土壤重金屬污染現狀及檢測技術分析

李建鳳

（海南省地質測試研究中心，海南?？?570100）

近年來，我國相關重金屬污染情況出現頻率持續上升，國內外對該類問題的檢測技術研究也愈發重視，實踐研究越來越深入?？偟膩碚f，想要進一步提升重金屬污染檢測質量，需要在原有技術基礎上實現高度創新，研發和引進先進檢測設備，開展新型技術探索工作。在我國，雖然在土壤重金屬檢測領域中取得了很大突破，但整體檢測技術水平并不高，相關人員應進一步開展研究工作，確定土壤中重金屬實際含量，為土壤保護工作做出積極貢獻。

1 土壤重金屬概述

從土壤無機污染研究中能夠看出，危害最大的當屬重金屬污染，這主要是由于重金屬無法被土壤中的微生物所分解，越積越多，最終轉化為具備很強毒性的甲基化合物。在后續發展中，這些化合物會進入食物鏈，讓有害物質進入人體，影響人類機體健康。一般來說，土壤中常見的重金屬污染物有汞、鉛、銅、鎳、鐵、鋅等，這些元素本身帶有毒性，其中，最為常見的重金屬元素為鋅。當這些元素進入土壤后，會與土壤膠體粘連在一起，與土壤內部有機物或者無機物產生反應，生成新元素，長此以往，土壤性質會發生巨大變化，被植物吸收后，這些有毒物質成功進入食物鏈。

土壤中的部分重金屬還能轉化為烷基化合物，該類化合物毒性更強，危害性更大。從土壤自身結構角度來說，本身自帶吸附性特征，由于重金屬很難被分解，與土壤形成一個整體，重金屬污染由此而來。重金屬自身同樣具備獨特性，自帶吸附作用，這也使其進入土壤后很難被發現。因此，應提升對重金屬污染土壤檢測工作，借助于新型檢測技術，保證做到準確檢測，為人們生活安全保駕護航。

2 土壤重金屬污染現狀

受重金屬污染影響，土壤自身循環能力會受到極大影響。相關調查研究顯示，我國農業經濟發展中，土壤重金屬污染成了主要限制因素之一，我國總的土壤重金屬污染面積已超過5 000萬畝，而且該數值還處于逐年增加狀態，土壤重金屬污染很難治理，隱蔽性強，不利于人類的正常生產和生活。從當前發展情況來看，我國土壤重金屬污染問題尚處于逐步加劇狀態，造成該情況的主要原因有以下兩點：

1）自然環境。我國很多地區的成土母質風化現象明顯，為重金屬元素積累提供良好環境，再加上惡劣天氣、水源等作用，重金屬元素結構發生較大變化，改變了土壤中重金屬元素含量；

2）人類活動。隨著我國城市化和工業化發展的逐步深入，人類出現很多不合理建設，如礦山過度開采、工業污水隨意排放、化肥和農藥應用量增加等，成為土壤污染現象的主要誘發因素。

3 土壤重金屬危害

3.1 工業排放

近年來，隨著城市生活垃圾數量的增加，以及礦山資源的過度開采，導致土壤污染問題越來越嚴重。但很多城市為了確保自身經濟發展取得新成果，大力開展機械加工、電鍍等活動，讓工業生產廢氣廢料數量持續提升，這些廢氣廢料中包含很多重金屬元素，再加上處理工作不到位，便直接排放到自然界之中，經過一段時間積累之后，導致土壤中的重金屬占比越來越高，最終引發土壤重金屬污染問題。

3.2 影響農作物的產量和品質

當重金屬進入土壤后，會直接影響農作物的生長和發育，導致產量和品質大幅下滑。例如，在植物生長之中，鎘元素危害巨大，如果土壤中鎘元素含量過高，植物葉片中的葉綠素結構會受到破壞，影響植物根系對水的吸收，抑制植物生長。另外，鉛對于植物的光合作用同樣會帶來很大影響，弱化脂肪代謝強度，讓植物的耗氧量大幅提升，抑制植物的有效生長，嚴重時還會導致農作物直接死亡。更為重要的是，這些重金屬元素會通過食物鏈進入人體之中。例如，鎘元素的毒性很強，容易引發心腦血管疾病、高血壓等情況。汞進入人體后，會影響人體的肝臟功能，破壞神經系統。鉛是重金屬中毒性較強的一種元素，一旦進入人體，很難有效將其排除，對智力產生影響。

