摘要：土壤重金屬檢測(cè)是土壤的常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之一。采用合理的土壤重金屬檢測(cè)方法，能快速有效地對(duì)土壤重金屬檢測(cè)和污染評(píng)價(jià)，并滿足土壤的管理和決策需要。本文介紹了幾種常用的土壤重金屬檢測(cè)方法，原子熒光光譜法，原子吸收光譜法，電感耦合等離子體發(fā)射光譜，激光誘導(dǎo)擊穿光譜法和X射線熒光光譜，在介紹各個(gè)檢測(cè)方法特性的同時(shí)，就靈敏度，測(cè)試范圍，度，測(cè)試樣品的數(shù)量等優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比。 關(guān)鍵詞：土壤;重金屬;檢測(cè)方法

　　1. 前序

　　許多研究表明，種植物的質(zhì)量安全與產(chǎn)地的土壤環(huán)境關(guān)系密切。重金屬一般先進(jìn)入土壤并積累，種植物通過根系從土壤中吸收，富集重金屬，有時(shí)也通過葉片上的氣孔從空氣中吸收氣態(tài)或塵態(tài)的重金屬元素[1]。近幾年，種植地因農(nóng)藥、肥料、生長(zhǎng)素的大量施用及工業(yè)“三廢”的污染，土壤重金屬含量超標(biāo)較嚴(yán)重且普遍，這不僅毒害土壤-植物系統(tǒng)，降低種植物品質(zhì)，而且還會(huì)通過徑流和淋洗作用污染地表水，尤其重要的是通過食物鏈的方式進(jìn)入人體內(nèi)，對(duì)于重金屬的富集人體難以代謝，終直接或間接危害人體器官的健康[2]。為此，解決這一難題，建設(shè)綠色食品和無公害食品生產(chǎn)基地，要求我們從土壤中的重金屬檢測(cè)分析抓起。本文介紹了土壤重金屬的檢測(cè)方法、并且對(duì)比各種方法優(yōu)缺點(diǎn)。

　　2.土壤中重金屬檢測(cè)方法

　　2.1 原子熒光光譜法

  原子熒光光譜法是以原子在輻射能量分析的發(fā)射光譜分析法。利用激發(fā)光源發(fā)出的特征發(fā)射光照射一定濃度的待測(cè)元素的原子蒸氣，使之產(chǎn)生原子熒光，在一定條件下，熒光強(qiáng)度與被測(cè)溶液中待測(cè)元素的濃度關(guān)系遵循Lambert-Beer定律[3]，通過測(cè)定熒光的強(qiáng)度即可求出待測(cè)樣品中該元素的含量。

　　原子熒光光譜法具有原子吸收和原子發(fā)射兩種分析方法的優(yōu)勢(shì)[4]，并且克服了這2種方法在某些地方的不足。該法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，目前已有20多種元素的檢出限優(yōu)于原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法;譜線簡(jiǎn)單;在低濃度時(shí)校準(zhǔn)曲線的線性范圍寬達(dá)3~5個(gè)數(shù)量級(jí)，特別是用激光做激發(fā)光源時(shí)更佳，但其存在熒光淬滅效應(yīng)，散射光干擾等問題[5]。該方法主要用于金屬元素的測(cè)定，在環(huán)境科學(xué)、高純物質(zhì)、礦物、水質(zhì)監(jiān)控、生物制品和醫(yī)學(xué)分析等方面有廣泛的應(yīng)用[6]。突出在土壤中的應(yīng)用如何，以下各方法均是這個(gè)問題，相比之下2.5寫的比較好

　　應(yīng)用原子熒光光譜法測(cè)定土壤的重金屬快速準(zhǔn)確，測(cè)定周期約為2小時(shí)，具有檢出限低、精密度好，干擾少和操作簡(jiǎn)單方便，值得推廣應(yīng)用。

　　2.2 原子吸收光譜法

  原子吸收光譜法又稱原子吸收分光光度分析法，是基于氣態(tài)的基態(tài)原子外層電子對(duì)紫外光和可見光范圍的相對(duì)應(yīng)原子共振輻射線的吸收強(qiáng)度來定量被測(cè)元素含量為基礎(chǔ)的分析方法，是一種測(cè)量特定氣態(tài)原子對(duì)光輻射的吸收的方法[7]。其基本原理是從空心陰極燈或光源中發(fā)射出一束特定波長(zhǎng)的入射光，通過原子化器中待測(cè)元素的原子蒸汽時(shí)，部分被吸收，透過的部分經(jīng)分光系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)即可測(cè)得該特征譜線被吸收的程度即吸光度，根據(jù)吸光度與該元素的原子濃度成線性關(guān)系，即可求出待測(cè)物的含量[8]。

　　原子吸收光譜法在農(nóng)業(yè)方面，主要應(yīng)用與土壤、肥料及植物中的中微量元素分析、水質(zhì)分析、土壤重金屬環(huán)境污染分析、土壤背景值調(diào)查及農(nóng)業(yè)環(huán)境評(píng)價(jià)分析等方面。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：選擇性強(qiáng)、靈敏度高、分析范圍廣、抗干擾能力強(qiáng)、精密度高[9]。其不足之處有多元素同時(shí)測(cè)定有困難，對(duì)非金屬及難熔元素的測(cè)定尚有困難，對(duì)復(fù)雜樣品分析干擾也較嚴(yán)重，石墨爐原子吸收分析的重現(xiàn)性較差[10]。

