农田土壤重金属污染物含量检测方法研究进展

农田土壤重金属污染物含量检测方法研究进展

张俊秀

聊城市科源环保检测服务中心（普通合伙）山东 聊城 252000

摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，社会在不断进步，工业化和城镇化进程不断推进，发展过程中出现的重金属污染已对农田土壤构成危害，且其可以通过食物链对人体造成潜在威胁。介绍了国内外土壤重金属检测的常用方法如:现场监测技术、光谱分析法、激光诱导击穿光谱法、磁化率技术监测原理，以及其他检测方法。重点阐述各方法的检测原理及优缺点，以期为农田土壤中重金属检测和土壤修复提供理论参考。

关键词：农田土壤;检测方法;重金属;污染物;研究进展

引言

农田土壤是粮食作物最基本的生长环境，农田土壤被污染之后，会导致农作物和人们的健康问题受到损伤。当前，农田土壤中有大量的铅、汞、镉等重金属元素污染。这些重金属污染物的毒性比较大，难以被降解，还会被人体吸收，引发各种疾病。因此，需要用空间估值等方法对污染进行检测，从而更好地监管农田土壤污染，为人们的生产和生活提供更多的安全保障。

1主要特征

通常情况下，重金属污染具有不可逆性、滞后性、隐藏性、表聚性、多源性等多种特征。重金属污染多发生在土壤的耕作层，一旦土壤中出现重金属污染，将会破坏土壤的土层结构，无法在短时间内进行修复并恢复到原来的状态，势必会严重地影响到生态平衡。如何减少重金属污染对我国农田造成的危害成为当前需要重点关注和解决的问题，我国相关部门应该针对此问题积极探索适合于当地土壤治理的有效修复技术。而在当前众多的重金属修复技术中生物修复技术是一种应用效果极好的修复技术，已经通过多次实践应用，并取得了良好的效果。

2农田土壤重金属污染物

2.1 农药化肥带来的污染

作为农药化肥大国， 人们为了追求高产稳产，往往会大量使用化肥和农药，虽然这样可以增加农作物的收量，提高农业的收成，但是很多重金属已经被农田土壤吸收，很难被分解，经过灌溉和雨水之后，会加重农田土壤重金属污染的程度，导致农田土壤中有超标的重金属元素。

2.2 缺乏科技与产业支持

首先， 对农田重金属的检测方面， 目前为止还缺乏快速检测、 动态检测的方法， 不能及时得到农田重金属含量的变化情况； 其次， 没有多元化的农田污染评估方式以及治理规范措施， 检验过程不科学、 不稳定， 污染治理结果的效果评估不严谨。 再次， 目前关于重金属元素在土壤中究竟如何流动与迁移的情况以及其各种形态的变化机制还没有完全弄清楚， 无法从根源上解决问题， 且重金属元素对农田生态系统的破坏形式也不了解。 最后， 当前在治理重金属元素污染方面， 关键技术还有待突破， 相关的科研成果转化率低， 实际应用困难， 也使污染治理效果不明显。

2.3 工业污染

工业污染是对土壤造成危害最大的一个原因，在进行工业生产的时候会产生大量的有毒物质，这些有毒物质中不仅含有重金属，还有一般性污染物、持久性有机污染物等，这些有毒物质最终会影响生态平衡，尤其是进入土壤中的有毒物质，会造成土壤重金属含量超标的现象。从开采和冶炼重金属开始，一直到将重金属铸造成半成品或成品的过程，都会产生大量的有害气体，这些气体进入到大气环境中，经过长时间的积累和沉淀，或者是跟随降雨最后融入到土壤当中，都会增加土壤的重金属含量。

3农田土壤重金属污染物含量检测方法研究进展  

3.1光谱分析法

光分析法是目前技术发展最为成熟的土壤重金属检测技术，是基于光与物质相互作用后产生的与被待测物的物理化学性质相关而建立的定性、定量分析检测技术，分为光谱分析法和非光谱分析法两种。其中光谱分析法分为分子光谱和原子光谱，涉及物质内部能级跃迁，包括吸收辐射后的跃迁和发射辐射后的跃迁，由此建立了原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、原子发射光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、紫外-可见吸收光谱法、X 射线荧光光谱法、激光诱导击穿光谱法等检测方法。

3.2现场监测技术

为了避免实验室监测方面的局限性，需要采用现场监测技术连续监测土壤重金属的含量，利用土壤磁化率的监测技术，让土壤可以在外磁场作用下，感应到其所产生的磁化强度，通过比重对土壤中重金属污染进行监测。重金属污染会加强土壤磁性，分析土壤磁化率与其化学元素污染的表征。这种技术破坏性比较弱，在土壤研究的过程中，会有更广泛的应用。由于土壤磁化率会导致土壤中的污染因素增加，因此要准确判断该技术带来的污染程度与污染来源。应用现场监测技术，可以让原子发射光谱分析法快速处理土壤重金属污染，并进行实时的探测，分析土壤中的多种元素，让研究对象再次受到污染。通过半定量测量的手段，可以监测实验的灵敏度与检测局限性。

3.3激光诱导击穿光谱法

激光诱导击穿光谱法(laserinducedbreakdownspectroscopyLIBS)是基础原子发射光谱且激光作为激发源的新兴元素分析技术，脉冲激光聚焦在待测样品上，使得样品形成高温、高密度的激光等离子体，等离子体在衰减过程中会发射出特定波长的光谱，光谱线的波长和强度将用于定性、定量分析，具有检测速度快、消耗样品少、多元素同时检出等优点，广泛应用于冶金分析、医疗诊断、土壤污染检测等领域，缺点是准确度相对较低。2015年以来LIBS技术在常见疾病和恶性肿瘤等医学领域的应用情况进行了统计，发现LIBS技术在医学检测领域具有明显的应用空间和发展意义，认为LIBS与纳米技术等融合可作为精密医学诊断的新工具;使用LIBS技术对土壤中重金属铬进行定量分析，特征谱线检测限在70mg/kg附近，相关系数Ｒ2超过0．97;使用LIBS技术对土壤中铅、铬元素进行定量分析发现，谱线峰值积分面积的内标法可以降低最大相对误差和检测限，提高测量精确度。

3.4磁化率技术监测原理

在土壤磁学的研究过程当中，通常会用到磁化率技术，其测定的方法比较便利，能够在野外现场进行监测。磁化率技术可以监测土壤外磁场，感应其所产生的磁化强度和外加磁场强度。土壤磁化率往往会和母岩性质，水分的情况有关，还会与土壤的有机质组成含量息息相关，和人类的活动也有比较密切的关系，土壤中的重金属污染会导致磁性大幅度增强，表土的磁测可以在一定程度上反映出土壤的污染状况。土壤的磁化率和化学元素可以反映出土壤中的重金属含量，磁化率测量技术是一种高效率、灵活、破坏性较弱的检测技术，在野外区域可以充分发挥出测量的优势，在土壤区域污染调查中得到了更加广泛的应用。在土壤重金属污染的具体修复工作当中，需要深入研究土壤磁化率，实时检测城市中心与工业周围地区土壤重金属的污染程度。

结语

随着科学技术的飞速发展，现有的土壤重金属离子分析检测技术迭代更新速度越来越快，新的技术也不断出现，为今后土壤重金属污染的检测和土壤修复提供了重要参考。由于每种检测手段各有优缺点，因此实际工作中应结合具体需求采用恰当的检测方法。随着人们对检测技术认识的不断深入，快速便捷、自动化、智能化、易操作等特质将成为检测技术发展的重要方向。

参考文献

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