广东利诚检测技术有限公司
摘要：随着工业的发展，工厂排放的废弃以及废水等对环境造成了污染，排放的废水更是对土壤造成了严重污染，为了改善环境状况，维护人类赖以生存的环境，需要对环境问题进行监测。现阶段对土壤检测使用较多的方法是原子吸收光谱法，原子吸收光谱法的各种优点得到了土壤环境监测部门的认可。本文对原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用进行了分析，使读者对原子吸收有了更加深入地了解。
关键词：原子吸收光谱法；土壤环境监测；应用
土壤不仅是地球表面重要的组成部分，同时也是人类赖以生存的物质基础。近几年来，随着工农业的快速发展，越来越多的污染物质通过降雨、大气沉降、地表径流、灌溉等途径进入土壤，进而使得全球污染问题日益严重。其中，重金属属于一种具有较强毒性、易积累，并且还是难以察觉和无法进行生物降解的物质。目前，国内外的众多学者都在对其进行研究，为了能够深刻了解土壤中重金属的类别、生存形态以及污染程度，各种形式的监测方法层出不穷，其中，原子吸收光谱法是目前被广泛应用于土壤环境监测的一项重要技术。
一、原子吸收光谱法的基本原理
凡能通过直接电磁跃迁从激发态回到基态的受激原子、离子或分子的能级称为共振能级。对应于共振能级间（一般是指共振激发态能级和基态间）跃迁的谱线，称为共振线。电子从基态跃迁到最低激发态（称为第一激发态）时要吸收一定频率的辐射，对应的谱线称为共振吸收线，它再直接跃迁回到基态时，则发出同样频率的辐射，对应的发射谱线称为共振发射线，共振发射线和共振吸收线统称为共振线。
各种元素的原子结构和外层电子排布不同，因而不同元素的原子从基态激发至第一激发态（或由第一激发态直接跃回基态）时吸收（或发射）的能量不同，所以各种元素的共振线不同，因各有其特征性，故称共振线为元素的特征谱线。由于从基态到第一激发态的跃迁最容易发生，能进行这种跃迁的原子的数量多，这种跃迁吸收的光强最大，吸收效应最强，因而最灵敏。因此，在实际分析过程中，对大多数元素来说，共振线是指元素所有谱线中灵敏度最大的谱线。原子吸收光谱法便是利用处于基态的待测原子蒸气对从光源发出的共振发射线的吸收来进行分析的。
二、原子吸收光谱法特点
1、选择性强
原子吸收带宽很窄，因此，其测定工作较为快速简便，并有条件实现自动化的操作。在对发射光谱进行分析的过程中，当共存元素的辐射线或是分子辐射线不能与待测元素的辐射线互相分离时，极易引起表观强度的变化。但是对于原子吸收光谱分析来说，谱线干扰的机率较小，这是因为谱线仅在主线系发生变化，且谱线也很窄，与发射光谱相比，线重叠的机率要小得多，所以，光谱的干扰较小。即使是与邻近的线分离的不是很彻底，因空心阴极灯不发射那种波长的辐射线，所以辐射线的干扰较少，比较容易克服。大多数情况下，共存元素不会对原子吸收光谱分析产生任何的干扰。在石墨炉原子吸收法中，有时甚至可以利用纯标准溶液制作的校正曲线对不同的试样进行具体的分析。
2、灵敏度高
到目前为止，原子吸收光谱分析法是最灵敏的方法之一。且火焰原子吸收方法的灵敏度是从ppm到ppb级的，石墨原子吸收方法的绝对灵敏度可以达到 10-10～10-14g。在常规的分析过程中，大多数元素均能达到ppm数量级。如果采用一些特殊的手段，例如预富集，其还能够进行 ppb数量级浓度范围的测定工作。由于方法具有较高的灵敏度，从而使得分析手续简单直接，并在一定程度上缩短了测定分析的周期，加快了测量的速度。同时还因为其较高的灵敏度，使得其所需的进样量相对较少。此外，无火焰原子吸收分析的试样用量仅需5～100g 的试液，固体直接进样石墨炉原子吸收法仅需0.05～30mg，这些都大大降低了试样来源的困难程度。
3、分析范围广
一般情况下，发射光谱的分析以及元素的激发能之间存在直接的联系，所以，发射谱线处在短波区域的元素是难以进行测定工作的。此外，火焰发射光度分析也只能测定元素的一部分。例如，钠仅有 1%左右的原子被激发，其余的原子都是以一种非激发的形态存在的。而在进行原子吸收光谱分析时，只需要使化合物离解成为原子即可，不必对其进行激发操作，所以，大部分原子是具体测定的对象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，对于可测定的元素中，应用原子吸收光谱法进行测定操作的多达 73 种，且基于其含量，不仅能够对低含量以及主量元素进行测定操作，还可对其微量、痕量，甚至是超痕量元素进行测定；而基于其元素的性质，不仅可以测定金属元素以及类金属元素，还可对某些非金属元素进行间接测定，此外，还可以间接测定有机物；最后，基于其样品的状态，不仅能够测定液态样品，还可对气态样品进行一定的测定，有些甚至还可以直接测定某些固态样品，这些都是其他分析技术多无法达到的。
