土壤重金屬的監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制研究

文鳳偉

摘 要：該文首先針對(duì)土壤重金屬污染的概念進(jìn)行了闡述，并分析了土壤重金屬污染的主要來(lái)源與危害，接著對(duì)土壤重金屬污染的主要監(jiān)測(cè)技術(shù)做了簡(jiǎn)要的介紹，最后對(duì)土壤重金屬監(jiān)測(cè)質(zhì)量的控制進(jìn)行了總結(jié)，通過(guò)該文的研究能夠在一定程度上提升土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，為我國(guó)的土壤安全提供保障。

關(guān)鍵詞：重金屬；監(jiān)測(cè)；質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào)：X833 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 土壤重金屬污染的概念

土壤重金屬污染是指在土壤中含有大量的Hg、Cd、Pb、Zn等有毒的重金屬元素，這些重金屬元素在土壤中與土壤中的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成無(wú)法被微生物分解的新型混合物，這些含有毒素的混合物一方面大量積累引發(fā)土壤發(fā)生質(zhì)變，另一方面被土壤中的植物甚至是糧食吸收，最終進(jìn)入人體，對(duì)人類(lèi)的身體健康造成嚴(yán)重的威脅。眾所周知，土壤的吸附性極強(qiáng)，且重金屬極難分解，因此土壤中的重金屬無(wú)法輕易地排除，只能被動(dòng)地存在于土壤之中。

2 土壤重金屬污染的主要來(lái)源與危害分析

2.1 農(nóng)業(yè)化肥污染

為了保證糧食的產(chǎn)量，人們使用化肥的劑量越來(lái)越大?；手泻写罅康闹亟饘僭兀珂k，另外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用的農(nóng)藥中含有的汞和砷也是導(dǎo)致土壤重金屬污染的主要因素。

2.2 工業(yè)污染

21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)中象鋼鐵加工行業(yè)、電解鋁行業(yè)、煤礦開(kāi)發(fā)以及石油開(kāi)采等行業(yè)蓬勃發(fā)展，這些工業(yè)行業(yè)都是高耗能、高污染行業(yè)，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的工業(yè)廢渣和工業(yè)廢水，這些工業(yè)污染物分別以固態(tài)和液態(tài)的方式進(jìn)入土壤中，對(duì)土壤造成重金屬污染。

2.3 灌溉污染

為了節(jié)約水資源，提高水源的利用率，一些地區(qū)經(jīng)常使用生活污水進(jìn)行農(nóng)田灌溉。雖然在進(jìn)行農(nóng)田灌溉前污水處理廠會(huì)對(duì)生活污水進(jìn)行適當(dāng)?shù)靥幚恚珶o(wú)法避免仍有部分重金屬元素存在，因此使用這樣的生活污水對(duì)農(nóng)田進(jìn)行灌溉，污水中含有的重金屬會(huì)隨著水源直接滲透到土壤中，對(duì)土壤造成重金屬污染。

2.4 汽車(chē)尾氣污染

隨著汽車(chē)保有量的提升，汽車(chē)尾氣排放量劇增，汽車(chē)尾氣中的鉛污染會(huì)與土壤充分接觸，慢慢改變土壤的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，造成土壤污染。

2.5 居民生活垃圾污染

當(dāng)前我國(guó)垃圾處理廠數(shù)量有限，垃圾處理技術(shù)也有待提高，多數(shù)的生活垃圾都是通過(guò)掩埋的方式進(jìn)行集中處理，生活垃圾中如果存在廢舊電池、電器或者金屬，在掩埋過(guò)后自身的重金屬就會(huì)慢慢地滲入土壤中，造成土壤污染。

3 土壤重金屬污染的主要監(jiān)測(cè)技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)主要的土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)技術(shù)包括光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)和電化學(xué)分析監(jiān)測(cè)技術(shù)，下面我們就這些技術(shù)進(jìn)行逐一的介紹分析。

3.1 光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)

3.1.1 原子吸收光譜監(jiān)測(cè)

原子吸收光譜監(jiān)測(cè)又被稱(chēng)為原子吸收分光光度分析監(jiān)測(cè)，它的監(jiān)測(cè)原理是氣態(tài)原子可以吸收一定波長(zhǎng)的光輻射，通過(guò)利用待測(cè)組分原子蒸氣對(duì)特征物質(zhì)的吸收作用進(jìn)行定量分析的方法。這種利用原子吸收光譜法對(duì)土壤中重金屬污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)的技術(shù)，具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性，操作簡(jiǎn)單快捷。但是該方法也存在一些弊端，象無(wú)法對(duì)土壤中的非金屬污染元素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，另外如果土壤中存在多種重金屬污染元素也無(wú)法一次性監(jiān)測(cè)。

3.1.2 原子熒光光譜監(jiān)測(cè)

原子熒光光譜監(jiān)測(cè)是對(duì)原子在輻射能激發(fā)下發(fā)射的熒光強(qiáng)度進(jìn)行收集和測(cè)定，并根據(jù)熒光強(qiáng)度與待測(cè)物中該元素的含量成正比的原理計(jì)算分析出待測(cè)元素含量的方法。具體操作步驟與原子吸收光譜監(jiān)測(cè)類(lèi)似，同樣使用空心陰極燈向待測(cè)元素原子蒸汽中發(fā)射一條入射光，這時(shí)待測(cè)元素會(huì)產(chǎn)生原子熒光，熒光的強(qiáng)度與待測(cè)元素的濃度成一定比例關(guān)系，通過(guò)熒光強(qiáng)度就能夠計(jì)算出待測(cè)元素在待測(cè)物中的含量。

