土壤中重金屬監(jiān)測(cè)前處理方法研究

摘要：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。

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

中圖分類號(hào)：X833 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）03-0175-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.103

Abstract： Soil is one of the important resources for human survival and also an important part of human ecological environment.With the development of industrialization in our country， the pollution of the soil is becoming more and more serious with the urban pollution and the use of agricultural chemicals in agricultural production Deepening， especially the problem of soil heavy metal pollution， has a serious impact on the growth and development of plants， which will not only hinder the growth of crops and plants， but also affect the quality of crops and even seriously pollute the groundwater resources. It is because of these Therefore， this paper mainly analyzes and studies the pretreatment methods in heavy metal monitoring process in soil， and hopes to provide some suggestions and reference for the monitoring and treatment of heavy metals in soil through the exposition of this article.

Keywords： Soil； Heavy metal； Monitoring； Pretreatment； Method； Analytical study

隨著我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展，土壤環(huán)境問題也逐漸的受到國(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程。在土壤植物系統(tǒng)中，一旦土壤出現(xiàn)重金屬污染問題，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。

1 重金屬污染概述

我們所說的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。但是就目前來說，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)境問題之一，我國(guó)對(duì)這方面的問題也十分重視。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

我們對(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10 mL濃鹽酸，低溫加熱蒸發(fā)到剩下5mL的時(shí)候，加入15 mL濃硝酸，加熱到粘稠現(xiàn)象，再加入10 mL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)?，冷卻處理之后就定容在50 mL 。

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

本文對(duì)土壤中重金屬監(jiān)測(cè)前處理方法進(jìn)行分析研究，希望通過本文的研究可以為土壤中重金屬的研究提供一些建議和借鑒。

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收稿日期：2018-01-11

作者簡(jiǎn)介：梅元妹（1988- ），女，2009年07月畢業(yè)于武漢大學(xué)，現(xiàn)就職于廣州檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證集團(tuán)有限公司，助理工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境檢測(cè)。