3.3 影響土壤中微生物的功能發揮

當土壤中的重金屬元素含量達到一定狀態之后，對于微生物代謝、生存等會產生極大影響，具體表現為微生物整體數量下降，活性細菌作用無法發揮，所產生的生物量碳和有機碳比值也會大幅下滑，呼吸作用減弱，導致土壤中微生物的功能和結構出現明顯改變。例如，相關研究明確表示，鎘元素對于土壤生物和酶的活性影響極大，尤其是對脲酶活性影響最為顯著。更為重要的是，受重金屬污染的影響，不但能夠讓土壤中的微生物水量降低，還能改變土壤微生物的群落構成，常見的優勢類群比例下降，讓原本多樣性和均勻性指數無法展現出來。也正是在重金屬污染的作用下，土壤無法保持原有面貌，從而對各種植物的生長帶來不利因素，影響種植人員的利益。

4 土壤重金屬污染檢測技術

4.1 土壤重金屬處理

截止目前，王水消解土壤樣品方式已經得到國際相關人士的認可，例如，中華人民共和國農業部行業標準NY/T 1613—2008《土壤質量 重金屬測定 王水回流消解原子吸收法》提到了王水回流方式。在土壤中的砷和汞消解中，可以取適量土壤樣品，一般為0.2~0.5g，將其放入50mL比色管之中，之后將10mL王水（1+1）滴入比色管，搖晃均勻，不能讓樣品出現黏壁問題，之后放置到沸水中，消解2h，期間，需要每隔30min搖晃一次。規定時間過后，可取出比色管，冷卻后加入鹽酸溶液（5+95），保證液面與刻度線保持平齊為止，靜置到第二天，獲取上清液，測量溶液中汞的含量。與此同時，取25mL上清液放于比色管，在其中加入5mL硫脲-抗壞血酸混合液，同樣利用相同規格的鹽酸滴定至刻度線，混合均勻，待反應一段時間后，測量溶液中的砷含量。

除此之外，在具體銅、鋅、鉛等處理中，涉及的處理程序相對復雜，這些元素中，有各自不同的特點，處理方式存在一些差異。如果是站在整體角度來看，處理思路大體一致，均是借助于鹽酸、硝酸、高氯酸實現元素分解與消除。提取樣本時，首先要做的就是將土壤樣本完全破壞，只有這樣，才能保證所有待測元素得到提取。從實際操作角度來說，消解操作困難重重，溫度控制難度高，加酸時間點也要得到精準把控。如果出現消解不完全情況，還需多次加入相對酸，考驗操作人員的專業能力。如果中途加入的酸過多，會導致消解時間大幅延長，甚至還會對土壤中的礦物晶體產生破壞，最終實驗結果也無法保證準確。常見元素測定條件如表1所示。

表1 常見元素儀器測定條件

4.2 光譜檢測技術

在目前土壤重金屬含量檢測中，光譜檢測技術比較常見，所呈現出的靈敏度效果良好，但檢測時，需要消耗較高的檢測成本，檢測流程相對復雜，檢測時間長，對檢測設備要求很高。光譜檢測時，必須利用X射線進行配合，該類射線自身電離性特點明顯，稍有不慎，便會對檢測人員身體造成影響。為此，在光譜檢測方式實施上，要穿戴好防護用具，保證操作的專業性，規避X射線對人體產生的傷害。需要注意的是，光譜檢測技術不能進行現場檢測，截止目前，最為常見的土壤重金屬檢測方式為紫外可見光光 度法。

4.3 電化學分析檢測技術

相比于光譜技術，電化學檢測技術在應用過程中，主要是借助于電化學傳感器來確定土壤中的重金屬含量。檢測時，該技術能夠利用自動化學檢測，實現到場檢測，檢測速度快，準確性高，很容易幫助人們了解土壤重金屬情況。但從實際應用角度來說，該項技術的檢測結果很容易受到相關物質影響，如大分析顆粒、有機物等，造成最終檢測結果不精確。為此，在實際研究之中，選擇以電化學感應研究為主，強化檢測過程的抗干擾能力。

