土壤重金屬檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢探微

李顯歌

（南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南 南陽 473000）

土地是人們進(jìn)行一切活動的根源，人們在土地上生活工作學(xué)習(xí)，所食用的食品，所喝的水源都離不開土地。尤其是對我國農(nóng)業(yè)有著至關(guān)重要的影響作用，人們?nèi)粘Ｋ秤玫氖卟怂魇扯忌a(chǎn)于土壤之中，包括我們?nèi)粘Ｋ嬘玫乃匆才c土壤有著息息相關(guān)的聯(lián)系[1]。對此國家應(yīng)該大力重視土壤重金屬檢測技術(shù)，加大對土壤重金屬檢測技術(shù)的研究和投入，也是為人們的食品健康安全以及生態(tài)環(huán)境添加了一種保障。

1 研究土壤重金屬檢測技術(shù)的原因

土壤重金屬污染問題是我國大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)所遺留的一個重要問題，不只局限于一處，在我國各個地方都存在著這個問題。重金屬污染最大的特點就是沒有顏色沒有氣味，長期污染著土壤，會給土壤造成極大的傷害，也影響著農(nóng)作物和畜牧業(yè)的發(fā)展，也侵蝕著我們所飲用的水源，一開始的時候可能沒有任何的反應(yīng)，但時間一長，會給人們的身體造成極大的傷害。舉一個例子，一個化工廠周圍的人們莫名得了一種怪病，臉上出了很多斑點，還沒有力量，當(dāng)?shù)氐尼t(yī)療水平也并不是很先進(jìn)，醫(yī)生們不能及時的了解他們患病的原因，慢慢的出現(xiàn)了有人患病死亡的事件[2]。國家得知了這里的疫情，便組織了一支醫(yī)療團(tuán)隊進(jìn)行救援，后來得知這里的土地受到了嚴(yán)重的金屬污染，他們所使用的食品水源都受到了污染，長期的食用這些食品和水源，造成了他們的身體中毒，威脅著他們的人身健康安全。為了保護(hù)人們的身體健康安全，為了保護(hù)農(nóng)作物可以安全的生產(chǎn)，勢必要加大對土壤重金屬的檢測，控制好土壤重金屬污染問題。

2 重金屬污染土壤的介紹

如果土土壤中所含的金屬比重大于5的話，被重金屬所污染的土壤。重金屬土壤中的中金屬成分主要是鉛、銅、鋅、鈷等擁有一些有害成分的重金屬，這些重金屬成分不容易被自然分解，會長期的殘留在土壤當(dāng)中，危害土壤中的微生物的生存，破壞土壤中的營養(yǎng)成分，影響土壤以后的使用。重金屬還會由土壤轉(zhuǎn)移到農(nóng)作物之中，會嚴(yán)重危害人們和動物的身體安全[3]。

3 重金屬檢測常規(guī)方法

3.1 光譜檢測方法

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得基于光與物質(zhì)間相互作用建立起來的分析檢測土壤重金屬方法得到業(yè)界普遍認(rèn)可，并且取得顯著的成效。是依據(jù)光的吸收、發(fā)射、散射等作用，通過運(yùn)用光學(xué)儀器檢測出具體情況，然后再進(jìn)行深入研究分析，從而得出土壤中重金屬含量。

圖1 光譜檢測法

主要包括原子吸收、發(fā)射光譜法、原子熒光光譜法、離子體發(fā)射光譜法、激光誘導(dǎo)擊穿光譜法、X射線熒光光譜法以及分光光度法等。在實際工作中要堅持具體問題具體分析原則，這樣會更加具有針對性，起到事半功倍的效果，對于土壤中重金屬含量檢測更加準(zhǔn)確，了解到具體情況。

3.2 電化學(xué)檢測方法

（1）離子選擇性電極法。原理是將溶液中某種特定離子的活度轉(zhuǎn)化成一定電位的能力，其電位和溶液中給定離子活度具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，通過分析這種特定關(guān)系可以得出金屬含量的多少，操作起來非常簡單方便。

（2）極譜分析法。用特定的滴汞電極作為工作時所用的電極，通過測定電解反應(yīng)過程中的電流、電壓，根據(jù)二者之間關(guān)系進(jìn)行定量分析的方法，同時應(yīng)用比較廣泛地技術(shù)還有極譜催化波、單掃描及脈沖極譜法等，都可以發(fā)揮出有效的作用。

（3）電位溶出分析法。在恒電位的條件下讓被測物質(zhì)預(yù)先經(jīng)過電解并逐漸富集在工作電極上，然后使用一些化學(xué)試劑或者附加電流讓富集的待測物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)溶出，在過程中要記錄好電極電壓E隨著時間t變化的曲線，最后進(jìn)行分析的方法。

4 目前我國所使用的土壤重金屬檢測技術(shù)

