農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的因素及相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

農(nóng)業(yè)土壤污染由重金屬引起的問(wèn)題日益嚴(yán)重，伴隨工業(yè)化的快速發(fā)展，大量重金屬通過(guò)工業(yè)排放和農(nóng)用化學(xué)品如鉛含農(nóng)藥及磷肥進(jìn)入土壤，導(dǎo)致農(nóng)田中的重金屬濃度超過(guò)了安全水平，對(duì)作物生長(zhǎng)和食品安全構(gòu)成了重大威脅。為了有效控制和監(jiān)測(cè)這些重金屬的污染，必須采取系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段，建立起一個(gè)實(shí)時(shí)更新的重金屬濃度數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)準(zhǔn)確地追蹤污染源。此外，還需實(shí)行多種防治策略，包括加強(qiáng)農(nóng)業(yè)源頭污染的控制，推行使用環(huán)保型肥料和農(nóng)藥，構(gòu)建防滲系統(tǒng)，并實(shí)施有效的土壤修復(fù)措施。本文分析了目前的情況和各種影響因素，討論如何通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)控和綜合防治策略來(lái)處理這一問(wèn)題，旨在為環(huán)保工作和學(xué)術(shù)研究提供實(shí)用建議。希望能夠激起公眾和相關(guān)部門(mén)的關(guān)注，共同面對(duì)土壤中重金屬污染的挑戰(zhàn)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

農(nóng)業(yè)土壤是農(nóng)作物生存的根基。然而，隨著工業(yè)發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的變革，土壤中的重金屬污染已經(jīng)成為日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，引起了廣泛的社會(huì)關(guān)注。這類(lèi)污染在不同的地理區(qū)域表現(xiàn)不一，其背后的原因也多種多樣。因此，開(kāi)展針對(duì)農(nóng)業(yè)土壤中重金屬污染的監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，不僅在理論上具有重要價(jià)值，對(duì)于現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用和環(huán)境保護(hù)也極為關(guān)鍵。

一、農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染現(xiàn)狀

1、重金屬污染嚴(yán)重超標(biāo)

快速的工業(yè)化進(jìn)程導(dǎo)致大量工業(yè)活動(dòng)，從而使含有重金屬的廢氣和廢水排放至土壤及水體中，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。這些重金屬隨著風(fēng)化作用和水流運(yùn)動(dòng)逐步遷移到農(nóng)田，并在農(nóng)業(yè)土壤中逐漸積累。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)多個(gè)地區(qū)的農(nóng)業(yè)土壤中，如鉛、鎘、汞、鉻和砷的含量遠(yuǎn)超安全標(biāo)準(zhǔn)，凸顯了問(wèn)題的嚴(yán)重性，必須對(duì)農(nóng)業(yè)土壤的重金屬污染給予高度重視并采取措施進(jìn)行治理。

2、各地重金屬污染有差異

農(nóng)業(yè)土壤中的重金屬污染程度因地區(qū)而異。例如，部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和主要農(nóng)業(yè)省份，由于工業(yè)活動(dòng)較為集中并且農(nóng)業(yè)規(guī)模龐大，這些地區(qū)農(nóng)田土壤中的重金屬污染尤為嚴(yán)重。這些差異由多個(gè)因素引起，包括地區(qū)的土壤類(lèi)型和氣候條件，以及工業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的廢氣排放和農(nóng)業(yè)用肥及農(nóng)藥的使用量等。為了精確評(píng)估土壤污染風(fēng)險(xiǎn)，開(kāi)展定期的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)非常關(guān)鍵，有助于準(zhǔn)確掌握不同地區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量的當(dāng)前狀況和變化趨勢(shì)。

二、農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的影響因素

1、工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的影響

廢氣和廢水，作為工業(yè)活動(dòng)的副產(chǎn)品，成為導(dǎo)致農(nóng)業(yè)土壤中重金屬污染的關(guān)鍵因素。工業(yè)區(qū)和礦區(qū)的污染防治設(shè)施未達(dá)標(biāo)，含重金屬的廢氣和廢水未被適當(dāng)處理便直接排放至自然環(huán)境中。這些重金屬隨著空氣擴(kuò)散或伴隨廢水流入臨近的水域，最終滲入附近農(nóng)田的土壤。土壤中一旦重金屬含量積累到一定程度，超出了環(huán)境的自然承載力，便會(huì)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)造成負(fù)面影響，并破壞土壤中微生物的平衡，對(duì)農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)。