　　2.3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

　　電感耦合等離子體發(fā)射光譜是根據(jù)被測(cè)元素的原子或離子，在光源中被激發(fā)而產(chǎn)生特征輻射，通過判斷這種特征輻射的存在及其強(qiáng)度的大小，對(duì)各元素進(jìn)行定性和定量分析[11]。 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法應(yīng)用于環(huán)境水樣、土壤樣品中的微量元素進(jìn)行分析，在元素分析測(cè)試中的應(yīng)用技術(shù)具有簡(jiǎn)便、快速、分析速度快;檢出限低，多數(shù)可達(dá)0.005μg/ml以下[12];測(cè)量動(dòng)態(tài)線性范圍寬，一般可達(dá)5～6個(gè)數(shù)量級(jí)，可同時(shí)進(jìn)行高含量元素和低含量元素的分析，可達(dá)到石墨爐原子吸收光譜儀的部分檢出水平;可多種元素同時(shí)分析，可定性、定量分析金屬元素，也可分析部分非金屬元素，提高了分析效率，基體效應(yīng)小，低背景干擾、高信噪比、精密度高、準(zhǔn)確性好等優(yōu)點(diǎn)[13]。

　　2.4 激光誘導(dǎo)擊穿光譜法

　　激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)是一種為常用的激光燒蝕光譜分析技術(shù)。其工作原理是：激光經(jīng)過會(huì)聚透鏡會(huì)聚，高峰值功率密度使未知樣品表面物質(zhì)氣化、電離，激發(fā)形成高溫、高能等離子體(溫度可達(dá)10 000K)，等離子體輻射出來的原子光譜和離子光譜被光學(xué)系統(tǒng)收集，通過輸入光纖耦合到光譜儀的入射狹縫中，光譜數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集控制器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，研究該光譜就可以分析計(jì)算出被測(cè)物質(zhì)的成分與濃度[14]。原子光譜和離子光譜的波長(zhǎng)與特定元素是一一對(duì)應(yīng)的，而且光譜信號(hào)強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)元素的含量具有一定的定量關(guān)系。因此該技術(shù)可以實(shí)時(shí)、快速地現(xiàn)化學(xué)元素的定性和定量分析[15]。

　　激光誘導(dǎo)擊穿光譜可以真正做到現(xiàn)場(chǎng)快速分析，無須進(jìn)行樣品預(yù)處理，分析方便，也不受研究對(duì)象的限制[16]。但是，其測(cè)量?jī)x器成本較高，激光脈沖能量的起伏性，樣品的不均勻性，樣品的特性會(huì)直接影響測(cè)量的穩(wěn)定性，也就是說研究樣品的特性對(duì)結(jié)果的性影響較大[17]。

　　在激光誘導(dǎo)擊穿光譜土壤重金屬污染物檢測(cè)的研究中，在光源設(shè)計(jì)上采用光學(xué)反饋減少脈沖間能量波動(dòng)，在數(shù)據(jù)處理上采用一系列激光能量起伏歸一化校正技術(shù)，達(dá)到克服由于激光器能量起伏造成的影響;通過選擇佳的采樣延遲時(shí)間，以保證所采集到信號(hào)譜的信噪比大;選擇合適的激光脈沖的峰值功率閾值，達(dá)到克服譜線飽和現(xiàn)象和避免自吸收效應(yīng)的發(fā)生以獲得多元素的同時(shí)分析;通過研究激光聚焦焦點(diǎn)與樣品表面之間的距離與測(cè)得信號(hào)譜線的信噪比的關(guān)系，達(dá)到提高系統(tǒng)的信噪比。通過以上措施克服上述不利影響，實(shí)現(xiàn)了利用LIBS 技術(shù)對(duì)土壤中Cd， Hg，As，Cr，Cu，Zn，Ni，Pb 等成分的同時(shí)測(cè)量。

　　2.5 X射線熒光光譜法

　　X射線熒光光譜技術(shù)是一種利用樣品對(duì)X射線的吸收隨樣品中的成分及其多少變化而變化來定性或定量測(cè)定樣品中成分的方法[18]。

　　X射線熒光光譜儀在結(jié)構(gòu)上基本由激發(fā)樣品的光源、色散、探測(cè)、譜儀控制和數(shù)據(jù)處理等幾部分組成。該X射線熒光光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法、發(fā)射光譜法在元素分析結(jié)果之間的差異，結(jié)果顯示它們的差異不顯著。從檢出限、準(zhǔn)確度、精密度和回收率方面均能滿足實(shí)驗(yàn)要求[19]。

　　土壤重金屬X射線熒光光譜非標(biāo)樣測(cè)試方法具有前處理簡(jiǎn)單，無需標(biāo)準(zhǔn)樣品，對(duì)樣品無污染、無破壞性，檢測(cè)速度快、穩(wěn)定性高、再現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)[20]。此方法是對(duì)土壤重金屬檢測(cè)和污染評(píng)價(jià)快速有效的方法。完夠滿足土壤環(huán)境受到污染時(shí)急需的快速定性、定量排查土壤中有毒有害重金屬元素的要求。

　　3.總結(jié)

　　土壤重金屬檢測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，要求各種檢測(cè)手段向更高靈敏度、更高選擇性、更方便快捷的方向發(fā)展，不斷推出新的方法來解決遇到的新的分析問題。上述5種重金屬的檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)如表Ⅰ。隨著各種分析方法的建立和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，分析儀器逐漸由簡(jiǎn)單化向復(fù)雜化的方向發(fā)展，可以預(yù)見，各種分析儀器會(huì)向多功能、自動(dòng)化、智能化以及小型化的方向發(fā)展，并且檢測(cè)精度、靈敏度得到一定的提高，使得土壤環(huán)境檢測(cè)變得更加簡(jiǎn)單準(zhǔn)確。

  【文章來源：土壤重金屬檢測(cè)方法】