原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用初探

侯燕

大連大公檢驗檢測有限公司 遼寧大連 116000

土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類生存環(huán)境的重要組成部分。隨著國家工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，土壤污染問題日益突出，越來越多的污染物通過降雨、地表徑流、大氣沉降、污灌等方式進(jìn)入土壤，污染表層土壤甚至更深的土壤成分。污染物種類繁多，成分較復(fù)雜，一般含有重金屬、有機(jī)污染物等毒性強(qiáng)、易積累、難生物降解的污染成分。為了能針對性地進(jìn)行土壤污染治理工作，需要先對不同深度的土壤層作準(zhǔn)確的監(jiān)測工作，以便精確分析到土壤中的污染成分及污染程度。相關(guān)研究表明，原子吸收光譜法作為目前在土壤環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用較為廣泛的監(jiān)測技術(shù)具有眾多優(yōu)勢，具有十分重要的研究意義。

1 原子吸收光譜法的原理概述

原子吸收光譜法是基于物質(zhì)所產(chǎn)生的原子蒸汽對待測元素特征譜線的吸收作用來進(jìn)行定量分析的一種監(jiān)測方法，在待測元素的特定和獨有的波長下，通過測量待測試樣所產(chǎn)生的原子蒸汽對輻射的吸收值大小，來計算出試樣中待測元素的含量[1]?；鶓B(tài)原子能夠從特征輻射光輻射中吸收能量由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，第一激發(fā)態(tài)發(fā)生共振吸收，進(jìn)而產(chǎn)生原子吸收光譜。研究發(fā)現(xiàn)，原子吸收光譜法具有準(zhǔn)確度高、靈敏度高、干擾少、測定范圍廣等優(yōu)點，在眾多監(jiān)測工作中應(yīng)用較為廣泛。

2 原子吸收光譜的檢測方法

2.1 火焰原子吸收光譜法

火焰原子吸收光譜法作為目前應(yīng)用最為廣泛的一種檢測方法，具有檢測速度快、重現(xiàn)度高、分析成本低、易操作等優(yōu)點，主要適用于易原子化的元素檢測，對大多數(shù)元素有著較高的靈敏度和檢測極限。但對于耐高溫的V、B以及Ta等元素，火焰法不能將其徹底離解，特別是在含有堿土金屬的土壤樣品中，金屬元素也無法被分解，具有一定的應(yīng)用局限性。

2.2 石墨爐原子吸收光譜法

石墨爐原子吸收光譜法是利用電流加熱石墨材料做成的原子化器進(jìn)而實現(xiàn)元素原子化的檢測方法，具有結(jié)構(gòu)簡單、易操作、靈敏度更高、安全系數(shù)更高的優(yōu)點，缺點在于其測定速度較慢、分析范圍較窄、檢測費用較高、重現(xiàn)度不高等，相對檢測應(yīng)用范圍較窄。

3 原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用

3.1 原子吸收光譜法在土壤重金屬污染評價中的應(yīng)用

隨著我國工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，以及部分企業(yè)對土壤環(huán)境保護(hù)意識的欠缺，經(jīng)常發(fā)生企業(yè)向周邊土壤排放未經(jīng)處理的生產(chǎn)廢水、填埋廢渣等污染土壤環(huán)境，這些生產(chǎn)廢水廢渣中存在較多的重金屬，如鉻、鉛等，對土壤環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。大興安嶺的古利庫砂金礦土壤相關(guān)研究表明，通過原子吸收光譜法對部分土壤樣品進(jìn)行監(jiān)測分析，發(fā)現(xiàn)土壤中含有大量的As、Hg等重金屬元素，且重金屬的含量值已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)，還在呈現(xiàn)不斷增長的趨勢，需要緊急采取相應(yīng)的土壤治理措施。相關(guān)的例子還有一些專家利用原子吸收光譜法對陜西潼關(guān)縣的農(nóng)田土壤進(jìn)行監(jiān)測調(diào)查，以及對該土壤種植的主要農(nóng)作物小麥和玉米中的Hg、Cd、Pb、Cu、Zn等重金屬元素的污染狀況進(jìn)行了監(jiān)測。結(jié)果顯示該區(qū)域農(nóng)田土壤中含有Hg、Cd、Pb等重金屬，平均含量均略有超標(biāo)，該地區(qū)種植的主要農(nóng)作物小麥和玉米中也監(jiān)測出了這3種重金屬元素，同樣存在嚴(yán)重超標(biāo)情況。土壤污染情況比想象中的要嚴(yán)重，需要刻不容緩地采取必要的土壤治理修復(fù)工作。

3.2 原子吸收光譜法在土壤重金屬元素形態(tài)分析中的應(yīng)用

元素形態(tài)具體是指元素的存在形式，而土壤中的重金屬可以是以碳酸鹽結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物和交換態(tài)等形態(tài)存在。復(fù)雜的存在形態(tài)給土壤的治理修復(fù)工作勢必會帶來極大的挑戰(zhàn)。因為重金屬碳酸鹽結(jié)合態(tài)和交換態(tài)有較弱的穩(wěn)定性，在土壤環(huán)境中易進(jìn)一步分解反應(yīng)形成新的污染元素，所以土壤中的重金屬元素形態(tài)分析要比單純的元素總量檢測過程復(fù)雜的多，元素形態(tài)分析對于監(jiān)測分析的手段、檢測儀器的靈敏度以及分離水平等都具有較高的要求，而原子吸收光譜法檢測恰好可以滿足檢測人員對土壤中元素形態(tài)的進(jìn)一步分析要求。比如，相關(guān)檢測人員對內(nèi)蒙古某地區(qū)公路沿線的土壤多個地方進(jìn)行取樣，對其中的Zn、Ni、Pb等重金屬元素的含量和化學(xué)形態(tài)進(jìn)行了相關(guān)檢測，檢測結(jié)果表明，土壤樣本中重金屬元素的大部分以有效態(tài)的方式存在，其中屬Zn元素的有效態(tài)含量高。因此通過對該檢測結(jié)果的分析，得出該地區(qū)需要重視重金屬Zn元素對土壤環(huán)境污染的影響。同樣的例子還有通過對惠溪河濱岸的多個地方的土壤樣品進(jìn)行重金屬元素形態(tài)的分析，證實了惠溪河濱岸的土壤已經(jīng)受到了嚴(yán)重的重金屬污染，而諸多污染元素中屬As、Zn、Cd、Cu重金屬的含量高，達(dá)到了重度污染的程度，其中Zn主要是和Fe-Mn氧化物的結(jié)合態(tài)形式存在，As大部分以殘渣態(tài)形式存在，而Cu是以殘渣態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)的形式存在的，不同的重金屬元素存在形態(tài)都不相同。相應(yīng)采取的治理手段也要針對性地調(diào)整，進(jìn)而減少土壤中重金屬元素的含量，有效降低土壤中的重金屬污染程度。

綜上所述，原子吸收光譜法是有效檢驗土壤中重金屬元素含量及存在形態(tài)的科學(xué)檢測方法，具有較高的檢測效率和準(zhǔn)確度。隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，原子吸收光譜技術(shù)也能在實際應(yīng)用中不斷提高完善，進(jìn)一步減少檢測誤差，擴(kuò)大土壤檢測范圍等，為土壤環(huán)境的治理保護(hù)提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，促進(jìn)土壤環(huán)境的綠色可持續(xù)發(fā)展。