許曉霞

（甘肅省張掖生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，甘肅 張掖 734000）

環(huán)境問題一直是我國(guó)重要的民生問題，同時(shí)也是阻礙社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素，為了全面實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排理念，強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)力度，人們必須重視環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的有效開展，結(jié)合以往土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中存在的問題進(jìn)行分析，采取原子吸收光譜法進(jìn)行土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)，提高政府部門對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的重視力度，構(gòu)建完善的環(huán)境監(jiān)測(cè)體系。

1 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的意義

環(huán)境監(jiān)測(cè)是推進(jìn)我國(guó)節(jié)能減排理念的重要手段，在我國(guó)當(dāng)前的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，主要是利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，對(duì)當(dāng)前生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)與分析，并通過監(jiān)測(cè)污染排放的具體情況與范圍，掌握當(dāng)前的環(huán)境質(zhì)量情況。以土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)為例，在開展土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，利用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備和技術(shù)方法獲取土壤環(huán)境中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并且以采集回來的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開展科學(xué)的土壤環(huán)境質(zhì)量分析，為后續(xù)的土壤環(huán)境改善和污染治理工作提供可靠支持。當(dāng)前情況下，土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要工作流程為實(shí)地環(huán)境考察→規(guī)劃監(jiān)測(cè)試點(diǎn)→采集環(huán)境數(shù)據(jù)→分析采集結(jié)果。為了全面提升每一個(gè)試點(diǎn)的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確度，通常情況下也要融合現(xiàn)代信息技術(shù)手段和先進(jìn)設(shè)備輔助監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作效率的全面提升[1]。

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速增長(zhǎng)的背景下，節(jié)能減排已經(jīng)成為我國(guó)環(huán)境保護(hù)體系中的重要方向，在此基礎(chǔ)上，我國(guó)各地區(qū)紛紛建設(shè)了土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)體系，并在該領(lǐng)域研發(fā)出了許多先進(jìn)的技術(shù)手段。此外，在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中的各類問題也得到了充分解決。國(guó)家大力支持土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，并提高人才和資金對(duì)先進(jìn)監(jiān)測(cè)方法的投入力度，鼓勵(lì)更多新技術(shù)引入到土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中，也使環(huán)境監(jiān)測(cè)隊(duì)伍不斷壯大，提升了環(huán)境監(jiān)測(cè)人員的綜合素質(zhì)與專業(yè)水平。基于這一背景，土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作也要全面重視原子吸收光譜技術(shù)的運(yùn)用，以對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，構(gòu)建一套完善的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)體系，同時(shí)也為節(jié)能減排提供科學(xué)支持，為我國(guó)環(huán)保事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在開展土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，必須將各項(xiàng)政策和政府的實(shí)際工作落實(shí)到位，充分發(fā)揮政府部門的職能優(yōu)勢(shì)，其決定了土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作相關(guān)的屬性與性質(zhì)，同時(shí)也會(huì)受到社會(huì)效應(yīng)與土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的影響，因此，政府職能部門在節(jié)能減排中發(fā)揮著重要作用。首先，必須保障土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作順利推進(jìn)，選擇正確的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)方法，將實(shí)際的環(huán)境情況及時(shí)反饋出來，通過公示的方式，讓廣大基層群眾都能夠掌握土壤污染的實(shí)際狀態(tài)，重視土地污染情況；其次在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，還為相關(guān)部門的執(zhí)法工作奠定了基礎(chǔ)，在進(jìn)行環(huán)境執(zhí)法取證中確保土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)有效推進(jìn)。此外，土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作也有助于推動(dòng)時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步。

2 原子吸收光譜技術(shù)概述

2.1 原理

原子吸收光譜技術(shù)起源于二十世紀(jì)中期，這一技術(shù)手段的出現(xiàn)，在各個(gè)領(lǐng)域都實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，特別是在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中利用原子吸收光譜法進(jìn)行土壤環(huán)境的定量分析。其主要原理是采用物質(zhì)原子蒸氣和土壤中各元素相互作用展開分析，同時(shí)對(duì)土壤中各類元素的實(shí)際含量進(jìn)行有效計(jì)算，結(jié)合土壤環(huán)境中測(cè)量各元素的波長(zhǎng)和蒸氣吸收輻射進(jìn)行分析，從而準(zhǔn)確地計(jì)算出這些元素在土壤內(nèi)的含量。一般情況下，土壤中的原子都保持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，但如果通過特定原子蒸氣，那么會(huì)出現(xiàn)能量吸收的現(xiàn)象，由最初的基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)，然而多數(shù)原子第一激發(fā)態(tài)通過共振的吸收就可以獲得光譜，因此，這種方法也得到了全面的推廣與應(yīng)用，而且在實(shí)際應(yīng)用中其監(jiān)測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)，并不會(huì)受到其他因素的干擾，能夠廣泛應(yīng)用在高靈敏度的監(jiān)測(cè)環(huán)境中，達(dá)到良好的應(yīng)用成果[2]。

