污染場地土壤中有機污染物的快速檢測方法研究

胡珂

摘要：土壤是人類賴以生存和可持續(xù)發(fā)展的基礎，快速、準確獲取土壤環(huán)境質(zhì)量信息是土壤資源調(diào)查與評價等工作的重要前提與基礎。土壤參數(shù)的常規(guī)實驗室檢測方法具有前處理復雜、分析周期長、測試費用高等缺點。尋找便捷、安全、可靠的快速分析方法，及時準確獲取土壤多種屬性信息及其質(zhì)量狀況尤為重要。

關(guān)鍵詞：土壤;快速檢測;分析

1土壤污染來源

1.1肥料污染

隨著社會的不斷發(fā)展國家農(nóng)業(yè)的產(chǎn)能需求日益增長農(nóng)耕地呈現(xiàn)日益減少的局面。為提高土壤的使用性能，追求產(chǎn)量和質(zhì)量，人們在農(nóng)作物生長過程中過度使用化學肥料，破壞了土壤原有的結(jié)構(gòu)，使得土壤出現(xiàn)酸化和板結(jié)現(xiàn)象。

1.2農(nóng)藥污染

土壤可以實現(xiàn)對部分污染物質(zhì)的有效凈化，但由于凈化能力有限，當污染物質(zhì)累積越來越多時，將超出土壤的凈化能力形成土壤污染。

1.3重金屬污染

工業(yè)廢水廢渣的無處理排放、含重金屬廢水灌溉農(nóng)田以及重金屬農(nóng)藥的使用，均可造成土壤重金屬污染。重金屬能夠在很大程度上減弱土壤肥力、減低農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量，從而影響農(nóng)產(chǎn)品的持續(xù)生長。

2場地土壤污染狀況調(diào)查要點

1.1場地基本情況

①明確地塊歷史變化時間及其所有人的具體信息。②場地內(nèi)部現(xiàn)狀及周邊現(xiàn)狀。③場地及相鄰場地使用歷史，包含場址及相鄰場地利用變遷變化資料;場地歷史是否追溯到農(nóng)田或未利用狀態(tài)的時間節(jié)點;若場地內(nèi)歷史存在工業(yè)企業(yè)，需要收集歷史場地平面布置圖，并明確場地內(nèi)建筑、設施和生產(chǎn)的歷史變化情況。④場地所在區(qū)域的自然環(huán)境條件，包括地形地貌、氣象條件、水文條件、地址和水文地質(zhì)條件等。

1.2重點關(guān)注污染區(qū)及關(guān)注污染物分析

①地塊污染歷史信息：原企業(yè)在生產(chǎn)過程中廢氣、廢水和固廢的產(chǎn)生情況。②過去泄漏和污染事故情況：原企業(yè)在生產(chǎn)期間是否發(fā)生過大小型生產(chǎn)事故，若存在需要明確完整泄漏和污染事故時間和位置等基本情況，并對事故對周邊環(huán)境造成的污染程度進行調(diào)查分析。③生產(chǎn)工藝：原企業(yè)歷史生產(chǎn)過程中涉及到的各生產(chǎn)工藝流程及原輔料信息等均需明確。④地下設施、管線：場地內(nèi)是否存在涉及有毒有害物質(zhì)的地下構(gòu)筑物、儲罐、管線等情況，如果存在，需要明確地下構(gòu)筑物的位置及儲存原料等信息。⑤化學品儲存或堆放：場地內(nèi)歷史上是否涉及化學品儲存和堆放，需要明確具體堆放位置。

2.3土壤/地下水調(diào)查布點取樣

①布點依據(jù)及規(guī)則：根據(jù)國家和地方相關(guān)要求規(guī)范，確定布點方法、數(shù)量及位置等內(nèi)容。項目組人員可以在科學儀器的衛(wèi)星定位功能的輔助下，定位出最佳的取樣點位。②土壤采樣深度：采樣深度需要科學并符合規(guī)范要求。③樣品保存、流轉(zhuǎn)和運輸過程：樣品采集后需及時放入低溫保溫箱中并送至實驗室進行分析。