我國現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平已經(jīng)可以去檢測土壤中的重金屬成分，并且發(fā)明出很多種有關(guān)土壤重金屬的檢測技術(shù)，不只是可以從宏觀的現(xiàn)象去觀察出重金屬因素，還可以從微觀的角度去檢測中金屬成分。也利用很多原理，對土壤中金屬檢測技術(shù)進(jìn)行分類，從這些檢測技術(shù)的優(yōu)勢和不足再結(jié)合所檢驗的土質(zhì)情況，進(jìn)行選擇使用哪種檢測技術(shù)。

4.1 關(guān)于重金屬污染土壤的光學(xué)檢測技術(shù)

所謂的光學(xué)檢測技術(shù)，通過表面含義理解指光能和重金屬物質(zhì)兩者間互相作用產(chǎn)生的一種檢測技術(shù)。人們都知道光是萬物的生命之源，擁有著太多的功能了，科學(xué)家們便利用光不同的功能和性質(zhì)做了眾多的實驗，去檢測關(guān)于土壤被重金屬所污染的問題，發(fā)明出了很多檢測技術(shù)，又可以細(xì)致的分為很多種，比如說原子光譜，X射線熒光光譜，離子體發(fā)射光譜，導(dǎo)擊光譜等等，每一種技術(shù)都有每一種技術(shù)的特點優(yōu)勢和不足，采取針對性的技術(shù)應(yīng)用，在重金屬污染土壤之中將會達(dá)到最佳的功效，可以精準(zhǔn)的檢查出土壤成分中的重金屬元素。而主要常用的是原子光譜法，也是在我國土壤成分檢測之中使用最多的一種技術(shù)，因為它方法比較多，可用的區(qū)域也比較的多。由三種方法所組成，分別是原子熒光光譜法以及原子吸收光譜法。其中最便捷的檢測技術(shù)是分光光度法，這種方法是科學(xué)家根據(jù)波線定理，選擇一個特定的波長，去觀察土壤內(nèi)各種重金屬成分吸收光的強(qiáng)度，呈現(xiàn)出它們吸收光不同的反應(yīng)。分光光度法的優(yōu)勢就是抵抗其他物質(zhì)干擾的能力比較強(qiáng)，自身的敏感度比較高。所以使用的范圍也是相當(dāng)挺廣的，工作人員操控起來也很方便。但由于我國目前的科學(xué)技術(shù)還不是特別的搭檔，制造這項技術(shù)的設(shè)施設(shè)備所需要的成本比較高，一般的工廠是引入不到這種設(shè)備的，這也是這個技術(shù)的局限性之一，相信在以后的發(fā)展之中，科學(xué)家們會發(fā)明出性價比較高的設(shè)備去搭配這項技術(shù)，讓這項技術(shù)在我國更好的推廣出去。

4.2 關(guān)于重金屬污染土壤的電化學(xué)檢測技術(shù)

電化學(xué)反應(yīng)也是用來測查土壤內(nèi)重金屬成分的方法之一，原理是依照各種金屬元素對電化學(xué)的反應(yīng)性質(zhì)來作為分析條件。這種技術(shù)是有現(xiàn)社會的化學(xué)和現(xiàn)社會的儀器設(shè)備結(jié)合而產(chǎn)生的，技術(shù)的優(yōu)點是速度比較快，靈活性比較高。檢查測試的方法是依靠設(shè)備電壓的高低，電流的快慢以及電腦的功率和電量等等?，F(xiàn)在根據(jù)電化學(xué)所研發(fā)出的檢查測試方法有極譜分析法、溶出伏安法等等。這種方法與上一個光能檢測方法不同的是，可以同時針對很多種重金屬物質(zhì)進(jìn)行檢查和測試。同時電化學(xué)檢測技術(shù)也有它的不足，就是關(guān)于樣品處置的問題，在處置樣品的期間，有可能會產(chǎn)生在此污染的問題。也是因為這個原因，以至于這種技術(shù)只能使用在科學(xué)研究工作當(dāng)中。

4.3 關(guān)于重金屬污染土壤的生物檢測技術(shù)

在眾多的檢測技術(shù)當(dāng)中，生物檢測重金屬污染土壤的技術(shù)應(yīng)該是檢測技術(shù)中的一支清流，采取生物反應(yīng)去進(jìn)行檢測土壤中的重金屬物質(zhì)，是目前較新的一種土壤檢測技術(shù)。其中使用的最多的應(yīng)該是酶分析法與生物傳感器。酶分析法主要是利用酶的活躍性檢測出土壤中重金屬的成分與含量，最大的優(yōu)點應(yīng)該是在不破壞自然環(huán)境的條件下，以酶的活躍性來降解金屬中的毒性。需要的費(fèi)用也比較低，具有低成本的優(yōu)點，還可以敏感的反應(yīng)出檢查成果。但他也有一個很大的局限性，不能隨時隨地的進(jìn)行檢測，要在特定的環(huán)境下去進(jìn)行檢測，并且檢測出的精準(zhǔn)度也不是很高，不適合應(yīng)用于我國現(xiàn)在的技術(shù)之中，同時也不建議去推行這門技術(shù)。生物傳感器檢測技術(shù)是利用生物和檢測的材料相互聯(lián)系在一起，再用科學(xué)的方式將這些材料轉(zhuǎn)變成光或者是電，照射在土壤之中，分析出土壤中重金屬的元素和物質(zhì)。但這一個方法也有一個很大的局限性，是因為生物所存活的時間是太短，而這一個技術(shù)的核心之處就決定于生物的活動性能。因此這一門技術(shù)也不適合推廣到社會當(dāng)中。

