土壤重金屬檢測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

劉 凱

新疆地礦局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì) 新疆 烏魯木齊 830013

引言

中國(guó)土壤重金屬污染更加嚴(yán)重,這是中國(guó)前一階段過(guò)于重視經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)而忽視環(huán)境保護(hù)的結(jié)果。隨著我國(guó)土壤重金屬污染的加劇,農(nóng)業(yè)和其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)受到了負(fù)面影響。在這種情況下,業(yè)內(nèi)人士應(yīng)該提高認(rèn)識(shí),加大檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)力度。

1 傳統(tǒng)土壤中重金屬檢測(cè)方法介紹

1.1 原子吸收光譜法 這種檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用原理是基于光源或陰極燈發(fā)出的入射光,通過(guò)霧化器檢測(cè)待測(cè)元素的原子蒸汽。當(dāng)部分蒸汽被吸收時(shí),光譜系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)可以檢測(cè)譜線的吸收程度,從而獲得吸光度。然后根據(jù)吸光度與元素原子濃度的線性關(guān)系,可以進(jìn)一步計(jì)算出待測(cè)物質(zhì)的含量。在農(nóng)業(yè)土壤檢測(cè)中,原子吸收光譜法可以分析重金屬元素,也可以分析和評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)環(huán)境、土壤背景值、重金屬污染和水質(zhì)問(wèn)題。

1.2 電感耦合等離子發(fā)射光譜 根據(jù)待檢測(cè)元素的離子和原子,這種檢測(cè)技術(shù)通過(guò)光源激發(fā)產(chǎn)生特征輻射。通過(guò)判斷特征輻射的強(qiáng)度,可以定量和定性地分析土壤樣品和環(huán)境水樣中各元素的含量。原子吸收光譜法的應(yīng)用可以簡(jiǎn)化操作步驟,加快分析速度,檢出限相對(duì)較低。此外,該技術(shù)的動(dòng)態(tài)線性范圍的檢測(cè)寬度相對(duì)較大,可以達(dá)到5個(gè)數(shù)量級(jí),可以同時(shí)檢測(cè)和分析低含量元素和高含量元素,接近石墨爐原子吸收光譜儀的檢測(cè)水平。

1.3 X射線熒光光譜法 這項(xiàng)技術(shù)是通過(guò)吸收x光來(lái)分析樣品中不同成分的方法。光譜儀的結(jié)構(gòu)包括光譜儀控制、光源、探測(cè)器、色散和數(shù)據(jù)處理。在實(shí)際分析過(guò)程中,該技術(shù)的分析結(jié)果不同于發(fā)射光譜法和等離子光譜法,X射線熒光光譜法在檢測(cè)準(zhǔn)確度、回收率、精密度和檢出限等方面均能滿足相關(guān)要求。將x光熒光光譜法應(yīng)用于土壤中重金屬的檢測(cè),可以簡(jiǎn)化操作步驟,不會(huì)污染和破壞樣品,檢測(cè)速度相對(duì)較快,重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。

2 新型土壤重金屬檢測(cè)技術(shù)分析

2.1 太赫茲光檢測(cè)法 這種檢測(cè)方法是近年來(lái)出現(xiàn)的一種檢測(cè)技術(shù),可以通過(guò)激發(fā)分子間振動(dòng)、分子大小和相互作用來(lái)檢測(cè)能量吸收特性,也可以檢測(cè)重金屬?gòu)?fù)雜分子的振動(dòng)特性。用太赫茲光法檢測(cè)土壤中的重金屬時(shí),通過(guò)設(shè)計(jì)試驗(yàn)獲得相關(guān)數(shù)據(jù),建立檢測(cè)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可以掌握土壤中重金屬含量與太赫茲吸收光譜的對(duì)應(yīng)關(guān)系,從而利用太赫茲光譜技術(shù)測(cè)定土壤中的重金屬,得到檢測(cè)結(jié)果。

2.2 生物量間接測(cè)定法 有些生物的基因表達(dá)是發(fā)光的,所以遙感技術(shù)可以接收光譜,然后根據(jù)光譜特征確定土壤中重金屬的含量。一些學(xué)者在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中模擬細(xì)菌的發(fā)光特性來(lái)檢測(cè)土壤中的重金屬污染。但需要注意的是,太赫茲光學(xué)探測(cè)目前僅用于實(shí)驗(yàn)室模擬階段,并沒(méi)有關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)的報(bào)道。

