土壤重金屬檢測方法的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢展望

趙秀華，嚴(yán)新宇，鄭 超

(浙江九安檢測科技有限公司，浙江 杭州 310053)

1 引言

在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，工業(yè)生產(chǎn)難以避免地對土壤土質(zhì)造成了污染，為了最大限度降低工業(yè)對土壤的重金屬污染，就需要對土壤進(jìn)行重金屬檢測，并施行相應(yīng)的預(yù)防措施。因重金屬具有毒性、危害大且難以降解，所以對土壤重金屬檢測方法的研究至關(guān)重要。

2 土壤重金屬檢測方法發(fā)展的意義

隨著社會不斷地進(jìn)步，人們的日常生活水平逐漸提高，人們也越來越重視自身的身體健康問題。土壤中含有的重金屬對人體的健康具有很大威脅，因此增強對土壤重金屬檢測技術(shù)方法的研究具有重要意義[1]。隨著科技地發(fā)展，我國對于土壤重金屬的檢測有著長足的進(jìn)步，但與西方發(fā)達(dá)國家相較仍存在一定的差距。在對土壤重金屬進(jìn)行檢測時，研究人員需要對檢測現(xiàn)場以及實驗室檢測擁有高水平的認(rèn)識，并把實驗室檢測所得數(shù)據(jù)與現(xiàn)場檢測所得數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。因為在進(jìn)行重金屬的化學(xué)檢測時，化學(xué)試劑可能會對土壤造成二次污染，因此務(wù)必將檢測時間縮短，避免二次污染的發(fā)生。在進(jìn)行土壤現(xiàn)場檢測時，得到的數(shù)據(jù)直觀明了，在土壤金屬檢測中，需將二者結(jié)合應(yīng)用，使土壤的重金屬檢測數(shù)據(jù)更加直觀精確[2]。

3 土壤重金屬檢測方法的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 原子熒光光譜法

原子熒光光譜法用于土壤重金屬檢測的主要原理是原子的輻能作用下發(fā)生光譜分析法，首先利用激發(fā)光源發(fā)射一定濃度的待測元素的原子蒸汽，在這種前提會產(chǎn)生原子熒光，然后再利用熒光的強度就可以測出土壤中金屬元素的含量[3]。采用此方法檢測土壤重金屬時，常常用到的分析方法有兩種：原子吸收法與原子發(fā)射分析法。原子熒光光譜法的優(yōu)點在于靈敏度高、操作簡單[4]。但使用此方法也有一定的弊端，主要是因為此方法會受到散光干擾問題的影響，甚至?xí)霈F(xiàn)熒光淬滅效應(yīng)。原子熒光光譜法不僅應(yīng)用在土壤重金屬的檢測中，在礦物質(zhì)、醫(yī)藥、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域都被廣泛利用。利用原子熒光光譜法檢測土壤中的重金屬，檢測周期僅2 h左右，且具有操作簡單、精準(zhǔn)度高以及抗干擾能力強的特點[5]。

3.2 光度法

在土壤重金屬的檢測技術(shù)中，光度法主要利用光學(xué)檢測設(shè)備對土壤中離子成分進(jìn)行分析。在進(jìn)行重金屬檢測時，須根據(jù)土壤中重金屬的具體情況，對土壤的檢測方法進(jìn)行選擇，倘若光度法無法完成檢測，需要選用其他檢測方法重新進(jìn)行檢測[6]。光度法的具體檢測方法是：使用光度計，利用波長不同的光線照射土壤樣品，然后對樣品對不同光線的吸收強度進(jìn)行記錄，并且為了數(shù)據(jù)更加直觀可將其繪制成坐標(biāo)圖，同時也可以用該方法進(jìn)行定量或定質(zhì)的分析[7]。

3.3 化學(xué)分析法

在對土壤進(jìn)行重金屬檢測時，化學(xué)分析是一種重要且常用的檢測技術(shù)方法。在對土壤進(jìn)行重金屬檢測時，先利用化學(xué)分析法對土壤中的重金屬物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)提煉，再利用實驗室化學(xué)試劑與儀器進(jìn)行檢測分析。化學(xué)分析法的檢測結(jié)果相對來說更加精確，所以在土壤重金屬檢測中是一種普遍的關(guān)鍵的檢測方法[8]?；瘜W(xué)分析法有電流大小、電導(dǎo)率、電量以及電勢高低等檢測方法，是目前重金屬檢測技術(shù)中速度快、精準(zhǔn)度高的一種檢測方法?？墒褂秒姌O法、極譜法以及伏安法檢測鉛、鎘等重金屬時都?xì)w于化學(xué)分析法一類[9]。

