土壤中重金属的检测方法及发展趋势初探

发表时间:2020/11/4   来源:《科学与技术》2020年19期   作者:陈小辰
[导读] 土壤重金属检测方法是研究土壤问题的重要工具,对于工业污染土壤的研究发
        陈小辰
        山西北冠辰环境检验技术有限公司   山西省临汾市侯马市  043000  
        摘要:土壤重金属检测方法是研究土壤问题的重要工具,对于工业污染土壤的研究发挥着重要的作用。同时土壤重金属检测工作须长期坚持,需要提高对土壤污染的重视程度,并对重金属检测的技术研究加大投入与支持力度,使重金属检测方法更加完备,让土壤重金属检测在生态环境保护、改善土壤污染问题等方面发挥积极作用。
        关键词:土壤中重金属;检测方法;发展趋势;初探
        1导言
        伴随我国当前经济的稳定发展,很多工业企业的规模在扩大、数量在不断增多,在实际生产的过程中对周边环境中的土壤产生了污染。为了能够有效减少土壤受重金属污染现象,就需要高度重视检测技术的研发,并合理地将土壤重金属检测方法应用到日常检测当中,全方面分析土壤中的重金属成分,并根据实际情况制定防治对策,避免重金属过多影响农产品的整体质量,进而影响到人们的健康生活。
        2土壤重金属污染检测方法分析
        2.1紫外/可见分光光度法
        紫外/可见分光光度法是通过测定被测物质(目标元素的离子与显色剂在特定条件下形成有色化合物)在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度,对该物质进行定性和定量分析的方法。实际运用到土壤重金属污染检测中,主要是通过分光光度计分析土壤中的重金属元素以及其他各项元素成分,高效地将重金属类型分析并分类。光度法在土壤重金属污染检测中较为常见,这种检测方法适用于不同类别的土壤。
        特点:灵敏度高、操作简便、快速,必须严格控制有色化合物的稳定存在条件,保证测量的准确度。
        2.2原子吸收光谱法(AAS)
        基本原理是每一种元素都有其特征的光谱线,当光源发射的某一特征波长的光通过待测样品的原子蒸气时,原子中的外层电子将选择性的吸收其同种元素所发射的特征谱线,使光源发出的入射光减弱,可以将特征谱线因吸收而减弱的程度用吸光度表示,吸光度与被测样品中的待测元素含量成正比;即基态原子的浓度越大,吸收的光量越多,通过测定吸收的光量就可以求出样品中待测金属含量。
        优点:①选择性强;②灵敏度高;③分析范围广;④抗干扰能力强;⑤精密度高。
        不足:多元素同时分析有困难,复杂样品分析干扰也较严重。
        2.3原子荧光光谱法(AFS)
        原子荧光光谱法是目前最为广泛应用于环境中重金属检测的一种方法,主要工作原理就是利用激发光源发出的特征发射光照射一定浓度的待测元素的原子蒸气,使之产生原子荧光,在一定条件下,荧光强度与被测溶液中待测元素的浓度关系遵循朗伯比尔定律(土壤中的重金属需经过前处理转移到溶液当中)
        优点:①谱线简单,线性范围宽;②灵敏度高、选择性好、操作仪器简单;③运行成本低,快速检测及准确度高。
        局限性:很多重金属本身不会产生荧光,需要加入特定的试剂才能使重金属发光。因此,需要进行改进后才能应用此方法,也就是说在实际运用的过程中试样处理需要涉及的步骤相对较多,需要确保每个步骤的准确性,从而能够有效避免原子发射光谱与原子吸收光谱的不足。
        2.4电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)
        电感耦合等离子体发射光谱法是以等离子体为激发光源的原子发射光谱分析方法,可进行多元素的同时测定。(土壤中重金属元素被浸出到溶液中)样品由载气引入雾化系统雾化后,以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道,在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发,发射出所含元素的特征谱线,根据特征谱线的存在与否,鉴别样品中是否含有某种元素;根据特征谱线强度确定样品中相应元素的含量。
        特点:①多元素、多谱线同时测定,分析速度快;②测定线性范围宽,可对主、次、痕量元素同时。③分析灵敏度高;④分析准确度和精密度高。
        不足:设备费用昂贵。