2.3 環(huán)境磁學(xué)檢測(cè)法 根據(jù)物質(zhì)對(duì)外磁場(chǎng)作用所對(duì)應(yīng)的電流,可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定量分析,根據(jù)一些磁性參數(shù)可以確定土壤中的重金屬。對(duì)于土壤污染檢測(cè),磁性檢測(cè)技術(shù)操作簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)性和靈敏度高,可以顯著減少人力物力的投入。此外,通過(guò)環(huán)境磁性檢測(cè)方法的應(yīng)用,可以獲得大量數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)分析磁性參數(shù)的空間分布,進(jìn)行圖像處理,充分解釋土壤污染。正是由于上述優(yōu)勢(shì),磁性檢測(cè)方法引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注,并取得了一定的研究成果。

3 土壤重金屬檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀

3.1 智能程度有所提高 目前的重金屬檢測(cè)技術(shù)都比較傳統(tǒng)。比如先采樣土壤,然后排干土壤去除草根、石頭等雜質(zhì),再消化成分。這個(gè)檢測(cè)過(guò)程比較復(fù)雜,大部分步驟都需要手工完成,不能保證人為失誤造成的誤差。而且大量的人工操作也延長(zhǎng)了檢測(cè)時(shí)間,降低了檢測(cè)效率。因此,為了提高檢測(cè)效率,各種自動(dòng)或半自動(dòng)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。使用這種智能設(shè)備,檢測(cè)工作不僅大大提高了效率,而且節(jié)省了大量的人力成本。

3.2 精確度有所提高 準(zhǔn)確性是重金屬檢測(cè)技術(shù)的首要考慮因素。只有檢測(cè)數(shù)據(jù)足夠準(zhǔn)確,相關(guān)部門(mén)才能根據(jù)數(shù)據(jù)制定完善的治療方案。如果檢測(cè)精度不夠,處理工作就達(dá)不到預(yù)期的效果。而且,隨著重金屬檢測(cè)技術(shù)與遙感技術(shù)的更緊密結(jié)合,我國(guó)目前的重金屬檢測(cè)技術(shù)在效率和準(zhǔn)確度上都有了很大的飛躍。

3.3 綜合程度有所提高 傳統(tǒng)的重金屬檢測(cè)技術(shù)大多只檢測(cè)某種污染,缺乏對(duì)該地區(qū)土壤重金屬污染的整體分析。相關(guān)部門(mén)沒(méi)有確定嚴(yán)格的檢測(cè)體系,對(duì)重金屬檢測(cè)的多樣化需求進(jìn)行技術(shù)研發(fā)。如今,我國(guó)的重金屬檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)通過(guò)技術(shù)的進(jìn)步和效率的提高,逐漸實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種重金屬污染的檢測(cè)。一些便攜式設(shè)備的誕生不僅集成了各種檢測(cè)功能,還減小了設(shè)備的尺寸,給檢測(cè)工作帶來(lái)了方便。

4 推動(dòng)我國(guó)土壤重金屬檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的建議

4.1 提升各界對(duì)重金屬污染的重視 重金屬在中國(guó)已經(jīng)成為一種非常嚴(yán)重的環(huán)境污染,對(duì)人們的危害可能要在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間后才會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。為了促進(jìn)土壤重金屬檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,相關(guān)部門(mén)必須加大宣傳力度,讓人們更多地了解重金屬的危害。

4.2 提升專業(yè)檢測(cè)人員的技術(shù)水平 土壤重金屬檢測(cè)結(jié)果是制定治理方案的重要依據(jù),其重要性不言而喻。而且各種檢測(cè)技術(shù)都是由專業(yè)技術(shù)人員實(shí)施的。要提高檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用效果,必須提高技術(shù)人員的專業(yè)水平。首先,有關(guān)部門(mén)可以對(duì)現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行人員培訓(xùn),使人員更扎實(shí)地掌握這些技術(shù),加強(qiáng)技術(shù)在實(shí)踐中的運(yùn)用。相關(guān)部門(mén)也要建立健全管理制度,讓制度真正發(fā)揮作用,讓技術(shù)人員有效提高水平。

4.3 加大投入創(chuàng)新檢測(cè)技術(shù) 技術(shù)創(chuàng)新是提高工作效率的核心。在重金屬檢測(cè)領(lǐng)域,技術(shù)創(chuàng)新可以使檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確,同時(shí)也可以解放人力,提高效率,不僅可以加快我國(guó)重金屬檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,還可以減少人工工作可能帶來(lái)的誤差。在科技創(chuàng)新過(guò)程中,施工人員應(yīng)清楚了解我國(guó)重金屬污染的現(xiàn)狀,并根據(jù)客觀情況,確定研發(fā)方向,有針對(duì)性地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,土壤中重金屬的檢測(cè)水平也相應(yīng)提高,可以保證樣品檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性,簡(jiǎn)化土壤重金屬檢測(cè)的操作步驟。目前,一種新的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn),雖然還處于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用研究階段。我相信在不久的將來(lái),這項(xiàng)技術(shù)可以推廣應(yīng)用到土壤重金屬的檢測(cè)中,并取得顯著的效果。