连续光源原子吸收光谱仪在环境监测中的应用

吴旭东

[摘 要]根据研究发现将原子吸收光谱的技术应用在土壤环境监测中，可以取得很好的效果，运用范围较广。与此同时，对于不同特性的元素可以采取不同的方法进行测定和分析，由于每一种方法都具有各自不同的性能和特点，在实际应用中需要结合实际情况具体分析各个技术的优缺点和应用范围，然后配合应用于不同元素对其进行测定，这样有利于提高土壤环境监测的准确性和高效性。

[关键词]土壤环境监测 原子吸收 光谱法

中图分类号：G135 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）48-0119-02

前言

土壤环境中，重金属污染是一种非常重要的污染形式，对环境和人类有着非常大的危害，因此土壤重金属的监测是土壤环境监测中的一个重要课题。运用原子吸收光谱法可以有效检测出土壤样品中的重金属含量，因而讨论原子吸收光谱法在土壤监测中的应用具有重要的现实意义。

1 原子吸收光谱法概述

原子吸收光谱法是一种仪器分析方法，其工作的主要原理是：当辐射光通过原子蒸汽时，原子就会从辐射中吸收能量，以使自身从基态跃迁到激发态，吸收能量的过程中就会产生原子吸收光谱；因此吸收光谱反映了待测元素对辐射量吸收的能量，以此可以计算出待测元素的含量。这种方法具有可靠性强、准确度高等特点。

2 原子吸收光谱检测方法

2.1 氢化物发生法

氢化物发生法适用于容易产生阴离子的元素，如Se、Sn、Sb、As、Pb、Hg、Ge、Bi等。这些元素一般不采取火焰原子化法检测，而是用硼氢化钠处理，因为硼氢化钠具有还原性，可以将这些元素还原成为阴离子，与硼氢化钠中电离产生的氢离子结合成气态氢化物。如土壤监测中运用流动注射氢化物原子吸收检测河流中所含的沉积物汞和砷，经过试验后，检出砷限为2ng/L，精密度为1.35%至5.07%，准确度在93.5%至106.0%；检出汞限为2ng/L，精密度为0.96%至5.52%，精准度在93.1%至109.5%。这种方法不仅快速、简便，且准确度和精密度非常高，能更好的测试和分析环境样品。

2.2 石墨炉原子吸收光谱法

石墨炉原子吸收光谱法是一种用电流加热原子化的分析方法。横向加热石墨炉解决了温度分布不均匀的问题。石墨炉原子化的出现非常之重要，对于火焰原子化有着较为明显的优越性，与火焰原子化技术对比，灵敏度提高到3到4个数量线，达到了10-12至10-14g的灵敏度，但是石墨炉原子吸收光谱法还是存在一定的局限性：重现性还没有火焰法高，当待测样品比较复杂时，产生的结果会有很大的误差。

2.3 火焰原子吸收光谱法

目前，火焰原子吸收光谱法还是应用最为广泛的方法。因为其对大多数的元素都适用，而且具有速度快，成本低，操作简单，结果误差不大的优势。在实验室中，大多采用空气-乙炔火焰，温度约为2300摄氏度，并不能完全融化所有元素，所以在后续的实验中将空气改为了预混合氧，提高氧气的含量來使火焰温度升高。再后来有人提出火焰改为氧化亚氮-乙炔，这种火焰最高温度可达3000摄氏度，能有效解决大多数难融元素的问题。

3 土壤样品的前处理方法

3.1 悬浮液技术

该方法是将待测样品直接捣碎并研磨，然后将其悬浮在溶液中进入原子化装置。这种方法非常常用而且方便。运用此方法测定土壤中的铜时，采取适当数量土壤进行过筛、烘干处理，将0.1g样品放置于容量10ml的瓶中，并加入定量的浓硝酸及琼脂溶液，振动3min之后，进样测定。对影响悬浮液进样技术的悬浮液的酸性强度、悬浮剂的浓度和土壤颗粒度因素进行试验，通过查阅国家所制定的标准可知，悬浮液的硝酸浓度为0.2ml/L，琼脂溶液1.5g/L，土壤粒径在76～80μm之间较为适宜，比较实验中这三项的数据得知全部符合标准。该方法较传统方法更为简洁。

3.2 微波消解法

微波溶样技术是利用化学技术来处理样品的一种方法。这种技术与传统的外加热方法不同，其采取了内加热，可以在短时间内达到较高的温度，缩短了样品处理的时间，提高了实验的效率。不仅如此，因为其溶解样品是在密闭容器中进行的，所以可以极大地减少样品的损失，保证了实验的准确性。如先采用微波消解，之后再进行电热板加热驱酸，完成土壤样品的前期处理，之后运用原子吸收光谱法对土壤中的镉、铅含量进行测定。平行试验测试多次之后得知，相对的标准差<4.7%，加标加收轨控制在94.1%-98.6%和96%-102.2%间。微波消解法相比于传统方法有着较好的精密度和回收率。

