探析原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用

随着社会经济的不断发展，我国在工业建设和农业发展上都取得了巨大的进步，由此而产生的各种环境污染也越来越严重。在众多的环境污染物中，有很多污染物会通过各种途径进入土壤，比如说降雨、污染灌溉、地表径流、部分垃圾处理等，造成日益严重的污染，甚至有部分污染具有不可逆性。土壤环境不断恶化，尤其是在一些地区，土壤的金属元素含量超标。

土壤是我们赖以生存的基础，缓解土壤污染、保护环境，对于社会可持续发展来说势在必行。改善土壤环境首先要做的就是对土壤环境进行有效监测，目前来看，原子吸收光谱法是常见且行之有效的方法。我们需要充分了解原子吸收光谱法应用的原理，掌握原子吸收光谱法的优点以及缺点，帮助我们在土壤环境监测中更好地分类应用原子光谱吸收法。

1 原子吸收光谱法的发展历程和应用原理

原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy,AAS)，又称原子分光光度法，是基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收，由特征谱线的特征性和谱线被减弱的程度对待测元素进行定性定量分析的一种仪器分析的方法。原子吸收光谱法的起源可以追溯到10世纪初，从弗兰霍夫发现的弗兰霍夫线开始，10世纪60年代，柯尔希堆夫和本生证实了弗兰霍夫线为某些元素发射的特征谱线的位置。1936年乌德逊发现并有效监测出了空气中的汞；到1955年沃尔什提出峰值吸收原理，解决了宽带和光强度的问题，使得原子吸收法成为现实。

原子吸收光谱法主要是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射，使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。由于原子能级是量子化的，因此，在所有情况下，原子对辐射的吸收都是有选择性的。由于各元素的原子结构和外层电子的排布不同，元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同，因而各元素的共振吸收线具有不同的特征。由此可作为元素定性的依据，而吸收辐射的强度可作为定量的依据。因此，原子吸收光谱法能够切实有效地对土壤中的部分重金属元素进行监测，从而帮助我们第一时间掌握土壤的质量好坏以及对土壤环境造成污染的污染源是什么。了解了原子吸收光谱法的基本原理，我们才能更好在土壤环境监测中进行应用。

2 原子吸收光谱法的特点及优点

原子吸收光谱法在土壤环境检测中有其独特的特点和优点，能使其长期应用，并达到比较理想的效果。

(1）原子吸收光谱法选择性强。这主要是基于原子吸收带宽很窄的原因，相比来说，原子吸收光谱法的监测比较简便快捷，还有非常重要的一点就是它能在一定程度上实现自动化操作，节省了人力物力。在绝大多数情况下，由于原子吸收光谱的谱线很窄，相比发射光谱来说重叠的几率非常小，因此光谱的干扰会小很多，更易对土壤环境进行监测。

(2）原子吸收光谱分析法的灵敏度很高，即使很少的样品也能很准确的进行监测。目前原子吸收光谱法在众多的监测方法中是最灵敏的方法之一。超高的灵敏度使其可以直接测定，简化了分析手续，加快了测量进程，使得整个分析周期缩短，既有准确性，又提高了效率。

(3）相对于发射光谱分析来说，原子吸收光谱的分析范围更广泛。据研究所知，原子吸收光谱法可测定的元素多达70多种。无论是从监测样品的状态来看，还是监测的元素性质来说，原子吸收光谱法可测定的范围很广，既可以对液态样品、气态样品甚至是部分固态样品直接监测；监测的样品又可以是金属元素、类金属元素，也能够监测部分非金属元素。另外，就含量而言，原子吸收光谱法既可以监测低含量和主量元素，又可以监测微量、痕量甚至超痕量元素。它的这一特性是其他任何分析技术所不能及的。

(4）选择性高、抗干扰能力强，各元素间的干扰比较小。一般情况下，共存元素不会互相干扰。相较于发射光谱而言，原子吸收光谱只需将监测元素分离出来而不必激发，来自化学方面的干扰就可以忽略不计；另一方面，原子吸收光谱对温度、背景的信号强度等都没有依赖性，因此这二者对监测的影响也相对很小。总的来说，原子吸收光谱法在土壤环境监测中，对这些外界因素及化学因素的抗干扰性比较强，相应的实用性也更强。

