簡介隨著世界人口的增多，食物短缺和可居住空間的缺乏是兩大主要問題。對土壤進行檢測可以為解決這兩個問題提供信息幫助。我們通過對土壤中養分程度的測定知道土壤維持谷物生長的能力，而通過對其污染物水平的測定可以知道這種土地是否適合居住。對于土地復墾和環境工程活動，由烴類化合物引起的土壤污染是一個嚴重問題。逸出氣體分析，更具體地說是TGA-IR，可以用來分析土壤中烴類化合物污染的程度，中紅外對提取物質的測量限可達到ppm級。在營養成分測定方面，近紅外和中紅外漫反射光譜已備受關注，因為該法比常規土壤分析方法更有優勢。不僅節約成本和時間，而且可以完成土壤測量中大量數據采集的設置。從單一的譜圖就能獲取土壤的物理、化學和生物特性，這種獲取信息的能力更增添了該技術的吸引力。

2 烴類化合物污染：TGA-IR紅外光譜有許多被烴類化合物產品污染的案例。燃料儲罐或傳輸管線中的燃料泄漏是常見的例子，還有車輛沖洗區的雨水徑流，這只是兩個例子。因此，在環境監測或土地復墾方面，土壤污染的監測是十分重要的。熱重-紅外（TG-IR）聯用可以對污染物定性和定量，而無需進行樣品的制備。獲得的土壤樣品中混有濃度大約為10％m/m的柴油燃料。把17mg的土壤試樣放入PerkinElmer TGA 4000的坩堝中，用10cm長的氣室TL8000傳輸線把TGA與PerkinElmer紅外光譜儀相聯（如圖2）。

圖3a 是土壤試樣的失重曲線，顯示了三個明顯的重疊的失重區間。在700℃，約有65％的殘留，在這個階段損失的可以認為主要是有機物。圖3b 是紅外測試的結果，此圖顯示了當溫度明顯高于環境溫度時，水蒸氣增加，這表明了土壤不是完干燥的，對應了階段的質量損失。Gram-Schmidt熱譜圖中的第yi個峰大約在230℃，這與第二階段的失重相對應。光譜分析揭示了這是水蒸氣、脂肪族烴化合物和處于1745cm-1的酯的混合物。這表明此污染物是帶有一部分生物柴油（脂肪酸甲酯）的柴油燃料。熱分析數據再次表明在此溫度區域有10％的質量損失，這與已知的柴油濃度相一致。

3 烴類化合物污染：中紅外如果污染濃度很低，那么必須進行樣品制備。經過溶劑萃取，中紅外可以檢測到ppm（10-6）量的污染物。有三種不同的紅外光譜方法可以測量環境中的烴類化合物（也常用這些方法測量水中的油量）。

1）使用全鹵化溶劑（因C-H伸縮模式而沒有吸收）中萃取非極性物質，再用相對較長的傳輸光程測定試樣的光譜。這種方法利用了較長的傳輸光程和牢固的C-H鍵，因此靈敏度高，但是所需的溶劑比較昂貴。

2）使用揮發性碳氫類化合物溶劑（如戊烷或己烷）用于萃取。將已知容量的提取液放置在衰減全反射（ATR）晶體上，進行光譜測定。該方法靈敏度低，但使用的溶劑易得到。

3）使用環己烷作為萃取劑，用紅外透過率的方法進行測定。該法所需的光程較短，定量的鍵較弱，因此其靈敏度比之前的方法都低，而優點是使用的溶劑易得，傳輸取樣便利。這些萃取方法對于干燥、易分開的土壤很有效，但是如果土壤潮濕、聚為一團就不容易了。在這種情況下，如果先將土壤初步地碾碎，均勻地涂在托盤上，再放置一夜干燥或許就能得到較好的結果。

4土壤的營養評價：中/近紅外使用紅外光譜技術分析土壤的營養性比使用傳統的ICP-MS或XRF技術分析具有許多優點。首先，系統的成本遠遠低于傳統方法，無論是初始購買價格還是后續的保養。其次，檢測快速，可在現場測試并當場得到答案。缺點：測量不直接，因此化學統計模型必須與收集到的寬泛、大量的光譜數據相關聯，這樣的結果才有意義。中紅外和近紅外漫反射光譜技術均已用于土壤分析中。中紅外可以提供有關土壤性質的更豐富的信息，這是因為檢測到的礦物和有機物的基本振動與土壤性能（如維持植物生長的能力）有關。近紅外檢測到的是土壤中物質的較簡單的泛頻峰，其具有易重疊、較寬吸收峰的特征。

中紅外已在非洲撒哈拉以南地區用于分析土壤維持植物生長的能力。圖5是在現場使用PerkinElmer Spectrum Two光譜儀分析的實例。

5 結論土壤測定對于世界持續的人口膨脹來說至關重要。雖然一些以實驗室為基礎的技術可用于這些測量，但事實已表明中紅外可以進行土壤污染程度和營養水平的分析，且快速和低成本。