馮 兵
(貴州省有色地質中心實驗室,貴州 安順 561000)
土壤資源受到的污染主要是重金屬污染,屬于比較難以被生物降解的污染,對土壤結構造成破壞,使食品安全受到影響。隨著土壤環(huán)境遭受破壞的問題越來越嚴重,很多學者都開始研究土壤檢測技術。然而傳統(tǒng)的檢測技術并不成熟,需要將土壤樣品轉化為檢測原液的方式才能夠開展檢測工作。且該種檢測方式不僅流程復雜,檢測的結果準確度也受到諸多因素干擾。原子吸收技術是監(jiān)測土壤環(huán)境的新型技術之一,其能夠對土壤受到污染的情況進行探測,并且為制定土壤環(huán)境治理策略提供科學依據(jù)。
原子吸收技術也被稱為原子吸收光譜法,能夠對土壤當中的污染元素進行測定,從而了解土壤受污染的程度。從應用效果來看,原子吸收技術具備應用范圍廣且檢測結果準確的特點。就現(xiàn)有的應用方法來講,火焰法和石墨爐法都是原子吸收技術的常用方法。
火焰法具備較為廣泛的適用范圍,其將土壤樣品當中能夠被原子化的元素檢測出來,分析這些元素的種類及含量。該種方法受到業(yè)界諸多認可,且具備較多的技術優(yōu)勢,其不僅檢測效率高,且結果也具備可靠性,操作的流程也比較簡單,并不需要花費過多的經(jīng)費[1]。但該種技術也存在缺陷和不足,以火焰法來進行土壤樣品檢測所采用的是儀器分析方法,需要借助霧化器將處理樣品噴入空氣-乙炔火焰中。在火焰的高溫下,重金屬化合物離解為基態(tài)原子,該基態(tài)原子蒸汽對相應的空心陰極燈發(fā)射的特征譜線產(chǎn)生選擇性吸收。在選擇的最佳測定條件下,測定出重金屬元素的吸光度,從而計算出該元素的濃度。霧化儀器會對樣品中的元素含量產(chǎn)生影響[2]。如果樣品中原本某種重金屬元素的含量就不高,那么就很難檢測出來,大多只能檢測到PPM級。
石墨爐法也是原子吸收技術的常用方法,也具備適用范圍廣的特點。通過該種方式進行樣品檢測,能夠簡化檢測工作。石墨爐法具備比較明顯的優(yōu)勢,其將土壤樣品當中的重金屬元素原子化程度提升,即便是原本土壤中某種元素含量比較低,但在石墨爐法的檢測下,也能夠有效提升元素的原子化率,從而檢測到該種元素的存在情況[3]。不僅如此,石墨爐法所使用的石墨爐溫度能夠受到人工調節(jié),檢測過程具備安全性。當然,該種檢測方法也有缺陷,其能夠檢測到的重金屬元素類別有限,且使用該種技術需要花費較高的檢測成本,所獲取的檢測結果穩(wěn)定性不如火焰法。尤其是在對多種類別元素都存在土壤樣品中時,其檢測結果會受到其他重金屬元素的干擾,只適用PPB級含量重金屬元素的測定。
從目前土壤環(huán)境監(jiān)測過程中對于原子吸收技術的應用實踐來看,大部分的環(huán)境監(jiān)測部門都選擇該種檢測技術,該種方法不僅分析范圍比較廣,且具備較強的選擇性。具體來講,原子吸收技術對于土壤當中的重金屬檢測具備下述應用優(yōu)勢:
1)原子吸收技術具備較強的選擇性。和其它的土壤重金屬檢測技術相比,原子吸收技術能夠吸收的帶寬更高,因此其在元素測定效率方面更高,且具備較強的自動化能力。具體來講,如果在對土壤進行檢測時,選擇的是其它類別的檢測方式,那么需要對發(fā)射光譜進行有效性分析,而該過程中很容易受到土壤當中的其它共存元素干擾,進而導致檢測的結果受到影響。而如果選擇的是原子吸收技術,該種技術只有主線出現(xiàn)變化的時候譜線才會隨之變化,有效避免共存元素干擾,所獲取的檢測結果更加科學合理。2)原子吸收技術具備分析范圍廣的優(yōu)勢。其本身能夠使用的重金屬檢測方法比較多,所遵從的檢測原則也比較寬泛,以原子吸收技術為原理的檢測技術多達70種。從檢測范圍來講,一些方法能夠檢測一種重金屬元素,一些則能檢測多種元素,且這些方法不僅能夠實現(xiàn)對重金屬元素的檢測,也能夠對土壤當中的其他共存元素進行檢測,充分突出原子吸收技術的應用效果。3)靈敏度高。原子吸收技術的該種優(yōu)勢主要體現(xiàn)在:當土壤環(huán)境檢測階段,利用原子吸收技術來完成檢測,所獲取的檢測結果精確度能夠達到PPM級的標準,其具備檢測效率高且操作靈活的特點,能夠縮短土壤環(huán)境檢測周期,為土壤治理和保護提供科學依據(jù)。
如今,人們在生態(tài)環(huán)境保護方面的意識不斷增強,在土地環(huán)境監(jiān)測方面的水平也明顯提升。越來越多的環(huán)保機構看重原子吸收技術在土壤環(huán)境檢測方面的應用效果,且將其作為保護生態(tài)環(huán)境的重要工作內容。事實上,將原子吸收技術運用到土壤檢測方面時不僅僅需要注意對土壤樣品進行測量,也需要做好排除干擾的問題,從而保證土壤檢測結果的準確性。
