節能環保視域下農村生態環境污染快速檢測技術研究

姚麗穎

摘要：為了促進農村生態環境的可持續發展，需要構建科學有效的環境污染檢測技術。分析中國農村生態環境污染現狀發現目前環境污染主要表現在土壤資源污染、水資源污染和空氣污染三個方面，在節能環保視域下分別構建三種污染快速檢測技術：適用于土壤資源污染檢測的超聲提取一固相草取法，適用于水資源污染檢測的微波消解一分光光度法，適用于空氣污染檢測的氣相色譜一質譜法，經驗證，三種方法的回收率和精密度均能夠滿足檢測需求且不會造成二次污染和能源浪費。

關鍵詞：節能環保視域；農村生態環境；污染快速檢測；土壤資源；二次污染

中圖分類號：X830.2 文獻標志碼：B

前言

中國經濟不斷發展，但曾經缺失的環境保護意識使部分經濟發展建立于生態環境破壞之上，城市和農村均承受一定程度的生態環境污染問題。近年來，城市生態環境監管制度相對農村來說更為完善和嚴格且治理投入更多，生態環境已得到大幅度改善，而農村生態環境污染問題仍是中國亟待解決的問題之一，若不及時有效地控制農村生態環境污染問題，污染物將以農作物為載體對全國人民的身體健康構成極大威脅。為了制定農村生態環境污染治理措施，完善政府及相關管理部門的監督條例，構建節能環保的生態環境污染快速檢測技術十分必要，從數據資料入手，制定相應的治理對策，促進農村生態環境的改善。

1農村生態環境污染現狀

中國農村開始快速發展，農村居民生活水平持續提升，但同時也帶來嚴重的生態環境污染問題，主要表現在土壤資源污染、水資源污染和空氣污染三個方面。

1.1農村土壤資源污染現狀

分析中國農村土壤污染現狀發現，在農作物中存在一定程度的重金屬超標情況，原因是為了增加糧食的產量，在農業生產中使用大量的農藥、化肥，造成了不同程度的土壤污染。其中的化學元素在土壤中長期沉淀，對土壤中生物多樣性產生嚴重威脅，此外，部分較為落后的農村不具有固定的垃圾處理點，缺乏生態環境保護意識的農村居民將垃圾隨意丟棄于公共環境之中，同樣會導致土壤的污染問題。

1.2農村水資源污染現狀

對中國農村水資源污染現狀加以分析發現，農村水資源污染問題相當嚴重，其原因如下：

（1）農藥和化肥殘留于土壤之中難以降解，久而久之被土壤所吸收，在雨水沖刷后被帶入河流及地下水之中，從而使農村水資源受到污染。

（2）分散農戶經營的小微型養殖場未建立完善的禽畜糞便及垃圾處理機制，農戶往往將污染物堆棄于養殖場附近或丟棄于河水之中，污染物擴散后導致水資源的嚴重污染。

（3）隨著中國工業化發展和城市化建設，大部分工業企業被轉移至農村及農村周邊地區，工業生產過程中產生的大量污水在不合規處理下即被違規排放，導致農村水資源受到嚴重污染。

1.3農村空氣污染現狀

農村空氣污染也是當前農村生態環境污染的重要因素之一，主要體現在尾氣污染和工廠廢氣污染兩個方面，給農村的生態環境帶來極大的破壞，對人體健康造成危害。通過科學合理的污染快速檢測技術能夠有效采集農村生態環境數據，從而及時排查環境問題，規劃相應策略對環境污染加以治理，避免生態環境的進一步惡化，為政府及相關管理部門提供數據支持，以便結合實際數據出臺相應政策、健全預警機制，保障農村生態環境不再承受持續性破壞，促進農村生態環境的可持續發展。

2農村土壤資源、水資源和空氣污染快速檢測技術

農村生態環境污染快速檢測技術應建立在節能環保視域之下，如伺從節能環保角度開展環境污染檢測具有十分重要的意義，秉持綠色理念，避免檢測技術對環境造成的二次傷害和能源浪費是構建農村生態環境污染快速檢測技術的前提。由此，所提方法由土壤資源污染、水資源污染和空氣污染三個角度出發，分別選取超聲提取一固相萃取法，微波消解一分光光度法和氣相色譜一質譜法三種清潔方法檢測土壤資源、水資源和空氣污染情況，如下所示：

2.1土壤資源污染快速檢測技術

所提方法采用持久性有機污染物（POPs）作為土壤資源污染檢測指標，選取超聲提取法提取POPs，超聲提取法具有成本低、過程中有機溶劑用量少、不會二次污染環境等特點，能夠滿足節能環保的要求。

采用丙酮和正己烷比例為1：1溶液作為提取溶劑，對比超聲時間分別為30 min、4 min5和60 min時的42種POPs提取效果，最終選取表現最佳的45min作為超聲提取時間。由于農村土壤中具有較多農藥、化肥殘留，導致土壤中含有大量有機雜質污染，采用超聲提取出的土壤提取液呈現出深黃綠色，利用復合弗羅里硅土柱凈化土壤提取液，在弗羅里硅土柱中依次加入1000 mg無水硫酸鈉（Na2SO4）和不同吸附劑，吸附劑種類及相關參數如表1所示，通過真空泵對弗羅里硅土柱抽取2 min壓實，在保持Na2SO4含量為1 000 mg情況下，測試使用不同吸附劑的POPs回收率，以c18作為吸附劑時回收率在60%～130%范圍內化合物種類有33種，以Si作為吸附劑時有30種，以PSA作為吸附劑時有39種，以GCB作為吸附劑時有21種，以MWCNT作為吸附劑時有19種，因此采用不同比例和含量混合C18和PSA作為吸附劑，經實驗得到最佳吸附劑構成為100 mg的C18和100 mg的PSA，因此所提方法采用該吸附劑作為后續實驗所用吸附劑。

