土壤中的重金屬污染及檢測(cè)技術(shù)探析

王雪

（博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司，北京100000）

重金屬污染對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的沖擊非常大，土壤環(huán)境被污染而后形成的影響比較深遠(yuǎn)，會(huì)影響日后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。在工業(yè)活動(dòng)中，一些生產(chǎn)廢料在沒(méi)有被有效處理的情況下，被直接排放至土壤之中，形成了重金屬污染問(wèn)題，降低土壤質(zhì)量。土壤修復(fù)工作也收獲了更多的關(guān)注，為了解決重金屬方面的污染問(wèn)題，首先需要進(jìn)行檢測(cè)工作，以此來(lái)為后續(xù)的治理活動(dòng)提供必要的信息。現(xiàn)圍繞重金屬污染現(xiàn)象以及相關(guān)檢測(cè)技術(shù)展開研究。

1 重金屬污染問(wèn)題分析

1.1 土壤中存在的重金屬污染的具體來(lái)源

在解決土壤污染問(wèn)題時(shí)，首先需要掌握污染的具體來(lái)源，以便從源頭處治理污染，在處理重金屬污染時(shí)同樣需要先將來(lái)源找出。根據(jù)重金屬污染調(diào)查工作中獲取的信息，可以確定這種污染具有多樣化的來(lái)源，最為突出的來(lái)源是工業(yè)生產(chǎn)所造成的污染。開展化學(xué)制藥、鋼鐵冶煉以及采礦等工業(yè)化活動(dòng)之后，會(huì)形成一些廢水與廢渣，其受到重力作用，與雨水一同滲入到地面之下的土壤中，形成了污染現(xiàn)象；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也會(huì)造成重金屬污染，在使用農(nóng)藥的環(huán)節(jié)，用藥量過(guò)大會(huì)加劇污染問(wèn)題，一些農(nóng)藥中含有汞與砷等重金屬成分，沒(méi)有預(yù)先控制用藥量，導(dǎo)致種植區(qū)域的土壤中形成重金屬污染。除此以外，生活垃圾、污水以及交通污染也會(huì)導(dǎo)致土壤產(chǎn)生重金屬問(wèn)題，汽車排放出尾氣污染物中的鉛進(jìn)入土壤中，給土壤造成鉛污染；一些污水中含有金屬離子，對(duì)其的處理不到位，直接進(jìn)行排放與利用，被污水影響的土壤中將產(chǎn)生重金屬問(wèn)題。填埋生活垃圾時(shí)，電池與其他電氣垃圾與土壤接觸后也會(huì)產(chǎn)生污染。

1.2 土壤重金屬污染形成的主要危害

隨著現(xiàn)代化社會(huì)持續(xù)且快速地向前發(fā)展，無(wú)論是生活污染還是工業(yè)污染都以更為嚴(yán)重化的方式發(fā)展變化，土壤資源被多種不同類別的污染問(wèn)題嚴(yán)重侵害，重金屬給其帶來(lái)的影響時(shí)比較持久的，治理不到位，污染狀況日益嚴(yán)重化，一些農(nóng)業(yè)用地的土壤產(chǎn)生重金屬污染，直接影響了農(nóng)作物正常成長(zhǎng)，農(nóng)作物被推向市場(chǎng)之后，消費(fèi)者的健康也將受到重金屬的威脅；大部分重金屬處于土壤之中，難以被降解，將會(huì)形成長(zhǎng)期污染問(wèn)題。

2 檢測(cè)重金屬污染的可行技術(shù)

消除土壤中潛存的重金屬危害時(shí)，需要在技術(shù)準(zhǔn)備階段，開展檢測(cè)工作，以此確定土壤環(huán)境中的主要重金屬元素，結(jié)合具體重金屬的類型與污染規(guī)模來(lái)設(shè)定治理方案，更有針對(duì)性地消除重金屬污染，保障治理效率與效果?，F(xiàn)對(duì)幾種檢測(cè)重金屬的技術(shù)措施進(jìn)行分析，以此明確檢測(cè)工作的實(shí)際開設(shè)狀況。

2.1 電化學(xué)分析技術(shù)

