，每个重金属元素所吸收的光线不同，导致对检测结果产生影响。所以为了最大程度确保准确度，在检测土壤样本时，要利用好不同元素波长不同这一特点，来对元素波长进行分析，提高检测准确度。

3.4.2 电离干扰

所谓电离干扰就是当碱金属和碱土金属产生电离作用后，碱土离子就会对特定波长进行吸收，导致工作人员在对土壤进行检测工作时出现盲区，从而严重影响检测结果。因此，为了避免电离干扰，工作人员可以采取乙炔火焰的方法对土壤中的重金属含量进行检测，如此不仅可以降低电离干扰，还可以最大程度上保障检测结果的准确性。此外工作人员在进行检测时，还可以将电离缓冲剂添加到土壤样本当中，通过这种方式也能有效防止电离干扰出现。

3.4.3 物理干扰

通常情况下，物理干扰只会在试液溶液和标准溶液之间存在差异的情况下出现，例如：当土壤表面的浓度以及土壤表面张力出现不同时。因此，工作人员在对土壤的检测过程中，如果使用的检测方法存在差异，便会对溶液的反应产生影响，影响检测结果的准确度。所以，为了避免这种情况发生，提高土壤样本检测的准确度，要尽可能使用原子吸收光谱法，必须让标准溶液和试液溶液充分融合在一起，以此来降低物理干扰的出现，提高准确度。

4 原子吸收光谱法应用于土壤环境检测的具体案例

4.1 样品预处理

样品预处理为原子吸收光谱法的首要内容，消化与熔融属于样品处理的两种有效措施[5]。通过这种方式可以让土壤当中矿物质晶格遭到破坏，使得晶格内部待测对象出现转移。目前，在对土壤样本进行检测时，主要通过碱溶以及酸溶这两种方式来进行检测工作，酸溶系统主要是通过高氯酸、硝酸相互融合的方式，进行检测，为后续检测工作打下坚实的基础。

4.2 铅的消解与测定

铅元素是造成土壤污染的主要重金属元素，在对土壤样本进行检测时，工作人员可以通过原子吸收光谱法来测定出样本中铅元素含量。其检测原理是先将采集到的土壤样本进行酸化处理，然后将其与氢氟酸-硝酸融合在一起，共同进行消解，待消解完成后，借助乙炔火焰对土壤样本进行处理，最后根据处理结果对土壤样本进行分析，帮助土壤恢复健康。

同时还要选出一定量的土壤样本放入消解罐中，向消解罐中加入硝酸以及氢氟酸，将内部材料混合在一起后，再密封起来放置到微波消解仪中对土壤样本进行处理工作。

以某砂金矿土壤样本为例，当土壤中含有数量众多的Hg与As元素时，土壤当中的重金属含量明显超过了相关标准，并且与周围林木土壤比起来，砂金矿土壤当中的Cr和Zn元素含量也在持续增加。因此，工作人员在对当地土壤进行治理时，必须充分考虑土壤当中的水分、养分等因素，从而最大程度上提高土壤污染治理效果，确保土壤当中的重金属含量符合相关标准。

4.3 监测干扰处理

工作人员在对土壤样本进行检测时，经常会受到外界因素的干扰，从而导致检测的效率和准确性难以保证。因此，为了更好地对土壤进行检测，确保检测结果的准确性，工作人员应该加强对干扰源的处理。例如：当工作人员对土壤进行检测时遇到光谱干扰时，应选择适合的光谱线进行分析，通过这种方式来控制相近波长，确保检测结果的准确性，并以此为依据采取相应对策，降低土壤当中的重金属含量，帮助土壤恢复健康。