在利用原子吸收技術對土壤進行檢測之前,首先需要對土壤樣品進行處理,確保所呈現(xiàn)出的樣品效果比較容易消解或者是其所反映出的光譜特征更容易被分析和檢測。土壤樣本處理主要有兩種方式,一種是熔融,另一種是消解。兩種方式都能夠對土壤當中的礦物質晶格產(chǎn)生破壞,從而完成對待檢測元素的轉移。當前情況下,對土壤樣品進行熔融或者是消解處理主要是通過堿溶系統(tǒng)或者是酸容系統(tǒng)。從堿溶系統(tǒng)的角度來講,利用碳酸鉀或者是碳酸鈉對土壤樣本進行處理,促使其達到熔融或者是消解的效果。而從酸溶系統(tǒng)角度來講,利用該種方式對土壤樣品進行處理主要是采用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸等物質進行搭配分解,達到樣品當中礦物質晶格破壞的效果。如今,大部分環(huán)保機構在對土壤環(huán)境進行檢測時所采用的樣本處理方式都是酸溶系統(tǒng),該種方式所獲取的處理效果更好。例如,將HF-HNO3-HClO4運用到樣本處理當中,對土壤樣本進行消解,此時HF物質將會對土壤當中礦物質的晶格產(chǎn)生破壞,從而將樣品中的硅此轉化成SiF4揮發(fā)掉。HClO4能使土壤中黑色有機碳化物分解。此時加入土壤樣品當中的HNO3可以將土壤中的重金屬元素溶解。該種情況下的土壤樣本已經(jīng)做好采用原子吸收技術進行重金屬元素檢測的準備工作,檢測人員將會對土壤當中的元素進行準確測定。此時在對土壤樣本進行元素分析,發(fā)現(xiàn)其中所含的鈣鎂鉀鈉可以被直接測量出來外;其它銅鉛鋅鎳鎘等大多數(shù)元素都可以被直接測出。能夠確定上述元素在土壤當中的含量情況。
利用原子吸收技術對土壤進行檢測過程中會受到諸多外界環(huán)境的干擾,而為了規(guī)避這些干擾元素,需要在對土壤樣品進行處理階段就先處理干擾元素。在該種情況下,土壤樣品檢測階段需要加強對土壤感染源的檢測和優(yōu)化管理。但就會對光譜產(chǎn)生干擾的因素來講,該種元素干擾是土壤環(huán)境檢測環(huán)節(jié)常見的干擾問題。具體表現(xiàn)在:當待檢測的元素的分析線和共存元素的吸收線處于比較接近狀態(tài)時,人們對兩種線進行觀測會出現(xiàn)觀測偏差,對元素檢測的結果造成阻礙。針對該種問題,檢測人員可以對分析線的選擇進行優(yōu)化,控制波長相近的元素。電離干擾也會對檢測結果產(chǎn)生影響,屬于土壤重金屬元素檢測過程中比較常見的干擾形態(tài)。堿土金屬是受到電離干擾最為明顯的重金屬元素檢測,當受到干擾以后原子吸收技術無法正常從待檢測的樣本當中確定堿土金屬元素的特定波長,其所獲取的測試結果自然也就不準確。針對該問題進行處理過程中,檢測人員通常會選擇使用火焰法繼續(xù)完成檢測,該種方式所衍生出的火焰會排除電離干擾狀態(tài),只需要檢測人員注重對火焰溫度調節(jié),其就能夠很好的排除電離干擾問題。
對土壤樣品進行環(huán)境檢測的主要目的就是了解土壤受到污染的具體情況,并且根據(jù)所獲取的土壤檢測報告來制定土壤治理方案,對土壤污染問題進行處理和控制,達到保護土壤生態(tài)環(huán)境的目的。在該種情況下,針對土壤環(huán)境展開檢測,需要對土壤當中的污染元素展開系統(tǒng)性分析,了解污染元素的類別及含量。具體來講,需要注意下述幾個方面的問題:第一,了解原子吸收技術當中,土壤樣本的污染元素形態(tài)及含量,掌握土壤受到污染的程度。第二,了解土壤受到污染的具體區(qū)域,分析不同類別污染元素的分布情況,針對同一污染區(qū)域內的污染元素占比進行分析,從而決定具體污染元素的治理方式,區(qū)分土壤治理工作重點。第三,將原子吸收技術運用到土壤環(huán)境檢測以后,其對污染元素的分析能夠獲取比較科學的分析結果,從而對土壤原子吸收技術運用到土壤狀態(tài)展開評價,結合區(qū)域范圍內的生態(tài)環(huán)保要求,系統(tǒng)性的分析土壤遭受污染的具體原因,并且制定有效控制措施,實現(xiàn)對土壤環(huán)境的切實保護。
當前狀態(tài)下,我國的科技水平正處于不斷提升的狀態(tài),且在環(huán)境保護方面的意識也在不斷增強。國家相關部門已經(jīng)制定和出臺了多項環(huán)境保護政策,且督促工業(yè)產(chǎn)業(yè)控制廢棄物排放,盡可能的規(guī)避對土壤造成重金屬污染。而很多學者也投入到對檢測技術的研究當中,其不斷優(yōu)化重金屬檢測技術,促使環(huán)保部門對土壤環(huán)境的監(jiān)測更具實時性。將原子吸收技術運用到土壤檢測技術當中,相信其能夠獲取更加準確的檢測數(shù)據(jù)。