土壤中的重金屬對各行各業(yè)的生產(chǎn)都有直接的影響,一旦土壤被重金屬污染,不僅會影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量安全,還會嚴(yán)重影響人們的生活環(huán)境。此 外,土壤中超標(biāo)的重金屬也將通過雨水滲入地下,給 地下水帶來污染,影響人們生活飲用水的質(zhì)量,也給 環(huán)境治理部門的工作帶來很大的難度。因此,對土壤 中主要重金屬的含量進(jìn)行檢查十分必要。
一、土壤重金屬污染概述
重金屬污染的類型比較多樣,能夠給土壤造成污染的重金屬也有很多種,其中包括 Hg、Cr、Pb 等 具有一定生物毒性的重金屬,還有 Zn 這樣毒性比較 小的金屬元素。這些具有顯著生物毒性的金屬一旦進(jìn) 入土壤當(dāng)中,就會被土壤中的膠體吸附,之后重金屬 會與土壤中的無機(jī)物、有機(jī)物等產(chǎn)生反應(yīng),生成一種 全新的混合物。這種混合物不會再與土壤中其他有機(jī) 物、無機(jī)物發(fā)生反應(yīng),因此它不會被土壤中的微生物 分解,該混合物變?yōu)橐环N不能降解的物質(zhì)存在于土壤 當(dāng)中,經(jīng)過時(shí)間的推移,這種混合物的量越聚越多, *終導(dǎo)致土壤的變化。這些混合物雖然不會被土壤 中的微生物降解,但是可以被植物吸收,人類或者動 物食用植物,使這些混合物進(jìn)入體內(nèi),*終影響人們 的身體健康。值得注意的是,土壤中有一些重金屬有 可能會轉(zhuǎn)變成烷基化合物,這種化合物的毒性會比之 前化合物的毒性要強(qiáng)上許多倍,所以烷基化合物給人 們的生命健康造成的影響會更大。
二、土壤重金屬污染現(xiàn)狀
改革開放后,中國政府對于工業(yè)給予了*大的扶 持力度,這無疑推動了工業(yè)的發(fā)展,同時(shí)工業(yè)為國民經(jīng) 濟(jì)增長也貢獻(xiàn)出了巨大的力量,促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)指數(shù)的增長。在這樣的時(shí)代背景下,工業(yè)廢棄物隨意排放,對人們的生存環(huán)境造成了*大的影響。沒有經(jīng)過嚴(yán)格處理和檢驗(yàn) 的生活廢水與工業(yè)廢水排入河流當(dāng)中,重金屬的含量往 往超過排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,有時(shí)這些被排放的廢水重金屬 含量可以達(dá)到數(shù)百微克每升,污泥中所含重金屬甚至高 達(dá) 1 g/L,這對于我國的水體而言是嚴(yán)重的威脅。因此, 人們必須要對污水排放進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管,避免污水流入 土壤,導(dǎo)致重金屬大量堆積,給土壤造成嚴(yán)重的污染。
三、土壤中的重金屬含量檢測技術(shù)
土壤中重金屬含量檢測技術(shù)主要包括傳統(tǒng)的光譜技術(shù)、新型檢測技術(shù)等,下面列舉幾種技術(shù)在土壤 重金屬含量檢測中的應(yīng)用。
(一)傳統(tǒng)光譜技術(shù)
1、原子熒光光譜法
此種方法適用于對有熒光的重金屬進(jìn)行檢測, 但是在進(jìn)行土壤重金屬檢測的過程中有些重金屬本身 并沒有熒光,因此需要添加一定的熒光分析試劑,使 得原子光譜法的使用更加靈活。原子熒光法對于重 金屬含量的檢測速度快,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,可以作為一種基 礎(chǔ)的重金屬檢測技術(shù)。例如,向土壤樣本中加入王水, 微波消解對銅進(jìn)行萃取,然后利用氧化法對土壤中的 Cd 元素含量進(jìn)行檢測。