3.3 超声波辅助技术

超声波能量会使样品内部的空气坍塌，在坍塌的过程中会释放能量，能量会转换成热量，此外坍塌摩擦也会产生一部分的热量，导致内部的温度升高。超声波辅助技术的使用环境很常规、几乎没有污染、成本低、处理时间非常短。如对土壤样品进行测定时，分别采用悬浮液直接进样测定及超声波处理土样悬浮液两种前处理方法，监测结果得知，运用超声波处理土样悬浮液的进样速度是7ml/min，测试过程中没有出现毛细管堵塞的情况。另一种处理方法的进样速度为3ml/min，测试过程中时有毛细管堵塞的情况发生。同时，对其它4个样品完成平行测试，测试结果为1.9%>RSD，加标回收率为94.5%至107%，虽然超声波辅助技术有非常多的优越性，但是在部分方面还是不及原来的方法，所以在处理任何样品时都不能只采用固定一种的方法，而是多种方法配合使用，才可以获得最好的效果[1]。

4 原子吸收光谱法在土壤环境监测中应用

4.1 重金属元素形态的分析

元素的存在会有具体的形态，被称为元素形态。重金属存在于土壤中，大体可以分为稳定性强的形态和稳定性差的形态。一般的重金属污染都是由于后者所造成的。因此分析元素形态对土壤重金属污染的监测具有重要意义。为了研究了解土壤中重金属的危害，研究人员对不同的重金属含量进行了测评，研究发现，锌的有效态含量比较高，而残渣态较低，要注意对环境存在的潜在危害。endprint

4.2 在土壤重金属污染评价中的应用

工厂的废弃物中含有大量重金属元素，这些重金属元素大都会沉积到土壤中，成为土壤污染的主要原因；其次就是含有重金属的农药以及肥料的使用造成的土壤污染。例如，专家对陕西省潼关县的土壤现状进行了调查，结果表明，农田土壤中的汞、镉、铅含量超标，三者的含量分别是土壤质量二级标准的3.5、1.7以及0.7倍，同时，该地区赖以生存的小麦和玉米土壤中的这三种元素严重超标。经过大范围的检测研究，该地区有八成多的农田受到不同程度的污染，其中三成的农田是属于严重污染，当地政府应该重视这些数字，及早有效地实施治理措施[2]。

5 干扰以及消除干扰的有效方法

5.1 光谱的干扰

如果在试样当中，共同存在的元素其吸收线和待测定的元素当中的分析线大致相同，那么说明共同存在的元素也有可能将各自的光辐射吸收，他们有着非常小的波长差，光量子的能量也极其接近，若是有这样的现象发生，需要选择其他波长类型进行分析。

5.2 电离干扰

碱土金属和碱金属其电离能比较低，容易电离，且在电离之后，离子不会再将特定波长其辐射加以必要的吸收，所以这样就会出现相应的误差。运用温度比较低的火焰可以将电离程度降到最小。同时，可以适量的增加氯化锂等这类电离缓冲剂。

5.3 物理干扰

如果是标准溶液跟试液其粘度和表面张力等这些的物理性质各不相同，那么火焰原子进行喷雾的时候雾化的效率就会有一定的差别，而且喷雾的速度也不一致，再加上雾滴的大小不一样，相应的溶剂蒸发以及溶质挥发在速度上也会受到一定的影响。因此，在原子吸收光谱的测定过程中，要尽可能地让标准溶液与试液其物理性质相一致。

6 结语

综上所述，随着社会经济水平的不断提高，工农业在最近几年也得到迅猛的发展。但是，随之而来的，越来越多的诸如重金属的污染物通过降雨、大气沉降、地表径流等各种方式进入土壤，造成日趋严重的不可逆污染。关于土壤中金属类别、污染程度等信息的分析检测方法层出不穷。从原子吸收光谱法的分类出发，探讨了原子吸收光谱法在土壤环境监测中应用时的处理办法和应用的形式，给环境工作者带来了许多便捷，也就更好的为社会发展做贡献。

参考文献

[1] 劉凤娇.原子吸收光谱法在农产品重金属检测中的应用[J].现代农业科技，2014（17）.

[2] 许文艳.李晓蓉.郭斌.原子吸收光谱法检测技术研究综述[J].甘肃农业科技，2015（11）.

[3] 昝树婷.原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用[J].安徽农业科学，2014（36）.endprint