江 映，袁 方

（貴州省地礦局103地質(zhì)大隊，貴州銅仁 554300）

土壤是人類最重要的資源，在人類生活中有著舉足輕重的地位，是人類賴以生存的根本，絲毫的破壞和污染都會對人類的生活和生存造成不可估量的后果。而隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，各種城市建設(shè)速度的提升，對環(huán)境的破壞已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了環(huán)境自身的恢復(fù)速度，使得我國的土壤資源受到了嚴(yán)重的污染，也影響著人們的日常居住問題。在改善土壤環(huán)境方面，人們使用了很多方法，其中最有效的就是原子吸收光譜法，能夠及時高效地檢測土壤，包括重金屬含量以及重金屬元素的分布，確定重金屬的污染情況，掌握土壤最真實的情況，并對土壤的實際情況做出合理和合適的方案，從而解決重金屬的問題，防止土壤的進(jìn)一步惡化[1-2]。本文首先介紹了幾種常見的原子吸收光譜法，然后討論了原子吸收光譜法在土壤環(huán)境中的應(yīng)用，并指出原子吸收光譜法在應(yīng)用中的注意事項和干擾消除的方法，有利于評估土壤的真實形態(tài)，為社會生態(tài)環(huán)境的了解和發(fā)展提供基礎(chǔ)。

1 原子光譜技術(shù)

20 世紀(jì)中期，原子吸收光譜法誕生，主要的原理是定量分析不同原子蒸汽的不同譜線吸收情況，根據(jù)待檢元素的固定波長，可得出輻射吸收值，從而得出元素含量。目前，主要原子吸收光譜技術(shù)包括火焰原子吸收法、石墨爐原子吸收法和氫化物等。

1.1 火焰原子吸收法

火焰法原子吸收光譜法是一種最為成熟的檢測手段之一，主要應(yīng)用于土壤金屬元素的檢測，優(yōu)點是操作簡單且易受控制，設(shè)備簡單，幾乎沒有干擾性，便于開展小范圍的檢測。但是火焰法原子吸收光譜法對2種元素不適用，一種是耐高溫元素，火焰法的溫度不足以將其分解，另一種是共振線在遠(yuǎn)紫外區(qū)的元素。葉正茂等對土壤樣品經(jīng)過研磨、篩選和微波消解處理后，用火焰原子吸收測定鉛含量，結(jié)果表明該方法簡便快速，適用于大批量土壤元素的檢測[3]。

1.2 石墨爐原子吸收法

石墨爐原子吸收法的產(chǎn)生基于1957年石墨爐原子化技術(shù)的誕生，石墨爐原子吸收光譜法的原子化器是石墨，再通過電流加熱的方式使得元素原子化，以達(dá)到便于分析的程度，靈敏度可高達(dá)10～13g，與火焰法相比，具有較高的原子化效率，此外，還具有操作簡單、實驗安全性高、靈敏度高和實驗所需量少等優(yōu)點，使得石墨爐技術(shù)的發(fā)展極為迅速，但是石墨爐原子吸收法也存在檢測速度慢、廣譜窄、成本高、檢測精度低和重現(xiàn)性差等缺點。此外，在進(jìn)行較為復(fù)雜的土壤樣品檢測時，比較容易受到干擾，影響測定結(jié)果。劉英波等采用石墨爐原子吸收光譜法測定土壤中痕量鎘，通過實驗得出該方法靈敏度高、精密度高、線性關(guān)系好，能滿足土壤中痕量鎘重金屬元素的測定[4]。

1.3 氫化物法

氫化物法是一種極其靈敏的檢測手段，常用于As、Sn、Pb、Se 等易形成氫化物的元素中，而這些元素難以被火焰法檢測出。氫化物法實現(xiàn)元素原子化的途徑主要是將基體和元素分離，這樣做可以降低外部環(huán)境對檢測的影響，提高樣品的進(jìn)樣效率，目前氫化物發(fā)生法的進(jìn)樣效率可高達(dá)100%，因此在As、Sn、Pb、Se 等元素的檢測中應(yīng)用最廣。

2 原子吸收光譜法的優(yōu)勢

原子吸收光譜法作為土壤環(huán)境監(jiān)測中較為重要的技術(shù)手段，在實踐中應(yīng)用范圍越來越廣。當(dāng)前，原子吸收光譜法的優(yōu)勢主要是靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)和分析范 圍廣。