通過(guò)電化學(xué)技術(shù)可以達(dá)到檢測(cè)目標(biāo)，完成檢測(cè)重金屬問(wèn)題的任務(wù)，在該種檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)中，主要需要選擇電化學(xué)傳感設(shè)備檢測(cè)土壤中的重金屬物質(zhì)，檢測(cè)技術(shù)日益升級(jí)，該種檢測(cè)手段也形成了更強(qiáng)大的抵抗干擾的能力與更好的靈敏度，能夠提供更加精準(zhǔn)可靠的重金屬檢測(cè)結(jié)果。該檢測(cè)方法除了有著比較高的靈敏度之外，同時(shí)準(zhǔn)確性也很強(qiáng)，其中的電解分析法與庫(kù)倫分析法都能夠提供較為準(zhǔn)確的分析結(jié)果，電解分析法可測(cè)定含量比較高的成分，庫(kù)倫分析法則支持測(cè)定微量成分。該方法具有寬泛的測(cè)量范圍，與其他檢測(cè)系統(tǒng)相比，其僅需要較為簡(jiǎn)單的檢測(cè)設(shè)備，成本較低，操作與調(diào)試儀器的過(guò)程都很簡(jiǎn)單，可滿足自動(dòng)化檢測(cè)的需求，但是存在選擇性比較差的問(wèn)題。

2.2 生物傳感器技術(shù)

生物傳感裝置在土壤檢測(cè)的活動(dòng)中有著較為突出的檢測(cè)應(yīng)用效果，考慮到土壤污染問(wèn)題有朝著嚴(yán)重化的方向發(fā)展的趨勢(shì)，需要開發(fā)更多的新型可用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效檢測(cè)的目標(biāo)，在該種檢測(cè)活動(dòng)中，需充分利用固定電極材料與綜合金屬離子中存在的特異蛋白物質(zhì)，在有需要時(shí)改變蛋白結(jié)構(gòu)，利用靈敏度極強(qiáng)的傳感裝置針對(duì)重金屬開展定量檢測(cè)，所用的傳感器為電容信號(hào)型傳感器，檢測(cè)人員可以運(yùn)用更便捷的方式來(lái)對(duì)土壤中的重金屬產(chǎn)生的變動(dòng)進(jìn)行了解，主要是含量方面的變化。該種生物傳感器技術(shù)已經(jīng)走向成熟，但是其給應(yīng)用環(huán)境與生物活性也提出相對(duì)嚴(yán)苛的要求，這也限制了該技術(shù)在土壤檢測(cè)活動(dòng)中的應(yīng)用。

2.3 原子熒光光譜技術(shù)

該技術(shù)隸屬于原子光譜檢測(cè)系統(tǒng)，需要運(yùn)用火焰或者非火焰式的原子化設(shè)備，對(duì)樣品展開原子化處理，對(duì)光源輻射進(jìn)行激發(fā)與吸收，利用檢測(cè)裝置對(duì)原子熒光加以檢測(cè)，其是從激光原子的去活化活動(dòng)中生成的，以此來(lái)運(yùn)用高度精準(zhǔn)的方式對(duì)金屬元素展開分析，同時(shí)檢測(cè)痕量。該方法被運(yùn)用重金屬檢測(cè)工作中，僅需要簡(jiǎn)單的譜線、線性范圍廣、選擇性良好，檢出限也很低，在靈敏度方面也有穩(wěn)定的表現(xiàn)。但是運(yùn)用該技術(shù)時(shí)，必須有強(qiáng)度極高的激發(fā)光源與低背景高效率的原子化設(shè)備，考慮到使用條件較為特殊，應(yīng)用難度比較高。在檢測(cè)汞、硒與砷時(shí)多用原子熒光儀裝置。

2.4 免疫分析技術(shù)

通過(guò)免疫分析技術(shù)可將檢測(cè)的準(zhǔn)確度有效提升，該種檢測(cè)技術(shù)在靈敏度方面也不存在問(wèn)題，其在綜合重金屬離子時(shí)主要運(yùn)用絡(luò)合物，對(duì)空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效預(yù)留，更加順暢地實(shí)施氧化還原活動(dòng)，確保載體蛋白可以直接對(duì)綜合金屬離子化合物進(jìn)行有效接收，生成免疫原。檢測(cè)人員還可結(jié)合基本的檢測(cè)條件運(yùn)用特異抗體，達(dá)到綜合化合物的目標(biāo)。

2.5 太赫茲光譜技術(shù)

探測(cè)土壤重金屬物質(zhì)時(shí)，運(yùn)用太赫茲光譜檢測(cè)系統(tǒng)，激勵(lì)分子間形更強(qiáng)烈的相互作用，激勵(lì)可形成吸收振動(dòng)能量，該技術(shù)能夠從準(zhǔn)確度方面改善當(dāng)前的重金屬檢測(cè)技術(shù)。

2.6 酶抑制技術(shù)

