施新花

（江蘇省海門(mén)市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，江蘇 海門(mén) 226100）

1 重金屬光譜檢測(cè)法

1.1 原子吸收光譜法。原子吸收光譜法（AAS），是通過(guò)檢測(cè)待測(cè)樣品原子蒸氣輻射出來(lái)的特有光波來(lái)進(jìn)行定量分析，原理是光源輻射出波長(zhǎng)一定的入射光，入射光在經(jīng)過(guò)原子化器中時(shí)有部分被原子蒸氣所吸收，未被吸收的光經(jīng)過(guò)分光系統(tǒng)以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)，即吸光度。通過(guò)吸光度和待測(cè)元素的院子濃度的線性關(guān)系，可以求得待測(cè)物質(zhì)中相關(guān)元素的含量。這種方法有點(diǎn)突出，即擁有較高的靈敏度、較快的分析速度、廣泛的測(cè)量范圍、簡(jiǎn)單的儀器組成以及方便的操作方法，能夠?qū)ξ⒘亢秃哿恐亟饘僮鞒隹焖俜治觥?/p>

1.2 原子熒光光譜法。原子熒光光譜法（AFS），是一種通過(guò)測(cè)定原子在激發(fā)狀態(tài)下所發(fā)出的熒光強(qiáng)度，對(duì)原子進(jìn)行定量分析的光譜分析方法。使用原子熒光光譜法測(cè)定土壤中相關(guān)重金屬原子以及其他元素的方法較多，如氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法、程序控溫石墨消解-原子熒光光譜法、雙道原子熒光光度計(jì)法等等。

1.3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法。電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-AES）是通過(guò)判斷樣品中相關(guān)原子或者離子被激發(fā)所產(chǎn)生的特征輻射，從而進(jìn)行相關(guān)分析。依次使用鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸對(duì)土壤樣品進(jìn)行消解，采用電感耦合等離子體原子光譜法對(duì)其進(jìn)行元素分析。經(jīng)過(guò)國(guó)家一級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)優(yōu)化的電感耦合等離子體發(fā)射光譜法擁有較高的精密性。

1.4 激光誘導(dǎo)擊穿光譜法。激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（LIBS）為一種常見(jiàn)的激光燒蝕光譜分析技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)快速和實(shí)時(shí)的樣本分析，在相關(guān)物質(zhì)的定性和定量分析中被廣泛采用。激光誘導(dǎo)擊穿光譜主要用于檢測(cè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于10-6的元素。國(guó)內(nèi)的研究人員曾利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜法對(duì)表面氧化鋼中鉻鎳銅鋁等元素、高爐流道中的組分和溫度、鋁合金中銅鐵硅、彩繪文物、不銹鋼等進(jìn)行分析，這種方法同樣可以運(yùn)用到土壤樣品中重金屬元素的定量和定性分析。

1.5 X射線熒光光譜法。X射線熒光光譜（XRF），是一種使用X射線對(duì)樣品中成分和含量的定性和定量分析的技術(shù)。中國(guó)科學(xué)院環(huán)境光學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和安徽光學(xué)精密器械研究所的研究人員在實(shí)驗(yàn)條件下，使用NITON XLt793型便攜式X射線熒光光譜重金屬分析儀對(duì)土壤中的鉛元素展開(kāi)分析，測(cè)定不同鉛濃度中特征譜線的變化情況，并找出光譜強(qiáng)度與濃度呈線性關(guān)系的鉛濃度范圍，建立了相關(guān)的定標(biāo)曲線。

1.6 表面增強(qiáng)拉曼光譜法。表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）利用增強(qiáng)因子將常規(guī)拉曼光譜信號(hào)增強(qiáng)，降低常規(guī)拉曼光譜散射截面低所帶來(lái)的不利影響。表面增強(qiáng)拉曼光譜法應(yīng)用的領(lǐng)域較廣，可以用于測(cè)各種食品和藥品中的添加劑成分的檢測(cè)、牛奶中三聚氰胺的檢測(cè)、水產(chǎn)品中孔雀石綠的檢測(cè)。在科學(xué)研究中具有重要意義，如被用于研究鐵吡啶類緩沖劑和自組裝DNA同鈷鄰菲Luo啉配合物離子作用的研究。

2 土壤重金屬光譜檢測(cè)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀。國(guó)外對(duì)于土壤重金屬光譜檢測(cè)技術(shù)的研究較多，如利用反射光譜對(duì)礦區(qū)土壤的重金屬污染進(jìn)行評(píng)估，使用LIBS探討土壤中相關(guān)技術(shù)元素的檢測(cè)限和分析方法，使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜技術(shù)對(duì)經(jīng)過(guò)處理的土壤進(jìn)行重金屬含量和形態(tài)的分析。同時(shí)研究的方向不斷多元化，如探討利用智能軟件技術(shù)結(jié)合LIBS對(duì)土壤鎘元素進(jìn)行分析，利用特殊的X射線熒光光譜對(duì)有機(jī)垃圾引發(fā)土壤重金屬污染的情況的分析。