2.1 靈敏度高

傳統(tǒng)的檢測方式，靈敏度較低，且無法測量出部分元素和部分?jǐn)?shù)據(jù)，因此嚴(yán)重限制了土壤測量技術(shù)的發(fā)展，而原子吸收光譜法對大部分的元素都可以達(dá)到×10-6數(shù)量級的檢測靈敏度，輔助以特殊方式，如預(yù)富集，甚至可以達(dá)到×10-9數(shù)量級的檢測靈敏度，這是其他檢測方式難以達(dá)到的。

2.2 抗干擾性強(qiáng)

傳統(tǒng)檢測過程中，極易出現(xiàn)原子光譜重疊或者相互干擾的情況，嚴(yán)重影響了檢測的靈敏度和精準(zhǔn)性，而原子吸收光譜法由于具有原子吸收帶窄等特點，不易受到外界的干擾，很好地避免了這種情況，而主線變化的可能性很低，因此重線的概率極低，這種較強(qiáng)的抗干擾性可以使得檢測的數(shù)據(jù)更精確和可靠。

2.3 分析范圍廣

據(jù)統(tǒng)計，原子吸收光譜法包括 70 多種檢測方法，如此種類繁多的檢測方法幾乎包括了常見的元素，不僅僅包括主量元素、較低含量元素和低含量元素，還包括微量和超痕量元素，甚至還能檢測到部分非金屬元素和大部分的有機(jī)物，因此原子吸收光譜法的分析范圍非常廣。綜上所述，原子光譜法的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)和分析范圍廣上，基于這些優(yōu)勢，原子光譜法在土壤環(huán)境中的應(yīng)用越來越廣泛，也越來越重要。

3 原子吸收光譜法在土壤環(huán)境中的應(yīng)用

3.1 評價土壤重金屬污染情況

土壤、空氣和水資源是人類最重要的3大資源，是人類賴以生存的根本，在生活中有著舉足輕重的地位，絲毫的破壞和污染都會對人類的生活和生存造成不可估量的后果。而隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，各種城市建設(shè)速度的提升，對環(huán)境的破壞已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了環(huán)境自身的恢復(fù)速度，使得我國的土壤、空氣和水資源都受到了嚴(yán)重的污染。對于土壤來說，工業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)廢氣、廢水造成了可怕的重金屬污染，連大興安嶺的土壤中都發(fā)現(xiàn)了Hg 等重金屬元素，并且含量已經(jīng)超標(biāo)，不僅如此，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)其他重金屬元素的含量也在不斷增加，面臨如此嚴(yán)峻的土壤污染情況，應(yīng)使用原子吸收光譜法對土壤情況進(jìn)行檢測，及時對相關(guān)土壤進(jìn)行治理，便于改善土壤結(jié)構(gòu)。宋智萍等利用原子吸收光譜法檢測山西師范大學(xué)三個不同校區(qū)，目的是檢測不同校區(qū)土壤中的重金屬含量，結(jié)果表明，僅一個校區(qū)受到Cu 元素的輕微污染，這樣的檢測及時地讓人們了解土壤的元素含量，可采取相應(yīng)的措施和手段進(jìn)行治理，保證了人民生活的安全和工農(nóng)業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定[5]。

3.2 分析重金屬元素形態(tài)

重金屬元素形態(tài)是指重金屬元素具體的存在形式，主要包括結(jié)合態(tài)和交換態(tài)等形態(tài)，這些形態(tài)一般穩(wěn)定性較差，易對環(huán)境造成重金屬污染，因此，應(yīng)用原子吸收光譜法對重金屬元素形態(tài)進(jìn)行分析迫在眉睫，但是形態(tài)的分析難度較大，流程復(fù)雜，并且要求極高的靈敏度，因此就要求檢測方法的精準(zhǔn)化和靈敏化。通過對鄂爾多斯的土壤進(jìn)行檢測后發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域土壤中的重金屬的主要存在形態(tài)是 Fe-Mn 氧化結(jié)合方式，類似這樣的檢測，就可以為土壤環(huán)境監(jiān)測的工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持，便于研究學(xué)者了解該區(qū)域的土壤重金屬元素形態(tài)，并根據(jù)實際情況對土壤提出可行性治理方案，有效控制土壤的重金屬污染情況，保證土壤始終處于一個健康的狀態(tài)，穩(wěn)固人類生存的根本，促進(jìn)我國工農(nóng)業(yè)發(fā)展。

