原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用分析

付葆春，窦圆圆

（1.潍坊市生态环境局临朐分局，山东 潍坊 262600；2.潍坊市临朐生态环境监控中心，山东 潍坊 262600）

引言

人类的生存环境基本上建立在土壤环境之上的，包括房屋建设、工厂以及道路建设等各类生产建设都离不开土壤环境，土壤作为生态环境表层中最为重要的组成部分，是人类赖以生存的物质基础。随着工农业的快速发展，各类污染物质在各种渠道下进入土壤当中，给土壤环境造成严重污染，特别是重金属类的污染，不仅容易产生积聚效应，而且后续处理降解工作困难。为进一步掌握土壤中重金属元素及污染物质的组成，确定土壤环境污染程度，决定利用原子吸收光谱的技术对土壤环境进行监测分析。

1 原子吸收光谱法原理

原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用已成为一种广泛有效的方法，自从上世纪中叶提出以来得到不断发展改进，现已发展成为一项较为成熟的应用技术。原子吸收光谱法的作用机理在于利用待测元素产生出的原子蒸汽在谱线上的吸收能力之间的差异，不同物质吸收能力不同的特征进行判别，从而测定出物质之间的差别，达到对物质进行定量定性识别的目的。它的具体操作流程为：首先对待测物质产出的原子蒸汽进行定量计算，然后对待测物质的光谱波长进行分析进而得出各组成元素的含量。原子光谱主要是利用原子在基态下吸收能量之后会向激发态进行跃迁，而在跃迁过程中吸收能量的同时会产生出光谱。利用这种特点进行元素测定的优点就在于其精确度较高，误差降低至原子级别，因此受其它因素干扰的几率较小，适用范围也就更广。

2 原子吸收光谱监测分类

用原子吸收光谱进行检测主要包括以下三种技术手段：火焰原子吸收光谱法、氢化物发生吸收光谱法以及石墨炉原子吸收光谱法[1]。

2.1 火焰原子吸收光谱法

利用火焰原子吸收光谱法进行检测的适用范围主要是一些异原子化的元素，这类检测方法对已知元素的检测精确度一般较高。利用这类方法的优势在于检测成本较低，操作起来也比较简便，检测速率也比较高，因此火焰原子吸收光谱的检测方法适用范围较广。

2.2 氢化物发生法

氢化物发生法主要用于对多种不同元素进行检测分析，这种检测方式的优点在于精准度较高且自动化水平较高。通常在利用火焰原子吸收光谱的方法检测灵敏度不能够满足需求时，可以利用氢化物发生的方式来增强检测精度。

2.3 石墨炉原子吸收光谱法

石墨炉原子吸收光谱法是一种检测物质原子化效率较高的检测方法，其作用机理在于在检测过程中通过石墨材料，在电流加热过程中将检测元素原子化并进行有效分析。因此利用石墨炉原子吸收光谱法进行检测时检测流程较为简单，且检测过程中的安全性较高，相比与前两者检测过程中的原子化温度可进行灵活调节，每次用样量也较少。但利用这种检测方式也存在一些显著缺点，包括检测过程中用时较长，而且检测精度相比前两种检测方式要低，检测成本也比较高。在石墨炉原子吸收光谱进行原子化的过程中，由于产生的温度分布不均匀，造成较小的检测范围，因此对检测结果也就产生了很大的影响[2]。