        3土壤重金属污染现场检测分析
        开展区域土壤现状评估时需要大批量多元素快速分析,以上几种检测方法均在实验室内完成,样品采集、储存、运输及样品的前处理需要耗费很长时间,且任何一个环节出现差错都会造成测量结果的偏离,这就需要实现现场连续监测,以下两种技术应运而生:
        3.1激光诱导击穿光谱技术(LIBS)
        激光诱导击穿光谱是一种原子发射光谱,通过超短脉冲激光聚焦样品表面形成等离子体,进而对等离子体发射光谱进行分析以确定样品的物质成分及含量。激光诱导击穿光谱非常适用于工业现场生产过程中对各种类型的原始样本进行高速在线监控,比如矿石、粘土、冶金等
        激光诱导击穿光谱技术的特点:①需要样品量极少,对样品的破坏性小;②具有自清洁能力,几乎不需要样品制备;③可以实现快速实时在线分析;④原则上可以分析任何物态的样品。仅受到激光功率以及摄谱仪或者检测器的灵敏度和波长范围的限制。
        局限性:测量仪器成本较高,激光脉冲能量的起伏性,样品的不均匀性,样品的特性会直接影响测量的稳定性。
        3.2磁化率技术检测分析
        随着电子技术和现代磁学的发展,监测土壤重金属污染衍生出一种新技术,即通过检测土壤磁性指标指示重金属污染程度、来源和范围。磁化率是反应土壤磁学特征的最重要的指标,另外还有饱和等温剩磁、频率磁化率、非磁滞剰磁、磁化参数等多种专业指标,不同环境下的土壤重金属污染选择不同的指标组合。
        磁性监测技术的优点:①测量仪器轻便、灵敏度高、结果重复性好,准确度高;②磁性测定工作简单、快速;③成本低廉;④样品无需做化学处理、无危害、对土壤样品无破坏性。
        不足:影响土壤磁性的因素较多,仅使用磁性测定方法不能准确判断污染物的来源和污染程度,必须结合其他方法。另外,土壤重金属含量、形态与土壤磁学特征的关系机理还并不是很清楚,需要科研人员进一步挖掘。
        4土壤重金属检测方法的发展趋势
        4.1检测仪器智能化
        伴随着科学技术的不断进步,对于土壤重金属检测也提出了更高的要求,要求检测数据更加精确,同时操作的难度系数还要降低,随着人工智能技术的不断进步与普及,重金属检测仪器会逐渐向智能化的方向靠拢,通过实现检测仪器的智能化,不仅可以减少检测成本,同时也可降低对技术人员的操作要求,减小人为误差,提高准确度。
        4.2检测数据精准化
        伴随着时代的发展与科技的进步,在对土壤重金属的检测过程中,各式各样的检测方法被联合使用,使检测精准度得到了进一步的提高,使得检测范围也进一步地扩大。在土壤重金属检测技术领域,我国20世纪60年代就得到了很大的突破。随着20世纪90年代电子网络科技的兴起,计算机技术与人工智能神经网络被应用于重金属的检测技术中,使重金属检测技术得到了长足的进步,检测的精准度也得到了飞跃般的升高,对于促进重金属检测数据的精确度具有很高的贡献。尤其是将传感器技术应用于目前的检测技术中,使得重金属的检测实现了电化学分析与生物化学分析,为重金属检测数据精准化夯实了基础。
        5结语
        我国作为农业大国,对土壤质量的要求在不断增多。由于当前工业生产会排出多样的重金属污染物,严重影响甚至破坏土壤的整体结构,危害到农作物的生长质量。因此,为了减少、避免这种污染现象,则需要人们高度重视土壤中重金属的检测工作,合理地运用多种检测技术与方法,充分掌握土壤中的重金属成分,并合理地制定处理方案,避免影响土壤的正常使用,同时需要开展优化对策,提高土壤的整体质量,为农业生产带来帮助,进而保障人们的健康生活。
        参考文献
        [1]斯佳彬.土壤重金属检测方法的应用及发展趋势的探究[J].环境与发展,2019,31(06):236+238.
        [2]徐欢.浅谈土壤重金属检测方法的应用及发展趋势的探究[J].世界有色金属,2019(01):177-178.
        [3]李春琦.土壤重金属检测方法的应用及发展趋势研究[J].化工管理,2018(28):84-85.
        [4]辛思洁,林金石.土壤重金属检测方法应用现状及发展趋势[J].福建分析测试,2018,27(03):32-37.
       
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