2、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的影響

長(zhǎng)期以來(lái)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過(guò)度使用農(nóng)藥和化肥已經(jīng)成為增加土壤重金屬污染的一個(gè)重要因素。目前，農(nóng)藥和化肥的施用量已經(jīng)超出了推薦標(biāo)準(zhǔn)，特別是質(zhì)量較低的產(chǎn)品中的重金屬含量偏高，這些重金屬隨時(shí)間積累在土壤中。此外，頻繁且單一地使用化學(xué)肥料會(huì)造成土壤酸化，進(jìn)一步促使土壤中的重金屬釋放。這種重金屬的累積不僅損害了土壤微生物的健康，也嚴(yán)重影響了農(nóng)作物的品質(zhì)。

3、污水灌溉產(chǎn)生的影響

在干旱地區(qū)，常見(jiàn)的做法是直接利用工業(yè)廢水或家庭污水來(lái)灌溉作物，這種水源往往含有較高的有毒重金屬，包括鎘、鉻、銅、鉛、汞和鋅等。這類(lèi)重金屬在土壤和作物中不斷積累，導(dǎo)致其含量持續(xù)上升。例如，在缺水地區(qū)，使用污水灌溉引起的土壤和作物重金屬超標(biāo)問(wèn)題已經(jīng)屢見(jiàn)不鮮。為了保證未來(lái)的可持續(xù)性，必須更加注重水資源的保護(hù)與循環(huán)再利用，逐步減少對(duì)未經(jīng)處理污水灌溉的依賴(lài)。在采用污水灌溉的策略前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行必要的處理，以降低土壤受到重金屬污染的概率。

三、農(nóng)業(yè)土壤重金屬檢測(cè)方法

1、光譜檢測(cè)技術(shù)

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)ν寥乐械闹亟饘龠M(jìn)行檢測(cè)時(shí)，光譜技術(shù)常被應(yīng)用于分析土壤樣本中金屬元素的含量，依靠光的發(fā)射和散射作用進(jìn)行測(cè)量。具體來(lái)說(shuō)，原子熒光光譜法和原子吸收光譜法是兩種主要的方法。原子熒光光譜法依賴(lài)于測(cè)定光輻射在土壤原子蒸氣中的吸收與隨后產(chǎn)生的熒光，以此確定金屬的濃度。這種方法雖然操作簡(jiǎn)便且靈敏，但是其使用受到較多限制，通常需要在特制的實(shí)驗(yàn)條件下加入特定化學(xué)試劑才能有效進(jìn)行。另一方面，原子吸收光譜法則通過(guò)加熱樣本至高溫，將其分解為基態(tài)原子蒸氣，這些蒸氣能夠吸收特定波長(zhǎng)的光，通過(guò)分析光的特征譜線的變化，來(lái)測(cè)定土壤中重金屬的含量。這種方法適用范圍廣泛，靈敏度高，但其操作復(fù)雜性和較高的成本是其主要缺點(diǎn)。在使用光譜技術(shù)進(jìn)行土壤檢測(cè)時(shí)，尤其是涉及X射線的操作，必須格外注意安全防護(hù)。由于X射線具有強(qiáng)大的電離作用，能對(duì)人體造成傷害，因此操作人員必須裝備專(zhuān)業(yè)的防護(hù)設(shè)備并精通安全操作技巧，以確保在檢測(cè)過(guò)程中的人身安全。

2、化學(xué)比色分析法

化學(xué)比色分析法利用顏色變化來(lái)判斷化合物的濃度，這種技術(shù)包括了液相色譜法和試紙法等多樣的手段。在液相色譜法中，樣本與化學(xué)試劑相互作用產(chǎn)生色彩鮮明的絡(luò)合物，這些絡(luò)合物隨后在色譜柱中被有效分離。分離后的物質(zhì)可通過(guò)紫外可見(jiàn)光的光度測(cè)量技術(shù)進(jìn)行精確的定量分析。對(duì)于試紙法，其基本原理是在試紙上應(yīng)用一種特殊的顯色劑，當(dāng)試紙與重金屬離子發(fā)生反應(yīng)時(shí)，試紙會(huì)變色。通過(guò)比較試紙的顏色變化與標(biāo)準(zhǔn)比色板，可以估計(jì)出樣本中含量的大致范圍。試紙法具備成本低、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，極為適合于快速的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。然而，此方法的缺點(diǎn)是容易受到周?chē)h(huán)境因素的影響，并且通常僅用于進(jìn)行半定量或定性的分析。