3土壤快速檢測方法

3.1氣相色譜檢測法

氣相色譜法是檢測土壤的常用方法之一，主要用于檢測農(nóng)藥殘留，通過載氣沖洗實現(xiàn)色譜分離，又稱氣相層析法。它的工作原理是利用色譜中流動相在固定相中不同分配系數(shù)的特性，當土壤中的成分被氣化后，進到色譜柱中進行多次分配與重組。此過程中各成分溶解程度不同，可以實現(xiàn)科學、合理分析。氣相色譜檢測法廣泛應用于化工成品的檢測。這種方法的使用，可以實現(xiàn)對土壤中農(nóng)藥殘留的測定與分析，有助于充分了解土壤中的農(nóng)藥含量。采用加速溶劑萃取—氣相色譜法測定10種含有有機磷農(nóng)藥的土壤，將土壤樣品與萃取劑混合后在加速溶劑萃取儀上以10.3MPa、60℃提取10min，對土壤中的回收率在80.4%～113.7%，有機磷農(nóng)藥殘留檢出限為0.01～0.06μg·kg-1。應用氣相色譜氮磷檢測器對土壤中霜霉威的殘留量進行測定，方法的最低檢出量為1×10-10g，最低檢出質(zhì)量分數(shù)為0.03mg·kg-1。

3.2高效液相色譜法

高效液相色譜主要是在典型液相色譜方法的基礎上研究提出的，是一種全新的分離技術(shù)。近年來，高效液相色譜法的使用范圍逐漸擴大，重要性也在提升。高效液相色譜法具有檢測效率高、結(jié)果準確和適用性廣的特點，可以實現(xiàn)對土壤、水分以及大氣等多種物質(zhì)的檢測，還能對其中的農(nóng)藥殘留與殺蟲劑殘留進行針對性測試，有效幫助檢測人員高效分析土壤情況，但檢測成本較高。因此，要想這一技術(shù)得到廣泛使用，需要加強降低檢測成本的相關(guān)研究。利用固相萃取（SPE）-高效液相色譜法（HPLC）同時測定水和土壤中5種磺胺類抗生素的分析方法，檢出限分別為0.94～13.2ng·L-1和0.24～3.3μg·kg-1。

3.3原子吸收光譜法

采用原子吸收光譜法前，需先對土壤樣品進行處理。由于土壤樣品基質(zhì)的差異性，可依據(jù)實際情況采取不同的處理方式。目前的方式主要有電熱板濕法消解法、干灰化法和微波消解法。其中電熱板濕法消解法操作簡單使用普遍。

3.4近紅外光譜法

土壤是身份復雜的物質(zhì)，主要包含有機物和無機物。通過近紅外光譜檢測手段可實現(xiàn)土壤中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和組成的分析。

近紅外光的波長范圍為700～2500nm，電磁波介于中紅外光和可見光。近紅外光譜可吸收C-C、C-H、C-O、N-H、P-H以及S-H等集團。幾乎所有有機物的主要結(jié)構(gòu)在近紅外譜區(qū)都有信號，且光譜易獲取、譜圖穩(wěn)定，可快速實現(xiàn)對土壤中水分、有機質(zhì)以及氮磷鉀等含量的檢測。用1400nm、1900nm和2200nm反射波長準確測量了土壤水分含量。Dalal等[10]用1744nm、1870nm和2052nm波長對澳大利亞土壤有機碳進行預測并取得了良好結(jié)果。用中紅外傅里葉變換—衰減全反射法（FTIR—ATR）直接測定土壤團粒中的氮含量，根據(jù)土壤類、碳酸鹽含量和土壤粘土含量將土壤分類，得到了較準確的氮含量。

3.5X射線熒光光譜法

利用X射線檢測的過程中，因檢測結(jié)果會受到同物質(zhì)的相互作用，如相干散射及康普頓散射等，需對熒光光譜本底進行扣除，以保證檢測結(jié)果的科學性和準確性。為減輕不同元素之間的相互影響，需用經(jīng)驗系數(shù)法、理論影響系數(shù)法以及基本參數(shù)法等數(shù)學校正方法進行熒光分析基體校正。

4結(jié)語

當下，人們對環(huán)境保護重視程度的提升和科學技術(shù)的快速發(fā)展，使得土壤檢測技術(shù)水平有了極大提高。土壤檢測技術(shù)不斷發(fā)展，在實際應用中應結(jié)合檢測試劑選用合適的檢測技術(shù)，以提升檢測精度與水平。

參考文獻：

[1]奚濤.重金屬汞、銅、鉛、鎘的酶聯(lián)免疫吸附快速檢測方法研究[D].上海：上海交通大學，2015.

[2]谷艷紅.土壤重金屬激光誘導擊穿光譜定量分析研究[D].合肥：中國科學技術(shù)大學，2017.

（作者單位：河北省地礦局第一地質(zhì)大隊）