選取某地農村實際土壤樣品用于實驗，分別移取5.0 mL、10.0 mL、15.0 mL、20.0 mL清液用于固相萃取，經實驗判定移取10.0 mL以上清液凈化后效果最佳。由于POPs中既包含極性組分，又包含非極性組分的特性，因此將丙酮和正己烷混合作為洗脫液，經實驗分析發現，當丙酮與正己烷比例在1：19時，42種POPs回收率最佳，均處于60%-130%之內，因此選取該比例下丙酮-正己烷作為實驗洗脫液。

2.2水資源污染快速檢測技術

需氧量是衡量水環境質量的一個主要因素之一，常用的四類主要是化學需氧量（COD）、總有機碳（TOC）、生物需氧量（BOD）和氨氮（NH3-N），其中TOC檢測結果相關性較低，BOD檢測周期較長，COD檢測結果普遍性更強，NH3-N不具代表性，因此所提方法選取COD作為水資源污染評估指標。傳統COD檢測方法有重鉻酸鉀回流法和高錳酸鉀指數法，其中重鉻酸鉀回流法適用范圍較廣但效率較低、設備占用空間較大，成本較高且檢測過程中使用和生成的大量汞鹽和鉻鹽等處理不當會對環境造成二次傷害，無法滿足節能環保的要求；所提方法采用微波消解一分光光度法檢測水資源污染情況，該方法的檢測精度更高且檢測流程更為簡單，更適合運用于實踐之中。

由圖1可以看出，當波長為350 nm時，Cr6+和Cr3+的吸收情況存在較大差異，此時Cr3+的吸收對Cr6+檢測不存在干擾。

將5 mL真實水樣品放置到聚乙烯消解罐溶樣杯中，將0.04 g的硫酸鹽（HgSO4）粉末、5 mL的K2Cr2O7標準溶液、3 mL的NiSO4和H2SO4混合溶液以及2 mL蒸餾水添加到杯子中，搖勻后密封，置人微波消解裝置中，用800 W的最大功率消解4分鐘。消解完畢后，自然降溫，然后利用光譜光度儀在工作曲線上進行對應的測定，放大10次即可得到真實的COD濃度值。

將標準鄰苯二甲酸氫鉀溶液添加到COD值的樣品中，測定加標量分別為2.4 mg、2.1 mg、1.8mg、1.5 mg和1.2 mg時加標回收率和相對標準偏差，檢測結果見表2。

由表2可知，在加標量變化過程中，加標回收率均保持在97%-98%之間，相對標準偏差始終在1.5%以下，說明微波消解一分光光度法能夠有效檢測出水資源COD值，滿足檢測精度要求，此外，微波消解一分光光度法在檢測水資源COD值時所用試劑量較重鉻酸鉀回流法相比大幅度較小，能夠緩解檢測對環境造成二次污染的問題，實驗中采用NiSO4代替傳統方法中A92SO4作為催化劑，極大的降低了檢測成本，經濟型更強，且微波消解一分光光度法的檢測效率更高，能耗更低、測量范圍更廣，與傳統檢測方法相比更加符合節能環保的要求。

2.3空氣污染快速檢測技術

所提方法采用揮發性有機物（VOCs）作為評價空氣污染程度的指標，在節能環保要求下選擇氣相色譜一質譜法對VOCs加以檢測。

實驗選取填料為Tenax-TA的不銹鋼吸附管，將該吸附管置于熱脫附儀中老化處理，完成后立即密封吸附管。采樣時開啟吸附管密封帽通過聚四氟乙烯短管連接采樣泵，設置合適高度后開始采樣，經多次實驗發現當采樣流量為50 mL/min、采樣時間為60 min時采樣效果最佳，采樣完畢后，應將吸附管封閉。在對試樣進行檢測時，將吸附管放置在熱解吸儀的托盤上，通過與取樣時吸人的氣體反向流動，并利用相關的設備進行取樣。

在某地農村室外放置采樣泵，采集相同的6份1.5 L的空氣樣品，分別加人10 ng和100 ngVOCs標準品，分別進行3組試驗，測定樣品管的標定和相對標準差，采集空氣中各組分氣體本底含量見表3，最終檢測結果見表4。

由表4可以看出，在加標量為10 ng和100 ng情況下，氣相色譜-質譜法的回收率在85.46%-116.78%之間，相對標準偏差在1.12%-7.02%之間，該方法在滿足空氣VOCs檢測精度要求，同時不會對環境造成二次污染，是一種節能環保的空氣污染快速檢測技術。

3結語

農村是中國農作物主要產地，若農村生態環境受到污染則會直接影響人們身體健康，因此務必對農村生態環境治理給予高度重視，為此提出節能環保視域下農村生態環境污染快速檢測技術。獲取生態環境污染現狀及發展趨勢等相關數據信息是因地制宜制定生態環境治理措施的前提，在促進農村生態環境可持續發展中具有無可替代的重要作用。所提方法采用超聲提取-固相萃取法、微波消解-分光光度法和氣相色譜-質譜法分別檢測土壤資源污染、水資源污染和空氣污染時不但回收率和精密度滿足檢測需要，而且三種方法均遵循節能環保的要求，不會對環境造成二次破壞，滿足空氣VOCs檢測精度要求，分析得到的污染數據能夠為農村生態環境保護與治理提供支持。