探究土壤中的重金屬污染及檢測技術

劉 微

（遼寧省丹東生態環境監測中心，遼寧 丹東 118000）

新時期我國高度重視環境保護工作，在土壤環境治理過程中將重金屬污染治理作為重點，通過先進檢測技術的利用可以有效減少土壤重金屬污染情況，實現社會經濟的可持續發展，以下對相關內容進行分析。

1 土壤重金屬污染概述

重金屬種類較多，其中土壤常見重金屬污染包括鉛、汞、鉻、錳、鋅等，一旦這些重金屬含量超出正常標準將會破壞土壤性質。重金屬具有毒性，當土壤膠體吸附重金屬時開始和土壤的有機物、無機物發生反應，形成混合產物，無法被生物分解，并且逐漸積累于土壤[1]。

2 土壤重金屬污染現狀與危害

2.1 土壤重金屬污染現狀

土壤重金屬污染對社會經濟發展產生了重大阻礙，據統計我國土壤重金屬面積已達到5000萬畝，并且該數字逐年增加，污染范圍逐漸拓寬，對人們正常生產生活產生了不利影響，導致重金屬元素含量逐年增加的主要原因在于以下兩個方面：

2.1.1 自然環境

流水風力等自然因素影響導致重金屬元素出現物理和化學變化，土壤中的重金屬元素含量隨之發生變化，比如廢水、廢渣受重力作用影響之后和雨水共同滲入到土壤深層，由此導致環境污染問題。

2.1.2 人類活動

在工業化和城市化進程不斷推進的背景下，人類不合理的生產活動會導致土壤污染，比如農民進行農作物種植的過程中為了提升作物產量過多使用化肥，由此導致土壤結構出現變化，一些化肥中含有植物生長所需的營養成分，但是這些金屬元素難以降解，同樣會影響農作物生長。此外，工業污水大量排放與金屬礦山的開采是一大因素，比如部分礦產資源豐富的城市為了滿足經濟發展需要，機械加工企業、冶金企業、電鍍企業數量較多，并且在生產期間所排放的廢棄物量大，使得土壤重金屬成分增多出現污染問題[2]。

2.2 土壤重金屬污染危害

在社會經濟飛速發展的今天，不管是工業污染還是生活污染都會對土壤資源構成嚴重破壞。而重金屬污染會長期影響土壤結構，不及時開展治理工作將導致嚴重后果，比如農業用地中出現重金屬污染將影響農作物品質，導致產量下降，人們食用這些農產品后也會對健康構成威脅。

3 土壤中重金屬檢測技術

3.1 光譜檢測技術

對于土壤重金屬污染來講，其具有隱蔽性強的特點。通過數據分析難以直接判斷是否發生重金屬污染，因此需要借助于先進的檢測技術。光譜技術憑借其靈敏性強的特點在土壤重金屬污染檢測中得到了有效利用，在利用光譜技術的過程中，需要高強度的激光發源和低背景氯原子化設備支持，并且對使用條件要求較高，需要利用原子熒光儀裝置進行汞、硒、砷等重金屬的檢測。不過該技術在利用過程中檢測流程較為復雜，對設備質量要求極高，整個檢測周期較長，檢測成本較大。在具體利用過程中需要利用X射線，發揮其電離性強的特點，然而長期使用也會對檢測人員健康構成威脅，因此在利用光譜檢測技術時要求操作人員做好安全防護工作。相比之下，紫外可見光光度法安全性更高[3]。

3.1.1 原子發射光譜技術

在光譜技術系統當中，隨著電子受到激發形成跳遷動作，之后從高太能轉化為低太能。由于原子發射光譜和元素離子的差異性，在分析不同物質組成的過程中需要采用定性和定量等方式，也就是不同元素在重金屬污染檢測的過程中可以將離子體作為光源，能夠在同一時間檢測多種不同類別的重金屬，之后快速繪制標準曲線。不過利用該技術過程中儀器設備的成本偏高，并且對酸度要求十分嚴格。

3.1.2 原子吸收光譜技術

利用該技術的過程中主要是定量分析樣品元素當中的原子蒸氣，之后分析吸收原子特征譜線情況，不同類別的元素原子結構和外層電子排布形式存在差異性。元素從基態變為激發態的過程中能夠吸收的能量也存在差異，之后根據多種元素形成的共振吸收線確定重金屬元素類別。該技術具有準確性高、靈敏度強大特點，不過在實際檢測過程中要求檢測人員全面了解相關金屬元素，并且合理選擇元素燈。

3.2 色譜分析技術

對于色譜分析法來說，主要是借助不同物質在不同相態當中的選擇性分配，然后洗脫混合物，讓混合物中的不同物質沿著固定向以不同速度流動，以此達到分離目標。結合物質分離機制可將色譜分析法分為以下類別，其中包括吸附色譜、凝膠色譜、分配色譜、親和色譜、離子交換色譜，以上色譜分析方法的作用存在差異性。整體看來色譜分析法和化學沉淀蒸餾等技術原理接近，主要是借助固定相和流動相差異滿足分離需要。整體看來，色譜分析法具有檢測性能準確、分離效能高等優勢，目前被廣泛用于環境能源、石油化工以及環境生命等領域[4]。

