工作场所重金属检测技术对比与选择分析

＊吴 英

（中国建筑材料工业地质勘查中心宁夏总队 宁夏 750000）

在检测工作场所土壤中的重金属离子时，电感耦合等离子体质谱检测技术与原子吸收光谱检测技术是最为典型的两种技术类型。但是由于这两种技术的应用方法及其适用条件都存在差异性，所以在具体的检测工作中，相关单位应通过试验的方式来对比其应用效果，并结合实际需求，对检测技术做出合理选择。这样既可以确保检测质量，又可以降低检测中的各类资源与成本投入。

1.金项基本概况

本次所研究的某农产品种植场所临近矿区影响范围，因此在投入应用之前，考虑到该工作场所可能受到周边重金属污染的不良影响，决定对其土壤中的重金属污染进行调查。根据其周边矿区影响范围内既有的调查资料可确定，该场所可能存在的重金属元素主要包括铜、锌、铅和镍4种。为确保检测技术选择的合理性，通过试验的方式对电感耦合等离子体质谱检测技术与原子吸收光谱检测技术的应用效果进行分析。试验单位将杭州普育科技发展有限公司研发的SUPEC-7000型电感耦合等离子体质谱检测仪用来进行电感耦合等离子体质谱检测；将北京普析通用仪器有限责任公司研发的TAS-900AFS原子吸收光谱检测仪用来进行原子吸收光谱检测。本文对上述两种检测技术在该工作场所土壤样品重金属检测中的对比进行分析，以上述两种技术获取到试验结果为依据，对该工作场所土壤重金属检测中的样品检测技术做出合理选择。

2.电感耦合等离子体质谱与原子吸收光谱检测技术概述

(1)电感耦合等离子体质谱检测技术

电感耦合等离子体质谱检测技术是将电感耦合等离子体用作离子源，通过质谱来实施检测的一种多元素无机分析技术。具体检测中，主要将氩气用作工作气体，采用射频线圈来形成高温等离子体，其温度值在8000～10000K之间。在此种高温条件下，超过80%的元素都将实现一级电离，从而产生单电荷形式的正离子[1]。在此项技术的实际应用中，单电荷离子具有非常高的产率，而氧化物、双电荷离子以及其他形式的多元离子则具有很低的产出率。通过这样的方式，便可有效消除多原子离子对此项检测的干扰，从而获取到更加准确的检测结果。

(2)原子吸收光谱检测技术

原子吸收光谱检测法的基本应用原理是将被测元素基态原子对蒸汽的吸收特性及其特征谱线用作依据，通过分析其特征谱线主要特性与衰减程度的方式对被测元素进行定量分析。具体检测中，可将被测元素共振吸收线的具体特征用作其定性依据，将其吸收辐射的强度用作定量依据，从而对被测元素做出准确的测定。在当前的无机元素检测中，该技术已经成为广泛应用的一种技术形式。借助于该技术，可对样品中的微量组分与痕量组分做出科学、精准的分析。

3.电感耦合等离子体质谱与原子吸收光谱检测技术重基属检测对比

(1)检测性能对比

在当前的工作区域土壤环境监测过程中，电感耦合等离子体质谱以及原子吸收光谱检测技术是最为典型的两种先进技术。但是两种技术在性能方面却存在很多的不同，以下是两种检测技术的主要性能对比情况：①前者可对几乎所有的元素种类进行分析，后者可分析的元素种类较少[2]。②前者具有很高的灵敏度，后者灵敏度也很高。③前者检出限在10-12～10-9级之间，后者的检出限在10-12～10-9级之间。④前者可对同位素进行分析，后者不能对同位素进行分析。⑤前者检测数量级在8～9之间，后者检测数量级在2～3之间。⑥前者样品干扰程度极小，后者样品干扰程度较小。⑦前者分析速度较快，后者分析速度较慢。⑧前者可同时对多种元素进行分析，后者只能对单种元素进行分析。⑨前者具有明显的基体反应干扰，后者的基体反应干扰并不明显。

(2)精密度对比

本次试验中，实验室检测人员对该工作场所里合理采集到的土壤样品实施平行检测与分析，从而测定其平均值，并将其交给第三方实验室按相同条件重新检测，最后再对双方获得的检测结果进行对比。表1是两种检测方法在该工作场所土壤样品重金属检测中的精密度对比情况。

表1 两种检测方法在该工作场所土壤样品重金属检测中的精密度对比情况

经对比发现，在此次土壤重金属元素检测中，电感耦合等离子体质谱较原子吸收光谱的实验室内与实验室间相对标准偏差都更低，由此可见，前者具有更高的精密度[3]。但是两种方法的检测精度均符合本次检测中的实际要求。