3、土壤磁化率監(jiān)測(cè)技術(shù)

激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了土壤磁化率監(jiān)測(cè)方法在農(nóng)業(yè)中檢測(cè)土壤重金屬污染的應(yīng)用。這種技術(shù)以其簡(jiǎn)潔的操作流程及其快速和準(zhǔn)確的檢測(cè)能力受到廣泛歡迎，能夠有效辨識(shí)土壤中的有機(jī)鹽和水分等關(guān)鍵成分。通常，磁化率較高的土壤表明其中含有更多的重金屬成分。因此，通過(guò)評(píng)估土壤的磁化水平可以準(zhǔn)確地判斷出土壤中的重金屬污染狀況。在實(shí)踐中，使用土壤磁化率監(jiān)測(cè)技術(shù)具有成本效益高和高靈敏度的優(yōu)點(diǎn)，這使得它不僅易于操作，還能顯著提高監(jiān)測(cè)效率。盡管如此，這項(xiàng)技術(shù)也存在一些局限，容易受到土壤中的重金屬成分、水分水平和有機(jī)物等環(huán)境因素的干擾。因此，為了達(dá)到更高的準(zhǔn)確度，通常需要將其與其他類(lèi)型的監(jiān)測(cè)方法結(jié)合起來(lái)使用。

4、酶抑制測(cè)定技術(shù)

農(nóng)田土壤重金屬污染的另一個(gè)關(guān)鍵策略是酶抑制測(cè)定法，這種方法的獨(dú)特之處在于依賴(lài)于重金屬對(duì)酶活性因子的復(fù)雜影響，特別是甲硫基反應(yīng)層面的變化。通過(guò)操控酶的結(jié)構(gòu)和特性，結(jié)合精密的儀器設(shè)備得以實(shí)施高效的監(jiān)測(cè)。這項(xiàng)技術(shù)在農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)估中的亮點(diǎn)在于，能直觀地通過(guò)顏色變化指示污染水平，提供了直觀的讀數(shù)。

5、免疫分析技術(shù)

在農(nóng)田土壤重金屬污染的實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，免疫分析技術(shù)主要通過(guò)對(duì)土壤中潛在的重金屬元素進(jìn)行精準(zhǔn)剖析。免疫分析技術(shù)以其顯著的優(yōu)點(diǎn)脫穎而出，特別是其高靈敏度和選擇性。首先，這項(xiàng)技術(shù)巧妙地利用絡(luò)合劑進(jìn)行全方位的農(nóng)田土壤重金屬監(jiān)控，為后續(xù)可能發(fā)生的氧化還原反應(yīng)提供了策略性空白區(qū)域。然而，值得注意的是，運(yùn)用免疫分析時(shí)，確保能有效結(jié)合并接納由金屬離子復(fù)合而成的載體蛋白至關(guān)重要。對(duì)于從事土壤重金屬污染專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)的人員而言，必須嚴(yán)格保證免疫分析技術(shù)的精確應(yīng)用，以防止監(jiān)測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性。任何偏離標(biāo)準(zhǔn)的操作都可能導(dǎo)致結(jié)果的誤導(dǎo)，因此準(zhǔn)確性是不可忽視的環(huán)節(jié)。

6、數(shù)據(jù)處理方法

在數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)室中，分析農(nóng)業(yè)土壤樣本所收集的數(shù)據(jù)，目的是準(zhǔn)確判定土壤中的重金屬污染水平及其分布情況。數(shù)據(jù)整理階段，首先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行徹底的清洗和整頓，這一步驟是分析的基礎(chǔ)，確保最終結(jié)果的準(zhǔn)確無(wú)誤。包括檢查數(shù)據(jù)的完整性，修正任何重復(fù)或缺失的記錄，并對(duì)實(shí)驗(yàn)記錄進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，糾正其中的錯(cuò)誤。對(duì)于明顯不符合正常范圍的數(shù)據(jù)點(diǎn)，還需進(jìn)行篩選和驗(yàn)證，確保不會(huì)對(duì)分析結(jié)果造成干擾。在數(shù)據(jù)清洗后，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，如計(jì)算數(shù)據(jù)的均值、中位數(shù)、方差以及極差等，來(lái)描述整個(gè)數(shù)據(jù)集。其次通過(guò)實(shí)施線性回歸和相關(guān)性分析等統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)，來(lái)探究各數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系。

