原子吸收法在土壤檢測(cè)中的運(yùn)用分析與研究

環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)訊:摘要：在土壤檢測(cè)領(lǐng)域，原子吸收法是一項(xiàng)相當(dāng)重要的技術(shù)，尤其是隨著該技術(shù)的迅速發(fā)展，以及樣品處理技術(shù)的不斷發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)逐漸應(yīng)用于土壤檢測(cè)中。本文首先分析原子吸收法的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)、原子吸收法的主要技術(shù)手段以及原子吸收法在土壤檢測(cè)中的主要運(yùn)用，最后提出原子吸收法在土壤檢測(cè)應(yīng)用中的土壤樣品處理法。

土壤中重金屬污染物是不易被發(fā)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的毒性，難以被生物降解。因此，近年來(lái)，我國(guó)許多研究學(xué)者在不斷探索解決重金屬污染的有效方法，并且分析與檢測(cè)土壤中重金屬的形態(tài)與類(lèi)別，原子吸收法應(yīng)用較為廣泛。這項(xiàng)技術(shù)可以準(zhǔn)確檢測(cè)，對(duì)土壤檢測(cè)的運(yùn)用分析與研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

一、原子吸收法的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

（一）選擇性較強(qiáng)

原子吸收法的吸收帶寬度較寬，所以相對(duì)于其他土壤檢測(cè)法，這種方法的測(cè)定速度較快，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的操作。并且其他土壤檢測(cè)法要仔細(xì)分析發(fā)射光譜，而分析發(fā)射光譜方面，如果出現(xiàn)待測(cè)元素輻射線與共存元素分離的現(xiàn)象，容易影響其表現(xiàn)強(qiáng)度。[1]對(duì)于這種情況，采用原則吸收法不易受到發(fā)射光譜線的影響，主要原因在于只可以基于主線轉(zhuǎn)換，譜線較窄，因此不會(huì)出現(xiàn)重疊的情況，可以有效防止出現(xiàn)干擾的情況。

（二）分析范圍廣泛

從原則測(cè)定的手段來(lái)看，原子吸收法有70多種檢測(cè)方式。并且原子吸收法不僅可以檢測(cè)微量和超衡量原色，而且可以檢測(cè)土壤中主量元素的含量。從元素屬性的角度來(lái)看，原子吸收法既可以檢測(cè)廢金屬元素及大多數(shù)有機(jī)物，又可以檢測(cè)類(lèi)元素與金屬元素。

（三）靈敏度高

與其它土壤檢測(cè)方法相比之下，原子吸收法具有較高的靈敏度。特別是在常規(guī)的檢測(cè)中，這種方法檢測(cè)許多元素都可以達(dá)到相關(guān)部門(mén)規(guī)定的PPM級(jí)。此外，其可以正確檢測(cè)PPM級(jí)的濃度范圍。由此可以得出，原子吸收法不僅操作方式簡(jiǎn)單，而且具有較強(qiáng)的靈敏度，可以減小檢測(cè)分析的時(shí)間，提高測(cè)量的速度。

