悬浮进样原子光谱法直接测定土壤中的痕量元素

摘要：近些年来，由于“三废”排放、矿山开采、农业生产中过量化肥与农药的使用导致土壤中的痕量元素持续增加，包括Cd、Zn、As、Hg、Cr、Pb、Hg、Ni等，痕量元素的扩散在一定程度上影响着整个生态系统的安全性与稳定性，这类痕量元素也会在土壤中持续扩散，通过食物链传至人体，影响人体健康。文章介绍了土壤中的痕量元素的来源，是实验法介绍了悬浮进样原子光谱法直接测定土壤中痕量元素的具体方式，希望能够为痕量元素的测定提高参考。

关键词：悬浮进样原子光谱法；痕量元素；土壤；测定

在工业生产、矿山开采过程中产生的污染物中有大量痕量元素，此类痕量元素会随着污染的扩散分布在土壤、水体和空气中，致使栖息地的生态系统平衡被打破，不仅影响物种分布的多样性，也对人类健康带来了威胁，这种威胁与生物可利用性、污染物类型、迁移速度等因素相关。因此，测定土壤中的痕量元素，对各类污染物进行溯源分析，明确其转化机制与污染风险，制定修复决策方案，对于环保工作具有重要意义。

1 土壤中的痕量元素的来源

土壤痕量元素是源自于自然界和人为因素，自然界比如火山爆发、泥石流等自然地质活动，目前，土壤中痕量元素的来源还是以人为来源为主，比如工业废水的排放、污水灌溉农田、金属矿山冶炼、农业生产中过量的农药和化肥使用等。有研究人员分析了土壤中Hg离子的来源，结果显示，主要源自于农药、化肥、煤炭燃烧、电厂、煤炭运输扬尘[1]。还有研究结果显示，土壤中Hg、Cu等痕量元素是密切相关的，其来源相似，主要为工业排放。在不同区域，土壤痕量元素的组成具有明显差别，这会受到诸多因素的影响。比如，土壤中种植的高耐性植物可以有效减少痕量元素的移动，避免痕量元素进入食物链；如果土壤中的膨润土含量较高，可在一定程度上影响痕量元素的比例，另外，植物也会通过根系的吸附作用来固定痕量元素，避免其朝着四周扩散。

在我国大量的城市、农村土壤中都出现了痕量元素赋存问题，有研究人员发现，在我国福建、湖南等多个粮食产区，土壤中出现了痕量元素赋存，导致粮食减产，也对当地土壤造成了一定的污染。还有研究人员通过对化工厂周围土壤痕量元素的检测显示，农作物中痕量元素的赋存量已经超过标准，而痕量元素会通过食物链进入人体，威胁人体健康[2]。目前的主流研究认为，影响土壤痕量元素含量的因素包括内在和外在两个方向，内在因素比如植物种类、转运蛋白、根系分泌物、植物运输通道、植物细胞膜通透性等；外部元素则包括土壤成分、土壤有机质含量、pH值、区域气候、地貌、地形等。通过采用相应的物理和化学措施也会影响土壤中的痕量元素，比如研究显示，将一定数量的Si加入到土壤中，可以减少痕量元素比重；植物-有益真菌共生能够有效吸收土壤中的痕量元素，还可以有效提高植物产量。其原因是由于共生体系带来的酸性化合物会溶解土壤中的难溶性物质，提高对痕量元素的吸收速率[3]。总体来看，当前我国土壤中的痕量元素污染不容乐观，学界也针对土壤中痕量元素的迁移特点、赋存形态进行了研究，取得了显著成果，目前的研究要点主要包括痕量元素的溯源、污染物迁移转化以及生态风险评估几个方面。

2 悬浮进样原子光谱法直接测定土壤中的痕量元素

本研究以Ag痕量元素的测定为例，具体的方式为：

2.1 实验部分

2.1.1 试剂与仪器

试剂包括聚乙二醇、丙三醇、琼脂粉、曲拉通、标准储备液、磷酸二氢铵、硝酸、实验用水。仪器包括原子吸收分光谱仪、超纯水机、热解涂层石墨管、微型漩涡混合仪。在实验之前，使用稀硝酸浸泡各类器皿，使用纯水反复冲洗，烘干后备用。

