土壤中重金屬元素含量的檢測(cè)分析

丁 浩

（新疆維吾爾自治區(qū)分析測(cè)試研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

隨著工業(yè)廢水排放、污水灌溉、農(nóng)藥大量使用等，造成土壤重金屬情況加重。重金屬污染會(huì)造成土壤板結(jié)、結(jié)構(gòu)變化，造成農(nóng)作物減產(chǎn)，直接造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。而且，重金屬會(huì)通過(guò)食物鏈影響到人類健康。隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)速度加快，廢水、廢渣、廢氣等污染物排放不斷增加且隨意排放，對(duì)土壤造成嚴(yán)重污染，導(dǎo)致其中重金屬含量持續(xù)超標(biāo)。作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，土壤遭受污染，甚至很多近郊耕地出現(xiàn)不同程度的重金屬污染。因此加強(qiáng)土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)與防治具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 土壤中重金屬元素含量的檢測(cè)

1.1 對(duì)目標(biāo)區(qū)域調(diào)查研究

為了對(duì)土壤遭受重金屬污染的真實(shí)情況進(jìn)行全面了解，就需要去對(duì)遭受污染的區(qū)域展開(kāi)一次精細(xì)檢測(cè)。針對(duì)遭受污染的土壤中所含重金屬物質(zhì)的種類以及含量進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)。

首先，通過(guò)走訪、調(diào)查，尋找到受污染最嚴(yán)重的土壤區(qū)域，包括因遭受污染而對(duì)周邊樹(shù)木、農(nóng)作物生長(zhǎng)等產(chǎn)生怎樣影響，經(jīng)過(guò)周邊居民的具體描述，有一個(gè)大概了解，在了解的前提下對(duì)需要進(jìn)行土壤檢測(cè)的區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)劃定。

1.2 做好目標(biāo)地取樣調(diào)查

在劃定詳細(xì)的土壤檢測(cè)區(qū)域后，之后需要對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)土壤進(jìn)行取樣。取樣時(shí)，工作人員一定要盡可能確保所取土壤樣品在測(cè)定區(qū)域內(nèi)均勻分布，最大限度保證最終檢測(cè)數(shù)據(jù)和平均值接近土壤實(shí)際污染程度。同時(shí)，技術(shù)人員在取樣時(shí)需要在地圖上詳細(xì)標(biāo)注取樣點(diǎn)位置，便于后期在電腦上標(biāo)注并繪制土壤污染分布圖提供詳細(xì)的位置及數(shù)據(jù)參考。

在取樣完后，需要對(duì)所取土壤樣品進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，通過(guò)有效方式去除其中所含有的水分、垃圾和其他雜質(zhì)，而這些物質(zhì)的存在會(huì)對(duì)最終監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度造成嚴(yán)重影響。因此，工作人員在實(shí)際操作前需要先對(duì)土壤樣品中的水分進(jìn)行處理，使其自然晾干，然后通過(guò)過(guò)濾、篩選等操作對(duì)其中雜質(zhì)進(jìn)行分離處理，確保最終得到干凈、干燥的土壤樣品，為檢測(cè)工作的開(kāi)展提供保證。

1.3 快速檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

在進(jìn)行土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)工作時(shí)，最用的方法是光譜檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)可以準(zhǔn)確檢測(cè)土壤中重金屬離子含量，這也是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法之一。光譜檢測(cè)過(guò)程中需要運(yùn)用大量設(shè)備，對(duì)土壤中重金屬含量分析時(shí)花費(fèi)大量時(shí)間與成本，還需要運(yùn)用放射性原則，檢測(cè)時(shí)需要專業(yè)技術(shù)人員，避免發(fā)生檢測(cè)安全事故。