3.1.3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜監(jiān)測(cè)

這種監(jiān)測(cè)方法利用了原子和離子在電感耦合等離子炬的激發(fā)下，會(huì)產(chǎn)生特征輻射、發(fā)射特征光譜，并通過(guò)對(duì)這種特征光譜進(jìn)行定量分析，從而計(jì)算出土壤中各元素的含量的方法。該方法運(yùn)用電感耦合等離子體光譜儀得以實(shí)現(xiàn)，監(jiān)測(cè)也更為簡(jiǎn)單快捷，另外分析精度高、樣品范圍廣也是電感耦合等離子體發(fā)射光譜監(jiān)測(cè)的主要特點(diǎn)，如今該技術(shù)在土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

3.1.4 電感耦合等離子體發(fā)射質(zhì)譜監(jiān)測(cè)

這種方法中樣品由載氣帶入霧化系統(tǒng)進(jìn)行霧化后，以氣溶膠形式進(jìn)入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣體中被充分蒸發(fā)、解離、原子化和電離，轉(zhuǎn)化成的帶電荷的正離子經(jīng)離子采集系統(tǒng)進(jìn)入質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀根據(jù)離子的質(zhì)荷比即元素的質(zhì)量數(shù)進(jìn)行分離并定性、定量分析。在一定范圍內(nèi)，元素質(zhì)量數(shù)處多對(duì)應(yīng)的信號(hào)響應(yīng)值與其濃度成正比。該方法分析精度更高，在土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

3.1.5 X射線(xiàn)熒光光譜分析（XRF）

XRF熒光光譜儀是利用XRF監(jiān)測(cè)原理實(shí)現(xiàn)對(duì)各種元素成分進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、無(wú)損分析。一臺(tái)典型的X射線(xiàn)熒光（XRF）儀器由激發(fā)源（X射線(xiàn)管）和探測(cè)系統(tǒng)組成，X射線(xiàn)管產(chǎn)生入射X射線(xiàn)（一次X射線(xiàn)），激發(fā)被測(cè)樣品。受激發(fā)的樣品中每一種元素會(huì)放射出二次X射線(xiàn)，并且不同的元素所放射出的二次X射線(xiàn)具有不同的能量特性和波長(zhǎng)特性。探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量這些放射出來(lái)的二次X射線(xiàn)的能力和數(shù)量，然后儀器軟件將探測(cè)系統(tǒng)收集到的信息轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類(lèi)和數(shù)量。

3.2 電化學(xué)分析監(jiān)測(cè)技術(shù)

電化學(xué)分析監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是通過(guò)電化學(xué)傳感器對(duì)土壤中的重金屬含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的技術(shù)，這種監(jiān)測(cè)技術(shù)以其高度自動(dòng)化的特點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于土壤重金屬含量現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)之中。當(dāng)然，電化學(xué)分析監(jiān)測(cè)技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn)，它經(jīng)常會(huì)受到土壤中大分子顆粒物或者有機(jī)物的影響，導(dǎo)致分析測(cè)量結(jié)果存在一定的誤差，因此設(shè)計(jì)研發(fā)人員應(yīng)該以傳感器的抗干擾性為主要研究對(duì)象，努力設(shè)計(jì)出更精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)儀器。

4 土壤重金屬監(jiān)測(cè)質(zhì)量的控制

4.1 樣品采集質(zhì)量控制

要想保證土壤重金屬監(jiān)測(cè)的質(zhì)量，樣品選擇具有合理性和代表性是前提和基礎(chǔ)。因此在樣品采集前應(yīng)該先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行充分的地質(zhì)勘查，根據(jù)勘查結(jié)果制定完整詳細(xì)的采樣方案。需要注意的是在采樣過(guò)程中一定按照方案中的位置和數(shù)量進(jìn)行采集，防止采樣過(guò)程中土壤受到污染，并做好相應(yīng)的采樣記錄。

4.2 監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度、精密度控制

每批樣品應(yīng)至少測(cè)定10 %的平行雙樣，如果平行雙樣的監(jiān)測(cè)結(jié)果不符合監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn)，那么需要添加10 %的平行雙樣重新進(jìn)行監(jiān)測(cè)，直至監(jiān)測(cè)結(jié)果達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到基體干擾，每批樣品應(yīng)測(cè)定一個(gè)基體加標(biāo)和一個(gè)基體重復(fù)加標(biāo)，控制加標(biāo)回收率在70 %～130 %，也可以使用有證標(biāo)準(zhǔn)樣品代替加標(biāo)，其測(cè)定值在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)。

4.3 報(bào)告數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

最后要對(duì)土壤重金屬監(jiān)測(cè)報(bào)告的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，建立數(shù)據(jù)質(zhì)量保證責(zé)任制度，確保每一環(huán)節(jié)都不存在可疑數(shù)據(jù)和問(wèn)題數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前背景下，人們的環(huán)保意識(shí)逐漸提升，尤其是對(duì)土壤重金屬污染問(wèn)題的關(guān)注程度逐年增大，因此相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該積極創(chuàng)新土壤重金屬的監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)，并且對(duì)土壤污染源進(jìn)行合理的控制和管理，促進(jìn)我國(guó)土壤污染的治理，更好的實(shí)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

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