原子吸收光谱分析在环境监测中的应用-永利国际

原子吸收光谱法在环境监测中具有广泛的应用，其中火焰原子吸收法的应用更为普遍，火焰法可直接测定水中低至μg/l级，实际测量范围在μg/l~ mg/l级，氢化物发生原子吸收法和冷原子吸收原子石墨炉原子吸收法比火焰法高1-3个数量级，可以测定μg/l~ ng/l级的痕量和超痕量成分。用空气-乙炔火焰、氧化亚氮-乙炔火焰及氢化物发生原子吸收、石墨炉技术等可测定元素周期表中70个金属元素，再利用某些化学反应还可间接测定一些非金属元素和有机化合物。

采用原子吸收光谱法进行环境监测都是建立在水溶液检测的基础上的，这方面有许多成熟的方法，对于大气中颗粒物中的金属污染物可以转换到溶液中，土壤和固体废物中的金属污染物也可以经过样品消解后，转换到溶液中，最后都可以采用水的监测方法进行测定。目前，原子吸收光谱法已成为环境中重金属污染物测定的主要方法之一。我国从20世纪七十年代，就开始在环境监测领域应用原子吸收光谱法，做了许多工作，并取得了很大成绩。

 水环境监测方法

原子吸收法是水质监测金属元素非常成熟而又成功的技术，又是应用十分普遍的方法。较高浓度用火焰法测定，较低浓度用石墨炉技术测定。火焰原子吸收法可测定水中mg/l级和μg/l级的金属元素，在环境水质中，除了na 、k 、ca² 、mg² 、cl^-、so₄^2-的浓度在mg/l级以外，其它许多金属离子和非金属离子的浓度多在0.0x~0.000xmg/l级。在此情况下，如何提高火焰原子吸收测量的灵敏度，降低检出限，来提高水质监测的定量水平就显得特别重要。

在《水和废水标准检验法》中，用直接进样空气-乙炔火焰原子吸收法测定的金属有sb、bi、cd、se、cr 、co 、cu 、au 、ir 、fe 、pb 、li 、mg 、mn 、ni 、pt 、k、rh、ag、na、sr、tl、sn、zn，用吡咯烷二硫代氨基甲酸铵（apdc）与金属螯合萃入甲基异丁基酮（mibk），测定低浓度cd、cr、co、cu 、fe 、pb 、mn 、ni 、ag 、zn , 用直接进样氧化亚氮-乙炔火焰原子吸收法测定的有al、ba、be、mo、os、si、th、ti、v，用8-羟基喹啉螯合，然后萃入mibk，测定低浓度的al、be，用氢化物发生法，吸入氩-氢火焰或氮-氢火焰，测定as和se，用冷蒸气技术测定hg。

中国环境监测总站编写的《水和废水监测分析方法（第四版）》中，介绍了应用原子吸收光谱法测定水中的金属及其化合物，有些方法已被列为国家标准分析方法。

大气环境监测

由于人类的活动，排放了大量的污染物质，使得空气中有些物质的浓度超过了背景浓度，当这些物质的浓度对人类健康和自然生态环境产生不利影响时，就说空气受到了污染。颗粒物污染是空气中最重要的污染物之一，我国大部分地区空气中的首要污染物就是颗粒物，尤其是在北方地区。根据颗粒物的粒径大小通常可以分为降尘、总悬浮颗粒物（tsp）、可吸入颗粒物（pm₁₀）、粗颗粒物和细颗粒物，其中总悬浮颗粒物和可吸入颗粒物中往往吸附了一些重金属元素，由于pm₁₀的空气动力学直径小于10μm，可以通过呼吸进入人体的上、下呼吸道，因此份外引起人们的注意。有些汽车使用了含铅汽油，使得交通干线两旁空气及植被中的铅被吸附在tsp、pm₁₀和气溶胶中。由于tsp有相当大一部分来源于燃煤、燃油烟尘以及冶金、化工、建筑等工业粉尘，因此对一些重金属元素相对于土壤扬尘有所富集。

空气污染监测包括空气质量监测、酸沉降监测、污染源监测、污染事故监测、室内空气监测等，原子吸收光谱法主要用在对颗粒物中重金属的分析监测上。在采样时，用滤膜采集颗粒物样品，经消解制备成样品溶液，再用原子吸收光谱法测定。

固体废物环境监测

固体废物是指人类生产和生活中所丢弃的固体和泥状物质，它包括各种工业固体废料、废渣和污泥、建筑垃圾、生活垃圾、农业垃圾等。固体废物来源广泛，种类繁多，组成复杂。从不同的角度出发，可进行不同的分类。按固体废物的危害性，可分为危险废物和一般固体废物。在环保工作中，危险废物的监测及治理尤其引起人们的关注。在gb5085-1996《危险废物鉴别标准》中，将危险废物定义为具有腐蚀性、急性毒性、浸出毒性、反应性、传染性、放射性等一种及一种以上危险特征的废物。