(5）原子吸收光谱法准确性好、精密度高。原子吸收光谱法中两大类别的分析精度都很高。火焰原子吸收法测定中等和高含量元素的相对标准差可小于1%；另一种主要方法是石墨炉原子吸收法，它的分析精度相较火焰原子吸收法来说稍微低一些，一般在3%～5%之间。

3 原子吸收光谱法的不足

原子吸收光谱法在土壤环境监测中的不足主要有以下几个方面：

(1）在我们需要同时对多种元素进行监测时，原子吸收光谱法无法完成监测需求。因为每测定一个元素都需要与之对应的一个空心阴极灯（也称元素灯），一次只能测一个元素，因此无法同时进行多种元素测定。这是原子吸收光谱法的一个主要缺点，如果要监测分析多个元素，必须更换光源灯才能达到要求。

(2）在监测难熔元素时，原子吸收光谱法在灵敏度上还有很大的欠缺，需要加以改善。

(3）虽然原子吸收光谱法在土壤环境监测中有很好的效果，但是它的设备仪器价格昂贵，一般的监测机构比较难有能力去采购最先进的监测设备仪器。

(4）与设备仪器价格昂贵相对应的是，在设备仪器的操作上，对操作人员的理论知识和操作技术要求很高。有此类设备仪器操作经验的专业人员较少，无法真正普及。

4 原子吸收光谱法的分类

目前，我们常见的几种原子吸收光谱主要有火焰式、石墨炉式、氢化式和冷蒸汽式四大类。

(1）火焰式原子吸收光谱法。火焰式顾名思义，是火焰在原子吸收光谱法中的应用，如何使用火焰、火焰所产生的的温度以及在此基础上如何分析都直接影响土壤环境监测的结果。火焰式方法是将样品直接导入仪器进行监测，每次只能监测一种单一元素，不易受元素间光谱线的干扰，误差很小，精准度很高。

(2）石墨炉式原子吸收光谱法。这个方法相较于火焰式来说，主要是以电热式石墨炉取代火焰作为热源。这个方法的监测结果与样品是否干净有很大的关系，样品干净，用石墨炉式来检测很方便，精准度高，若是样品基质复杂，则不适用本方法。可以根据样品的基质，与火焰式相互配合使用。

(3）氢化式原子吸收光谱法。利用选择性的化学还原反应，将样品消化液中的砷或硒还原成氢化物而予分离，因此本方法的优点是能将此二种元素从复杂的样品中分离出来，而无其它分析方法可能遭遇的干扰问题。

(4）冷蒸汽原子吸收光谱法。冷蒸汽的方法比较适用于对汞的分析。

5 如何更好地将原子吸收光谱法应用在土壤环境监测中

(1）加大投资研究，改进原子吸收光谱法。充分发挥原子吸收光谱法的各项优势，努力改进不足。国家要加大扶持力度，争取将该方法应用到更多需要进行土壤环境监测的地区。

(2）加大在仪器设备上的投资，同时研究如何降低仪器设备的成本，争取能够有所普及。尤其是在土壤污染严重的地区，要大力硬件上的投资，为保护和改善土壤环境做好基础工作。

(3）积极培养专业人才，一方面是理论上熟练原子吸收光谱法的专业人才；另一方面是在仪器设备的操作上，要定期进行专业培训，使他们能够熟练掌握仪器设备的操作，将原子吸收光谱法更好地应用在土壤环境监测中。

综上所述，通过对原子吸收光谱法的论述，从不同方面加深了对原子吸收光谱法的了解，掌握它的优缺点有助于在今后的土壤环境监测中更好地利用原子吸收光谱法，使得监测结果更加准确。分析了原子吸收光谱法的几个重要种类，告诉我们在今后的土壤环境监测中，要根据土壤的性质和样品的基质来选择合适的监测方法，充分保证监测的精准度，为后期土壤环境的改善提供更精准的科学依据。同时，还分析了如何才能更好地将原子吸收光谱法应用在土壤环境监测中。为了改善我们赖以生存的土壤环境，必须讲究有效的方式方法，提供更科学的依据和方法。

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