2.2 技術(shù)手段

原子吸收光譜法問世以后，在實(shí)際應(yīng)用中主要是針對(duì)原子蒸氣的譜線吸收來達(dá)到定量分析的目的，結(jié)合監(jiān)測(cè)元素的波長(zhǎng)展開系統(tǒng)化分析，同時(shí)采用輻射吸收值來分析土壤環(huán)境中各類元素的具體含量。結(jié)合當(dāng)前我國(guó)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作來看，原子吸收光譜法也可以細(xì)劃分為火焰原子吸收方法、石墨爐原子吸收方法以及氫化物檢測(cè)法。

2.2.1 火焰原子吸收法

結(jié)合原子吸收光譜法開展土壤環(huán)境檢測(cè)，火焰原子吸收方法已經(jīng)逐漸得到了廣泛的應(yīng)用，其主要用于土壤環(huán)境中金屬離子的監(jiān)測(cè)。在實(shí)際監(jiān)測(cè)中，火焰原子吸收法具有監(jiān)測(cè)方式簡(jiǎn)單、控制靈活，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生較大干擾等優(yōu)點(diǎn)，可以運(yùn)用于小范圍的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中，并達(dá)到良好的監(jiān)測(cè)效果。但并不是每一種金屬元素都可以通過火焰原子進(jìn)行光譜吸收，如共振線與耐高溫元素。在檢測(cè)過程中，首先對(duì)土壤中的待檢測(cè)樣本進(jìn)行檢驗(yàn)與處理，同時(shí)利用火焰原子吸收法進(jìn)行土壤樣本中鉛含量的測(cè)定。通過實(shí)踐應(yīng)用來看，采用火焰原子吸收法能夠提高土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的便捷性，因此也廣泛地運(yùn)用于土壤環(huán)境中金屬元素的檢測(cè)中，達(dá)到了良好的監(jiān)測(cè)效果。

2.2.2 石墨爐原子吸收法

原子吸收光譜方法的另一項(xiàng)方法是石墨爐原子吸收方法。這個(gè)方法與原子吸收光譜方法共同存在，主要是建立在對(duì)石墨爐原理研究的基礎(chǔ)上，利用石墨的高電流密度加熱來實(shí)現(xiàn)原子化分析，所以采用石墨爐原子吸收方法有著不錯(cuò)的測(cè)試精度。相對(duì)于上一方案而言，石墨烯爐原子吸附技術(shù)的應(yīng)用有著更多的優(yōu)勢(shì)，其具有穩(wěn)定性高，原子化利用率高等優(yōu)點(diǎn)，這就更加促進(jìn)了多層石墨原子吸附技術(shù)在土壤環(huán)境中的監(jiān)測(cè)作用。此外，在各種不同條件的土壤監(jiān)測(cè)中，經(jīng)常會(huì)受到各類因素的影響，從而產(chǎn)生各類干擾要素。

2.2.3 氫化物檢測(cè)法

該方法主要用于土壤環(huán)境中As、Se、Pb、Sn等幾種容易生產(chǎn)氫化物元素的監(jiān)測(cè)，而且氫化物檢測(cè)法具有良好的靈活性，對(duì)于一些無法通過火焰原子吸收法進(jìn)行監(jiān)測(cè)的元素，利用氫化物檢測(cè)方式可以達(dá)到良好的監(jiān)測(cè)效果。氫化物檢測(cè)方法在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中主要是實(shí)現(xiàn)元素和集體的有效分離，從而達(dá)到土壤中離子的原子化作用，最大化地降低外部因素帶來的影響，從而提高氫化物檢測(cè)的準(zhǔn)確度，同時(shí)也大幅度提升了樣品檢測(cè)率?，F(xiàn)階段，氫化物檢測(cè)方法在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中可以達(dá)到100%的檢測(cè)率，并且可在多種元素的監(jiān)測(cè)中廣泛應(yīng)用并達(dá)到良好的效果。