4、抗干扰能力强
第三组分的存在，使得等离子体温度在发生变动时，严重影响到原子发射谱线强度。而温度对于原子吸收谱线的强度的影响则要小许多。此外，与发射光谱法不同，相对于测定背景信号强度的影响，背景的影响较小一些。同时，在原子吸收光谱分析过程中，只需将待测元素从其化合物中离解出来，而不需要进行激发，所以化学干扰也比发射光谱法少得多。
5、精密度高
火焰原子吸收法的精密度较高一些。在日常的低含量测定工作中，其精密度为1～3%。若仪器性能好一些，并采用高精度的测量技术，精密度可<1%。此外，火焰法的精密度相比较，无火焰原子吸收法较低一些，且其一般可控制在15%之内。如果采用自动进样技术，还可在一定程度上改善测定的精密度。火焰法的 RSD<1%，石墨炉3～5%。
三、原子吸收光谱法在土壤环境监测中应用
1、在土壤重金属污染监测中的应用
土壤是人类生存的物质基础，同时还是从事农业生产活动不可替代的生产资料。随着我国城市化进程的不断加快以及工业的快速发展，目前的土壤已经遭到了不同程度的污染。工业废渣、废气中重金属的扩散、沉降、累积，含重金属废水灌溉农田，还有含重金属农药、磷肥的大量施用，这些都是导致土壤遭受重金属污染的主要原因。近年来，随着土壤的日益紧缺，土壤的重金属污染问题受到了人们的广泛关注。在此情况下，一些监测人员采用火焰吸收原子光谱法对某砂金矿废弃地土壤中 Hg、As等重金属的污染情况进行了监测。通过监测知道，该区域砂金矿废弃地土壤 Hg、As等5种含量均低于我国土壤环境质量标准值，此外，相比于天然林的土壤，砂金矿废弃地土壤重金属As、Cd、Cr的含量分别增加了 83%、78%以及101%，且金砂矿废弃地内梅罗综合污染指数0.7＜P＜1.0，土壤重金属污染等级属尚清洁等级，所以建议今后在该地区砂金矿废弃地生态恢复建设中，应重点考虑土壤水分或养分限制问题。
2、重金属元素形态的分析
元素形态是指元素存在的具体形式，重金属在土壤和沉积物中，可以交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物、有机结合态和残渣态存在，前 3 种形态稳定性差，后两种稳定性强，重金属污染物的危害主要来源于稳定性差的形态。因此，元素形态分析比元素总量分析要复杂的多，要求分析方法有很强的分离能力与很高的检测灵敏度，已成为AAS 发展的一个热点，也是分析化学的一个重要发展领域。为探究土壤－植物系统中重金属的生物有效性及潜在的危害性，一些监测人员对某地区公路沿线 216 个表层土壤样品中的重金属（Pb、Zn、Cu、Ni、Cr）的不同化学形态的含量进行了测定。研究发现，土壤中重金属有效态所占的比例较大，有效态的主要存在形态为有机态和 Fe－Mn 氧化结合态。在被检测的 5 种重金属中，Zn 的有效态含量较高，残渣态含量较低，应特别注意其对区域生态系统的潜在影响。
【总结】
总而言之，原子吸收光谱法因其具有的优点在土壤环境监测中得到了广泛应用，原子吸收光谱法更是在重金属污染监测中得到广泛应用，其可以实现废弃地生态恢复，监测得到的数据能够为生态系统的构建提供依据，促进生态环境发展的良性循环。
参考文献：
[1]甘杰、罗岳平、胡军.石墨炉原子吸收光谱法测定土壤及农产品中痕量铍[A].2010 中国环境科学学会学术年会论文集（第二卷）[C].2010：1143-1145.
[2]徐子优.固体直接进样-石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中镉元素[J].中国无机分析化学，2013（03）：8-12.
[3]梁粤泓.基于改进火焰原子吸收光谱的土壤六价铬分析[J].环境监测管理与技术，2012（02）：51-53.
[4]周 静，王静萍.原子吸收光谱法测定污水处理后污泥中的 Hg、As、Pb、Cd 和 Cr[J].光谱实验室，2013（01）：285-287.
论文作者:郑加辉
论文发表刊物:《基层建设》2016年1期
论文发表时间:2016/5/20
标签：原子论文; 土壤论文; 重金属论文; 元素论文; 激发态论文; 光谱法论文; 环境监测论文; 《基层建设》2016年1期论文;