電化學(xué)分析法，此種檢測(cè)方法即利用物質(zhì)在溶液中以及電極上電化學(xué)性質(zhì)差異，建立的分析檢測(cè)方法?；贒NA重金屬電化學(xué)傳感器，以電極作為信號(hào)轉(zhuǎn)換器界面，在電極表面固定DNA或RNA探針，以待檢測(cè)重金屬離子前后構(gòu)型的改變進(jìn)行檢測(cè)，得到具有電活性信號(hào)指示劑產(chǎn)生的電化學(xué)信號(hào)，完成對(duì)被測(cè)金屬離子的定性和定量檢測(cè)。在實(shí)際應(yīng)用中，重金屬元素檢測(cè)時(shí)，所需各項(xiàng)專業(yè)試劑種類比較少，且操作工藝簡(jiǎn)單，還具有靈敏度高特點(diǎn)，具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

具體在使用全掃描檢測(cè)方式時(shí)，可以盡量使用大濃度的農(nóng)藥樣品，通過(guò)將檢測(cè)結(jié)果與圖譜中內(nèi)容對(duì)照，可以明確標(biāo)記樣品的峰值時(shí)間。在現(xiàn)實(shí)生活中，由于樣品中的農(nóng)藥殘留量相對(duì)較少，因此使用全掃描的方式難以確定農(nóng)藥殘留的性質(zhì)和程度。因此對(duì)于這種微小樣品而言，離子檢測(cè)模式能夠發(fā)揮出更重要的作用。在具體的工作中，可以按照以下的步驟測(cè)試：第一，借助大濃度的樣品進(jìn)行全掃描，掌握好各種殘留物的出峰時(shí)間，其次可以根據(jù)殘留物的特征鎖定特征離子。最后通過(guò)峰值時(shí)間以及離子的豐度進(jìn)行定性分析。

2 土壤重金屬污染的防治修復(fù)措施分析

2.1 重視固體廢棄物處理

比如針對(duì)人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的來(lái)垃圾，需要嚴(yán)格按照生活垃圾分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理，包括可回收垃圾、不可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾等等。而對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的秸稈以及其他固體垃圾，相較而言其所能產(chǎn)生的危害性較小，處理起來(lái)也相對(duì)安全，簡(jiǎn)單。但是對(duì)于醫(yī)療垃圾，如過(guò)期藥品、醫(yī)用針頭、注射器等醫(yī)療廢物；或者工業(yè)垃圾中的廢舊電池、過(guò)期油漆、盛放過(guò)含有重金屬成分的瓶瓶罐罐等，這些物品本身就存在極大危害性，若在后期處理過(guò)程中不能做好相關(guān)分類和處理，而是隨意丟棄，亂堆亂放，極有可能發(fā)生二次化學(xué)反應(yīng)或者引發(fā)爆炸，嚴(yán)重者可能產(chǎn)生對(duì)人體有害的射線等等，其嚴(yán)重程度不可想象。所以，在環(huán)境工程建設(shè)過(guò)程中，一定要加強(qiáng)對(duì)這類固體垃圾的分類和處理，以免操作不當(dāng)引發(fā)更嚴(yán)重的危害和污染，為人類生存和環(huán)境建設(shè)造成不可挽回的傷害。

在將各種不同的固體廢棄物進(jìn)行分類回收之后，相關(guān)部門(mén)需要根據(jù)各種固體廢棄物的特性特點(diǎn)，采用不同的處理方式對(duì)進(jìn)行針對(duì)性處理。比如生活垃圾，對(duì)其中可回收部分可通過(guò)粉碎、壓實(shí)、固化等操作對(duì)其進(jìn)行二次回收和利用；而對(duì)于其中的廚余垃圾和動(dòng)物糞便、尸體以及植物落葉等，可借助微生物進(jìn)行發(fā)酵和分解處理，將其轉(zhuǎn)化為可供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用的肥料、可供燃燒的沼氣或者牛羊食用的飼料等。如此不僅將這些可能對(duì)環(huán)境造成污染和破壞的垃圾進(jìn)行了有效處理，還通過(guò)有效措施將其變廢為寶，實(shí)現(xiàn)二次利用。而對(duì)于建筑生產(chǎn)所產(chǎn)生的建筑垃圾，因?yàn)槠鋽?shù)量過(guò)大的原因，再建筑開(kāi)始時(shí)就要做好相關(guān)預(yù)處理措施，對(duì)于不可回收再利用的建筑垃圾可進(jìn)行掩埋處理。而對(duì)于可能對(duì)人們生命健康產(chǎn)生威脅的醫(yī)用垃圾和工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢棄物，則需要按照嚴(yán)格的分類方式和處理過(guò)程對(duì)其進(jìn)行處理。

