土壤重金屬快速監測技術研究與應用探討

樊建釗

（中山市環境監測站，廣東中山 528400）

土壤重金屬快速監測技術研究與應用探討

樊建釗

（中山市環境監測站，廣東中山 528400）

重金屬是環境的主要污染源之一，是危害性較大的一類污染物，因此需要對土壤中的重金屬元素種類及含量進行快速的監測。只有正確評估土壤中重金屬的類型和含量，才能采取針對性的措施對其造成的環境污染進行治理，為社會提供安全的生存環境。因此對常用的土壤重金屬快速監測技術進行分析，并對其應用進行總結。

土壤重金屬；快速監測技術；應用

目前，對土壤的重金屬進行快速監測的技術有很多，比較常用的主要有三種，即X射線熒光光譜技術、生物傳感器監測技術，以及激光誘導擊穿光譜監測技術。通過對土壤中重金屬含量及種類進行監測，能夠根據監測結果對土質進行評估，從而采取相應措施改善土壤環境。

1 常用的土壤重金屬快速監測技術

1.1 X射線熒光光譜技術

X射線熒光光譜技術主要用于對樣品進行定量分析，也可對其進行定性分析，其原理是，樣品能夠吸收X射線，且吸收的X射線會受樣品成分及含量的影響。其中，比較常用的是XRF多元素分析技術，用X射線對試驗樣品進行照射，試驗樣品中的元素會隨之產生熒光，于是，可根據熒光的波長和能量，對試驗樣品中的元素類型和含量作出判斷。這種監測技術的優點在于，可直接對成品進行分析，且在對樣品進行監測的過程中，不會造成污染，也不會破壞樣品，監測的時間短，但監測結果的可靠性高。

1.2 生物傳感器監測技術

生物傳感器監測技術需要在電極或者生物膜上，固定蛋白質、酶，且這兩種物質具有特異性，從而對其中的重金屬進行快速的監測。此監測技術中會用到具有生物識別能力的物質，將其與待監測的物質結合起來，就會發生相應的變化，而變化情況會被轉換為電信號或者光信號，這些信號很容易捕捉，根據信號就能分析出待監測物質的含量。現階段，比較常用的傳感器有幾種，包括生物傳感器、細胞傳感器和免疫傳感器等。

1.3 激光誘導擊穿光譜技術

物質的等離子體會發光，激光誘導擊穿光譜技術就是利用這種發光原理，對物質的成分進行分析。此技術的具體工作原理如下：在激光射入會聚透鏡時，光束被會聚，在峰值高、密度大、功率大的條件下，物質的表面組分會被氣化和電離，從而將高溫高能的等離子體激發出來，光學系統會將其輻射出的原子、離子光譜收集起來，再往儀器的狹縫輸入光纖耦合，然后將光譜信息輸送至計算機進行分析，就能判斷出被測物質的成分和含量[1]。這種技術的優點比較明顯，比如，可以在同一時間對不同的元素進行分析，無論定量還是定性分析都可以，且能夠對所有狀態的物質進行監測。并且，在監測前，不需要對樣品進行預處理，不僅能夠進行連續監測，還能提升分析的效率。

2 土壤重金屬快速監測技術的應用及前景

2.1 X射線熒光光譜技術的應用及前景

X射線熒光光譜技術由于具有監測時間短、對樣品無損害等優勢，所以這項技術的發展速度是最快的。在此技術的基礎上，熒光激發形式又有所優化，新的激發形式能夠避開基體效應背景所帶來的干擾，但對土壤中的重金屬含量進行分析時，方法卻不夠合理。因此，需要對光譜線的處理、本底的扣除以及基體的校正等進行研究，以提升其準確性和科學性。此外，還需要對譜峰識別方法進行研究，以確保識別的正確性。目前，我國使用的X射線熒光光譜儀，能夠對超標的鋅、鉻、銅等重金屬元素進行檢測。因此，此項技術在未來的發展中，應該致力于降低檢出限，在定性分析的基礎上，提高定量檢測的準確性。

2.2 生物傳感器監測技術的應用及前景

生物傳感器檢測技術、免疫分析技術等，由于受到酶的單一選擇性的影響，很少被用于對土壤的重金屬進行監測中，加上單克隆抗體具有特異性，所以很難對多種元素進行同步分析。因此，在未來的發展中，以多免疫抗體、多酶抑制為原理的生物傳感器監測技術，是發展的重點。目前，納米技術、物質固定化技術等已經得到廣泛的應用，且發展速度非常快。因此，未來在對生物傳感器設備進行開發時，應將開發重心放在提升設備的精度、縮小設備的體積、實現設備的智能化操作上。

2.3 激光誘導擊穿光譜技術及前景

激光誘導擊穿光譜監測技術的發展速度相對較快，由于對土壤樣品進行監測，得到的譜線密度非常復雜，所以此項技術在未來的發展中，應該將重心放在提升樣品的表面平整度上，并注意對樣品產生的基體效應進行克服。此外，對激光誘導擊穿光譜監測技術進行優化時，還要注意改善激光能量抖動的情況，并對樣品的疏密程度進行控制。只有在排除各種干擾因素的影響后，才能在對土壤中的重金屬進行監測時，真正降低其檢出限[2]。目前，市場上的相關儀器能夠滿足對土壤重金屬進行分析的需要，但是，對土壤重金屬進行定量分析的局限性卻很大。因此，未來應加強對土壤重金屬的定量分析，從而提升監測的準確性和實效性。

3 結束語

綜上所述，在對土壤重金屬進行監測時，常用的技術主要有X射線熒光光譜監測技術、激光誘導擊穿光譜監測技術，以及生物傳感器監測技術。前兩項技術發展速度較快，且日趨成熟，后者的應用相對較少。在未來的發展中，要注意克服這些技術在目前使用中的問題，降低檢出限，從而提升土壤重金屬快速監測的效率。

[1] 施玉格.農田土壤重金屬污染監測技術的發展[J].資源節約與環保，2014，（9）：123.

[2] 王豹，余建新，黃標，等.便攜式X射線熒光光譜儀快速監測重金屬土壤環境質量[J].光譜學與光譜分析，2015，（6）：1735-1740.

Research and Application of Heavy Metal Rapid Monitoring Technology in Soil

Fan Jian-zhao

Heavy metals are one of the main pollutants in the environment.If the pollutants are harmful，they need to monitor the types and contents of heavy metals in the soil.Only by correctly assessing the type and content of heavy metals in the soil can we take targeted measures to control the environmental pollution caused by them and provide a safe living environment for the society.In this paper，the commonly used heavy metal rapid monitoring technology of soil analysis，and its application is summarized.

soil heavy metals；rapid monitoring technology；application

X833

B

1003–6490（2017）03–0040–01

2017–02–11

樊建釗（1984—），男，廣東中山人，助理工程師，主要從事環境監測方面工作。