土壤重金屬快速監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

曾 凱，朱業(yè)玲

（韶關(guān)市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，廣東 韶關(guān) 512026）

工業(yè)生產(chǎn)中不合理地排放廢棄物，很容易造成重金屬污染，而且由于各類工程在生產(chǎn)過程中對(duì)于自身的約束不足，導(dǎo)致有害廢棄物大量排放，使得土壤中的重金屬含量不斷飆升。而重金屬無法被微生物降解，在土壤中會(huì)持續(xù)累積，當(dāng)達(dá)到一定含量之后，就會(huì)造成嚴(yán)重的土壤污染，重金屬監(jiān)測(cè)的重難點(diǎn)在于土壤中的重金屬含量很難被肉眼所觀測(cè)到，因此就需要借助相應(yīng)的土壤重金屬快速監(jiān)測(cè)技術(shù)，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤中的重金屬元素和具有含量的把控和確認(rèn)，以此來提高重金屬防治工作的有效性。

1 土壤重金屬

土壤重金屬污染從本質(zhì)上來說是屬于土壤無機(jī)污染當(dāng)中的一種，但是我們發(fā)現(xiàn)，土壤中所含的重金屬是無法通過土壤微生物進(jìn)行分解的，而土壤特殊的結(jié)構(gòu)使得土壤很容易積累重金屬，當(dāng)濃度累加到一定程度之后，就會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧谆衔?而且很多有毒物質(zhì)還會(huì)通過植物轉(zhuǎn)化到食物鏈中，以有害濃度積累在人體中?？梢哉f土壤重金屬是我國(guó)當(dāng)下極為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，對(duì)于國(guó)民健康有極大的危害。

一般來說，根據(jù)土壤重金屬污染物的元素不同，大致可以相應(yīng)的分為汞、鎘、鉛、銅、鉻、砷、鎳、鐵、錳、鋅等多種元素。而這些元素有些是植物需要的生長(zhǎng)元素，而有些則是屬于植物生長(zhǎng)不需要的元素，而通常這類不需要的元素，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生極大的影響和危害。

諸如銅、鋅，這類元素是植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中所需要的元素，而且人體也需要定量的攝入，但是正所謂月滿則虧，水滿則溢，當(dāng)這些元素過多時(shí)，反而會(huì)阻礙植物的正常生長(zhǎng)。而鎘、汞和鉛等元素會(huì)直接表現(xiàn)為阻礙植物生長(zhǎng)發(fā)育，而且人體攝入之后會(huì)產(chǎn)生很多的不良反應(yīng)，所以這些元素是屬于植物生長(zhǎng)不需要的元素[1]?？梢哉f，不同的元素在土壤中的形態(tài)也會(huì)有著很大的差異，同時(shí)由于元素之間的特性，導(dǎo)致實(shí)際的遷移轉(zhuǎn)化特點(diǎn)和污染性質(zhì)也有著很大的區(qū)別。因此在實(shí)際的土壤重金屬監(jiān)測(cè)和救治過程中，需要對(duì)元素不同的含量進(jìn)行確定，對(duì)于有益和有害元素進(jìn)行充分分析。

2 土壤重金屬的來源

目前來說，土壤重金屬元素的來源主要是兩種途徑，即人為輸入和自然來源，其中又以人為輸入的比例最為龐大。而自然來源大多是成土母質(zhì)或者是成土過程中所決定的土壤重金屬含量，從一定角度上來說，自然來源大多是有益的。而人為輸入多是由于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等產(chǎn)業(yè)的輸入，所以會(huì)導(dǎo)致大量的重金屬污染[2]。

2.1 人為輸入

我國(guó)在發(fā)展過程中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的存在，會(huì)導(dǎo)致一系列重金屬污染問題的滋生。尤其是近幾年，由于工業(yè)對(duì)于重金屬元素的研究和使用，其在我們的生產(chǎn)和生活中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，比如說有色重金屬礦床的開發(fā)和冶煉就會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生大量的重金屬。除此之外，還有選礦、采礦、冶金、電鍍、電工、染料、紡織、煉油等都會(huì)對(duì)土壤排放大量的重金屬元素[3]。這些人為輸入的重金屬污染源大多數(shù)都是點(diǎn)性的污染源，即排放到土壤之后會(huì)表現(xiàn)出不均勻污染，其中尤以局部地區(qū)的過度重金屬污染最為嚴(yán)重。再加上我國(guó)日益加深的城市化程度，使得國(guó)內(nèi)工業(yè)和交通產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，促使了各類有毒排放物的增加，導(dǎo)致汞和鉛等有害重金屬的產(chǎn)出和排放。并且，沉降重金屬污染在實(shí)際的土壤污染中也表現(xiàn)得極為嚴(yán)重，尤其是對(duì)于化石燃料的燃燒，由于我國(guó)的燃燒技術(shù)還存在著很多的問題，所以會(huì)表現(xiàn)出不完全燃燒，而不完全燃燒就會(huì)產(chǎn)生大量的重金屬元素。除此之外，汽車所燃燒的燃料多是汽油，而汽油本身可燃就會(huì)表現(xiàn)出一定的爆炸性，為了避免汽車燃燒汽油爆炸，就會(huì)在汽油當(dāng)中添加大量的抗爆劑，即四乙基鉛和四甲基鉛。凡此種種，大量的有害重金屬排放使得我國(guó)土壤重金屬態(tài)勢(shì)變得越加嚴(yán)重。