3 原子吸收光谱法在土壤环境检测过程中的应用

3.1 在土壤污染评价中的应用

人类与土壤环境之间的密切关系可一直追溯至人类发展的早期，作为一切农业以及工业生产过程中不可或缺的生产因素，土壤已经成为人类赖以生存发展的物质基础。然而伴随着我国现代化城市建设进程以及经济的不断发展，土壤环境正在不断的遭受不同程度的污染破坏，尤其是重金属污染问题，给土壤环境带来严重不可逆的破坏，现已引起人们的广泛关注。尽管现代化发展水平较高，新兴科技层出不穷，但土壤环境仍然是人们必须依赖生存的必要自然条件。随着现代化进程的推进以及工业发展，土壤环境遭受到不同程度的破坏，其中最主要的是来自工业用水或生活污水方面的污染问题。对于污水废水的排放监测不周是造成土壤环境破坏的重要原因，造成的土壤中各类重金属物质积聚问题若不能得到有效治理，便会伴随着河流或大气降水而进行大范围扩散，对土壤环境造成进一步的污染。原子吸收光谱的方法检测出的结果已成为衡量土壤环境破坏的可靠标准，通过利用这种方法对一些重金属元素进行检测，检测精度较高，依据检测结果对该区域内的土壤环境进行有效治理，可以显著改善该区域内的土壤环境[3]。

3.2 在土壤环境检测中的应用

原子吸收光谱法进行土壤环境检测的首要步骤就是减少干扰因素对检测结果的影响。以石墨炉原子吸收光谱法为例，在原子进行加热过程中与氧气发生化学反应的问题若不能得到处理，将对试验结果造成很大影响，甚至产生误判现象，因此在石墨炉加热过程中往往在惰性环境中进行。同时土壤环境中赋存的其它土壤成分对检测结果也会产生一定的影响，因此在进行成分检测的过程中要依据实际情况进行充分讨论，尽可能减少检测误差。另一方面就是利用背景校正的方法来对检测误差进行补偿，因为在土壤环境检测过程中总会存在着一些干扰误差，影响到检测结果的精度。因此通过设置背景校正的方式，对无法补偿或难以避免的检测误差进行校正，通过化学分离或有机质干扰影响的消除，例如通过添加酸性物质对样本进行预处理等，可以达到宽带吸收减少的要求。同时在检测过程中因为共存离子造成的干扰现象，以土壤环境检测过程中最为常见的硝酸盐粒子干扰为例。在土壤环境检测过程中，样本的溶解过程往往要用到硝酸试剂，而在这时为减少硝酸盐物质对检测结果造成的影响，就可以通过添加硫酸或盐酸等其它类别的酸来减少硝酸盐物质的含量。这类因素影响中的另一物质代表就是有机碳干扰，在石墨炉原子吸收光谱法进行物质检测过程中，若土壤环境中富含碳元素，则会显著抑制金属元素的释放生成，因而金属元素很难进行原子化，也就严重影响到光谱的吸收检测结果。对这类问题的解决方法通常是在反应的特殊时段使用热解涂层石墨管，这中材料可以显著降低有机碳的生成，从而增强石墨炉原子吸收光谱的检测精确度。在进行土壤环境检测过程中，样本本身在采集运输过程中产生了污染现象也会对检测结果造成很大的影响，因此要求在进行土壤检测样本制备以及试样运输的过程中保持一定的情节性，严格依据相关规定进行土壤样本制备以及输送工作。同时在进行土壤样本检测过程中要对检测仪器进行清洁，减少仪器对土壤样本造成的污染导致检测结果产生偏差等对检测精度造成的影响。

4 结语

通过对土壤环境进行原子吸收光谱法进行污染程度检测的方法进行分析研究，可以看出在检测过程进行之前首先要按照要求对土壤样本进行制备输送，完成土壤样本的制备工作。同时要依据样本的不同污染程度选用不同的检测方法，利用火焰法、氢化物发生法以及石墨炉法等不同的原子吸收光谱检测技术时，要依据各技术的适用范围进行灵活选用，从而达到较高的检测精度。对土壤环境检测过程中产生的偏差影响，除了原子光谱技术应用的缺陷之外，还会受到因土壤样本预处理或溶解试剂、温度等因素的影响。因此进行检测之前要做好充分的准备工作，确保原子吸收光谱法在土壤环境检测过程中发挥出更高的检测精度，提高土壤环境检测效率。