3.4 表面增強拉曼光譜法

在土壤重金屬的檢測方法中，表面增強拉曼光譜法是一種相當(dāng)重要的檢測方法。較高的特異性是拉曼光譜法所具有的特性之一，因此對于生命科學(xué)的研究具有極大的優(yōu)勢[10]。拉曼光譜法的檢測的靈敏度相對較高，可以對單分子的水平進(jìn)行檢測，在液體環(huán)境檢測時檢測限度甚至可高達(dá)15 m，因而可以在水基與生理鹽水的基上依然可以實現(xiàn)對樣品的觀察，所以表面增強拉曼光譜法被廣泛運用于土壤重金屬的檢測之中[11]。

3.5 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

在對土壤重金屬進(jìn)行檢測時，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法具有高效的檢測優(yōu)點，這種方法可以對重金屬元素進(jìn)行更為精準(zhǔn)地分析研究，并且對部分非金屬元素的分析同樣可以使用，因此這種檢測方法被廣泛利用[12]。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法將幾種分析方法進(jìn)行集合統(tǒng)一，在對原子與離子被光源激發(fā)時所表現(xiàn)出來的特質(zhì)來對土壤中重金屬的含量進(jìn)行精確地分析。在這種檢測方法中光、計算機、電以及化學(xué)分析等一系列技術(shù)都得以發(fā)揮作用，通過得出的特征譜線的強度，從而得出樣品中重金屬元素的含量[13]。這種方法方便且快捷，并且能夠更加準(zhǔn)確地分析各種元素，對重金屬進(jìn)行定性、定量分析都更加容易，不僅如此，它還可以對部分非金屬元素進(jìn)行分析，精準(zhǔn)度以及準(zhǔn)確性都在不斷地進(jìn)步與提高，因此，這項技術(shù)被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域[14]。

4 土壤重金屬檢測方法的發(fā)展趨勢

4.1 檢測儀器智能化

在對土壤重金屬進(jìn)行檢測時，其中檢測儀器發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對土壤重金屬的檢測具有十分重要的影響[15]。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對于土壤重金屬檢測儀器也提出了更嚴(yán)格的要求，要求重金屬檢測儀器更加精密并擁有更高的精度，與此同時操作的難度系數(shù)還要降低，從而能夠?qū)⑼寥乐亟饘贆z測技術(shù)提升到更高的水準(zhǔn)[16]。隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步與普及，重金屬檢測儀器會逐漸向智能化的方向靠攏，通過實現(xiàn)檢測儀器的智能化，不僅可以減少重金屬的檢測成本，同時也可降低對技術(shù)人員操作的要求。在重金屬檢測儀器的智能化進(jìn)程中，由于檢測使用費用較高，從而使智能化檢測儀器的普及受到了限制，因此在今后的儀器使用中需降低儀器的使用成本，對于重金屬檢測儀器的智能化發(fā)展更有利[17]。

4.2 檢測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)化

伴隨著時代的發(fā)展與科技的進(jìn)步，在對土壤重金屬的檢測過程中，各式各樣的檢測方法被聯(lián)合使用，使檢測精準(zhǔn)度得到了進(jìn)一步的提高，使得檢測范圍也進(jìn)一步地擴大[18]。在土壤重金屬檢測技術(shù)領(lǐng)域，我國20世紀(jì)60年代就得到了很大的突破。隨著20世紀(jì)90年代電子網(wǎng)絡(luò)科技的興起，計算機技術(shù)與人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用于重金屬的檢測技術(shù)中，使重金屬檢測技術(shù)得到了長足的進(jìn)步，檢測的精準(zhǔn)度也得到了飛躍般的升高，對于促進(jìn)重金屬檢測數(shù)據(jù)的精確度具有很高的貢獻(xiàn)[19]。尤其是將傳感器技術(shù)應(yīng)用于目前的檢測技術(shù)中，使得重金屬的檢測實現(xiàn)了電化學(xué)分析與生物化學(xué)分析，為重金屬檢測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)化夯實了基礎(chǔ)[20]。

5 結(jié)語

土壤重金屬檢測方法是研究土壤問題的重要工具，對于工業(yè)污染土壤的研究發(fā)揮著重要的作用。同時土壤重金屬檢測工作須長期堅持，需要提高對土壤污染的重視程度，并對重金屬檢測的技術(shù)研究加大投入與支持力度，使重金屬檢測方法更加完備，讓土壤重金屬檢測在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、改善土壤污染問題等方面發(fā)揮積極作用。