关于土壤重金属光谱检测方法的探析

关于土壤重金属光谱检测方法的探析

周玉娇

江苏省徐州环境监测中心站221000

摘要：近年来，随着我国经济的快速增长，人们生活水平的提高，对于科学的技术和探讨也在不断地深入，目前土壤中重金属元素含量呈增加的态势，而且这些重金属不仅无法被微生物分解，也不易迁移，还会通过食物链危及人类的健康。近年来科学技术的快速发展，使光谱检测技术得以在各个领域得以广泛的应用，而且在土壤重金属的检测中具有非常大的优势。本文对土壤重金属光谱检测方法进行了具体的阐述。

关键词：土壤重金属；光谱检测；方法

引言

当前，我国社会经济不断发展，工业化持续推进，然而工业废弃物和工业废水的排放对人体健康造成严重的威胁。工业废弃物和工业废水中往往含有大量重金属，一旦未经处理而进入环境，不仅会污染农作物，还会致使粮食大量减产，阻碍我国经济发展。为此，本文分析了土壤重金属光谱检测国内现状和检测方法，以期不断推进土壤污染防治工作。

1进行土壤重金属检测的必要性

重金属污染广泛存在于水体、空气、土壤中，而土壤则成为最终的归宿，而重金属不能被生物分解，却可以被生物累计，最终威胁到人类。随着工业的不断发展，环境问题日益凸显，生活质量不断下降，重金属污染可能导致头晕、失眠、健忘、头痛、神经错乱、关节疼痛、结石、癌症。在这个背景下，人们对环境污染的问题已经越来越重视。土壤的重金属污染很难根治，可种植耐金属的植物修复或者改变土地用途。对污染环境进行整理的过程中，首先应该找出问题的原因，对环境进行检测。，对土壤检测，并且依据土壤检测的结果，制定相关的治理方案。提高土壤重金属检测的技术手段，提高精准度，对土壤进行更加科学的治理手段，降低土壤中重金属的含量。

2土壤重金属光谱检测方法

2.1原子吸收光谱法

原子吸收光谱又被称为原子分光光度法，它是基于待测元素的基态原子蒸气对其特征谱线进行吸收的一种技术，它是根据特征谱线的基本特征和谱线减弱的不同程度对待测元素进行定性、定量分析的一种仪器分析方法。原子吸收光谱法的基本原理是利用气态原子来吸收一定波长的光辐射，使得原子中层或外层的电子能够从基本常态跳跃至激发状态。各原子中的不同电子带有的能级不同，可以有选择性地吸收一定波长的辐射光，使入辐射光大幅度减弱。利用原子吸收光谱法对土壤重金属进行检测有很多优点。一是选择性比较强，因为原子吸收带宽很窄。二是灵敏度高。原子吸收光谱法是我国目前土壤重金属检测使用最多的方法之一，该技术灵敏度较高，需要的进样量相对较少。三是分析范围广。原子吸收光谱法往往与元素的激发性能有着密不可分的关联，它不仅可以检测微量甚至是超痕量元素，也可以检测气态样品和部分固态样品，这是其他分析技术所不能实现的。四是抗干扰能力比较强，它不会因外界温度而受到影响，灵敏度高，土壤重金属检测成果较为显著。

2.2原子荧光光谱法

原子荧光光谱法是介于原子发射光谱和原子吸收光谱之间的光谱分析技术。它的基本原理是基态原子（一般蒸汽状态）吸收合适的特定频率的辐射而被激发至高能态，而后激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。土壤经过高温消解加入还原剂，由氩气载入原子化器中分解成原子态，在空心阴极灯的发射激发下产生原子荧光，产生的原子荧光的强度和试样中的被测元素含量成正比，根据标准曲线测得最终含量。原子荧光光谱法测定土壤快速准确，检出限低、精密度好，干扰少、操作方便。