2、原子吸收光譜法 此種方法是為了提高重金屬的靈敏性,以提升 樣本的檢測水平,一般應(yīng)用于檢測的準(zhǔn)備階段。此種 方法與濕法、干法、微波消解法進(jìn)行結(jié)合,可以對檢 測結(jié)果進(jìn)行快速的定量分析 。
3、X 射線熒光光譜法 此種方法能夠?qū)崿F(xiàn)大批量的土壤檢測,可檢測 的重金屬種類多,具有很好的發(fā)展前景。其中,超軟 X 射線對重金屬檢測的靈敏度高,是此種檢測法中的 一種主流發(fā)展方向?,F(xiàn)階段,此法能夠直接檢測出重 金屬濃度含量,能夠迅速判別重金屬種類。
4、電感耦合等離子體 - 原子發(fā)射光譜法 電感耦合等離子體 - 原子發(fā)射光譜法是以等離子 體為激發(fā)光源的原子發(fā)射光譜測試分析方法,可同時(shí)對 多元素進(jìn)行定性、定量檢測,其檢出限低、耗時(shí)少、準(zhǔn) 確度高 。但是,此法檢測的成本較高,干擾元素多, 檢測過程比較復(fù)雜,對前處理要求和檢測人員要求都高。
(二)新型檢測技術(shù)
1、酶抑制法
重金屬元素可以對細(xì)胞活性產(chǎn)生抑制作用,因 此使用活性酶進(jìn)行土壤檢測檢測,通過分析酶活性判 斷土壤中是否含有重金屬。此種檢測方法需要進(jìn)行定 性要求才能進(jìn)行使用,使用的可抑制活性酶要與所需 檢測重金屬含量進(jìn)行匹配。同時(shí),該方法對驗(yàn)環(huán)境的 要求比較苛刻,必須選擇好相應(yīng)的緩沖液才能夠* 分析土壤中的重金屬含量。
2、生物傳感器法
由于生物傳感器會因各種外界因素的影響縮短壽 命,影響土壤檢測的結(jié)果,因此此種方法還未普及,現(xiàn) 階段人們對生物傳感器進(jìn)行大量的研究。例如,新型葡 萄糖氧化酶生物傳感器能夠有效地對土壤中的汞元素含 量進(jìn)行檢測,此種傳感具有可再生能力,能夠進(jìn)行循環(huán) 使用,這無疑大大節(jié)省了生物傳感器的檢測費(fèi)用。
(三)電化學(xué)分析檢測技術(shù)
電化學(xué)分析檢測運(yùn)用電化學(xué)傳感器對土壤中的 重金屬含量進(jìn)行檢測,這種檢測方式速度比較快,檢 測過程全程自動化,因此較多地應(yīng)用于土壤現(xiàn)場檢 測。需要注意的是,這種檢測技術(shù)容易受其他土壤污 染物的影響,其主要應(yīng)用于對普通漿料的檢測。所以, 電化學(xué)檢測也是未來檢測手段中一項(xiàng)需重點(diǎn)研發(fā)的工 作,以提升檢測的靈敏度與檢測過程中的抗干擾水平。
(四)免疫分析檢測技術(shù)
免疫分析檢測技術(shù)的靈敏性較高,檢測過程比 較特殊,通過使用免疫分析的手段對土壤中重金屬的 含量進(jìn)行檢測。在使用此種檢測方式時(shí),人們需要注 意:一是確保載體蛋白能與金屬離子的化合物連接并 產(chǎn)生免疫原性;二是為保證氧化還原反應(yīng)的順利進(jìn)行, 人們應(yīng)為檢測絡(luò)合物預(yù)留一定的空間結(jié)構(gòu)。為確保檢 測過程的精準(zhǔn)性,工作人員要注意將具有特異性抗體 與金屬化合離子進(jìn)行綜合。
(五)太赫茲光譜檢測技術(shù)
太赫茲光譜檢測技術(shù)是一種新型的前沿科技, 通過對分子內(nèi)部或分子間相互作用進(jìn)行激勵,實(shí)現(xiàn)對 土壤重金屬含量的有效探測。從本質(zhì)上來講,它就是 通過化學(xué)激勵震動所需吸收能量對土壤中的重金屬含 量進(jìn)行檢測。使用此項(xiàng)技術(shù)的大多為科研工作人員。
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