農(nóng)田土壤重金屬監(jiān)測(cè)分析技術(shù)分析

蘇 靜

（綦江區(qū)環(huán)境保護(hù)局，重慶 401420）

一般來說，農(nóng)田土壤重金屬污染是指某些重金屬含量超過一定的范圍。例如，鎘、鉛、汞等元素的含量超過一定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)土壤質(zhì)量和農(nóng)作物生長(zhǎng)都會(huì)有很大的負(fù)面影響。更為嚴(yán)重的是，人食用重金屬超標(biāo)的農(nóng)產(chǎn)品后，很容易產(chǎn)生重金屬中毒，危及人體健康。

1 土壤重金屬污染狀況概述

土壤重金屬污染是指由于人類的活動(dòng)，土壤中的某些重金屬元素比原來的含量高很多，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境問題[1]。常見的土壤重金屬污染元素主要包括汞、鉛、鎘等，它們能夠讓生物產(chǎn)生中毒癥狀。引起土壤重金屬污染的主要因素有污水排放、農(nóng)藥化肥的大規(guī)模使用。例如，土壤中汞超標(biāo)的主要原因就是工廠污水的大量排放，廢水不經(jīng)過污水處理系統(tǒng)或者處理不達(dá)標(biāo)直接排放到土壤中。重金屬元素很難通過土壤凈化能力凈化或微生物的分解作用降解，造成土壤重金屬污染。

2 農(nóng)田土壤重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)分類

農(nóng)田土壤重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有兩種。第一種是實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)法，這是一種比較傳統(tǒng)的方法，主要通過采集土壤樣品，在實(shí)驗(yàn)室中利用相關(guān)儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析重金屬元素的含量是否指標(biāo)[2]。顯然，實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)法是一種成本較高、操作比較復(fù)雜的方法，但是實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)法精確度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，所以監(jiān)測(cè)要求較高的項(xiàng)目一般采用實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)法監(jiān)測(cè)相關(guān)重金屬元素的變化。第二種是現(xiàn)場(chǎng)取樣監(jiān)測(cè)法，現(xiàn)場(chǎng)取樣監(jiān)測(cè)法的機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，適用于靈活的條件，但是其試驗(yàn)條件差，所以結(jié)果的精確性有待提高。

2.1 實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)方法

實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)的主要步驟是現(xiàn)場(chǎng)取樣，根據(jù)所取樣本進(jìn)行重金屬元素的分析監(jiān)測(cè)。主要方法有物理試驗(yàn)法、化學(xué)試驗(yàn)法、光度法等，通過監(jiān)測(cè)分析，人們可以提煉出精確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)的精密性。這要求相關(guān)工作人員盡職盡責(zé)，全身心地投入監(jiān)測(cè)工作中。

2.1.1 光度法

光度法的試驗(yàn)依據(jù)是光學(xué)分析基礎(chǔ)，分析土壤相關(guān)離子成分。目前，人們一般將光度法和光譜法一同運(yùn)用于重金屬監(jiān)測(cè)中。人們應(yīng)該根據(jù)土壤實(shí)際情況選擇監(jiān)測(cè)技術(shù)，不適合選用光度法時(shí)，應(yīng)該選擇其他監(jiān)測(cè)方法，如化學(xué)監(jiān)測(cè)方法。

2.1.2 化學(xué)分析法

化學(xué)分析法是實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)方式，它是最為精確的監(jiān)測(cè)方法之一?；瘜W(xué)監(jiān)測(cè)法的原理是利用化學(xué)儀器以及相關(guān)化學(xué)試劑進(jìn)行分析，得出監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)?；瘜W(xué)監(jiān)測(cè)法有效地減少了試驗(yàn)成本，提高了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。所以，合理運(yùn)用化學(xué)監(jiān)測(cè)法能夠大大減少監(jiān)測(cè)成本。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)方法

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，是指對(duì)土壤中的重金屬元素進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地監(jiān)測(cè)。土壤突然受到大面積的重金屬污染時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)能夠很好地監(jiān)測(cè)受污染土壤的污染狀況，使人分析土壤污染變化的特點(diǎn)，提出相應(yīng)的治理方法。結(jié)合原有的實(shí)驗(yàn)法，這樣能夠大大地提高監(jiān)測(cè)效率。

2.2.1 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)

近年來，隨著科技的發(fā)展，新的監(jiān)測(cè)方法不斷出現(xiàn)。最為矚目的是激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)，該技術(shù)的主要原理是經(jīng)過透鏡系統(tǒng)將所需監(jiān)測(cè)的樣本傳輸?shù)较鄬?duì)應(yīng)的激光器中，通過相關(guān)技術(shù)手段，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行匯總分析，然后經(jīng)過光譜儀的成像進(jìn)行結(jié)果整合[3]。該技術(shù)的出現(xiàn)使得土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)技術(shù)所得的數(shù)據(jù)更加精密，進(jìn)一步提高監(jiān)測(cè)精度。

2.2.2 磁化率技術(shù)監(jiān)測(cè)

磁化率技術(shù)監(jiān)測(cè)是激光誘導(dǎo)技術(shù)擊穿光譜技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果。磁化率技術(shù)監(jiān)測(cè)手段操作簡(jiǎn)便、容易接受，能夠精確掌握所測(cè)土樣的性質(zhì)，如土壤磁化率、水分、有機(jī)鹽等。通過磁化率的變化，人們可以判斷土壤的重金屬變化，從而有效提高土壤重金屬的監(jiān)測(cè)效率。

3 土壤中重金屬監(jiān)測(cè)分析技術(shù)

