关于土壤重金属光谱检测方法的探析

【摘 要】地球表面由土壤和水覆盖，这是人类生存的根本，同时也是人类环境的重要组成部分。土壤环境的安全性直接关系着人类生存的可持续性。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】光谱检测；土壤；重金属；检测方法

目前随着我国经济的快速发展，有效的带动了我国工业的发展，而工业在生产过程中其所排放的废水中重金属含量较多，而这些重金属对人类的健康及生物都产生了严重的威胁。由于土壤中重金属含量的增加，导致大部分耕地受到污染，导致粮食大量的减产，造成严重的经济损失，所以对于土壤重金属检测技术具有更高的要求。针对于土壤重金属检验方法的研究已有若干年的时间，其所取得的成果也较为显著，特别是近年来光谱法的应用，使其检验方法开始向更灵敏、更准确的方向发展。

1 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法又称原子吸收分光光度分析法，它是基于含待测组分的原子蒸汽对自己光源辐射出来的待测元素的特征谱线（或光波）的吸收作用来进行定量分析的。其基本原理是从空心阴极灯或光源中发射出一束特定波长的入射光，通过原子化器中待测元素的原子蒸汽时，部分被吸收，透过的部分经分光系统和检测系统即可测得该特征谱线被吸收的程度即吸光度，根据吸光度与该元素的原子浓度成线性关系，即可求出待测物的含量。此方法通过原子吸收光谱仪来进实现检验的目的，其不仅具有较好的灵敏度和准确性，而且可以对较大范围内的土壤重金属进行检定，能够较快的进行分析，操作上较为简单，但其也存在着无法避免的缺点，无法对多元素、非金属元素及难熔元素进行测定。

2 原子荧光光谱法

原子荧光光谱法是以原子在辐射能激发下发射的荧光强度进行定量分析的发射光谱分析法。利用激发光源（一般为空心阴极灯）发出的特征发射光照射一定浓度的待测元素的原子蒸气，使之产生原子荧光，在一定条件下，荧光强度与被测溶液中待测元素的浓度关系遵循Lambert-Beer定律，通过测定荧光的强度即可求出待测样品中该元素的含量。其检测仪器也由五个部分构成，其兼有原子发射和原子吸收两种方法的优势，并有效的规避了两种方法的缺点，属于优良的痕量分析技术。其具有更高的灵敏度，而且所产生的干扰较少，操作更加简单，目前此种方法已广泛的应用于多个领域当中，可以实现对于多种元素的分析。

3 电感耦合等离子体发射光谱法

电感耦合等离子体发射光谱法其所利用到的科学技术更为先进，是集多种先进技术于一身的分析方法，其可以通过原子和离子在光源激发下所产生的特征辐射来实现对土壤中各元素的定性和定量分析，可以实现对痕量元素及高含量元素的分析。在其检测中充分的利用到了光、机、电、计算机和分析化学等相关科学，可以通过特征谱线强度来对样品的相关元素含量进行确定，此种方法更为简便、快捷，不仅分析速度快，而且动态的范围较宽，可以实现对高含量元素、代含量元素及多种元素的分析，实现对金属元素进行定性和定量的分析，而对于部分非金属元素也能进行分析，其具有高精确性和非常好的准确性，在众多领域内已得到广泛的应用。

4 激光诱导击穿光谱法

激光诱导击穿光谱技术是一种最为常用的激光烧蚀光谱分析技术。其工作原理是：激光经过会聚透镜会聚，高峰值功率密度使未知样品表面物质气化、电离，激发形成高温、高能等离子体（温度可达10000K），等离子体辐射出来的原子光谱和离子光谱被光学系统收集，通过输入光纤耦合到光谱仪的入射狭缝中，光谱数据通过数据采集控制器传输到计算机，研究该光谱就可以分析计算出被测物质的成分与浓度。此方法利用原子光谱和离子光谱的波长与特定元素之间的对应关系及光谱信号强度与对应元素之间含量的定量关系，从而可以对金属元素进行宣和定性分析，其不仅可以同进行多种元素的分析，同时也可以在非破坏和非接触的情况下对样品中金属元素进行快速的分析，避免了检测对象的再污染几率，而且检测对象的形态可以呈现多样化，不受限制，但其检测仪器成本较高，而且其检测结果的准确性受样品均匀性及激光器激发特性的影响也较大。

5 X射线荧光光谱法

X射线荧光光谱技术是一种利用样品对X射线的吸收随样品中的成分及其多少变化而变化来定性或定量测定样品中成分的方法，它集成了现代电子技术、光谱分析技术、计算机技术和化学计量学技术于一体，并且应用广泛、发展迅速的现代化仪器分析技术。该技术不仅具有可测元素范围广、可测浓度范围宽的优点，而且具有快速准确、操作简单、并能同时测定多种元素、制样简单环保、成本低等特点，适合于多种类型的固态和液态物质的测定，并且易于实现分析过程的自动化，是解决土壤污染元素高效快速分析测定的有效技术手段。

6 表面增强拉曼光谱法

拉曼光谱作是一种表征分子振动能级的指纹光谱，在物理学、化学、生物学以及材料科学等领域一直扮演着重要的角色。拉曼光谱除了具有高特异性的优点外，还具有独特的优点，非常适合于生命科学研究，尤其是分子水平上的非标记无损伤检测研究。此方法具有超高的灵敏度，可以进行单分子水平的检测，在液体检测环境中，检测线度可以达到10-14m；可在水基或生理盐水基上观察样品，用水的特征谱线为参考进行绝对强度标记，并且通过探测分子与基底之闯的能量转移实现荧光猝灭，从而可以避免生物样品自发荧光或杂质荧光的干扰，还可以得到荧光物质清晰的拉曼光谱。由于重金属离子由于本身并没有特征谱峰，因此无法利用拉曼光谱进行直接的检测，需借助标记分子进行间接检测。

7 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。土壤重金属检测是一项长期性的工作，随着检测方法的不断发展，在科学技术的带动下分析解调器也开始向复杂化、多功能化、自动化和智能化的方向发展，这对检测技术的提高具有极其重要的作用，可以有效的提高土壤重金属检测的精度和灵敏度。

【参考文献】

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[3]吴晓霞，等.土壤重金属测定中不同消解方法的对比研究[J].南京晓庄学院学报，2010（3）：44-47.

[责任编辑：王春燕]

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