7、野外土壤取樣

在監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)土壤中的重金屬污染時(shí)，土壤類(lèi)型差異性大，比如黃壤、黑土、沙壤各有不同的重金屬吸附特性，應(yīng)在規(guī)劃采樣方案時(shí)根據(jù)不同的土壤類(lèi)型精心選擇采樣點(diǎn)。另外，植被的存在與否及其覆蓋程度，以及降水量的多寡，均會(huì)影響重金屬在土壤表層的累積及遷移。因此，選定采樣位置前，需綜合考慮這些生態(tài)和環(huán)境因素，確保所選地點(diǎn)能夠真實(shí)反映該區(qū)域土壤的整體特性。在采樣操作時(shí)，必須采用清潔且未受污染的工具和容器來(lái)保障樣本的純凈性和分析的準(zhǔn)確性，確保樣本具有高度代表性和可比性的關(guān)鍵措施。在確定采樣點(diǎn)具體位置時(shí)，還需仔細(xì)考慮環(huán)境污染源，如附近的工業(yè)活動(dòng)或農(nóng)藥施用情況，以及土壤本身的特性，例如酸堿度和有機(jī)質(zhì)的含量。采樣時(shí)，嚴(yán)格防止工具和容器與潛在的污染源接觸，是確保采樣結(jié)果準(zhǔn)確可靠的必要條件。

四、農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染防治措施

1、農(nóng)田土壤重金屬修復(fù)技術(shù)

面對(duì)農(nóng)田土壤遭受重金屬污染的問(wèn)題，在眾多修復(fù)技術(shù)中，物理修復(fù)通常涉及去除受污染的表層土壤，并用新的清潔土壤替換或覆蓋。也可在土壤表面加設(shè)隔離層，阻止植物直接從土壤吸收重金屬，這一過(guò)程可以視作對(duì)土壤進(jìn)行一次徹底的“更新?lián)Q代”。在化學(xué)修復(fù)領(lǐng)域，特定的化學(xué)物質(zhì)被引入以抽取或固定土壤中的重金屬。例如，施加磷酸鹽或硫酸鹽可以與土壤中的重金屬離子反應(yīng)，形成不易溶解的化合物，減少對(duì)植物的吸收。此外，采用如乙二胺四乙酸（EDTA）等螯合劑也能有效地固定土壤中的重金屬離子，防止向環(huán)境中擴(kuò)散。生物修復(fù)技術(shù)則依靠植物和微生物的能力來(lái)降低土壤中重金屬的含量。種植能夠耐受并富集重金屬的植物，可以在植物生長(zhǎng)過(guò)程中積累這些金屬。同時(shí)，引入能夠分解或轉(zhuǎn)化這些金屬的微生物（如某些細(xì)菌和真菌）。除此之外，構(gòu)建物理屏障如防護(hù)墻和在田間設(shè)置階梯及水渠，有助于防止表面水流，有效控制土壤侵蝕和減少水土流失，這些措施不僅有助于減緩污染的進(jìn)一步擴(kuò)散，也能為生物修復(fù)方法創(chuàng)造更好的環(huán)境條件。

2、加強(qiáng)環(huán)保知識(shí)宣傳

農(nóng)業(yè)土壤受到重金屬污染，部分原因是來(lái)自農(nóng)民群體在環(huán)境保護(hù)及防治重金屬污染方面的認(rèn)識(shí)不足。面對(duì)這一問(wèn)題，相關(guān)機(jī)構(gòu)需強(qiáng)化對(duì)農(nóng)業(yè)工作者的環(huán)保教育和宣傳，采納科學(xué)且環(huán)境友好的耕作技術(shù)。正確使用農(nóng)藥和化肥，以及推行綠色農(nóng)業(yè)技術(shù)，都是減輕對(duì)土壤污染的有效手段。同時(shí)，通過(guò)報(bào)紙、廣播和其他多種媒體途徑來(lái)普及環(huán)境保護(hù)的知識(shí)也極為重要。應(yīng)使農(nóng)民了解到不當(dāng)處理電子廢棄物將對(duì)土壤質(zhì)量造成直接的負(fù)面影響，可能觸發(fā)更多的環(huán)境問(wèn)題。相關(guān)部門(mén)應(yīng)推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和垃圾分類(lèi)的概念，對(duì)電子廢棄物進(jìn)行科學(xué)管理，減少土壤中重金屬的堆積，以實(shí)現(xiàn)土壤和環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。采取這些綜合性的策略不僅能提升農(nóng)民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，同時(shí)也助力于農(nóng)業(yè)環(huán)境的持續(xù)改善。