3 原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

原子吸收光譜法分析范圍廣，在原子吸收光譜法實(shí)際應(yīng)用中，已經(jīng)存在70余種監(jiān)測(cè)方法，這些方法中涵蓋了諸多常見的元素，能夠?qū)Υ蟛糠滞寥乐械挠袡C(jī)物質(zhì)和非金屬元素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)利用原子吸收光譜法還表現(xiàn)出較強(qiáng)的選擇性，原子吸收帶寬一般都比較狹窄，所以在實(shí)際監(jiān)測(cè)中表現(xiàn)出較快的測(cè)定速度，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)操作。我們?cè)诠庾V的實(shí)際分析中，如果無法分離待測(cè)元素輻射線，那么就很容易引起表面強(qiáng)度的變化，而原子吸收光譜法的有效運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)良好的追本溯源的目的，其根本原因在于譜線僅發(fā)生于主線系，而且譜線相對(duì)狹窄，因此不會(huì)出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，自然就不會(huì)受到影響。利用原子吸收光譜技術(shù)還顯示出了更高的靈敏度，在對(duì)生態(tài)環(huán)境開展長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)中，利用原子吸收光譜法能夠靈活地檢測(cè)土壤環(huán)境中的各種微量元素，而且由于操作方法更加簡(jiǎn)便，還可以逐步減少對(duì)各種微量元素的測(cè)定分析周期，從總體上提高了檢測(cè)速度，以更好地采取環(huán)境保護(hù)措施，推動(dòng)社會(huì)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展[3－4]。

4 原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用

4.1 原子吸收光譜法進(jìn)行土壤污染評(píng)價(jià)

在綠色環(huán)保的城市發(fā)展理念下，加強(qiáng)污染治理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為重要的任務(wù)與使命，但是隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展規(guī)模的日益擴(kuò)大，許多工業(yè)污染物以及農(nóng)田化學(xué)藥劑的排放，導(dǎo)致我國(guó)土壤環(huán)境中充斥著大量的污染元素，其中大部分為重金屬污染物，給我們的生態(tài)環(huán)境帶來巨大威脅，也影響著人們的生活與發(fā)展。據(jù)我國(guó)某地的不完全統(tǒng)計(jì)，在當(dāng)?shù)?7個(gè)市縣級(jí)地區(qū)開展土壤監(jiān)測(cè)，利用原子吸收光譜法對(duì)土壤環(huán)境內(nèi)Cr元素含量進(jìn)行檢測(cè)，利用石墨爐原子吸收法檢測(cè)土壤中的Pb和Cd等元素，最終土壤中這些元素的檢測(cè)結(jié)果分別為Cr（79.38 mg/kg）、Pb（24.73 mg/kg）、Cd（0.17 mg/kg），對(duì)比之下已經(jīng)嚴(yán)重超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍，可以看出，該地區(qū)的土壤環(huán)境已經(jīng)遭受了重度污染。其根本在于工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和人們生活中對(duì)于土壤環(huán)境保護(hù)意識(shí)的薄弱。而導(dǎo)致該地區(qū)重污染的元素為鉛元素。鑒于此，在進(jìn)行這次土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中，主要選擇火焰原子吸收光譜檢測(cè)方法來測(cè)定土壤中的鉛含量。在實(shí)際檢測(cè)過程中，首先做好待測(cè)樣本的選擇與處理，同時(shí)使用NHO對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)消解，在開展火焰原子間吸收譜線法檢測(cè)時(shí)使用了乙炔火焰的瀉落法，對(duì)已充分趕酸與未充分趕酸的土壤樣品進(jìn)行了比較，然后通過實(shí)際土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)條件，選擇了10份0.5 g/份的標(biāo)準(zhǔn)樣品，以便于有效消解土壤樣品內(nèi)的聚四氟乙烯，同時(shí)還要在其中添加氫氟酸溶液和硝鏹水，同時(shí)開展空白試驗(yàn)。在消解后土壤中添加高氯酸，并同時(shí)進(jìn)行趕酸定容處理，如表1和表2。

表1 不完全趕酸的鉛含量監(jiān)測(cè)

表2 完全趕酸的鉛含量監(jiān)測(cè)

結(jié)合上述土壤中含鉛量測(cè)算結(jié)果分析可以看出，表1內(nèi)的鉛含量監(jiān)測(cè)采用原子吸收光譜法具有更強(qiáng)的抗干擾能力，其監(jiān)測(cè)數(shù)值明顯提升[5]。而通過實(shí)際檢驗(yàn)可以看出，在進(jìn)行鉛含量的檢測(cè)中，運(yùn)用火焰吸收光譜法中的趕酸模式，能夠大大提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度，從而提升了土壤環(huán)境的保護(hù)效果。

