土壤中重金屬監(jiān)測(cè)前處理方法研究

張亞南　宋彥杰

摘 要：隨著我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展，土壤環(huán)境問(wèn)題也逐漸的受到國(guó)家的重視，尤其是土壤環(huán)境中的重金屬污染問(wèn)題，嚴(yán)重的威脅著植物的生長(zhǎng)，對(duì)人們生活和生產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。由于土壤的重金屬污染問(wèn)題在短時(shí)期內(nèi)不可能快速的解決，并且也是短期不可逆過(guò)程。在土壤植物系統(tǒng)中，一旦土壤出現(xiàn)重金屬污染問(wèn)題，重金屬會(huì)隨著食物鏈進(jìn)入到農(nóng)產(chǎn)品中，嚴(yán)重的影響到了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全，危害到人們的健康。因此對(duì)土壤中重金屬污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)是十分必要的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于土壤中重金屬的監(jiān)測(cè)方法主要出現(xiàn)了以下的幾種：高光譜學(xué)（基于3S技術(shù)）、環(huán)境磁學(xué)、生物學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：土壤 重金屬 監(jiān)測(cè) 前處理 方法 分析研究

1重金屬污染概述

重金屬污染主要是指汞、鎘、鉛、鉻以及金屬砷等生物毒性顯著的重金屬，也指具有一定毒性的一般重金屬，例如鋅、銅、鈷、鎳、錫等。但是就目前來(lái)說(shuō)，在重金屬中人們最為重視和關(guān)注的是汞、鎘、鉛等。由于重金屬污染是現(xiàn)在土壤污染中面積最廣，危害性最大的環(huán)境問(wèn)題之一，我國(guó)對(duì)這方面的問(wèn)題也十分重視。在2013年的時(shí)候國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了《近期土壤環(huán)境保護(hù)和綜合治理工作安排》，文件中對(duì)土壤重金屬污染問(wèn)題提出了相關(guān)的方法，對(duì)于土壤重金屬監(jiān)測(cè)分析具有十分重要的意義和作用。對(duì)土壤重金屬的監(jiān)測(cè)有多種方法，首先是有傳統(tǒng)的測(cè)定方法，主要是使用化學(xué)分析儀器，例如原子吸收光譜（AAS）、原子熒光光譜（AFS）、電感耦合離子體發(fā)射光譜（ICP-AES）、分光光度法、電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法、電化學(xué)法等各種各樣方法。但是使用這些方法對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行監(jiān)測(cè)都需要價(jià)格昂貴的儀器，并且監(jiān)測(cè)的過(guò)程也是十分復(fù)雜的，這就使得監(jiān)測(cè)工作的效率十分低下，監(jiān)測(cè)的成本也比較高的。而且其中使用的有機(jī)試劑對(duì)環(huán)境也容易造成污染，這就使得使用傳統(tǒng)的方法監(jiān)測(cè)土壤中的重金屬很難滿足相關(guān)的要求。

2土壤重金屬監(jiān)測(cè)方法分析

2.1異位監(jiān)測(cè)方法

對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行監(jiān)測(cè)所使用的異味監(jiān)測(cè)方法其實(shí)是一種比較傳統(tǒng)的方法，我們使用這種方法對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)的時(shí)間是比較長(zhǎng)的，但是精準(zhǔn)度是比較高的，因此在土壤重金屬監(jiān)測(cè)中的使用也是比較廣泛的。我們首先是需要對(duì)樣品進(jìn)行采樣，然后就需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，而實(shí)驗(yàn)室分析的方法我們是可以分為化學(xué)分析法和儀器分析法這兩種。

2.1.1化學(xué)分析方法

化學(xué)分析法主要是以特定的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法，在土壤重金屬監(jiān)測(cè)中常常使用的化學(xué)分析方法主要是滴定法（容量法）。這主要是由于這種方法在土壤重金屬監(jiān)測(cè)中相關(guān)的操作是比較簡(jiǎn)單的，而且結(jié)果也比較準(zhǔn)確。但是由于相關(guān)的樣品前處理比較繁瑣，而且靈敏度也比較低，因此常常用在土壤中重金屬含量以及一些微量元素的研究和分析。

2.1.2儀器分析方法

對(duì)土壤重金屬進(jìn)行監(jiān)測(cè)過(guò)程中，由于化學(xué)分析法不能精準(zhǔn)的定量其中的重金屬，因此在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中就將精密的儀器引入到化學(xué)分析中，目前，在土壤重金屬監(jiān)測(cè)中所使用的儀器主要包括光學(xué)類儀器、電化學(xué)類儀器和聯(lián)用儀器。