4.4 激光誘導法

在應用激光誘導法時，主要原理是借助脈沖激發器，獲得密度較高的激光，成功擊穿光譜，當激光投射到土壤表面時，促使隱藏的等離子體顯現出來。該過程中，等離子體自身熱度會從較高狀態變為冷卻狀態，實現土壤樣品組信息光譜的全面展示。得到信息光譜后，可以借助光電探測器，了解光譜中隱藏的信息，并對其進行深入分析，這也是重金屬元素定量分析模型構建的基礎。相比之下，該檢測手段不僅能夠得到土壤中重金屬含量信息，還能做好重金屬元素分類工作。所消耗的檢測成本不高，操作起來非常簡單，還能很好地保護樣本。

一般來說，利用激光誘導法開展土壤重金屬含量檢測工作，能夠實現對土壤中多種重金屬元素的同時檢測。但該檢測手段也存在一些問題，檢測時，如果光譜無法保持穩定，會為檢測工作帶來很大麻煩，最終的檢測結果精確度也不高。而且該種檢測手段雖然單次不會消耗太多成本，但需要的設備價值很高，維護工作復雜。所以說，在應用該種檢測模式時，適合已經確定存在污染問題的土壤，發揮實時監測效果。

4.5 分光光度法

分光光度法在應用時，主要是以光測量為基礎。實際土壤重金屬檢測過程中，利用不同波長的光照射被測土壤溶液，記錄下樣品對特定波長光的吸收情況，以此來確定土壤中重金屬含量。根據光源不同，常見的光度法有紫外分光光度法、可見分光光度法和紅外分光光度法。從實際檢測過程能夠看出，分光光度法自身抗干擾能力強，靈敏性也較高，能夠有效規避其他重金屬元素干擾，保證樣品重金屬含量檢測的準確性。

4.6 色譜分析法

色譜分析法在應用時，主要借助于不同物質在不同相態中的選擇性分配，開展流動相對固定相混合物洗脫操作，達到檢測目的。一般來說，混合物中的不同物質，沿著固定相移動速度不一致，最終呈現出分離效果。由于物質的分離機制不同，最為常見的色譜分析法形式有吸附色譜、分配色譜以及凝膠色譜等，不同類別中，色譜分析法所呈現出的作用也不一樣。原理上，色譜分析法和化學沉淀、電泳技術類似，均是通過觀察固定相和流動相之間的不同，實現分離組分溶解度差異反映。在具體土壤重金屬檢測工作中，色譜分析法應用價值很高，除了保證分離效率外，最終檢測結果準確性較高，在環境能源、石油化工等領域應用十分普遍[5]。

5 土壤重金屬檢測技術未來發展趨勢

目前來看，土壤重金屬檢測工作開展具備重要意義，除了改善土壤環境外，還能避免人體健康受到影響。因此，為了更好地確認土壤內部的重金屬含量，要確保相關檢測技術的科學性，提升檢測速度，盡可能保證檢測過程的方便、快捷。截止目前，我國在土壤重金屬檢測領域研究中取得了很大成就，出現了很多新的檢測手段，應用效果較為理想。但隨著土壤重金屬污染問題的持續加劇，人們需要對該項檢測技術進行更加深入的探究，只有這樣，才能保證檢測技術與實際檢測需求相符。

很多土壤重金屬檢測技術實踐時間較長，得到了逐步完善，但部分檢測技術在使用時，存在各種各樣的問題，如檢測過程復雜、檢測設備價格較高等，這些在未來發展過程中，均需要得到合理解決。后續發展上，土壤重金屬檢測技術必將迎來新一輪創新。所以說，相關研究人員應該對當前土壤重金屬檢測技術發展有一個良好把握，融入更多科學技術，以此來實現對傳統檢測技術的完善和創新，如更新色譜分析法檢測器靈敏性、打造專家系統等，為后續土壤重金屬檢測工作的有序進行創造基礎。

6 結束語

在我國，土壤重金屬檢測工作的開展價值極高，應做到相關檢測技術的不斷創新。現階段，我國土壤重金屬污染問題還在持續，這也使得人們對該項檢測技術應用需求很大，應通過不斷研究，推廣一些新的檢測技術。只有通過不斷投入和研發，才能讓土壤重金屬檢測環境日益完善，避免生態環境遭受嚴重破壞。