3、土壤重金屬污染控制管理措施

要控制因農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活而產(chǎn)生的土壤重金屬污染，首先需要制定一系列嚴(yán)格的管理控制措施來(lái)建立一個(gè)全面的防護(hù)系統(tǒng)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，可以選擇使用毒性低且殘留少的化肥和農(nóng)藥，并定期對(duì)土壤及農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬水平進(jìn)行檢測(cè)，從而科學(xué)地規(guī)劃施肥和噴藥的方案，防止過(guò)度使用。同時(shí)，推行節(jié)水節(jié)肥的環(huán)保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，也是從源頭上控制污染擴(kuò)散的重要策略。在生活方面，通過(guò)推動(dòng)垃圾分類(lèi)回收、建設(shè)完善的污水處理設(shè)施以及實(shí)施嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，可以有效隔離和控制生活來(lái)源的污染物。此外，通過(guò)推廣可回收物品的再利用，不僅降低了環(huán)境壓力，還有效節(jié)約了資源。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，比如通過(guò)實(shí)施輪作和間作，種植適宜的綠肥作物以改善土壤結(jié)構(gòu)并增加有機(jī)質(zhì)含量，從而減輕連作障礙。利用作物間種植固氮植物或設(shè)置綠籬，不僅可以最大化地利用光熱資源和土地空間，還可以?xún)?yōu)化土壤的養(yǎng)分狀況，從而進(jìn)一步降低對(duì)土壤的污染。

4、加強(qiáng)信息技術(shù)的應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)土壤中對(duì)重金屬污染的控制和修復(fù)策略中，可以充分利用尖端的智能化和自動(dòng)化技術(shù)，以及信息技術(shù)，增強(qiáng)對(duì)土壤狀況的監(jiān)控強(qiáng)度。實(shí)踐中，應(yīng)全面實(shí)施環(huán)境保護(hù)機(jī)制，推動(dòng)數(shù)據(jù)共享，以便更有效地保護(hù)土壤環(huán)境。考慮到土壤修復(fù)涉及眾多因素，包括養(yǎng)分、濕度、有機(jī)物質(zhì)等，修復(fù)行動(dòng)需依據(jù)特定的污染狀況進(jìn)行，同時(shí)注重維護(hù)土壤的肥沃性。因此，土壤修復(fù)的過(guò)程中，相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員和機(jī)構(gòu)應(yīng)充分利用信息技術(shù)，增強(qiáng)對(duì)污染土壤的監(jiān)督，建立完整的環(huán)保管理體系，合理組織土壤監(jiān)測(cè)活動(dòng)，清晰界定各部門(mén)的任務(wù)和責(zé)任。特別是在大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用下，能實(shí)時(shí)跟蹤土壤修復(fù)的進(jìn)展，通過(guò)信息平臺(tái)促進(jìn)部門(mén)間協(xié)作，消除土壤污染的風(fēng)險(xiǎn)，提升土壤修復(fù)效果。

總結(jié)來(lái)看，隨著現(xiàn)代科技進(jìn)步，農(nóng)業(yè)中廣泛使用的化學(xué)肥料和先進(jìn)技術(shù)，加之工業(yè)企業(yè)的廢棄物處理不當(dāng)，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)土壤中重金屬污染日益嚴(yán)重。這種污染對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了破壞。因此，采取監(jiān)控措施和治理土壤中的重金屬污染尤為重要。為了有效地控制這一問(wèn)題，有必要對(duì)土壤中的重金屬污染進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)，并采取適當(dāng)?shù)闹卫泶胧?。根?jù)具體的環(huán)境狀況和治理需求，制定并實(shí)施科學(xué)合理的污染治理策略，從而有效解決土壤污染問(wèn)題，確保土壤環(huán)境的健康和可持續(xù)發(fā)展。

（作者單位：553504貴州省盤(pán)州市石橋鎮(zhèn)農(nóng)村工作服務(wù)中心）