5 新型土壤重金屬檢測技術(shù)

5.1 高光譜分析檢測技術(shù)

這是是比較先進(jìn)的一種檢查土壤中重金屬成分的技術(shù)，其原理是使用遙感來獲得信息，并且根據(jù)高光譜的分辨率以及光波的變化，去檢測和預(yù)示土壤中重金屬的數(shù)量，高光譜分析檢測技術(shù)具有快速、零接觸、大范圍的特點。還不會對土壤造成任何的傷害，與傳統(tǒng)的檢測技術(shù)相比，要方便了很多，還加快了工人們的工作效率，可以在較短的時間內(nèi)檢測更多的土壤。其檢測過程也很簡單，只要在土壤的現(xiàn)場利用光譜確定重金屬的成分，然后再針對不一樣的成分去進(jìn)行相對應(yīng)的測定。

5.2 大赫茲光分析檢測技術(shù)

這種檢測技術(shù)目前也只是在研究之中，研究的具體成果比較稀少，只能是用在很小的范圍之中，還受很多因素的影響，使用時受到的限制也有很多。但目前這是一項最先進(jìn)的檢測技術(shù)，其原理是分子原理介于分子與分子之間的相互作用，所產(chǎn)生的共鳴而引發(fā)的能量吸收特點。如果將這項技術(shù)研究成功，便可以在很短的時間內(nèi)做的大范圍的土壤污染檢測工作之中，就著大規(guī)模、光速的優(yōu)點，相信在未來的土壤檢測工作中，這項技術(shù)會得到應(yīng)用。

5.3 環(huán)境磁學(xué)檢測技術(shù)

所有的物質(zhì)都含有一些磁性，便可以依照這些磁性所產(chǎn)生的物理效應(yīng)去進(jìn)行分析檢測工作。可以磁場測定物質(zhì)的數(shù)量，測定物質(zhì)的成分以及測定物質(zhì)的特性等等，所以便可以利用磁場來了解土壤中金屬的成分以及含量。磁場檢測方式是一種比較快捷，比較方便，性比價也比較高的一種技術(shù)。在進(jìn)行檢查時，不會對土壤造成任何的傷害，也不需要太多的人力和物力。在節(jié)省能源的同時也提高了經(jīng)濟(jì)效益，是一種可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)。但目前這種技術(shù)也只是在實驗之中，并沒有真正的推廣到市場之上，相信在未來的時代之中，這項技術(shù)一定可以應(yīng)用到實際操作之中，為土壤的檢測提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

6 研究土壤重金屬檢測技術(shù)的意義

如果土壤一直被重金屬所污染，就會造成整個生態(tài)系統(tǒng)混亂，威脅人們健康的生活。由此可見土壤的健康與人們的健康有著至關(guān)重要的聯(lián)系，也與整個自然環(huán)境有著重要的影響，為了維護(hù)整個生態(tài)系統(tǒng)保持良好的循環(huán)，為了保護(hù)我們的身體健康不受到傷害，非常有必要去研究土壤重金屬檢測技術(shù)，也非常有必要跟隨著我們時代的發(fā)展，去對這項技術(shù)進(jìn)行改良和創(chuàng)新。因為隨著時代的發(fā)展，為了給人們提供更好的生活品質(zhì)，會出現(xiàn)各種新型的金屬，如果還使用著傳統(tǒng)的檢測技術(shù)都無法檢測出現(xiàn)代的金屬物質(zhì)，也不能判斷出這些物質(zhì)的成分和特性，影響對土壤的修復(fù)，所以一定要讓土壤檢測技術(shù)跟隨時代的發(fā)展而發(fā)展。舉一個例子，在現(xiàn)如今我們剛剛研發(fā)出的納米技術(shù)，便可以將納米技術(shù)原理應(yīng)用到土壤檢測技術(shù)當(dāng)中，用納米技術(shù)去處理樣品，就可以減少樣品可能會發(fā)生第2次污染的可能性。

7 結(jié)束語

進(jìn)行土壤檢測是要長時間堅持的，工作人員需要超強(qiáng)的耐力，才可以勝任這項工作。國家也要加強(qiáng)對這項工作的支持，在這個項目之中投入更多的財力和物力，才可以促進(jìn)土壤檢測技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展。完善好土壤檢測技術(shù)，不管是在經(jīng)濟(jì)上還是民生上將會對我國產(chǎn)生巨大的利益。