4 干擾的消除

原子吸收光譜法在檢測過程中主要的干擾來源于光譜干擾、電離干擾和物理干擾。

4.1 光譜干擾

在待檢測土壤試樣中，如果存在兩種元素的吸收線大致吻合，那么就容易出現(xiàn)光譜干擾，這些元素會各自吸收自己的光輻射，使得這些元素之間的波長特別小，這種光譜的干擾，極易影響測量結(jié)果，導(dǎo)致檢測失敗，因此解決這種情況的辦法就是利用其他波長類型進(jìn)行分析。

4.2 電離干擾

電離干擾是指堿土金屬和堿金屬之間發(fā)生電離作用后，相應(yīng)的離子吸收特定波長的輻射，造成檢測“盲區(qū)”，出現(xiàn)檢測誤差，往往出現(xiàn)遺漏元素的現(xiàn)象，對檢測工作極其不利，因此應(yīng)選擇溫度比較低的火焰，因為這樣的火焰溫度可以將電離情況減少到最低，也可以在檢測時加入合適的電離緩沖劑。

4.3 物理干擾

物理干擾是指標(biāo)準(zhǔn)溶液跟試液溶液物理性質(zhì)不同，如表面張力、表面濃度等，因此在進(jìn)行檢測時，檢測方法會對這兩種溶液有不同的物理反應(yīng)，如火焰原子法，黏度的不同容易導(dǎo)致霧化效率不同，也會影響噴霧的速度和霧滴的大小，因此，在原子吸收光譜的測定過程中，要盡可能地讓標(biāo)準(zhǔn)溶液跟試液溶液物理性質(zhì)相同。

5 注意事項

采用原子吸收光譜法對土壤樣品進(jìn)行檢測時，最重要的是檢測結(jié)果的精確性，而對精確性影響最大的是土壤樣品的處理和土壤樣品的消解，在這2個過程中有較多的注意事項，具體如下。

5.1 土壤樣品的處理方法

使用原子吸收光譜法對土壤樣品進(jìn)行檢測時，為了保證檢測結(jié)果的可靠性，需將土壤樣品進(jìn)行懸浮處理，即處理成土壤懸浮液，使其便于檢測。在進(jìn)行懸浮處理時，要注意以下3點，一是要對土壤樣品進(jìn)行前處理，包括研磨、篩選和烘干，要注意防止水分和其他雜物進(jìn)入；二是在加入酸混合液時，要注意混合的時間，可選擇微波震蕩，提高混合效率；三是在采用原子吸收光譜法，要注意測定相關(guān)指數(shù)，如濃度，土壤顆粒度等。

5.2 土壤樣品的消解方法

目前主要的消解方法有2種，一種是濕法消解，此法操作簡單，可檢測的土壤范圍大，但是缺點很明顯，因為在檢測時要加入強(qiáng)酸試劑，不僅僅會造成土壤的酸積累，污染周圍的土壤環(huán)境，釋放的酸性氣體還會破壞大氣環(huán)境的穩(wěn)定，更重要的是酸性試劑的量極易影響檢測的精度，因此在使用濕法消解時應(yīng)嚴(yán)格控制酸性試劑的量，并對實驗環(huán)境進(jìn)行保護(hù)和隔離。另一種方法是微波消解法，是基于濕法消解的一種消解方法，指土壤試樣先與一定量的酸混合，然后將整體試樣在微波環(huán)境中加熱，這樣可以有效提高酸與土壤試樣的反應(yīng)效率，縮短融合時間，改善融合效果，保證了土壤檢測的精準(zhǔn)性。

6 結(jié)束語

綜上所述，在使用原子光譜法對土壤環(huán)境進(jìn)行檢測時，要根據(jù)不同的土壤樣本選擇不同的監(jiān)測方法，要根據(jù)3種方法的側(cè)重來選擇合適的方法，另外，要盡可能選擇預(yù)處理方法，來保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。要重點關(guān)注原子吸收光譜法在評價土壤重金屬污染情況和分析重金屬元素形態(tài)領(lǐng)域的應(yīng)用，不斷探索實際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，如土壤樣品的處理和消解，找到有效的方法解決，讓原子吸收光譜法在地大物博的中國發(fā)揮更大的價值，有效改善我國土壤環(huán)境。