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原子吸收技术在土壤检测中的应用

2020-02-18

云南化工 2020年10期
关键词:土壤环境金属元素原子

冯 兵

(贵州省有色地质中心实验室,贵州 安顺 561000)

土壤资源受到的污染主要是重金属污染,属于比较难以被生物降解的污染,对土壤结构造成破坏,使食品安全受到影响。随着土壤环境遭受破坏的问题越来越严重,很多学者都开始研究土壤检测技术。然而传统的检测技术并不成熟,需要将土壤样品转化为检测原液的方式才能够开展检测工作。且该种检测方式不仅流程复杂,检测的结果准确度也受到诸多因素干扰。原子吸收技术是监测土壤环境的新型技术之一,其能够对土壤受到污染的情况进行探测,并且为制定土壤环境治理策略提供科学依据。

1 原子吸收技术概述

原子吸收技术也被称为原子吸收光谱法,能够对土壤当中的污染元素进行测定,从而了解土壤受污染的程度。从应用效果来看,原子吸收技术具备应用范围广且检测结果准确的特点。就现有的应用方法来讲,火焰法和石墨炉法都是原子吸收技术的常用方法。

火焰法具备较为广泛的适用范围,其将土壤样品当中能够被原子化的元素检测出来,分析这些元素的种类及含量。该种方法受到业界诸多认可,且具备较多的技术优势,其不仅检测效率高,且结果也具备可靠性,操作的流程也比较简单,并不需要花费过多的经费[1]。但该种技术也存在缺陷和不足,以火焰法来进行土壤样品检测所采用的是仪器分析方法,需要借助雾化器将处理样品喷入空气-乙炔火焰中。在火焰的高温下,重金属化合物离解为基态原子,该基态原子蒸汽对相应的空心阴极灯发射的特征谱线产生选择性吸收。在选择的最佳测定条件下,测定出重金属元素的吸光度,从而计算出该元素的浓度。雾化仪器会对样品中的元素含量产生影响[2]。如果样品中原本某种重金属元素的含量就不高,那么就很难检测出来,大多只能检测到PPM级。

石墨炉法也是原子吸收技术的常用方法,也具备适用范围广的特点。通过该种方式进行样品检测,能够简化检测工作。石墨炉法具备比较明显的优势,其将土壤样品当中的重金属元素原子化程度提升,即便是原本土壤中某种元素含量比较低,但在石墨炉法的检测下,也能够有效提升元素的原子化率,从而检测到该种元素的存在情况[3]。不仅如此,石墨炉法所使用的石墨炉温度能够受到人工调节,检测过程具备安全性。当然,该种检测方法也有缺陷,其能够检测到的重金属元素类别有限,且使用该种技术需要花费较高的检测成本,所获取的检测结果稳定性不如火焰法。尤其是在对多种类别元素都存在土壤样品中时,其检测结果会受到其他重金属元素的干扰,只适用PPB级含量重金属元素的测定。

2 原子吸收技术的应用优势

从目前土壤环境监测过程中对于原子吸收技术的应用实践来看,大部分的环境监测部门都选择该种检测技术,该种方法不仅分析范围比较广,且具备较强的选择性。具体来讲,原子吸收技术对于土壤当中的重金属检测具备下述应用优势:

1)原子吸收技术具备较强的选择性。和其它的土壤重金属检测技术相比,原子吸收技术能够吸收的带宽更高,因此其在元素测定效率方面更高,且具备较强的自动化能力。具体来讲,如果在对土壤进行检测时,选择的是其它类别的检测方式,那么需要对发射光谱进行有效性分析,而该过程中很容易受到土壤当中的其它共存元素干扰,进而导致检测的结果受到影响。而如果选择的是原子吸收技术,该种技术只有主线出现变化的时候谱线才会随之变化,有效避免共存元素干扰,所获取的检测结果更加科学合理。2)原子吸收技术具备分析范围广的优势。其本身能够使用的重金属检测方法比较多,所遵从的检测原则也比较宽泛,以原子吸收技术为原理的检测技术多达70种。从检测范围来讲,一些方法能够检测一种重金属元素,一些则能检测多种元素,且这些方法不仅能够实现对重金属元素的检测,也能够对土壤当中的其他共存元素进行检测,充分突出原子吸收技术的应用效果。3)灵敏度高。原子吸收技术的该种优势主要体现在:当土壤环境检测阶段,利用原子吸收技术来完成检测,所获取的检测结果精确度能够达到PPM级的标准,其具备检测效率高且操作灵活的特点,能够缩短土壤环境检测周期,为土壤治理和保护提供科学依据。

