土壤重金屬監(jiān)測技術(shù)研究

摘要：針對土壤重金屬污染問題日益嚴(yán)重的局面，如何提高重金屬污染監(jiān)測精度和速度是亟待解決的問題。文章立足于我國土壤重金屬污染現(xiàn)狀，重點介紹了實驗室監(jiān)測法和現(xiàn)場快速監(jiān)測法，認(rèn)為前者精度高、耗時長、成本高，后者成本低、耗時短、精度相對較低。此外，土壤重金屬污染監(jiān)測是確保我國糧食安全的基礎(chǔ)，具有重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：實驗室監(jiān)測法;現(xiàn)場快速監(jiān)測法;土壤重金屬監(jiān)測

中圖分類號：X833 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）11-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.027

Research on monitoring technology of soil heavy metals

Liu Ying

（Shandong Liaocheng Ecological Environment Monitoring Center，Liaocheng Shandong 252000，China）

Abstract：In view of the increasingly serious problem of soil heavy metal pollution， how to improve the accuracy and speed of heavy metal pollution monitoring is an urgent problem to be solved.Based on the current status of soil heavy metal pollution in my country， this article focuses on the laboratory monitoring method and the on-site rapid monitoring method.It is believed that the former has high accuracy， time-consuming and high cost， and the latter has low cost， short time and relatively low accuracy.In addition，soil heavy metal pollution monitoring is the basis for ensuring my countrys food security and has important practical significance.

Key words：Laboratory monitoring method;On-site rapid monitoring method;Soil heavy metal monitoring

土地資源是人類賴以生存的基礎(chǔ)，土壤的質(zhì)量影響著土地資源的利用途徑以及效率，間接地影響著人們的身體健康和安全[1-5]，如土壤重金屬污染等。重金屬元素在土壤中的活動性較小，不容易隨著地表水體的淋濾作用等而遷移，且難以被微生物等降解，即重金屬元素一般具有弱活動性、難降解、毒性大、易隨生物遷移聚集的特征[5]，可通過農(nóng)作物攝入牲畜及人體內(nèi)[6]。根據(jù)全國土壤污染調(diào)查信息顯示，我國土壤重金屬污染總超標(biāo)率為16.1%，占全國耕地面積的1/6[7]，加強土壤重金屬污染治理迫在眉睫。而土壤重金屬監(jiān)測是評價土壤是否存在重金屬污染的重要依據(jù)[8]，因此，加強土壤重金屬監(jiān)測技術(shù)、方法研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 土壤重金屬污染的危害及監(jiān)測現(xiàn)狀

土壤重金屬污染是指由于人類活動對自然環(huán)境造成的擾動，導(dǎo)致土壤中的某些重金屬元素比原來的含量高很多，由此引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題[9]。 常見的土壤重金屬污染元素主要有砷、銅、鋅、鉛、鎘等，潛在的有害元素主要有錳、硒、錫等。引起土壤重金屬污染的誘因主要包括：化肥、農(nóng)藥因素，化肥及農(nóng)藥中含有不同類型的重金屬元素，隨著使用量的大規(guī)模增加導(dǎo)致重金屬元素在土壤中聚集;“三廢”排放因素，如：工業(yè)用水、廢氣、含重金屬固體廢棄物等未處理或者處理不當(dāng)?shù)?，容易造成重金屬元素污染。土壤重金屬污染對人體健康危害較大，主要表現(xiàn)在：重金屬元素中毒，隨著食物、肉類等攝入人體內(nèi)，由于重金屬元素不易排出，在體內(nèi)聚集進(jìn)而引起重金屬中毒;通過乳汁等傳遞至下一代，如Pb元素，攝入體內(nèi)后不易排出，但是可以隨著乳汁等進(jìn)入嬰兒體內(nèi)，對嬰幼兒產(chǎn)生較大的影響。

土壤重金屬污染對人類生存的威脅是巨大的，加強土壤重金屬污染治理迫在眉睫，而土壤重金屬監(jiān)測是治理的前提。隨著監(jiān)測技術(shù)以及檢測技術(shù)的快速發(fā)展，不同監(jiān)測技術(shù)的靈敏度顯著提升，使得土壤重金屬污染監(jiān)測精度明顯提高，如：高光譜遙感監(jiān)測方法、熒光光譜技術(shù)、X射線熒光分析方法、AAS法、AFS法和XRF法等，總體上可分為實驗室監(jiān)測法和現(xiàn)場快速監(jiān)測法兩大類。

2 土壤重金屬監(jiān)測技術(shù)