浸出毒性是指固态的危险废物遇水浸沥，其中有害的物质迁移转化，污染环境，浸出的有害物质的毒性称为浸出毒性。在浸出毒性鉴别中，规定了浸出毒性鉴别标准值，当浸出液中任何一种危害成分的浓度超过表1所列的浓度值，则该废物就是具有浸出毒性的危险废物。

表1 危险废物浸出液毒性鉴别标准值和测定方法

对于固体废物有害成分的分析方法中应用原子吸收的有：溶液直接进样和ki-mibk萃取火焰法测定cd、pb、 ag，ddti-乙酸乙酯萃取火焰法测定zn，氢化物发生测定as、sb、se、bi，溶液直接进样火焰法测定cr、cu、ni、mn、涂层石墨管法测定be、sn、火焰法测ba。

土壤环境监测

土壤是由地壳中的岩石经长期风化而行形成的，作为一个独立的自然体，一般是指地表2米左右具有肥力能长出植物的疏松土层。土壤是整个生物的基础，是人类环境的一个重要组成部分。土壤污染是指由于人类的生产和生活活动所产生的对人体有害的物质，通过各种途径进入土壤，并不断蓄积，当这些污染物质的数量超出土壤的自净能力，破坏了动态平衡，就会造成土壤组成、结构和功能的变化，导致影响农作物和植物的正常生长和发育，甚至会有些污染物通过根茎在植物体内积累，降低产量和质量。另一方面，在大范围内土壤污染会影响生态环境。

土壤污染具有隐蔽性、潜伏性、不可逆性、长期性和后果严重性等诸多特点，耕地土壤污染会导致生物品质不断下降，长期污灌会造成严重的土壤污染和农产品质量下降。

《土壤环境监测技术规范》（hj/t166-2004）主要由布点、样品采集、样品处理、样品测定、环境质量评价、质量保证及附录等部分构成。在每个部分规范了土壤监测的步骤和技术要求。

与水和大气相比，土壤监测有其特殊性。水和大气都是流动体，处在经常性的运动之中，一旦污染物进入水体或大气后，很容易混合，因而在某一范围内污染物的分布比较均匀。但土壤是固、液、气三相的混合体，主体是固体。当污染物进入土壤后，不易得到混合，使得样品往往带有很大局限性。这就需要在土壤样品采集时，要尽可能地保证样品的代表性和合理性。

土壤样品的采集是土壤分析工作中的重要环节，是关系到分析结果和由此得出的结论是否正确的一个先决条件。实践证明，采样误差对结果的影响往往大于分析误差，因此，所采集的土样要具有充分的代表性，能反映土壤的真实情况。土样采集的地点、层次、方法、数量、时间等是由分析目的来决定的。

采集污染土壤样品之前，要对被调查地区的自然条件（包括地质、地形、植被、水文、气候等）、农业生产情况（包括土地利用、作物生长与产量、耕作、水利、肥料、农药等）、土壤性状（包括土壤类型、层次特征、分布及农作物生产特征等）以及污染历史与现状（通过水、气、农药、化肥等途径以及矿床的影响）等进行调查研究。

在调查的基础上，根据需要布设采样地点，以代表一定面积的地区和地块，并挑选一定面积的对照地区或地块，布置一定数量的采样地点。土壤监测的布点需要考虑三个方面：不同的土壤类型都要布点、在一定区域面积内至少要有一个采样点，要在非污染区的同类土壤中布设一个或几个对照采样点。除了横向采样外，有时还要在土壤表面下沿土壤剖面不同深度采样比较。

环境土壤样品采样方式与农业土壤样品采样有很多相似之处，采样方法有对角线采样法、梅花形采样法、棋盘式采样法和蛇形采样法，应该根据具体情况选取合适的采样方法。为了解土壤污染对植物、农作物影响时，一般采样深度在耕层地表下15～30cm处，对于根深的作物可取到50cm深处的土壤样品。采样时，由下层向上逐层采集，各层内分别用小土铲切取一片片土壤，然后集中起来混合均匀，通常现挖取稍多的土样（1～2kg），经充分混匀，按四分法留取0.5～1 kg，收集在聚乙烯袋或硬质玻璃容器内。若为多点混合样，则应在每点取土后按四分法弃取，然后将各点土样混合，再按四分法弃取。若被分析的的是金属，则应将与铁铲等取土器械接触的部分土样弃去除了特殊项目（如游离挥发酚等）需要新鲜土样外，多数项目需用风干土样。风干的土样易于混合均匀，重复性和准确性都比较好。土壤风干的方法是将田间采集回的土样全部倒在塑料薄膜或纸上，趁半干状态时把土块压碎，除去残根等杂物，铺成薄层，经常翻动，在阴凉处使其慢慢风干。

风干后的土样，用有机玻璃棒或木棒碾碎后，过2mm尼龙筛，去除2mm以上的沙砾和植物残体（若沙砾含量较多，则应计算它占整个土壤的百分数）。将上述风干的细土反复按四分法弃取，最后留下足够分析用的数量，重金属测定可留土样1000g左右。

土壤环境监测的项目主要有重金属和非金属（如铅、锌、汞、铬、镉、砷等）、农药（如有机氯、有机磷等）、石油类等。在测定土壤中金属时最常用的的就是原子吸收光谱法。