2.2 源頭控制及后期處理

2.2.1 源頭控制

大力推廣并施撒無(wú)污染的農(nóng)業(yè)有機(jī)肥。首先，通過(guò)有效措施，盡可能減少在農(nóng)業(yè)種植過(guò)程中，對(duì)于化學(xué)農(nóng)藥的使用。在具體種植操作中，盡可能采用可降解的農(nóng)業(yè)地膜開(kāi)展農(nóng)業(yè)種植活動(dòng)。其次，在進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉時(shí)，盡可能選用經(jīng)過(guò)凈化處理的工業(yè)用水。如經(jīng)過(guò)微生物修復(fù)、高等植物修復(fù)或者底泥疏浚、人工濕地等方法對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉用水進(jìn)行全面凈化，保證灌溉用水的安全性。最后，針對(duì)“三廢”展開(kāi)針對(duì)性治理，同時(shí)全面預(yù)防，提高警惕，以免因?yàn)槌霈F(xiàn)大氣沉降，而導(dǎo)致土壤遭受重金屬污染事件的再次發(fā)生。

2.2.2 阻斷過(guò)程

對(duì)于已經(jīng)造受到重金屬污染的土壤，為了防止污染程度的進(jìn)一步加重和污染面積發(fā)生遷徙，在此過(guò)程中，可采用過(guò)程阻斷工藝技術(shù)對(duì)已經(jīng)遭受污染的土壤進(jìn)行阻斷及相關(guān)隔離處理?，F(xiàn)階段，針對(duì)土壤遭受重金屬污染而采取的阻斷工藝技術(shù)，主要處理方法是向已經(jīng)遭受重金屬污染的土壤中添加有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、復(fù)合物以及微生物等具有鈍化劑性質(zhì)的物質(zhì)，使兩者發(fā)生反應(yīng)，以此降低或改變土壤中重金屬之前的化學(xué)狀態(tài)，使其發(fā)生鈍化，以此最大程度降低土壤中重金屬的水溶性以及可能在植物生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)生的轉(zhuǎn)移。

2.2.3 末端修復(fù)

針對(duì)土壤中重金屬污染物所進(jìn)行的末端修復(fù)技術(shù)，主要是采用富集或者超富集類植物進(jìn)行修復(fù)或者對(duì)重金屬活化物進(jìn)行修復(fù)。而且富集或者超富集類植物修復(fù)技術(shù)又被稱為植物提取技術(shù)或者植物萃取技術(shù)。主要通過(guò)龍葵、蓖麻、皇竹草、巨菌草或者超級(jí)累油菜等一些富集或者超富集類植物將土壤中所含有的重金屬元素從遭受污染的土壤中富集并轉(zhuǎn)移至相對(duì)而言便于處理的部分地方。這種末端修復(fù)處理技術(shù)不僅成本低，而且易管理，能夠?qū)崿F(xiàn)原位修復(fù)。重金屬活化修復(fù)技術(shù)在修復(fù)遭受重金屬污染的土壤時(shí)，其工作的本質(zhì)是通過(guò)生物或者化學(xué)等操作，提升超級(jí)累植物本身對(duì)于重金屬的富集處理效果，以此達(dá)到將重金屬?gòu)耐寥乐修D(zhuǎn)移的作用。

2.3 污染土壤的修復(fù)技術(shù)

