土壤中重金屬含量檢測(cè)技術(shù)分析

沙拉·托合塔爾汗，娜孜拉·扎曼別克

（新疆環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，烏魯木齊 830011）

土壤中的重金屬對(duì)各行各業(yè)的生產(chǎn)都有直接的影響，一旦土壤被重金屬污染，不僅會(huì)影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量安全，還會(huì)嚴(yán)重影響人們的生活環(huán)境。此外，土壤中超標(biāo)的重金屬也將通過雨水滲入地下，給地下水帶來污染，影響人們生活飲用水的質(zhì)量，也給環(huán)境治理部門的工作帶來很大的難度。因此，對(duì)土壤中主要重金屬的含量進(jìn)行檢查十分必要。

1 土壤重金屬污染概述

重金屬污染的類型比較多樣，能夠給土壤造成污染的重金屬也有很多種，其中包括Hg、Cr、Pb等具有一定生物毒性的重金屬，還有Zn這樣毒性比較小的金屬元素。這些具有顯著生物毒性的金屬一旦進(jìn)入土壤當(dāng)中，就會(huì)被土壤中的膠體吸附，之后重金屬會(huì)與土壤中的無機(jī)物、有機(jī)物等產(chǎn)生反應(yīng)，生成一種全新的混合物。這種混合物不會(huì)再與土壤中其他有機(jī)物、無機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，因此它不會(huì)被土壤中的微生物分解，該混合物變?yōu)橐环N不能降解的物質(zhì)存在于土壤當(dāng)中，經(jīng)過時(shí)間的推移，這種混合物的量越聚越多，最終導(dǎo)致土壤的變化[1]。這些混合物雖然不會(huì)被土壤中的微生物降解，但是可以被植物吸收，人類或者動(dòng)物食用植物，使這些混合物進(jìn)入體內(nèi)，最終影響人們的身體健康。值得注意的是，土壤中有一些重金屬有可能會(huì)轉(zhuǎn)變成烷基化合物，這種化合物的毒性會(huì)比之前化合物的毒性要強(qiáng)上許多倍，所以烷基化合物給人們的生命健康造成的影響會(huì)更大。

2 土壤重金屬污染現(xiàn)狀

改革開放后，中國(guó)政府對(duì)于工業(yè)給予了極大的扶持力度，這無疑推動(dòng)了工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)工業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)也貢獻(xiàn)出了巨大的力量，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)指數(shù)的增長(zhǎng)。在這樣的時(shí)代背景下，工業(yè)廢棄物隨意排放，對(duì)人們的生存環(huán)境造成了極大的影響。沒有經(jīng)過嚴(yán)格處理和檢驗(yàn)的生活廢水與工業(yè)廢水排入河流當(dāng)中，重金屬的含量往往超過排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，有時(shí)這些被排放的廢水重金屬含量可以達(dá)到數(shù)百微克每升，污泥中所含重金屬甚至高達(dá)1 g/L，這對(duì)于我國(guó)的水體而言是嚴(yán)重的威脅。因此，人們必須要對(duì)污水排放進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管，避免污水流入土壤，導(dǎo)致重金屬大量堆積，給土壤造成嚴(yán)重的污染。

3 土壤中的重金屬含量檢測(cè)技術(shù)

土壤中重金屬含量檢測(cè)技術(shù)主要包括傳統(tǒng)的光譜技術(shù)、新型檢測(cè)技術(shù)等，下面列舉幾種技術(shù)在土壤重金屬含量檢測(cè)中的應(yīng)用。

3.1 傳統(tǒng)光譜技術(shù)

3.1.1 原子熒光光譜法

此種方法適用于對(duì)有熒光的重金屬進(jìn)行檢測(cè)，但是在進(jìn)行土壤重金屬檢測(cè)的過程中有些重金屬本身并沒有熒光，因此需要添加一定的熒光分析試劑，使得原子光譜法的使用更加靈活[2]。原子熒光法對(duì)于重金屬含量的檢測(cè)速度快，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可以作為一種基礎(chǔ)的重金屬檢測(cè)技術(shù)。例如，向土壤樣本中加入王水，微波消解對(duì)銅進(jìn)行萃取，然后利用氧化法對(duì)土壤中的Cd元素含量進(jìn)行檢測(cè)。