國(guó)外研究人員使用近紅外光譜能夠定量分析廢氣中所含的金銀礦的土壤重金屬，以及重金屬分布圖描繪。使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定重金屬在土壤中的形態(tài)進(jìn)行分析。結(jié)合計(jì)算機(jī)智能軟件技術(shù)LIBS定性和定量技術(shù)，研究土壤中的鉻，利用反射光譜對(duì)開(kāi)采后的礦區(qū)土壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)估。應(yīng)用LIBS測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量土壤約，鉀，鎂的檢測(cè)極限，分別為 12、9、9、7mg/kg。通過(guò)研究在土壤中的大部分金屬的檢測(cè)極限為10-100ppm，國(guó)外研究人員通過(guò)土壤重金屬的等離子體溫度的測(cè)試結(jié)果，對(duì)定量分析的檢測(cè)和分析的應(yīng)用進(jìn)行了討論。部分研究者使用原子吸收光譜法能夠檢測(cè)土耳其的色雷斯地區(qū)的表層土壤中的某些元素和鋅的重金屬含量。

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀。國(guó)內(nèi)對(duì)于重金屬光譜檢驗(yàn)的研究較晚，但是發(fā)展速度比較快。國(guó)內(nèi)進(jìn)行的重金屬光譜檢驗(yàn)主要有以下幾個(gè)方面：利用原子吸收分光光度分析法對(duì)經(jīng)過(guò)多種酸進(jìn)行消解的土壤樣本分析，準(zhǔn)確測(cè)定了其中的銅、鉛等成分的測(cè)定；通過(guò)表面增強(qiáng)拉曼光譜法，以巰基苯甲酸為標(biāo)記并作為自我組裝修飾分子，利用掃描電鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬離子的分析等。國(guó)內(nèi)研究人員通過(guò)全分解的方法進(jìn)行消解土壤樣品，并且結(jié)合了原子吸收分光光度法和標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定土壤中的鋅、銅、鎬、鉛、鉻、鎳的含量。部分研究人員對(duì)巰基苯甲酸為拉曼標(biāo)記和自組修飾分子，采用了掃描電鏡表征納米粒子的組裝以及以表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測(cè)表面標(biāo)記分子的信號(hào)，以此實(shí)現(xiàn)重金屬離子的檢測(cè)。還有研究人員基于LIBS的方法通過(guò)對(duì)土壤中的中金屬進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，旨在探討激光誘導(dǎo)離解光譜技術(shù)的定量化反演方法的應(yīng)用。

3 對(duì)重金屬光譜檢驗(yàn)的討論

對(duì)土壤重金屬光譜的檢驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題在于土壤重金屬的消解，因?yàn)橥寥乐械闹亟饘俣嘁曰衔锏男问酱嬖冢錂z驗(yàn)需要進(jìn)行前期處理，這也是檢測(cè)結(jié)果精確定的決定因素之一。傳統(tǒng)的消解方法多為濕法消解或者干法灰化，部分人員針對(duì)土壤重金屬測(cè)定中不同的消解方法作了對(duì)比和研究，得出密閉容器消解法優(yōu)于點(diǎn)熱飯法和干灰化法。在x射線熒光光譜檢測(cè)中，基體效應(yīng)的校正和本底的扣除則是它的關(guān)鍵問(wèn)題。有些人對(duì)能量色散x射線熒光光譜背景扣除方法進(jìn)行了探討，采用的是波峰法和小波峰法對(duì)實(shí)際的譜線進(jìn)行了處理，并且取得了很不錯(cuò)的效果。還有部分人員將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本參數(shù)算法應(yīng)用在了x射線熒光定量的分析之中，并且與理論系數(shù)相比之下，nnfp的算法提高了非線性基體效應(yīng)的校正能力以及預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。

結(jié)語(yǔ)

由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，產(chǎn)生大量的工業(yè)和生活垃圾是在所難免的，然而這些垃圾對(duì)我們的土地造成嚴(yán)重污染，其中重金屬的污染危害最為嚴(yán)重。因此，建立一整套重金屬檢測(cè)技術(shù)體系意義重大，而光譜檢測(cè)技術(shù)在這方面的發(fā)展?jié)摿槿藗兯春谩?/p>

[1]王本偉，胡文友，黃標(biāo)，等.便攜式X熒光光譜（PXRF）測(cè)定法在農(nóng)田土壤重金屬分析中的應(yīng)用 [J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2012（5）.

[2]趙慶令，李清彩，孫寧，等.電感耦合等離子體原子光譜法測(cè)定土壤樣品中25個(gè)元素[J].巖礦測(cè)試，2009（2）.

[3]金麗莉.氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測(cè)定土壤中及其浸出液中汞的研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2012（1）.