土壤中重金属检测方法的应用研究

土壤中重金属检测方法的应用研究

贺秋璟

湖南省分析测试中心有限公司

摘要：在工业飞速发展的社会背景下，土壤中重金属污染问题日趋严重，由于砷、汞等重金属污染存在长期性、潜伏性、逆转难度大等特点，无法被生物有效降解，若不能得到及时处理，可能经食物链传播危害人体健康，所以当前需要加强土壤中重金属检测，明确土壤中重金属污染程度，通过科学有效的处理策略来改善土壤质量。本文主要对土壤中重金属的常用检测方法进行探析，以供有关人士参考。

关键词：土壤；重金属检测；应用效果

重金属主要是指密度在4.5g/cm³之上的金属，如砷、汞等，在人体中重金属若积累到一定程度，可导致慢性中毒。土壤是重金属残留的主要媒介，其很难被生物所降解，但是却可以借助农作物在生物链下进行传播，最终进入到人体，于器官中进行聚集，最终引发中毒情况。为了有效消除重金属对土壤、环境的危害，需要加强土壤中重金属的检测，以此来判定重金属的种类以及污染程度，以便修复策略的合理制定、选择。由此可见，对土壤中重金属检测方法进行探究具有重要的现实意义。

一、紫外-可见分光光度法

土壤重金属污染程度可以借助光度法进行分析，即在190-800nm波长范围内，对物质的吸光度进行测定，开展定量、定性分析。在紫外可见分光穿过土壤重金属溶液时，将光波长作为依据，溶液对光吸收程度会有所差异，不同波长吸光度在绘制后可得到被测溶液的吸收光谱，从而判断土壤中重金属的元素含量。紫外-可见分光光度法在土壤重金属污染检测方法中具有操作便利、成本低、检测速度快等优势，但是一般适用于测定土壤中砷、汞的某一金属元素含量[1] 。通过分析相关文献报道可发现，采用前处理方法提取土壤中汞元素的后，可以借助紫外-可见分光光度法对土壤中汞元素进行科学定量，并且该方法可得到良好的线性关系，整体的重现性良好，符合检测标准。在对某农田土壤重金属进行检测时，发现砷、汞污染等级见表1。

表1某农田土壤重金属污染等级

二、原子吸收光谱法

原子吸收光谱法又被称为原子分光光度计，主要基本原理是对气体原子的能量进行利用，针对产生特殊波长的光辐射需要予以吸收处理，在这种情况下，气体原子之间就可以进行能量转换，转换阶段主要的作用部位在最外层原子上，更改其基态能量，以激发态的形式予以呈现。原子类型在存在差异的情况下，电子能级也存在不同，波段在达到特定数值时，可以开展选择性吸收，吸收的共振波在经原子激发处理后，就可以有效明确光谱发射之后的波长。光源发射之后，在达到某一特征波长后，光经过原子蒸汽的情况下，若辐射频率在入射时，电子经基态-较高能量态进行转变时，能量频率无明显差异，原子处中外层的电子就可以对相同元素发射的特征光谱进行选择性吸收处理，对金属元素开展定量、定性分析。无机元素分析的过程中，原子吸收光谱法属于重要方法，但是选择该方法仅仅可以测定存在的金属元素，但是无法测定金属的化合状态。原子吸收光谱法进行对土壤中重金属的测定,有着选择性强、灵敏度高、分析范围广、抗干扰能力强的优点,在微波消解法下,可通过原子吸收光谱法直接对土壤中的砷、汞元素进行检测，采用原子吸收光谱法对待测的砷、汞元素进行测定时，在规定的质量浓度区域内，可见良好的线性关系，且整体操作环节十分便利，检测效果良好[2] 。

三、原子荧光光谱法

原子荧光光谱法属于检测技术的创新，在其应用以来，在土壤重金属领域中发挥了重要作用。相较于其它重金属检测方法，原子荧光光谱法存在两种技术优势，即原子吸收、发射光谱。原子荧光光谱法的主要原理是按照原子荧光强度，分析试样中金属元素的存在量，测定的过程中，光源会在原子蒸汽处进行一段波长的照射，对自由原子进行激发处理，在其转变为更高的能级时，去活化之后，会逐渐向基态转变，最终将特征光谱发射出来。辐射波长激发后，若与荧光产生波长一致时，这时就会产生共振荧光，在原子荧光分析中，原子荧光光谱法属于主要分析法[3]。在原子荧光光谱法中可根据原子荧光强度高低,分析待测金属单质的浓度,借助该方法具有较高的灵敏度，土壤内砷、汞重金属测定最常用的是原子荧光光谱法。研究报道中借助微波将土壤样品消解之后，可以利用原子荧光光谱法对砷、汞含量予以测定，线性关系、精密度、回收率较高。在原子荧光光谱法中,目前使用较为普遍的技术是氢化物产生-原子荧光光谱法,由于利用该方法时需要合理选用化学还原剂,砷、汞分别产生的都是气态氢化物、气态原子态汞。氢化物产生-原子荧光光谱法中结合二个主要分析技术,即氢化物产生技术、原子荧光光谱分析技术。

四、电感耦合等离子体-质谱法

电感耦合等离子体-质谱法在多个领域中都得以应用，如地质领域、工业领域、生物领域等。临床选择电感耦合等离子体-质谱法可以将待测样本借助酸化作用进行消解，使其以水溶液的形式予以呈现，样品水溶液在雾化之后，ICP内会有惰性气体向其中进入，高温作用下，等离子体会经过一系列的变化，即蒸发、原子化、电离，经过上述环节的变化，离子化的金属元素就会向质谱仪中进入，借助质量筛选器，在元素离子下可以进行分离处理，在开展谱图分析之后，在重金属元素中就可以开展定性、定量分析处理。电感耦合等离子体-质谱法应用在重金属检测中，所涉及到的谱图十分简便，检出的过程中限度低，分析阶段的速度快，不易受到干扰，且检测的过程中精密度相对较高，可以同时对多种金属元素进行检测。研究学者在研究的过程中，构建了砷微量元素的分析策略，电感耦合等离子体-质谱法中检出限、回收率数值分别在0.0010-0.0031mg/kg、82.7%-106.7%，选择电感耦合等离子体-质谱法的前处理策略十分简单，准确度、重现性较高，检出限低，可以有效满足土壤中微量元素的检测。

结束语：综上所述，土壤中重金属检测的应用价值显著，在环境污染领域得到广泛的应用，所以当前应该依据实际情况，合理选择土壤中重金属检测策略，检测的过程中尽量选择操作简便、突破空间限制、灵活性差、成本低、精密度与准确度佳的优势，通过优劣势互补来明确土壤中重金属的种类与方法，因此土壤中重金属检测策略值得进一步推广与应用，其有利于确保土壤质量，避免重金属积累，将土壤重金属所带来的不良影响降到最低，实现社会的可持续发展。

参考文献：

[1]郑伟. 土壤中重金属检测方法的应用研究[J]. 江西化工,2021,37(2):100-102.

[2]石江莲. 土壤中重金属检测前处理方法选择的实例研究构建[J]. 中国金属通报,2021(24):167-169.

[3] 方明月,张寅龙,盛华杰,等. 土壤重金属检测方法的应用及发展趋势研究[J]. 魅力中国,2020(23):293-294.