欧文娟
广西皓阳检测技术有限公司 广西 南宁 530000
摘要：土壤和水覆盖构成地球表面，为人类生存提供良好条件，更是人类环境构成的核心。土壤中重金属元素含量呈上升态势，且此类重金属无法通过微生物分解，依托食物链对人类健康造成影响。随着科学技术高速发展，光谱检测技术普遍应用于多个领域中，在土壤重金属检测中具有良好的应用成效。本文主要分析土壤重金属光谱检测方法。
关键词：土壤；重金属；光谱检测；检测方法
城市化进程不断加快，进一步促进我国工业良好发展，工业生产过程中国排放废水重金属含量较大，此类重金属对人类健康和生物正常生长构成威胁。土壤中重金属含量持续性增加，致使多数耕地被污染，粮食作物整体产量降低，造成严重的经济损失。因此，对土壤重金属检测技术要求更高，土壤重金属检验方法发展时间较长，获得一定的成就，尤其是光谱检测方法应用，促使其检测更具灵敏性及精准性。
一、土壤重金属危害
土壤重金属污染主要是指，土壤内部含有重金属剂量显著超出实际自然背景值，并对生态环境造成损伤。土壤重金属污染核心元素较多，如Zn、Cu、Pb等，隐蔽性、区域性及不可逆性作为其核心特征，对人类健康和生态环境造成严重干扰。土壤重金属危害主要体现在以下几方面：第一，对植物危害。土壤中重金属污染对植物损伤，体现在主根长度、叶面积等方面变更，核心是吸收植物体内重金属可致使其自身形成部分物质，对代谢和酶造成损伤。重金属含量对植物体内多个矿物质元素吸收及运转能力具有约束作用，植物幼苗叶和根部生长受影响。第二，对土壤动物危害。土壤重金属不断汇集，影响土壤中动物繁衍生长，如线虫、蚯蚓等群体数量产生直接性影响。第三，对人体健康影响。土壤重金属对人体健康构成威胁，机体内摄入过量Cd，会引发各器官病变；Pb造成机体整体免疫能力降低，出现头晕、记忆力减退等表现；长期摄入含有Cr食物，人体会出现皮肤及呼吸道疾病。此外，相关研究表明，癌症形成及发展与土壤中Sn密切相关，居住在含Sn元素含量较高区域内人群患癌概率较高。第四，对土壤酶危害。土壤酶作为一类反映土壤肥力指标，可直观呈现土壤生物化学强度及方向，其酶活性受多方面因素影响，环境污染对土壤酶产生直接影响，可一定程度呈现土壤环境变化状况。
二、土壤重金属光谱检测方法
1、原子吸收光谱法
存在辐射通过自由原子蒸汽，且辐射频率与原子内部电子转移所需能量频率相吻合时，原子需从辐射场内部吸收一定的能量，电子转化为激发态，进而形成原子吸收光谱。原子吸收光谱法主要是基于含待测组分原子蒸汽，对自身光源辐射待测元素特征谱线的吸收作用，最终形成定量分析目标。其核心基础原理为从空心阴极灯中发射一定波长入射光，利用原子化器中待测元素的原子蒸汽时，其中一部分被吸收，未被吸收在分光系统和检测系统测定其实际谱线被吸收程度，将其称之为吸光度，以吸光度与该元素原子浓度为变量，呈现其两者线形关系，最终计算待测物实际含量。该检测方式利用原子吸收光谱仪达成检测目标，自身灵敏度、准确性优良，且适用于大面积土壤重金属检测，短期内完成分析，整体操作过程十分简易。该检测方法不足为无法对多元素、非金属元素进行测定。
2、原子荧光光谱法
气态自由原子吸收特征敷设之后转移至较高的能级中，随后又可转移至较低能级，并发射与原激发辐射波长相同或不同辐射，其为原子荧光光谱形成过程。原子荧光管光谱法主要是通过原子处于辐射条件下，可发射相应的荧光强度实现定量分析。
选用激发光源发出的特征发射光，照射在特定浓度原子蒸汽上，促使其形成原子荧光，处于一定条件下，荧光强度与被测溶液中待测元素浓度存在一定关系，测定荧光实际强度便可获知该元素实际含量。该测量方法不仅具有上述原子吸收优势，而且拥有原子发射特征优势，将其两者存在缺陷予以去除，自身检测灵敏度较高，受外界干扰因素较少，谱线较为简易，经济性优良；操作过程更简易，可实现多种元素检测，尤其针对Cd、Zn等元素有相当低检出限，现下超过20种元素低于原子吸收光谱法检出限[1]。