3.1.2 原子吸收光譜法

此種方法是為了提高重金屬的靈敏性，以提升樣本的檢測(cè)水平，一般應(yīng)用于檢測(cè)的準(zhǔn)備階段。此種方法與濕法、干法、微波消解法進(jìn)行結(jié)合，可以對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行快速的定量分析[3]。

3.1.3 X射線熒光光譜法

此種方法能夠?qū)崿F(xiàn)大批量的土壤檢測(cè)，可檢測(cè)的重金屬種類多，具有很好的發(fā)展前景。其中，超軟X射線對(duì)重金屬檢測(cè)的靈敏度高，是此種檢測(cè)法中的一種主流發(fā)展方向?，F(xiàn)階段，此法能夠直接檢測(cè)出重金屬濃度含量，能夠迅速判別重金屬種類。

3.1.4 電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法

電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法是以等離子體為激發(fā)光源的原子發(fā)射光譜測(cè)試分析方法，可同時(shí)對(duì)多元素進(jìn)行定性、定量檢測(cè)，其檢出限低、耗時(shí)少、準(zhǔn)確度高[4]。但是，此法檢測(cè)的成本較高，干擾元素多，檢測(cè)過程比較復(fù)雜，對(duì)前處理要求和檢測(cè)人員要求都高。

3.2 新型檢測(cè)技術(shù)

3.2.1 酶抑制法

重金屬元素可以對(duì)細(xì)胞活性產(chǎn)生抑制作用，因此使用活性酶進(jìn)行土壤檢測(cè)檢測(cè)，通過分析酶活性判斷土壤中是否含有重金屬。此種檢測(cè)方法需要進(jìn)行定性要求才能進(jìn)行使用，使用的可抑制活性酶要與所需檢測(cè)重金屬含量進(jìn)行匹配。同時(shí)，該方法對(duì)驗(yàn)環(huán)境的要求比較苛刻，必須選擇好相應(yīng)的緩沖液才能夠精確分析土壤中的重金屬含量。

3.2.2 生物傳感器法

由于生物傳感器會(huì)因各種外界因素的影響縮短壽命，影響土壤檢測(cè)的結(jié)果，因此此種方法還未普及，現(xiàn)階段人們對(duì)生物傳感器進(jìn)行大量的研究。例如，新型葡萄糖氧化酶生物傳感器能夠有效地對(duì)土壤中的汞元素含量進(jìn)行檢測(cè)，此種傳感具有可再生能力，能夠進(jìn)行循環(huán)使用，這無疑大大節(jié)省了生物傳感器的檢測(cè)費(fèi)用。

3.3 電化學(xué)分析檢測(cè)技術(shù)

電化學(xué)分析檢測(cè)運(yùn)用電化學(xué)傳感器對(duì)土壤中的重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)，這種檢測(cè)方式速度比較快，檢測(cè)過程全程自動(dòng)化，因此較多地應(yīng)用于土壤現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。需要注意的是，這種檢測(cè)技術(shù)容易受其他土壤污染物的影響，其主要應(yīng)用于對(duì)普通漿料的檢測(cè)。所以，電化學(xué)檢測(cè)也是未來檢測(cè)手段中一項(xiàng)需重點(diǎn)研發(fā)的工作，以提升檢測(cè)的靈敏度與檢測(cè)過程中的抗干擾水平。

3.4 免疫分析檢測(cè)技術(shù)

免疫分析檢測(cè)技術(shù)的靈敏性較高，檢測(cè)過程比較特殊，通過使用免疫分析的手段對(duì)土壤中重金屬的含量進(jìn)行檢測(cè)。在使用此種檢測(cè)方式時(shí)，人們需要注意：一是確保載體蛋白能與金屬離子的化合物連接并產(chǎn)生免疫原性；二是為保證氧化還原反應(yīng)的順利進(jìn)行，人們應(yīng)為檢測(cè)絡(luò)合物預(yù)留一定的空間結(jié)構(gòu)。為確保檢測(cè)過程的精準(zhǔn)性，工作人員要注意將具有特異性抗體與金屬化合離子進(jìn)行綜合[5]。