本文主要針對(duì)土壤重金屬監(jiān)測(cè)分析技術(shù)進(jìn)行探討，具體對(duì)象為農(nóng)田，具有普遍性和可研究性。

3.1 采樣布點(diǎn)設(shè)置

在進(jìn)行土壤污染監(jiān)測(cè)前，人們必須要采集樣本。如何規(guī)范采集樣本，選擇合適的監(jiān)測(cè)位置極為重要。依據(jù)土壤的污染類型，人們一般可以采取綜合放射狀、帶狀或均勻布點(diǎn)法等布點(diǎn)方法。

3.2 樣品采集及保存措施

樣本采集和保存措施的選取關(guān)系到后期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確性。根據(jù)污染土壤的類型，試驗(yàn)中采集的樣本必須是地表200 mm以內(nèi)的表層土壤。在采集的過程中，值得注意的是，必須將土壤表面的雜物清理干凈，按照確定的采集點(diǎn)進(jìn)行合理采集。根據(jù)控制變量法的相關(guān)要求，必須保障采集土壤質(zhì)量的一致性。為了方便后期確定土壤位置，一般可對(duì)采集土壤現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拍照，方便后期進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，防止土壤位置出現(xiàn)不確定性。

3.3 土壤樣品制備

土壤樣品的制備直接影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，所以土壤采集完成后，需要將采集的土壤樣本送入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土壤樣品制備。制備土壤樣品時(shí)，首先對(duì)采集的土壤進(jìn)行風(fēng)干處理，將土壤樣本放置于通風(fēng)位置，進(jìn)行緩慢風(fēng)干，同時(shí)在風(fēng)干時(shí)必須避免陽(yáng)光照射，防止陽(yáng)光照射導(dǎo)致某些重金屬數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。在樣本達(dá)到半干的狀態(tài)時(shí)，將樣本土塊壓碎，不斷翻動(dòng)。

3.4 土壤樣品測(cè)試及結(jié)果分析

3.4.1 土壤樣品測(cè)試設(shè)備及試劑選擇

土壤樣本測(cè)試設(shè)備和相關(guān)試劑的選擇對(duì)試驗(yàn)過程的安排影響較大，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度有直接影響。所以，選擇合理的土壤樣本試驗(yàn)設(shè)備極為重要。本次試驗(yàn)選擇的設(shè)備為等離子發(fā)射光譜儀、測(cè)汞儀、電熱板、消解儀等。選擇的試劑有標(biāo)準(zhǔn)溶劑等。

3.4.2 土壤樣品消解

在進(jìn)行土壤樣品消解時(shí)，必須要考慮試劑的種類和純度，實(shí)際試驗(yàn)一般選擇多元酸分解法。

3.4.3 樣品處理及分析

土壤樣本制備完成后，影響重金屬監(jiān)測(cè)分析結(jié)果的主要因素包括土壤樣本含水量、土壤的顆粒粒度等。風(fēng)干程度對(duì)含水量具有直接的影響，按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定，土壤樣本的含水量在0.023～0.028較為合理。同時(shí)，土壤粒度越小，試驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果將會(huì)越精確，所以試驗(yàn)一般采用粒度較小的土壤樣本。

4 農(nóng)田土壤重金屬污染的防治對(duì)策

4.1 加強(qiáng)預(yù)防，控制污染

土壤重金屬污染的防治方法主要有預(yù)防污染的排放，嚴(yán)格控制污染源。第一，重點(diǎn)控制工業(yè)三廢的排放，督促相關(guān)工廠進(jìn)行廢水處理，合理排放廢水，減少?gòu)U水對(duì)土壤重金屬含量的影響，必要時(shí)，通過法律手段要求工廠依照規(guī)定生產(chǎn)。第二，減少化肥殺蟲劑的使用，規(guī)范農(nóng)田的利用，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)土壤重金屬含量的影響。政府部門要加強(qiáng)宣傳，引導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)使用肥料，力爭(zhēng)將土壤重金屬控制在合理范圍。

4.2 增施有機(jī)肥，吸收重金屬

對(duì)農(nóng)田來說，使用有機(jī)肥料代替化學(xué)肥料，減少化學(xué)肥料的使用量，從而減少土壤中的重金屬含量。動(dòng)植物的有機(jī)肥料含有降解重金屬的物質(zhì)，在為農(nóng)作物提供養(yǎng)分的同時(shí)可以降解重金屬，減少重金屬元素的含量。此外，有機(jī)肥能夠減少對(duì)土壤微生物的傷害，為土壤微生物提供良好的生存環(huán)境。同時(shí)，利用微生物修復(fù)技術(shù)，利用微生物有效吸收和富集土壤中的重金屬元素，從而控制土壤中的重金屬含量。

4.3 培植植物，積極修復(fù)

有些植物具有修復(fù)土壤污染的特性，利用這類植物可以凈化土壤。例如，芥菜能夠有效吸收鎘元素，減少土壤中鎘元素的含量。所以，人們可以種植芥菜，以吸收鎘元素，減少其對(duì)土壤的污染，降低重金屬對(duì)農(nóng)作物的影響。種植植物吸收重金屬元素，是一種綠色環(huán)保的方法，能夠大范圍推廣，而且成本低廉。

5 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)田土壤重金屬污染是農(nóng)業(yè)地域環(huán)境面臨的一大問題，人們必須研究出便捷低廉的監(jiān)測(cè)技術(shù)，制定合理的治理方法，減少土壤重金屬污染，從而保護(hù)土壤安全，保障農(nóng)田正常生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

1 甘偉威，趙國(guó)歡.農(nóng)田土壤重金屬污染情況監(jiān)測(cè)分析及防治策略[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2017，（2）：64-65.

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3 季曉春.關(guān)于農(nóng)田土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2015，35（13）：30.