檢測(cè)土壤重金屬問(wèn)題的實(shí)踐活動(dòng)中，酶抑制檢測(cè)技術(shù)也可幫助完成基本的檢測(cè)工作目標(biāo)，運(yùn)用這一重金屬檢測(cè)技術(shù)時(shí)，需有效利用酶活性因子與重金屬離子之間的甲硫基反應(yīng)，改變酶活性因子的基本結(jié)構(gòu)，降低酶活力，使用相應(yīng)的儀器即可進(jìn)行酶抑制檢測(cè)。根據(jù)運(yùn)用該種檢測(cè)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)可知該檢測(cè)技術(shù)在便捷性方面有優(yōu)勢(shì)，比如觀察電導(dǎo)率、顯色劑顏色變動(dòng)等行為都會(huì)相對(duì)方便，在反應(yīng)酶系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)關(guān)系與土壤重金屬含量時(shí)，可將光電信號(hào)放大。

2.7 其他檢測(cè)技術(shù)分析

除了上述檢測(cè)技術(shù)之外，利用以下兩種技術(shù)，同樣可針對(duì)土壤重金屬問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)工作。首先可應(yīng)用原子發(fā)射光譜技術(shù)。在電子激發(fā)光譜技術(shù)系統(tǒng)中，電子受到激發(fā)之后，將形成躍遷的動(dòng)作，形成激發(fā)態(tài)，而后再?gòu)母吣軕B(tài)向低能態(tài)與基態(tài)轉(zhuǎn)化。原子發(fā)射光譜與元素離子存有差異，在對(duì)不同的物質(zhì)組成進(jìn)行分析時(shí)，需要通過(guò)定性與定量的方法對(duì)多種不同的元素進(jìn)行分析。這種光譜檢測(cè)系統(tǒng)在檢測(cè)重金屬污染情況時(shí)，同樣有突出的靈敏表現(xiàn)，選擇性也不差，選擇離子體作為光源，如電感耦合等，在同一時(shí)間中能夠?qū)Χ喾N不同類別的重金屬實(shí)施檢測(cè)，而后快速繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，準(zhǔn)確度方面并不會(huì)受到影響。但是在運(yùn)用該技術(shù)時(shí)，使用的儀器設(shè)備成本高，同時(shí)在酸度要求方面的技術(shù)要求也極其嚴(yán)苛，檢測(cè)結(jié)果可能會(huì)生成誤差，在運(yùn)用該技術(shù)時(shí)必須考察實(shí)際檢測(cè)情況，確保重金屬檢測(cè)的經(jīng)濟(jì)性也很重要。

選用原子吸收光譜技術(shù)，需定量分析樣品元素的原子蒸汽，而后掌握其吸收原子特征譜線的實(shí)際程度。不同類別的元素的原子結(jié)構(gòu)與外層電子排布形式并不相同，且差異性比較突出，元素從基態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)的過(guò)程可以吸收的具體能量也有顯著的差異，依照多種元素所形成的共振吸收線，可對(duì)重金屬元素類別進(jìn)行確定。該檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)集中表現(xiàn)在靈敏度、準(zhǔn)確性與選擇性方面，主要在運(yùn)算與分析重金屬的環(huán)節(jié)中發(fā)揮作用。該項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)在被使用時(shí)，也有一些需引起重視的問(wèn)題，如檢測(cè)人員需要對(duì)具體的元素需求加以了解，而后選擇元素?zé)簦僮鬟^(guò)程繁瑣復(fù)雜，元素曲線的基本線性范圍不寬，雖然該檢測(cè)方法尚存一些應(yīng)用層面的問(wèn)題，但是檢測(cè)土壤中的鉻、鋅、鉛、銅以及鎳時(shí)仍舊可運(yùn)用該技術(shù)。

結(jié)束語(yǔ)

土壤系統(tǒng)中產(chǎn)生的重金屬污染必須被有效消除，以此來(lái)控制其造成的危害，有效保護(hù)土壤環(huán)境，提升生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量水平。本文所研究的檢測(cè)土壤重金屬現(xiàn)象的技術(shù)屬于土壤污染治理工作中所需使用的基礎(chǔ)技術(shù)，隨著人們對(duì)于重金屬污染形成了更加深入的了解，檢測(cè)技術(shù)也被逐漸優(yōu)化，能夠在多種土壤檢測(cè)條件下，形成更突出的檢測(cè)效果。隨著重金屬污染的變動(dòng)，檢測(cè)技術(shù)研究部門需繼續(xù)更新技術(shù)，強(qiáng)化檢測(cè)精準(zhǔn)度，提升檢測(cè)效率，為治理土壤污染的事業(yè)提供信息支持。