3.5 太赫茲光譜檢測(cè)技術(shù)

太赫茲光譜檢測(cè)技術(shù)是一種新型的前沿科技，通過對(duì)分子內(nèi)部或分子間相互作用進(jìn)行激勵(lì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤重金屬含量的有效探測(cè)。從本質(zhì)上來講，它就是通過化學(xué)激勵(lì)震動(dòng)所需吸收能量對(duì)土壤中的重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)。使用此項(xiàng)技術(shù)的大多為科研工作人員。

4 土壤重金屬含量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展

對(duì)于土壤檢測(cè)未來的發(fā)展方向，有以下幾點(diǎn)建議：一是改進(jìn)傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行完善，提升檢測(cè)的水平和效率，使檢測(cè)能夠向更加便捷的方向發(fā)展；二是對(duì)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，挖掘更加先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，在現(xiàn)有水平基礎(chǔ)上提升檢測(cè)的精準(zhǔn)性[6]。當(dāng)前是傳統(tǒng)檢測(cè)手段與新型檢測(cè)技術(shù)并行的一個(gè)時(shí)期，這為土壤檢測(cè)、土壤重金屬檢測(cè)管理提供了大量數(shù)據(jù)與技術(shù)方面的支持。

目前，土壤檢測(cè)主要使用的傳統(tǒng)手段，因此檢測(cè)流程相對(duì)復(fù)雜，檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，檢測(cè)效率較低，在短時(shí)間內(nèi)無法做到對(duì)樣本的精確檢測(cè)。未來，檢測(cè)技術(shù)應(yīng)向更加高效便捷的自動(dòng)化方向發(fā)展，縮減人力手工檢測(cè)時(shí)間，使土壤檢測(cè)的水平再上一個(gè)高度。新型技術(shù)的應(yīng)用將極大提升土壤中重金屬污染情況的檢測(cè)，從而對(duì)土壤中重金屬的含量及其區(qū)域的污染情況有充足的認(rèn)識(shí)，為環(huán)境治理提供參考依據(jù)，同時(shí)通過環(huán)境檢測(cè)及時(shí)整治區(qū)域環(huán)境，對(duì)污染較為嚴(yán)重的區(qū)域進(jìn)行化工生產(chǎn)的管制，提升區(qū)域環(huán)境質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，人們必須重視重金屬污染問題，特別是土壤重金屬污染。重金屬含量檢測(cè)技術(shù)有利于檢測(cè)土壤環(huán)境，防止發(fā)生重金屬污染，全面保護(hù)土地資源。重金屬檢測(cè)技術(shù)要結(jié)合土壤的實(shí)況展開研究與治理，積極預(yù)防土壤污染，發(fā)揮土壤中重金屬含量檢測(cè)技術(shù)的有效性，滿足土壤環(huán)境治理的基本需求。

1 黃艷貞.土壤中的重金屬污染及檢測(cè)技術(shù)分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2017，48（10）：86.

2 康愛華.土壤重金屬光譜檢測(cè)方法的探析[J].工程技術(shù)，2016，（12）：314.

3 范藍(lán)志，邢雅周，李宗陽(yáng)，等.便攜式土壤重金屬檢測(cè)儀設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息，2017，（15）：62-63.

4 劉立紅，孫 晶，陳麗華，等.土壤中重金屬含量的檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J].化工時(shí)刊，2017，（2）：41-44.

5 吳君蘭，張國(guó)平，朱 恩，等.土壤中重金屬含量檢測(cè)技術(shù)的研究[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2005，（4）：4.

6 周寶宣，袁 琦.土壤重金屬檢測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].應(yīng)用化工，2015，（1）：131-138.