(3)准确度对比

本次试验中，对于该工作场所土壤样品中检测出的重金属元素，检测人员试验了其加标回收率。表2为该工作场所两种检测方法条件下的土壤样品重金属元素加标回收率对比情况。

表2 两种检测方法条件下的土壤样品重金属元素加标回收率对比情况

经对比发现，电感耦合等离子体质谱检测出的4种重金属元素回收率可保持在90%～110%之间，且较原子吸收光谱的回收率更接近100%。由此可见，前者具有更高的准确度。但是两种方法的检测准确度均符合本次检测中的实际要求。

(4)检出限对比

本次试验中，检测人员制备了空白样，对空白样溶液3倍检测结果标准偏差和标准曲线之间的斜率比进行计算，从而得出了电感耦合等离子体质谱与原子吸收光谱两种检测方法的检出限[4]。以下是两种检测方法在该工作场所土壤样品里4种重金属元素检测中的检出限情况：①在Ni元素检测中，前者的检出限是0.040mg/L，后者是1.0mg/L。②在Zn元素检测中，前者的检出限是0.003mg/L，后者是1.0mg/L。③在Cu元素检测中，前者的检出限是0.013mg/L，后者是0.7mg/L。④在Pb元素检测中，前者的检出限是0.031mg/L，后者是1.0mg/L。经对比发现，电感耦合等离子体质谱较原子吸收光谱技术的检出限更低。由此可见，前者的准确性更高。但是两种检测方法的检出限均符合本次检测中的实际要求。

(5)线性范围对比

本次试验中，检测人员称取了适量的标准溶液，以此来完成各种重金属元素的系列校准曲线，并对两种检测方法条件下的线性范围进行对比。以下是该工作场所两种检测方法条件下的土壤样品重金属元素检出限对比情况：①在Ni元素检测中，前者的线性方程是y=0.9856x+0.5165，相关系数是0.9996；后者的线性方程是y=0.1074x+0.0070，相关系数是0.9991。②在Zn元素检测中，前者的线性方程是y=1.0523x+0.0125，相关系数是0.9994；后者的线性方程是y=0.1285x+0.0008，相关系数是0.9999。③在Cu元素检测中，前者的线性方程是y=0.9609x+1.5326，相关系数是0.9998；后者的线性方程是y=0.1986x+0.0042，相关系数是0.9998。④在Pb元素检测中，前者的线性方程是y=0.9923x+0.5624，相关系数是0.9996；后者的线性方程是y=0.0333x+0.0038，相关系数是0.9992。其中，x代表重金属元素质量浓度，mg/L；y代表重金属元素吸光度，A。经以上线性方程与相关系数分析可知，两种检测方法在该工作场所土壤里的4种重金属检测中都具有良好的线性范围，且其线性范围均符合本次检测中的实际要求。

(6)重金属检测结果对比

本次试验中，工作人员在该工作场所地块上合理选择了四个点，分别按A1、A2、A3和A4命名，然后通过打井的方式进行取样，并将取回的样品进行低温避光保存处理，最后运送到实验室里，通过电感耦合等离子体质谱以及原子吸收光谱这两种检测方法对其实际样品进行检测。表3为该工作场所两种检测方法条件下的实际土壤样品检测结果对比情况。

表3 两种检测方法条件下的实际土壤样品检测结果对比情况

经实际检测数据结果的对比可知，在该工作场所的4种重金属检测中，两种技术条件下获取到的实际检测结果比较接近，且均符合本次项目中的检测标准。由此可见，两种检测技术在该工作场所土壤中的重金属检测中均适用。

4.工作场所重基属检测技术选择分析

通过本次试验结果的对比分析可知，在该工作场所土壤样品的重金属检测中，两种典型检测技术的精密度、准确度、检出限以及线性范围等均符合该项目的实际检测标准和要求，且获取到的检测结果都具有足够的准确性。

虽然电感耦合等离子体质谱检测技术可同时实现多种重金属元素的精准检测，其检测速度更快，检测精度更高，但是此种技术在实际应用时却很容易被基体效应所影响，从而使获得到的检测结果与实际值存在较大偏差。为有效避免此种情况的出现，在采用该技术进行重金属检测之前，检测人员需要先进行样品的稀释处理，之后再通过基体分离技术、电热蒸发技术以及冷等离子体技术等对其进行合理的前处理，以此来避免基体效应的产生，但是将进一步增加该技术的检测时间与检测费用[5]。

相比较电感耦合等离子体质谱技术而言，原子吸收光谱技术的操作方法更加简单，对操作人员的技术要求也不高，且本次所选的检测仪器配备了成熟的试剂盒，可更容易获得足够精准的检测结果，其运行成本也比较低。基于此，在对该工作场所进行土壤重金属检测时，原子吸收光谱检测技术更具适应性，检测单位可选择此项技术。

5.结束语

综上所述，在对工作场所中的土壤重金属元素进行检测时，电感耦合等离子体质谱技术与原子吸收光谱技术是目前最为典型的两种技术类型。但是由于这两种检测技术的适用条件存在较大的差异性，所以在具体检测中，检测单位与工作人员一定要结合实际情况，通过试验对比的方式来选择合理的检测技术。