3.3 電化學分析檢測技術

相較于光譜檢測技術，電化學分析檢測技術不僅可以滿足自動檢測需要，同時具有檢測耗時短的特點。在具體操作過程中主要是利用電化學傳感器。這種設備具有自動化特點，可以在重金屬種類和含量信息收集過程中自動完成。在該技術當中，電解分析法以及庫侖分析法都能夠收集較為準確的結果，其中電解分析法能夠對含量較高的成分測定庫侖分析法滿足微量成分的測定需要，并且測量范圍較寬泛，相較于其它檢測系統，檢測設備較為簡單，可以滿足自動化檢測需要，并且具有成本低的優勢。不過在檢測過程中會受到有機物、大分析顆粒以及表面活性劑的影響，所以在今后的重金屬污染檢測工作中需要將重點放在電化學感研發方面，以此提升抗干擾能力。

3.4 新型檢測技術

3.4.1 生物傳感器檢測技術

這是一種全新的檢測技術，在土壤重金屬污染檢測過程中主要是借助綜合金屬離子和固定在電極材料特性蛋白，通過一定方式讓蛋白結構發生變化。與此同時，應用靈敏電容信號傳感器實現定量檢測，進而獲取土壤中重金屬物質的有關信息。盡管生物傳感技術不斷成熟不過在具體利用中對生物活性要求嚴格，這也成為了影響土壤檢測活動應用的不利因素。

3.4.2 酶意志檢測技術

由于重金屬離子和酶活性因子存在甲硫基反應。在反應過程中讓酶活性因子結構與性質發生變化，大大降低酶活力。因此可以利用先進的檢測儀器掌握土壤重金屬物質情況。在具體操作過程中，重金屬含量和酶系統關系密切，檢測人員可以分析吸光度以及顯色劑顏色的變化，掌握土壤重金屬元素指標，所以在食品中的重金屬檢測中有著重要作用[5]。

3.4.3 免疫分析檢測技術

該技術在土壤重金屬檢測當中有著顯著優勢，所獲取的檢測結果準確性較高，在實際操作中還具有靈敏性好的特點。在借助免疫分析檢測技術的過程中，需要注意以下幾個方面：其一，對絡合物合理利用，以此綜合重金屬離子，可以預留空間結構，讓氧化還原反應順利進行；其二，利用該技術的前提是載體蛋白可以順利接收綜合金屬離子化合物，這樣免疫原才能順利進行；其三，要求檢測人員確保特異性抗體的合理選擇，然后與金屬離子化合物綜合，最終提升檢測結果的準確性。

3.4.4 太赫茲光譜技術

運用太赫茲光譜檢測系統探測土壤重金屬物質過程中，激勵分子之間可以相互作用形成吸收震動能量，該技術的顯著優勢在于檢測精度較高。

為了預防土壤中出現鎘、汞等重金屬，遼寧丹東市生態環境保護部門在“十三五”期間積極開展土壤環境監測工作，全地區布設67個監測點位，檢測區域涵蓋基本農田、飲用水源周邊。在周期性檢測過程中主要采用的技術性措施包括光譜檢測技術、電化學分析檢測技術，后期對檢測結果分析，證實丹東市基本農田土壤環境質量、飲用水源地周邊土壤環境質量和畜禽養殖場周邊土壤環境質量檢測都達標。具體情況如下：

3.5 基本農田土壤環境質量檢測

丹東市在2019年開展基本農田點位土壤環境質量調查工作共選取12個監測點位。部分監測結果見表1。

表1 基本農田土壤質量監測結果

3.6 飲用水源地周邊土壤環境質量檢測

2020年 丹東市繼續推動飲用水源地周邊土壤環境質量監測，共布設 3 個監測點位。部分監測結果見表2。

表2 飲用水源地周邊土壤環境質量監測結果

3.7 畜禽養殖場周邊土壤環境質量檢測

選取2個具有代表性的養殖場周邊土壤環境質量監測點，部分監測結果見表3。

表3 禽畜養殖場周邊土壤監測結果

4 土壤重金屬污染檢測技術發展趨勢

土壤重金屬檢測關系著人們健康和社會發展，所以需要對檢測速度更快、操作更為便捷的技術加以利用。盡管目前我國重金屬土壤檢測技術整體有了巨大發展，不過部分地區依然對傳統檢測技術利用，存在檢測流程繁瑣、耗費時間較長、檢測準確性偏低等問題，需要對先進的檢測技術進行研究。因此在今后的重金屬土壤檢測技術利用中需要將半自動化和自動化作為主要研究方向，重點解決檢測工藝復雜、檢測設備昂貴、檢測條件嚴格等問題。此外，需要加強技術攻關，通過超分子技術納米技術對傳統檢測技術升級改造。

5 結語

綜上所述，面對當前我國嚴重的土壤重金屬污染趨勢，為了維持生態平衡，必須切實做好土壤重金屬污染檢測工作，借助先進的檢測設備和技術，及時掌握重金屬種類與含量，然后為后續的土壤污染治理工作提供信息支持。進而促進農業經濟發展,保護人們健康。