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土壤重金属污染现状及检测技术探究

北极星环境监测网  来源:科技尚品  作者:沈凯滨  2019/8/15 11:21:06  我要投稿  

北极星环境监测网讯:摘要:随着城市化与工业化,环境污染问题日益严重,土壤重金属污染问题受到广泛关注。为了更好地治理土壤重金属污染,改进现有监测技术和开发新技术是很有必要的。文章主要分析了土壤重金属污染现状,探讨了土壤重金属污染检测技术,以供参考。

引言

随着当前经济的发展,城市化发展和工业生产也在不断的进步,然而这种现象不仅带动了生活质量的提高,也为我们赖以生存的环境带来了很大的危害,最主要的是土壤重金属的污染,为此,国家相关部门也提出了关于加强重金属污染工作的相关措施和意见,明确了当前重金属污染对整个生态环境尤其是对土壤的危害。

1土壤重金属污染现状分析

土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到了土壤中,从而使得土壤中的重金属含量明显高于自然背景含量,并导致土壤生态破坏和环境质量恶化的现象。土壤重金属污染主要是由铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)以及类金属砷(As)等生物毒性显著的重金属造成的污染。其难降解、易积累、毒性大的特点对作物的生长、产量和品质方面都有影响,更严重的是,重金属还会通过食物链富集,进入人体,对人体健康造成直接或潜在的威胁。因此在环境污染问题中,土壤重金属污染是重要的检测对象,被各国列入优先控制污染物名单。2010-2012年,由中科院地学部开展的土壤重金属污染和治理调研报告公布的数据显示,我国受重金属污染的耕地达到1000万hm2,占18亿亩耕地的8%以上,每年因此造成的粮食产量直接损失约为100亿kg。受采矿污染的土地面积200余万hm2,而且每年还在以3.3-4.7万hm2的速度增加。土壤污染不仅会影响作物的产量,也会通过食物链最终会危害到人类的身体健康。

从土壤重金属污染源成因看,导致土壤重金属污染的原因主要包括自然因素和人为因素。其中,自然因素主要是岩石风化及火山喷发等地质活动导致的土壤重金属污染。人为因素,则主要是指矿产开采、化工生产、金属冶炼以及污灌等所致。其中,农业种植中使用的农药、化肥以及污泥等是土壤重金属污染的主要来源,此类物质当中包含大量的有害元素,其在土壤中发生沉淀引发了土壤重金属污染问题;另外,排放出来的含有汞元素的废水是汞元素的污染源。导致重金属污染问题变得越来越严重的原因是重金属无法在土壤中移动,雨水无法对其进行冲刷,并且微生物也不能较好地降解这类有害物质。一旦重金属污染物在食物链的作用下转移到了人体中,就会严重损害到人体,甚至威胁到生命安全。

2土壤重金属检测技术要点

2.2测汞仪法

在物理的重金属检测方式中的测汞仪法是比较常用的。所谓的测汞仪法主要就是由于低压汞灯发出特征性汞线,并且照射于吸收池内的汞蒸汽上,之后汞原子在吸收的同时强度也在慢慢变弱,通过应用光电检测器检测,显示器上会显示出相应的吸收信号值。测汞仪法的具体特点就是操作简单。不会产生废液、能够大批量进行测定,属于一种比较理想型测量土壤含汞量的分析方法。

2.2原子荧光光谱法

定量分析原子在辐射能的作用下所发射出的荧光程度就是原子荧光光谱法的工作原理,是利用原子发射出的光谱进行分析的。在使用空心阴极灯作为激发光源的时候,在这种光源的照射下,重金属元素的原子蒸汽会有原子荧光产生,在一定的条件背景下,被检测的溶液的重金属元素的浓度和荧光强度的关系会遵循一定的定律,这个定律是Lambert-Beer定律,所以,我们可以通过对荧光强度的测定得出所检测的重金属元素样品中所含有的这种元素的含量。这个检测仪器一共有五部分,它既有原子发射方法的优点也有原子吸收方法的优点,而且,与此同时,它有效的避免了原子发射和原子吸收方法的缺点,是一种特别棒的原子检测分析仪器。这种仪器的灵敏度也是较高的,操作也变得更加简单,此方法在众多领悟已有应用,在分析多种元素的时候,它起到了很大的作用。