2.3激光诱导击穿光谱法

激光诱导击穿光谱技术是主要是利用激光通过聚透镜汇集，使土壤中的位置样品激发形成高温高能的离子体，然后使原子和离子光谱被光学系统进行收集，接着利用光纤耦合到入射狭缝中，最后根据数据采集控制器将光谱数据对被测物质进行分析，然后计算出成分和浓度。这种技术最为常用的激光烧蚀光谱分析技术。这种方法根据原子和离子的光谱于特定元素之间的关系以及信号强度与元素之间的关系，可以对金属元素进行宣和定性分析，这样既能同时进行多种元素的分析，还能在不接触样品的情况下对金属进行检测，这样做就会避免样品再受污染的情况发生，并且检测的样品的形态是千变万化的，不受任何约束，然而，这种检测所需要的设备是很昂贵的，需要很大的成本，并且检测出的结果的准确性受很多因素的影响，而且影响还很大。

2.4电感耦合等离子体发射光谱法

电感耦合等离子体的发射光谱的方法是一种利用光、机、电计算机等分析化学等学科来进行分析化学相关科学的特殊检测方法，主要是用于测定样品中所含有的元素的比例和种类，根据被测样品的原子和离子数对于光源中被激发的辐射特殊杜来进行一次辐射特征的检测，通过特征辐射的存在的粒子的强度和大小来判断对于元素中定量的分析，可以做到对于提高含量元素分析的准确性的增加。该种检测方法的样品是由等离子体的氩气带到系统内部进行雾化检测的，在高温的气氛中被完全蒸发，通过电离反应激发原子的活性，对于所包含的光谱数据和特征进行降解，由广电倍增的管道直接接受。根据特征谱线中的存在和大小，对于被测样品中的含有的某些元素进行定量的分析，电感耦合等离子的光谱法对于被测数据的元素分析的应用具有十分简单便捷的分析方法，测量动态的数据范围较低，一般可以实现对于多种元素同时进行分析的定量处理方法，对于金属元素和非金属元素的干扰和分析，以及基体的属于大小和背景干扰等优点是十分明显的。ICP－AES法在元素的分析测试中的应用技术是十分简单便捷的，应用范围已在环保、医药、食品、矿物、畜牧业和金属材料等多个领域广泛应用于部分光系统的和检测系统的特征谱线的吸收程度，对于吸光度和该元素的原子浓度的关系可以得出线性关系以及待测物的含量关系。

2.5X射线荧光光谱法

X射线荧光光谱法集现代电子技术、光谱检测分析技术、计算机技术和化学技术于一体，主要利用待检测样品对X线的吸收，对样品进行定性或定量分析。该技术是介于原子发射光谱和原子吸收光谱之间的光谱分析技术，可以检测土壤中的多种重金属元素，检测物质的浓度范围较宽，操作十分简单，环保且成本低。该技术被广泛应用在诸多固态或液态物质的检测上，可以进一步实现重金属检测和分析的自动化，操作快捷，成效显著。当照射原子核的X射线能量与原子核的内层电子能量在同一数量级时，核的内层电子共振吸收射线的辐射能量后发生跃迁，而在内层电子轨道上留下一个空穴，处于高能态的外层电子跳回低能态的空穴，将过剩的能量以X射线的形式放出，所产生的X射线即为代表各元素特征的X射线荧光谱线。该方法的灵敏度高，谱线简单，在检测土壤中的重金属时，即使土壤浓度较低，校准曲线的线性范围也可宽达3-5个数量级。其应用范围广泛，不仅可以应用于土壤重金属检测，还可以应用于环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品以及医疗病理分析等方面。

结束语

目前在社会快速发展过程中，人口的增加及工农业生产的快速发展，导致生活垃圾及工农业废弃物得以不断的增加，再加之农业生产中农药及化肥的大量使用，使土壤受到了严重的重金属污染，而且呈不断发展的趋势。土壤重金属含量的增加，使其污染不断加剧，其不仅对生物及人类带来较大的威胁，同时也严重危及我们的生活环境，所以需要不断强化土壤重金属检测技术。

参考文献

[1]刘燕德，万常斓．土壤重金属光谱检测技术的研究进展［J］．中国农

机化，2017(02):76－80．

[2]蔡丽君．重金属含量的分子光谱检测方法研究［D］．华东交通大学，

2018．

[3]张宇峰．关于土壤重金属光谱检测方法的探析［J］．科技视界，2018(02):264．