2.1.2 琼脂溶液配置

将0.1g琼脂粉末置入烧杯中，加水至标准刻度线、浸泡，使用电热炉加热直至出现少量气泡后停止加热，加水定容。在这一过程中，确保琼脂能够完全溶解，保障混合液处于微沸状态。

2.1.3 悬浮液的配置

取玻棒、50ml小烧杯，称取一定量的土壤样品，在其中加入10ml 0.1%的琼脂溶液，搅拌均匀，确保土壤样品可以分散均匀，确认溶液状态符合要求后将其转移至容量瓶，使用0.1%的琼脂溶液洗涤玻棒与烧杯，重复进行3次，轻轻摇晃容量瓶，使悬浮液可以均匀分散，继续加入0.1%琼脂溶液进行定容，塞紧瓶塞后充分摇匀，使用漩涡振荡仪振荡3min以上。

2.1.4 仪器工作条件

科学设置好仪器参数，基改剂使用磷酸二氢铵，通带调整为0.5nm，波长设置为328.1nm。

2.1.5 实验方式

称取一定量的土壤样品，根据规范标准配置土壤-琼脂悬浮液，采用线性拟合的方式绘制凸显，读取痕量元素浓度，计算出具体含量。

2.2 悬浮液的稳定性

为了保障检测结果的准确性，在配置完悬浮剂后还组织了验证性试验，在悬浮液制定完毕后进行3min以上的振荡，观察沉积物的形成时间，根据试验结果显示，0.15%悬浮液的稳定性较好，因此，以此作为标准进行配置。同时，考虑到琼脂溶液的粘性，如果出现悬浮物吸附的现象，就会影响检测结果的精度，甚至无法正确读取仪器的读数，为了避免这一问题的产生，提前在琼脂溶液中添加Triton X-100，这有效提高了仪器稳定性，显著提高其吸光度值。

2.3 浓度与取样量的选择

按照规范要求，分别配置出0.20%、0.15%、0.10%以及0.05%（m/V）的悬浮液，进行3min以上的振荡，对不同浓度琼脂液的稳定性进行对比。根据观察结果来看，0.2%的悬浮液稳定性最高，但是液体的流动性较差，而0.15%的悬浮液粘度高、流动性差，影响了液体的稳定性；0.05%的悬浮液尽管流动性较好，但稳定性较差，因此，最为适合的为0.1%的悬浮剂。

分别在0.1%的悬浮剂中加入0.1g、0.2g、0.3g、0.5g的土壤样品，进行振荡，观察清液分层情况，结果显示，0.1与0.2g的土壤样品为最佳剂量，因此，选择0.1g、0.2g土壤样品制作为土壤悬浮液，测试Ag吸光度值，其中，0.1g土壤样品制作而出的悬浮液稳定性较好，以此作为检测标准。

2.4 测定条件的优化

在本试验中，选择2μL的磷酸二氢铵融合作为基体改进剂，灰化温度确定为原子化温度2000℃，根据实验结果来看，在温度处于500～600℃时，稳定性高、吸光度好，综合各类因素，本实验的灰化温度确定为500℃。

3 讨论

近些年来，由于各类因素的影响，土壤污染问题变得日益严重，痕量元素问题对于人类健康造成的负面影响也引起了全社会的关注，要提高治理工作的针对性，必须要科学检测出土壤中的痕量元素，根据检测结果以及污染物环境、经济、社会实际、水文地质等科学选择修复技术，这对于环保工作具有积极作用。根据本文的研究来看，利用悬浮进样原子光谱法直接测定土壤中的痕量元素结果准确、质量可靠，这一检测方法具有一定的可行性，值得在土壤痕量元素的检测中进行广泛推广。

参考文献：

[1]李维涵，李鹰，李剑，等. 氩气在线稀释-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中10种痕量元素[J]. 理化检验（化学分册），2023，59（7）：759-763.

[2]侯立叶. 对基于X射线荧光光谱法的土壤样品主、次及痕量元素测定的分析[J]. 清洗世界，2019，35（6）：36-37.

[3]卢静昭. 土壤--植被痕量元素迁移转化机制及水土环境效应分析[D]. 华北电力大学，2020.