二、原子吸收法的主要技術(shù)手段

當(dāng)前，原子吸收法的主要技術(shù)手段包括兩種，分別是氫化物發(fā)生法、火焰原子吸收光譜法、石墨爐法。

（一）氫化物發(fā)生法

氫化物發(fā)生發(fā)是一種靈敏度較高的檢測(cè)手段，主要適用于易形成氫化物的化學(xué)元素，比如：Se、As、Sn、Bi以及Pb等等，這些化學(xué)元素采用火焰原子化法測(cè)試的時(shí)候，靈敏度較低，如果在酸性介質(zhì)中采用硼氫化鈉處理，這些化學(xué)元素能夠被化學(xué)法全部還原成氣狀氫化物形態(tài)，以便于其檢測(cè)限度降低到PPB級(jí)的濃度。[2]氫化物發(fā)生法可以實(shí)現(xiàn)基體與分析元素的分離，具有進(jìn)樣效率高、抗干擾等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被應(yīng)用于As、Hg等易轉(zhuǎn)換為不穩(wěn)定氫化物的重金屬元素的檢測(cè)。著名的研究學(xué)者趙興敏采用流動(dòng)注射氫化物原子吸收法仔細(xì)檢測(cè)河流沉積物中泵的具體含量和土壤中砷的含量，最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明砷的精密度在1.36%—5.08%之間、準(zhǔn)確度在93.6%—106.1%之間；泵的精密度在0.97%—55.3%之間，準(zhǔn)確度在93.2%—109.6%之間。該檢測(cè)手段迅速、簡(jiǎn)單、分析的準(zhǔn)確度和精密度都符合環(huán)境樣品的分析檢測(cè)要求。

（二）火焰原子吸收光譜法

火焰原子吸收光譜法應(yīng)用范圍是相當(dāng)廣泛的，主要應(yīng)用于可原子化的元素領(lǐng)域，對(duì)許多元素有較強(qiáng)的檢測(cè)極限，而且具有方便操作、成本低以及速度快等特點(diǎn)。[3]如今，實(shí)驗(yàn)室使用次數(shù)最多的元素是空氣—乙塊火焰，但是由于其火焰溫度較低，存在一些弊端，比如：高熔點(diǎn)元素進(jìn)行原子化、高沸點(diǎn)元素進(jìn)行原子化等等。著名的研究者Fasse設(shè)計(jì)了預(yù)混合氧－乙炔火焰，用于提升火焰的溫度。在1965年，研究學(xué)者illis提出將氧化亞氮－乙炔火焰可以應(yīng)用于原子吸收，氧化亞氮－乙炔火焰溫度能夠高達(dá)3 000攝氏度，不僅可以有些解決某些高溫元素不能原子化的問(wèn)題，而且提升原子化效率，降低化學(xué)干擾。但是由于火焰原子化技術(shù)受限于原子化效率，其定量分析處于PPM級(jí)，檢出限高、靈敏度較低，其不能直接測(cè)定含量較低的樣品，比如：土壤中的衡量元素。

（三）石墨爐法

石墨爐法與火焰原子吸收光譜法存在較大的差距。在濃度檢測(cè)限中，石墨爐法比火焰原子吸收光譜法原子吸收的數(shù)量級(jí)少2個(gè)；對(duì)于絕對(duì)的檢測(cè)限而言，明顯減少3個(gè)數(shù)量級(jí)。與火焰原子吸收光譜法相比之下，石墨爐法檢測(cè)的速度相對(duì)較慢，只是適用于測(cè)量單個(gè)的元素。

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該方法無(wú)法進(jìn)行大面積的分析，通常是在2個(gè)數(shù)量級(jí)以下。因此，如果火焰原子吸收的檢測(cè)限與要求不相適應(yīng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇石墨爐法進(jìn)行檢測(cè)。

三、原子吸收法在土壤檢測(cè)中的運(yùn)用

（一）應(yīng)用于重金屬污染評(píng)價(jià)

當(dāng)前，造成土壤重金屬污染的關(guān)鍵原因在于其包括含重金屬的工業(yè)廢渣的無(wú)處理排放，將含有重金屬的廢渣廢水直接排放到農(nóng)田中，采用含有重金屬的殺蟲(chóng)農(nóng)藥等等。[4]但是隨著土壤重金屬的日益增加，這些重金屬元素聚集在農(nóng)作物中，如果人類(lèi)大量的食用，必定威脅人們的身心健康，因此，可以采用原子吸收法檢測(cè)土壤的重金屬含量，比如：嚴(yán)格檢測(cè)土壤中的金屬鎘元素，檢測(cè)的絡(luò)合劑是二乙基二硫代氨基甲酸鈉，萃取劑是四氯化碳。再用硝酸 - 過(guò)氧化氫完成反萃取，使其轉(zhuǎn)換成水相，再使用火焰原子吸收法檢測(cè)金屬鎘。此外，可以采用石墨爐檢測(cè)法檢測(cè)土壤中的鋁元素。