2.3电感耦合等离子体发射光谱法

电感耦合等离子体发射光谱法是在土壤重金属检测中常见的化学方法,它主要利用被测元素中的原子和离子在光源中被激发而产生的辐射,并且通过判断其辐射特征以及强度的大小来对相关元素进行定量分析。电感耦合等离子体发射光谱法在测定土壤多种元素的实验中,应用效果良好,极大的弥补原子吸收光谱测定法的缺陷。电感耦合等离子体发射光谱法在整个检测应用中具有简便的特点,应用范围是比较广,同时可以检测大量的样品,可是所用的设备具有一定的昂贵性。而且,为进一步提高结果的准确性,需要先将土壤样品积极转化为溶液,并且保证转化步骤的完善性,尤其是要对重金属元素的含量加以研究,否则会导致分析结果受到影响。

2.4电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法是利用混酸溶液采取微波消解的方法,在多种元素测定当中得以适用,并且分析范围比较广阔,但是从某一个角度分析,电感耦合等离子体质谱法在特定出表层土壤重金属元素含量的同时,还可以提高元素分子量的准确性,当然这种方法在无机元素以及同位素检测当中得到了广泛的应用,现如今在科技的不断发展下,电感耦合等离子体质谱法得到了有效普及,不仅检测时间短,准确度高,且检出限低,值得推广与应用。

2.5表面增强拉曼光谱法

拉曼光谱是在物理学和化学方面都扮演着十分重要的角色的一用表层分子振动能级的指纹光谱。拉曼光谱既具有高特异性的优点,而且他自身也有与众不同的优点,在研究生命科学的时候是十分适用的,尤其在分子水平上,它的非标记无损伤研究检测是特别适用的。拉曼光谱检测方法具有极高的灵敏度,他也可以做到对于单分子的水平检测,在检测液体环境的时候,检测的线度可以达到14m,因此,在水基和生理盐水基上都可以观察样品,将水的特征谱线作为参考进行有绝对强度的标记,在分子与基底之间的能量转换让荧光猝灭得以实现,这样可以有效的避免生物样品中含有自发荧光或者杂质荧光的干扰,这样就可以得到荧光物质的清晰的拉曼光谱。

2.6生物检测法

生物防治策略便于操作、效果较好,而且还不会再次对土壤造成污染,此种方法主要是利用生物削弱,并对土壤实施净化,从而达到减少土壤重金属含量的目的。生物传感器和酶抑制法都是生物检测技术方法中比较常见的。生物传感器法最大的特点就是检测十分的快速,不但可以进行现场检测还可以远程应用。而酶抑制法它所靠的是充分利用金属的含量来对酶活性的抑制作用间接地对土壤中金属含量进行测定,在这个过程当中关键的就是选择合适的酶缓冲系统。在以往的时候,有学者将土壤酶合理的应用到了重金属检测土壤的研究当中。酶抑制法和传统检测方法相比更具有一定的简便性和迅速性的优势。除此之外,微生物也可以减少土壤中的重金属含量,从而有助于对土壤微环境加以改善。微生物防治技术主要包括动胶菌、蓝细菌、藻菌等,其原理在于利用胞外聚合物同重金属离子相结合,进而形成了络合物,最终能够大大减少重金属的含量与毒性。

3结束语

在科技的发展下,土壤重金属含量测定已经取得了令人瞩目的成绩,各类测定仪器层出不穷,其检测的精度与灵敏度有所提高,但是在重金属含量测定方面,需要根据实际的情况,选择合适的特定方法。无论采取哪一种方法,都要遵循相应的准则以及步骤,准确把握土壤重金属含量的多少,这样可为后期的治理奠定基础提供依据,实现对土壤环境的保护,推动生态环境的可持续发展。


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