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应用过程中，其中包含多个先进科学技术，是将各类先进技术集于一身分析方法，可通过原子和离子在光源作用下，形成的特征辐射从定量和定性两方面分析土壤中各类元素，可对混合元素进行系统性分析。该检测方法应用过程中，涉及相关学科较多，如光、机、电等，可通过特征谱线强度确定最终样品中相关元素实际含量，此种检测方法更具便捷性，操作耗损时间较少，且动态化范围较大，对高含量元素、代含量元素完成分析，以及金属元素定性、定量分析，应用于多个领域中获取良好的成效。
4、激光诱导击穿光谱法
激光诱导击穿光谱法属于一类激光烧蚀光谱分析技术，基本应用原理为激光通过聚透镜会聚，高峰值功率密度促使未知样品表面物质气化、电离，进而形成高温、高能等离子体，等离子体自身释放相应的原子光谱和离子光谱，最终被光学系统予以吸收，将其输入至光纤耦合光谱仪内，利用数据采集工具完成数据信息收集、汇总，并将其及时传输至相关计算机内，分析样本中被测物质含量及实际浓度。该检测方法主要是应用原子光谱、离子光谱实际与特定元素匹配关系，以及光谱信号强度与元素定量关联性，进而对金属元素进行定性分析，该检测方式可对多种元素进行分析，检测环境要求较低，被测检测元素呈现为多元化，唯一不足是检测仪器自身费用较高，且最终检测结果自身精准性受多个因素干扰。
5、X射线荧光光谱法
X射线荧光光谱法主要是照射原子核X射线能量与原子核内层电子能量处于同一数量级时，原子核内层电子吸收射线形成能量最终转移，内层电子便存在一定空白，处于高能态外层电子便可进行补位，将剩下能量通过X线形式释放，最终形成具有各元素荧光谱线。X射线荧光光谱技术作为一类集成技术，主要应用样品对X射线吸收，与样品中成分变化进行成分定量或定性分析，应用电子技术、光谱分析技术以及计算机技术等。该检测技术应用范围十分广泛，可检测浓度范围较宽，整体检测十分高效、快速，耗损实际成本较低，在多种类型固态和液态物质检测中应用十分普遍，过程分析易实现自动化，可有效解决土壤污染元素高效、快速分析测定技术方式[2]。
6、表面增强拉曼光谱法
拉曼光谱作为一种指纹光谱，在多个领域中发挥重要价值，如物理学、化学等，拉曼光谱不仅具备高特异性优势，而且适用于生命科学研究，特别是分子水平飞标记无损检测研究。该检测方法拥有较强的灵敏度，可及时完成单分子水平检测，液体检测环境中，其检测线度可高达10-14m；可在生理盐水基上系统性观察样品，利用水的特征谱线作为参考基准，对其实际强度进行标识，且利用探测分子与基底能量间相互转化将荧光及时猝灭，可消除外界杂质对最终检测结果干扰，获取明晰拉曼光谱。重金属离子自身特征峰谱并不凸显，直接应用拉曼光谱无法完成检测目标，应及时引入标记分子协助完成检测[3]。
结束语
工农业生产效率持续性增加，农业中农药、化肥大量使用，土壤遭受严重的重金属污染，且呈上升态势。土壤中重金属含量不断增加，对人类健康及生物生长构成严重威胁，需积极应用重金属检测技术判定其实际含量。随着检测技术趋于自动化、现代化，多个先进技术应用于检测方法中，提高检测精准度。
参考文献
[1]唐胜群.X射线荧光光谱在土壤重金属检测中的应用阐述[J].工程技术与管理(英文),2019,3(10):247-249.
[2]陈娜,任楠.电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤中重金属[J].云南地质,2019,38(1):141-144.
[3]刘昭贤,孟亚宾.航空高光谱遥感在重金属土壤污染检测中的应用[J].矿山测量,2019,47(6):43-47.