4.2 原子吸收光譜法進(jìn)行土壤樣品測(cè)量

從原子吸收光譜法的應(yīng)用維度來看，在實(shí)際處理中主要可以分為消化與熔融兩種方式，但無論是消化還是熔融，都會(huì)對(duì)土壤中礦物晶格造成破壞，從而轉(zhuǎn)移土壤中的被測(cè)元素。在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中，監(jiān)測(cè)人員主要是通過堿溶系統(tǒng)和酸溶系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤的處理。結(jié)合當(dāng)前的堿溶液處理系統(tǒng)來看，最常用的方法為碳酸鉀、氫氧化鈉以及碳酸鈉等處理方式，而通過這幾種方式，可以對(duì)土壤處理起到良好的效果。比如在進(jìn)行土壤消化處理中，通過HF－HNO3－HCIO4的應(yīng)用，能夠打破土壤中的礦物元素晶格，并且土壤樣品也會(huì)轉(zhuǎn)化為SiF4，隨后檢測(cè)人員要在溶解后的土壤中添加HNO元素，并且選擇合理的材料進(jìn)行原子吸收光譜法，達(dá)到良好的土壤元素監(jiān)測(cè)效果。在開展土壤中樣品的監(jiān)測(cè)與分析時(shí)，還能夠?qū)︹}、鎂、鉀等微量元素進(jìn)行直接有效的監(jiān)測(cè)，同時(shí)也降低了監(jiān)測(cè)難度，通過乙炔火焰就能夠提高各類微量元素的監(jiān)測(cè)精度。又比如對(duì)土壤中金屬元素，如鋅、鐵、錳等進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過一次性浸提劑的使用開展酸堿值分析，可以大大增強(qiáng)對(duì)重金屬的控制效果，提高環(huán)境保護(hù)力度。

4.3 原子吸收光譜法在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)干擾消除中的應(yīng)用

在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中運(yùn)用分子間吸收譜線技術(shù)也往往會(huì)引起各種影響，包括來自光譜、電離和物理化學(xué)多個(gè)層次的影響因素。對(duì)光譜干擾問題而言，在進(jìn)行土壤環(huán)境試樣的檢測(cè)環(huán)節(jié)中，由于各種元素的收線高度重合，本身就會(huì)形成光譜干擾影響，同時(shí)由于元素所呈現(xiàn)出來的特征不同，不同的元素之間就會(huì)主動(dòng)吸收光輻射，這就會(huì)造成元素之間的波長(zhǎng)差變小，進(jìn)而對(duì)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。所以，在生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)流程中，使用原子吸收光譜法的同時(shí)也需要全面利用其他的波長(zhǎng)類型進(jìn)行分析，有效改善對(duì)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)結(jié)果。其次對(duì)于電離干擾來說，主要表現(xiàn)在堿土金屬和堿金屬直接的電離影響上，土壤中的離子也會(huì)吸收波長(zhǎng)產(chǎn)生的輻射，所以會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)結(jié)果精確度下降。結(jié)合這一現(xiàn)象，可以選擇低溫火焰，其主要原因是由于低溫火焰能夠有效降低電力。為了進(jìn)一步提升土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)過程中也要適當(dāng)添加緩沖劑，以此來降低電力干擾。最后，在進(jìn)行物力干擾的消除過程中，由于物力干擾是通過標(biāo)準(zhǔn)溶液和試液溶液的直接物理性質(zhì)差距所引發(fā)的，例如兩種試液的濃度或表面張力不同，所以在開展環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中，一般可以選擇不同的監(jiān)測(cè)方法來達(dá)到精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)效果，避免由于物理反應(yīng)所帶來的結(jié)果偏差。例如在火焰原子光譜吸收法應(yīng)用中，不同的溶液黏度不同，會(huì)產(chǎn)生霧化效率差異，使霧化速度與大小均受到影響。所以，在采用原子吸收光譜法進(jìn)行土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中，要盡可能地讓標(biāo)準(zhǔn)溶液與試液充分混合，從而減少對(duì)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)成果的干擾[6]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，不同的方法在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中雖然起到了關(guān)鍵的作用，但在實(shí)際使用中卻都各自體現(xiàn)了很明顯的優(yōu)缺點(diǎn)，所以通過對(duì)不同的原子吸收光譜學(xué)方法的有效分析，能夠?yàn)橥寥拉h(huán)境監(jiān)測(cè)工作提供數(shù)據(jù)支撐，從而保證了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過對(duì)原子吸收光譜方法的基礎(chǔ)研究，從多種視角進(jìn)一步認(rèn)識(shí)原子吸收譜線學(xué)，同時(shí)了解其優(yōu)點(diǎn)與不足，為今后的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作提出了更有效的原子吸收光譜方法。對(duì)原子吸收光譜方法的性質(zhì)進(jìn)行深入研究，并根據(jù)檢測(cè)手段的合理選用，全方位提高了土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)精度，為今后的土壤環(huán)境治理與保障提供了依據(jù)，另外對(duì)原子吸收光譜法在土壤檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析，運(yùn)用科學(xué)有效的方法，使土壤的環(huán)境問題予以改善。