2.2 原位監(jiān)測(cè)方法

原位監(jiān)測(cè)方法其實(shí)就是在不影響被測(cè)物的狀態(tài)以及周圍環(huán)境的前提下，對(duì)目標(biāo)物的含量進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線跟蹤測(cè)定。對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行監(jiān)測(cè)主要是采用電磁感應(yīng)、地理信息系統(tǒng)等相關(guān)的方法以及先進(jìn)的多元統(tǒng)計(jì)和地理統(tǒng)計(jì)的方法，這樣不僅方便了對(duì)土壤特性的分析研究，而且能在時(shí)間和空間上對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行科學(xué)的分析和研究。這種研究方法主要是利用全球定位系統(tǒng)定位被監(jiān)測(cè)地區(qū)的土壤，依靠原位分析技術(shù)結(jié)合遙感技術(shù)獲取相關(guān)信息，對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行有效、科學(xué)的監(jiān)測(cè)。目前，支持原位分析法的相關(guān)技術(shù)主要包括以下的三種，分別是高光譜分析技術(shù)、環(huán)境磁學(xué)技術(shù)和生物量間接測(cè)定技術(shù)。

3前處理方法分析

3.1電加熱-全酸分解法分析

土壤重金屬監(jiān)測(cè)前處理方法首先是電加熱—全酸分解法，步驟主要是如下幾方面：首先，在監(jiān)測(cè)的時(shí)候進(jìn)行采樣。取0.5000g的土壤樣品放置在四氟乙烯坩堝中，加入幾滴水潤(rùn)濕，加入10mL濃鹽酸，低溫加熱蒸發(fā)到剩下5mL的時(shí)候，加入15mL濃硝酸，加熱到粘稠現(xiàn)象，再加入10mL氫氟酸繼續(xù)進(jìn)行加熱，適時(shí)的搖動(dòng)坩堝，最后加入5mL高氯酸，繼續(xù)進(jìn)行加熱處理，一直到白煙冒盡，分解物出現(xiàn)了白色或者是淡黃色的粘稠物。對(duì)分解物進(jìn)行冷卻處理之后使用稀酸溶液10%的硝酸對(duì)坩堝內(nèi)壁以及坩堝的蓋子進(jìn)行沖洗，溫?zé)崛芙饩蜁?huì)出現(xiàn)殘?jiān)鋮s處理之后就定容在50mL。

3.2微波消解法分析

使用微波消解法對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅能夠使得土壤樣品的處理更加準(zhǔn)確和安全，而且還可以使樣品的處理更加快速。這主要是由于微波是一種頻率在300GHz的電磁波，當(dāng)電磁波通過(guò)采集的土壤樣品的時(shí)候，極性分子能夠隨著微波的頻率快速進(jìn)行變換和取向。例如將微波調(diào)制為2450MHz的時(shí)候，分子每一分鐘的變換方向就達(dá)到了24.5億次，這就使得分子來(lái)回的進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，并且與周圍的分子相互碰撞和摩擦，總能量就不斷的增加，使得土壤樣品的溫度不斷上升，使得試液中的帶電粒子、水合離子等在交變的電磁場(chǎng)中出現(xiàn)來(lái)回的遷移運(yùn)動(dòng)，并與鄰近的分子出現(xiàn)撞擊運(yùn)動(dòng)。由于受到電場(chǎng)力的作用，使得試樣的溫度不斷的升高。微波消解法主要是通過(guò)土壤樣品與酸的混合物吸收微波能，快速加熱，達(dá)到消解土壤樣品的目的。

4結(jié)束語(yǔ)

土壤是人類生存中重要的自然資源之一，也是人類生態(tài)環(huán)境中的重要組成部分。隨著我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展、城市污染加劇以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)的使用，使得土壤的污染程度不斷加深，尤其是土壤重金屬污染問(wèn)題，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有著嚴(yán)重的影響，不僅會(huì)阻礙農(nóng)作物和植物的生長(zhǎng)，而且還會(huì)影響到農(nóng)作物的產(chǎn)量，嚴(yán)重的還會(huì)污染地下水資源。本文主要就土壤中重金屬監(jiān)測(cè)過(guò)程中的前處理方法進(jìn)行分析研究，希望可為我國(guó)土壤中重金屬的監(jiān)測(cè)和處理提供一些建議和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 石奧.測(cè)定土壤中重金屬元素時(shí)前處理方法的改進(jìn)[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)，2016，6（04）：4-7.

[2] 孫晨秋，張艷飛，姜東波，趙智慧.土壤重金屬分析前處理方法比較研究[J].中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，25（02）：64-66.