3 原子吸收技术在土壤检测中的具体应用

如今,人们在生态环境保护方面的意识不断增强,在土地环境监测方面的水平也明显提升。越来越多的环保机构看重原子吸收技术在土壤环境检测方面的应用效果,且将其作为保护生态环境的重要工作内容。事实上,将原子吸收技术运用到土壤检测方面时不仅仅需要注意对土壤样品进行测量,也需要做好排除干扰的问题,从而保证土壤检测结果的准确性。

3.1 土壤样品处理

在利用原子吸收技术对土壤进行检测之前,首先需要对土壤样品进行处理,确保所呈现出的样品效果比较容易消解或者是其所反映出的光谱特征更容易被分析和检测。土壤样本处理主要有两种方式,一种是熔融,另一种是消解。两种方式都能够对土壤当中的矿物质晶格产生破坏,从而完成对待检测元素的转移。当前情况下,对土壤样品进行熔融或者是消解处理主要是通过碱溶系统或者是酸容系统。从碱溶系统的角度来讲,利用碳酸钾或者是碳酸钠对土壤样本进行处理,促使其达到熔融或者是消解的效果。而从酸溶系统角度来讲,利用该种方式对土壤样品进行处理主要是采用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸等物质进行搭配分解,达到样品当中矿物质晶格破坏的效果。如今,大部分环保机构在对土壤环境进行检测时所采用的样本处理方式都是酸溶系统,该种方式所获取的处理效果更好。例如,将HF-HNO3-HClO4运用到样本处理当中,对土壤样本进行消解,此时HF物质将会对土壤当中矿物质的晶格产生破坏,从而将样品中的硅此转化成SiF4挥发掉。HClO4能使土壤中黑色有机碳化物分解。此时加入土壤样品当中的HNO3可以将土壤中的重金属元素溶解。该种情况下的土壤样本已经做好采用原子吸收技术进行重金属元素检测的准备工作,检测人员将会对土壤当中的元素进行准确测定。此时在对土壤样本进行元素分析,发现其中所含的钙镁钾钠可以被直接测量出来外;其它铜铅锌镍镉等大多数元素都可以被直接测出。能够确定上述元素在土壤当中的含量情况。

3.2 干扰元素处理

利用原子吸收技术对土壤进行检测过程中会受到诸多外界环境的干扰,而为了规避这些干扰元素,需要在对土壤样品进行处理阶段就先处理干扰元素。在该种情况下,土壤样品检测阶段需要加强对土壤感染源的检测和优化管理。但就会对光谱产生干扰的因素来讲,该种元素干扰是土壤环境检测环节常见的干扰问题。具体表现在:当待检测的元素的分析线和共存元素的吸收线处于比较接近状态时,人们对两种线进行观测会出现观测偏差,对元素检测的结果造成阻碍。针对该种问题,检测人员可以对分析线的选择进行优化,控制波长相近的元素。电离干扰也会对检测结果产生影响,属于土壤重金属元素检测过程中比较常见的干扰形态。碱土金属是受到电离干扰最为明显的重金属元素检测,当受到干扰以后原子吸收技术无法正常从待检测的样本当中确定碱土金属元素的特定波长,其所获取的测试结果自然也就不准确。针对该问题进行处理过程中,检测人员通常会选择使用火焰法继续完成检测,该种方式所衍生出的火焰会排除电离干扰状态,只需要检测人员注重对火焰温度调节,其就能够很好的排除电离干扰问题。

3.3 污染元素评价

对土壤样品进行环境检测的主要目的就是了解土壤受到污染的具体情况,并且根据所获取的土壤检测报告来制定土壤治理方案,对土壤污染问题进行处理和控制,达到保护土壤生态环境的目的。在该种情况下,针对土壤环境展开检测,需要对土壤当中的污染元素展开系统性分析,了解污染元素的类别及含量。具体来讲,需要注意下述几个方面的问题:第一,了解原子吸收技术当中,土壤样本的污染元素形态及含量,掌握土壤受到污染的程度。第二,了解土壤受到污染的具体区域,分析不同类别污染元素的分布情况,针对同一污染区域内的污染元素占比进行分析,从而决定具体污染元素的治理方式,区分土壤治理工作重点。第三,将原子吸收技术运用到土壤环境检测以后,其对污染元素的分析能够获取比较科学的分析结果,从而对土壤原子吸收技术运用到土壤状态展开评价,结合区域范围内的生态环保要求,系统性的分析土壤遭受污染的具体原因,并且制定有效控制措施,实现对土壤环境的切实保护。

4 结语

当前状态下,我国的科技水平正处于不断提升的状态,且在环境保护方面的意识也在不断增强。国家相关部门已经制定和出台了多项环境保护政策,且督促工业产业控制废弃物排放,尽可能的规避对土壤造成重金属污染。而很多学者也投入到对检测技术的研究当中,其不断优化重金属检测技术,促使环保部门对土壤环境的监测更具实时性。将原子吸收技术运用到土壤检测技术当中,相信其能够获取更加准确的检测数据。

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