2.1 實驗室監(jiān)測法

實驗室監(jiān)測法是比較傳統(tǒng)的一種方法，它是在實驗室中利用相關(guān)儀器對采集的土壤樣品開展重金屬元素測試的監(jiān)測方法[10]。實驗室監(jiān)測法具有干擾少、精度高、穩(wěn)定性強等優(yōu)勢，同時具有成本高、制樣耗時長、操作復(fù)雜等缺點。實驗室監(jiān)測法主要有分光光度法、原子熒光光譜法、吸收光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、極譜分析法等[6]。實驗室監(jiān)測法主要通過工作人員外業(yè)采集樣品，將采集的土壤樣品送至實驗室進(jìn)一步分析測試，因此，獲得土壤重金屬污染信息的周期較長。如電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS法），在土壤重金屬元素檢測中應(yīng)用較為廣泛，主要針對Zn、Cd、Pb、Cu、Cr、Mn等元素，所測數(shù)據(jù)具有良好的線性變化，其精密度均小于4%，準(zhǔn)確度介于98.2%～103.6%之間，說明該方法在重金屬元素檢測中應(yīng)用效果良好。此外，前人為對比研究該方法的準(zhǔn)確性，對巖石和土壤樣品中的40余種元素進(jìn)行了測試，其測定值與標(biāo)準(zhǔn)樣品測定值的吻合度極高，各個元素之間的相對標(biāo)準(zhǔn)差小于4.2%，說明該檢測方法具有良好的精密度和準(zhǔn)確度，同時該方法具有操作簡便、適合批量檢測的優(yōu)點，在土壤重金屬監(jiān)測方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.2 現(xiàn)場快速監(jiān)測法

現(xiàn)場快速監(jiān)測法是指在現(xiàn)場對土壤開展重金屬元素監(jiān)測的方法，具有效率高、靈活性強等優(yōu)點，但精確度仍有待提高?，F(xiàn)場快速監(jiān)測法主要有X射線熒光光譜法、免疫分析法、酶抑制法、磁化率技術(shù)法、激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)等[7]。現(xiàn)場快速監(jiān)測法是現(xiàn)階段常用的監(jiān)測方法，即工作人員在農(nóng)田中即可完成檢測目的，能夠較快地獲取土壤重金屬污染的種類以及程度，但其精度低于實驗室監(jiān)測法。如便攜式 X 射線熒光光譜儀（便攜式XRF測定儀）是最為常用的現(xiàn)場快速檢測方法之一，具有低成本、高效率和無損檢測的特征，可實現(xiàn)一鍵測試30余種元素，具有較高的準(zhǔn)確度和精密度，尤其是Pb、Cu、Zn、As等元素。本文通過對某地區(qū)土壤系統(tǒng)監(jiān)測后，結(jié)果表明所檢測的Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、As元素的檢出限介于0.62～8.01 mg/kg之間，準(zhǔn)確度范圍為93.5%～108.1%，精密度均小于6.5%;同時，將同一批次樣品送至實驗室，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法對其進(jìn)行了對比實現(xiàn)，結(jié)果

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表明兩種方法所獲的Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、As元素異常具有良好的一致性，說明本次檢測效果良好。

3 結(jié)束語

土壤重金屬污染是威脅我國糧食安全的主要問題之一，加之我國又是農(nóng)業(yè)大國，對社會的危害性更大。因此，如何有效地監(jiān)測土壤重金屬含量及變化是亟待解決的問題，鑒于此，本文著重講述了土壤重金屬元素污染的危害性和監(jiān)測現(xiàn)狀，認(rèn)為常用的監(jiān)測方法包括實驗室監(jiān)測法和現(xiàn)場快速監(jiān)測法兩大類型，前者精度高、耗時長、成本高，后者成本低、耗時短、精度相對較低。此外，土壤重金屬污染監(jiān)測也是生態(tài)文明建設(shè)的重中之重，是建設(shè)“綠水青山”的前提。

參考文獻(xiàn)

[1]郭學(xué)飛，曹穎，焦?jié)櫝桑?土壤重金屬污染高光譜遙感監(jiān)測方法綜述[J].城市地質(zhì)，2020，15（03）：320-326.

[2]錢家煒，劉曉青，張靜靜，等.張家港市農(nóng)田土壤重金屬含量高光譜遙感監(jiān)測模型構(gòu)建[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2020，32（08）：1437-1445.

[3]周資凱，鮑益帆，葉昌林，等.原子熒光法測定土壤和沉積物中汞元素的混合酸消解方法研究[J].浙江化工，2020，51（03）：49-54.

[4]田志仁，封雪，姜曉旭，等.生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作中應(yīng)用AAS/AFS和XRF法測定土壤重金屬數(shù)據(jù)質(zhì)量評價[J].巖礦測試，2019，38（05）：479-488.

[5]鄧飛，朱夢杰，郁斯貽，等.便攜式XRF在土壤重金屬監(jiān)測中的應(yīng)用研究綜述[J].科技視界，2019（22）：85-87.

[6]葉明亮，楊夢麗，劉純宇，等.高光譜遙感在土壤重金屬污染監(jiān)測中的應(yīng)用[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2018，30（06）：1-5+60.

[7]張靜靜，周衛(wèi)紅，鄒萌萌，等.高光譜遙感監(jiān)測大面積土壤重金屬污染的研究現(xiàn)狀、原理及展望[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（12）：9-13.

[8]段雪梅，張燕波，文軍，等.便攜式XRF土壤重金屬檢測儀在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測中的應(yīng)用探討[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2017，29（03）：49-52.

[9]劉碩，吳泉源，張龍龍，等.基于野外實測光譜的污灌區(qū)土壤重金屬污染快速監(jiān)測[J].安全與環(huán)境學(xué)報，2015，15（02）：297-302.

[10]張順平，孫向陽，祁娜，等.光譜分析法在土壤污染監(jiān)測中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，37（04）：21-24.

收稿日期：2020-09-21

作者簡介：劉穎（1979-），女，漢族，工程碩士，高級工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測。