2.2 自然來源

自然來源主要是因?yàn)橥寥辣旧硎怯捎趲r石風(fēng)化所產(chǎn)生的，而巖石會(huì)蘊(yùn)含大量的重金屬元素，這就導(dǎo)致土壤在形成之后就會(huì)或多或少地蘊(yùn)含一些重金屬元素。而且，成土母巖的化學(xué)元素還會(huì)對(duì)土壤的化學(xué)最初含量有著相當(dāng)大的影響，比如說，石英質(zhì)巖石就會(huì)對(duì)土壤中的重金屬含量有著很強(qiáng)的控制效果，而碳酸鹽巖石對(duì)于土壤中的重金屬含量控制能力則相對(duì)較弱。除此之外，重金屬降塵也是導(dǎo)致土壤重金屬含量增加的原因之一，自然界的各種危害，諸如森林火災(zāi)、火山爆發(fā)、海浪飛濺、植被排除、風(fēng)力揚(yáng)塵會(huì)將重金屬容納物浮于空中，而空中的一部分重金屬元素被植物吸收，而另一部分則會(huì)表現(xiàn)為塵降現(xiàn)象進(jìn)入到土壤中，不同區(qū)域之間的土壤重金屬含量也有著很大的差異，諸如礦床周邊的土壤所包含的重金屬就相對(duì)豐富。

3 土壤重金屬快速監(jiān)測(cè)技術(shù)

結(jié)合上文，我們充分地分析了土壤重金屬的相關(guān)概念和知識(shí)，并且在一定程度上對(duì)土壤重金屬的來源進(jìn)行了分析，為了應(yīng)對(duì)土壤重金屬污染，需要運(yùn)用一些快速監(jiān)測(cè)技術(shù)來對(duì)一定面積區(qū)域內(nèi)土壤中的重金屬元素種類和含量進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，以此來優(yōu)化防治工作。

目前來說，我國(guó)常用到的土壤重金屬快速監(jiān)測(cè)技術(shù)類型主要有兩種，即光譜檢測(cè)法、電化學(xué)生物傳感器檢測(cè)法等。

3.1 光譜檢測(cè)法

該類技術(shù)主要是依據(jù)光的吸收、發(fā)射、散射等作用，通過運(yùn)用光學(xué)一起檢測(cè)相關(guān)光譜波長(zhǎng)及強(qiáng)度進(jìn)行定性定量分析，其中發(fā)展最為迅速和應(yīng)用最為廣泛的就是X射線熒光光譜法（XRF）。X射線熒光光譜法（XRF）是一種利用樣品對(duì)X射線的吸收來定性定量的分析技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)在于同時(shí)測(cè)定多種元素，快速準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單，但較實(shí)驗(yàn)室常規(guī)分析方法而言，其精度較低、重復(fù)性較差，后續(xù)發(fā)展中優(yōu)化對(duì)基體效應(yīng)的校正和本底的扣除，降低檢測(cè)限，提高定量檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

3.2 生物化學(xué)傳感器檢測(cè)法

該類技術(shù)主要是在化學(xué)傳感器基礎(chǔ)上發(fā)展的一種分析檢測(cè)技術(shù)，利用固定在電極或探頭上的蛋白質(zhì)或酶的特異性與待測(cè)物質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生的變化，通過將變化情況轉(zhuǎn)換為電信號(hào)從而對(duì)其中的重金屬進(jìn)行快速監(jiān)測(cè)，常用的有酶分析法，免疫分析法等。該類技術(shù)均具有操作較簡(jiǎn)單，靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，但受限于相關(guān)酶、絡(luò)合物、抗體等因素，難以同時(shí)對(duì)多種元素進(jìn)行檢測(cè)，而且單樣品中含有有機(jī)污染物時(shí)，容易受到干擾等不足，后續(xù)發(fā)展中應(yīng)以多種元素檢測(cè)、提高設(shè)備精密度，縮小設(shè)備體積為方向，使該類技術(shù)進(jìn)一步得以應(yīng)用。

4 結(jié)論

綜上所述，土壤重金屬污染是我國(guó)當(dāng)下極為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，為了有效地解決這一問題，就需要運(yùn)用專業(yè)的監(jiān)測(cè)技術(shù)來對(duì)土壤中的重金屬成分和含量進(jìn)行具體的分析，以此來方便后續(xù)土壤重金屬防治工作的進(jìn)行。