2.3.1 物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)中最常用的手段就是對(duì)遭受污染的土壤進(jìn)行深耕、去土或者換土。該修復(fù)方法的優(yōu)點(diǎn)在于其對(duì)土壤中重金屬的去除效率比較高。但缺點(diǎn)也比較明顯，不僅所耗工程量較大，成本高，需要大量人力、物力和財(cái)力，而且對(duì)的破壞性極大，只適用于污染面積較小的區(qū)域。相比傳統(tǒng)物理修復(fù)，電動(dòng)修復(fù)處理技術(shù)更加便捷、快速，成本低廉，便于控制，而且不會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成損害。具體操作為：將兩個(gè)電極插入到受污染的土壤中，其中重金屬離子在受到直流電壓影響時(shí)，會(huì)自發(fā)進(jìn)行富集和轉(zhuǎn)移，從另一端析出。但該方法也有一個(gè)致命缺點(diǎn)，即只適合滲透性較低的黏土地質(zhì)。熱處理修復(fù)技術(shù)主要通過(guò)電熱修復(fù)技術(shù)，將土壤中易揮發(fā)的Se、 As、 Hg 等有害物質(zhì)從土壤中析出，優(yōu)點(diǎn)為操作簡(jiǎn)單、易實(shí)施；缺點(diǎn)在于整個(gè)過(guò)程消耗電能，需要大量花費(fèi)，而且嚴(yán)重危害土壤結(jié)構(gòu)，污染環(huán)境，在實(shí)際操中對(duì)很少使用該方法。

2.3.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

在化學(xué)修復(fù)技術(shù)中，最常用到的兩種方法是化學(xué)淋洗技術(shù)和穩(wěn)定固化修復(fù)技術(shù)。在使用化學(xué)淋洗技術(shù)時(shí)，要先對(duì)土壤受污染的程度以及其中重金屬物質(zhì)的含量、種類等進(jìn)行檢測(cè)分析，選擇合適淋洗液，通過(guò)清洗法去除其中重金屬物質(zhì)。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)為對(duì)土壤土質(zhì)有一定要求，我國(guó)很多地區(qū)由于土質(zhì)原因并不適用，而且可能因?yàn)榱芟匆旱倪x用不當(dāng)，對(duì)土壤造成二次污染。穩(wěn)定固化修復(fù)技術(shù)稱為一種非永久性修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)的修復(fù)原理在于阻礙土壤中重金屬的釋放含量，通過(guò)鈍化操作，降低土壤中重金屬物質(zhì)的遷移性，通過(guò)抑制其向農(nóng)作物本身的遷移，以此降低重金屬物質(zhì)對(duì)人體的傷害。在穩(wěn)定固化修復(fù)操作中常用的鈍化劑有電廠灰、鐵錳氧化物和石灰等物質(zhì)。

2.3.3 合理運(yùn)用生態(tài)修復(fù)技術(shù)

農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)，即農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)耕作模式，通過(guò)一些特定、特殊的農(nóng)作為，達(dá)到對(duì)土壤中重金屬物質(zhì)的吸收和控制，通過(guò)食物鏈的模式，逐漸減輕或去除土壤中重金屬物質(zhì)的含量。

再利農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)治理被重金屬污染的土壤時(shí)，需要對(duì)其中所種植的農(nóng)作物種類進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，選用合適的有機(jī)肥，同時(shí)減少工業(yè)化肥的使用。而具體的修復(fù)措施包括：對(duì)土壤ph值進(jìn)行調(diào)控和控制、改變土壤養(yǎng)分以及水分含量，通過(guò)有效引導(dǎo)，控制并減少其中重金屬物質(zhì)的含量。相比其它修復(fù)技術(shù)，該方法的優(yōu)勢(shì)在于可操作性強(qiáng)、成本低，而且市場(chǎng)技術(shù)成熟，但缺點(diǎn)也十分明顯，需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的周期。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，土壤重金屬污染修復(fù)與治理時(shí)，需要綜合考慮土壤重金屬污染的成因，選擇合適的檢測(cè)技術(shù)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果選擇合適的治理方案與措施，做好固體廢棄物的處理，控制農(nóng)藥使用等，改善土壤重金屬污染現(xiàn)狀，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量。