（二）應(yīng)用于分析重金屬形態(tài)

元素形態(tài)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是指元素存在的實(shí)際形式，重金屬出現(xiàn)危害的主要原因在于鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)的穩(wěn)定性較差造成的。與含量分析相比，分析重金屬的形態(tài)的技術(shù)難度較高。[5]采用這種光譜法要應(yīng)用靈敏度相當(dāng)高的方法，并且可以實(shí)現(xiàn)元素的分離。不僅要分析不同金屬有效形態(tài)占據(jù)的比例和殘?jiān)鼞B(tài)的含量，而且分析突然中重金屬存在的不同形態(tài)中的金屬含量。采用這樣的技術(shù)可以檢測(cè)出土壤中各個(gè)重金屬的污染物的實(shí)際形態(tài)特點(diǎn)。并且以此進(jìn)行針對(duì)性的修復(fù)，以便于提高污染修復(fù)效果。

四、原子吸收法在土壤檢測(cè)應(yīng)用中的土壤樣品處理法

通常，原子吸收法在土壤檢測(cè)應(yīng)用時(shí)，其土壤樣品處理方法有三種，分別是微波消解法、電熱板濕法消解法和干灰化法。

（一）微波消解法

這種方法運(yùn)用內(nèi)加熱的方法，將酸混合物與樣品進(jìn)行混合后的微波吸收過(guò)程進(jìn)行不斷的加熱，從而增加溫度的提升效率。采用微波消解法可以減少溶樣時(shí)間，迅速分解土壤樣品。由于這種方法在封閉的容器中進(jìn)行微波消解，因此其可以防止分析目標(biāo)物出現(xiàn)損失，從而確保測(cè)試結(jié)果不會(huì)出現(xiàn)誤差。

（二）電熱板濕法消解法

對(duì)土壤樣品進(jìn)行處理時(shí)，可以采取電熱板濕法消解法，其具有操作便捷、樣品范圍較大等特點(diǎn)，使得這種方法在應(yīng)用方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。[6]但是因?yàn)槠涮幚硐嗤瑪?shù)量的土壤時(shí)，需要大量的高純度強(qiáng)酸試劑，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，從而造成樣品雜質(zhì)是相當(dāng)多的，測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性差，并且這種方法在消化的時(shí)候，會(huì)形成許多酸性氣體，如果不能及時(shí)處理這些氣體，就會(huì)污染附近的環(huán)境。

（三）干灰化法

認(rèn)真稱(chēng)取適量的土壤樣品放在坩堝中。首先，用小火在可調(diào)式電爐上進(jìn)行碳化。其次，將其放進(jìn)550攝氏度的馬弗爐中灰化，待8個(gè)小時(shí)后，其樣品呈現(xiàn)灰白色，冷卻后使用烯酸溶解。這種方法可以可以處理各個(gè)樣品，其特點(diǎn)是加入少量的試劑種類(lèi)，雜質(zhì)少，空白值較低。而其缺點(diǎn)是稱(chēng)樣量較大，消解時(shí)間較長(zhǎng)，由于灰化時(shí)間較長(zhǎng)，操作方法有誤，往往會(huì)導(dǎo)致樣品污染，

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，現(xiàn)階段我國(guó)在土壤檢測(cè)中原子吸收法的應(yīng)用仍然存在一些問(wèn)題，需要研究學(xué)者進(jìn)行積極的探討，從而提高原子吸收法的樣品處理技術(shù)能力，使其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，為保護(hù)我國(guó)土壤環(huán)境提供良好的條件，以免土壤受到嚴(yán)重的污染，影響土壤的質(zhì)量。