土壤重金属检测方法研究

刘雪婷

摘要：目前，我国土壤中常见的重金属污染主要有铅、汞、镉等几种。由于重金属污染物具有毒性大、不易降解的特点，一旦被人体吸收，就有可能引发各种疾病问题。所以，相关部门必须采取有效措施做好土壤重金属污染的检测和修复工作，才能确保农业生产的安全进行不受影响。

关键词：土壤重金属；检测；方法

引言

土壤重金属元素检测的难点之一是必须进行消解处理，消解的质量以及消解液的清澈程度对测定结果有着至关重要的影响。电热板法、高压密闭消解法、微波消解法是目前实验室常用的土壤重金属前处理方法，其检测方法有原子吸收分光光度法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等，诸多学者对其进行了研究。但是对前处理方法和检测方法的分析及注意事项并未作深刻探讨。本文在介绍上述方法的基础上，分析和总结了各种技术和方法的特点、原理及注意事项，以期为提高实验结果的准确性，更有针对性地治理土壤问题提供帮助。

1土壤重金属检测的意义与方法分类

随着社会发展，环境污染问题愈演愈烈，土壤重金属含量超标现象屡见不鲜。据统计，受重金属污染的土壤面积约占世界总土壤面积的1/6。粮食作物生长于受污染的土壤上，重金属很容易富集在植株中。当人们大量摄入富集重金属的粮食作物时，植株中重金属就会在人体内积聚，导致人体组织和器官损伤，甚至致癌。随着土壤重金属污染防治问题日渐得到国际社会的广泛关注，土壤重金属检测技术相关研究也有了现实意义。土壤重金属含量检测技术可分为化学分析法、物理分析法、生物分析法。本文着重分析常用的原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、质谱法和X射线荧光法等。

2土壤重金属的污染来源

土壤重金属的污染来源广泛，可分为工业、农业、生活污染，以及交通污染和自然污染。工业污染主要为矿产冶炼、电镀、化工等行为排放的重金属；农业污染存在于农业生产；生活污染来源于生活垃圾，家庭燃煤等交通污染来自汽车尾气排放，以及车辆磨损、油料燃烧等。自然资源产生的重金属污染是不可避免的，土壤母质内的重金属含量较高，加上自然排放，如火山喷发而造成的土壤污染等。重金属不易被溶解以及生物降解，并且有生物富集的作用，对植物的危害主要在于影响植物的生长，如影响农作物的产量与品质。土壤重金属污染有着较长的潜伏期，污染表现特点主要为隐蔽性、不可逆性、表聚性、长期性等。土壤重金属含量过高会引起土壤质量下降，降低土壤微生物量，破坏土壤微生物种群结构，造成土壤微生物失衡。受污染土壤一般变现为丧失生物多样性，生物活性减少。大气中含有较多的重金属，大气沉降是土壤重金属的来源。工矿企业的生产、汽车尾气、汽车磨损产出的粉尘，是大气重金属的重要来源。大气中重金属含量具有一定的地域性，重金属污染主要分布在工矿企业的铁路、公路两侧。部分细微粉尘会随着风而扩散到周遭地区，形成条带状的分布，与污染源的距离越远，污染物浓度越小。大气中的重金属经过自然沉降以及降雨进入土壤，长时间的积累，会造成土壤污染。在农业生产中使用含有铅、汞等重金属的农药，以及重金属含量超标的化肥，会造成耕地土壤的重金属污染。从农药种类来讲，部分磷肥中镉的含量较高，部分氮肥中铅含量较多。随着农业生产技术的改进，农业施肥、用药方式进步，由农药、化肥带入的重金属污染有所缓解。

3土壤重金属检测方法分析

3.1原子吸收分光光度法

原子吸收分光光度法是利用被测元素基态原子蒸气对其共振辐射线的吸收特性进行元素定量分析的方法。该方法优点非常多，例如：检出限低，可以精确地测定样品含量；仪器分析速度快、操作简单；可以测定大量元素，范围广、干扰少，因而备受青睐，是实验室广泛使用的土壤重金属检测方法。但是该方法的缺点也较为明显，首先该方法只能测定已知样品，不适用未知样品；其次，该方法的测定依赖光源，只有更换光源后才能测定其他元素，且一次只能测定一种元素；再次，该方法不适用难熔元素、非金属元素。原子吸收分光光度法根据原子化器的不同，分为火焰法、石墨炉法、氢化物法等等。各种方法也具有一定的优缺点，例如：火焰法比较成熟，容易操作，但火焰对耐高温元素能将解离的效果较差；石墨炉法可以检测含量低的元素，但它的工作效率较低；氢化物法自动化程度高，检测的灵敏度较高，适合于多元素的测定。

3.2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利用超雾化装置将样品溶液变成气溶胶，当气溶胶经过等离子体焰后成为激发态的原子、离子，在其变回稳定态的过程中会释放能量，该能量会在仪器测定过程中以光谱的形式表现出来，所以能对待测元素进行定性和定量分析。作为由原子发射光谱法衍生出来的新型分析技术，相比于其他方法，该方法具有以下优点：一是检测速度快，能够同时定量分析多种元素，分析范围广；二是由于该方法受干扰小，标准偏差低，所以分析灵敏度、准确度、精密度高。

3.3电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法技术是将样品溶液导入到等离子体中，经由去溶剂、原子化、电离等工艺处理，得到不同质荷比的金属原子或氧化物。该方法能同时检测多个微量元素，且测量简便、快捷、成本低廉，特别适用于大规模试样测定，有较高的精确度、准确度和实用性，为目前实验室常规土壤重金属测定方法之一。董龙腾等应用电热板消解—电感耦合等离子体质谱法同时测定农用地土壤中铬、镍等6种重金属元素，测定结果的相对标准偏差为0.64%~4.36%（n=6），样品加标回收率为90.6%~109.5%，可满足土壤中多种金属元素的测定要求。但该方法的仪器设备成本较高，对固体试样的分析也会受仪器设备和实验方法制约，检出限无优势。

4土壤重金属检测方法的未来发展趋势

4.1智能化

21世纪以来，我国的科技得到了长足发展，在土壤重金属元素检测领域，相关仪器设备的精密性得到了极大提高，可操作性也显著增强。在未来的开发进程中，重金属检测技术将朝着智能化方面发展，有助于控制测试投入，同时也可以降低对使用者专业水平的要求。目前，土壤重金属智能化检测往往耗资巨大，特别是在仪器设备上耗费的资金过多，这一问题严重制约了智能化检测技术在土壤重金属检测领域的普及。在未来的发展中，须逐步压缩仪器设备应用成本，运用前沿科技不断推动土壤重金属检验仪器设备智能化。

4.2精确化

土壤重金属元素测定手段很多，但不同技术的适用范围和优点不尽相同。随着高尖端科技的不断发展，各种方法开始综合应用于土壤重金属元素含量检测领域。通过多种技术的结合，不仅可以提高检测准确率，还可以扩大检测范围。随着时间的推移，土壤重金属元素测定将会朝着更精确化的方向发展，而传感器技术的进步则为重金属检测方法精确化发展奠定基础。

结束语

总而言之，相关部门在开展农田土壤重金属污染修复与治理工作时，必须综合考虑和分析土壤重金属污染问题发生的原因，根据土壤重金属污染的实际情况，采用最佳的检测技术，制定和实施最佳的重金属污染治理方案，处理土壤中的重金属污染元素，才能在彻底改善土壤性质的基础上，促进农业生产质量和产量的稳步提升。

参考文献

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