土壤重金屬的監(jiān)測與質(zhì)量控制研究

文鳳偉

摘 要：該文首先針對土壤重金屬污染的概念進行了闡述，并分析了土壤重金屬污染的主要來源與危害，接著對土壤重金屬污染的主要監(jiān)測技術(shù)做了簡要的介紹，最后對土壤重金屬監(jiān)測質(zhì)量的控制進行了總結(jié)，通過該文的研究能夠在一定程度上提升土壤重金屬污染監(jiān)測的準(zhǔn)確性，為我國的土壤安全提供保障。

關(guān)鍵詞：重金屬；監(jiān)測；質(zhì)量控制

中圖分類號：X833 文獻標(biāo)志碼：A

1 土壤重金屬污染的概念

土壤重金屬污染是指在土壤中含有大量的Hg、Cd、Pb、Zn等有毒的重金屬元素，這些重金屬元素在土壤中與土壤中的無機物和有機物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成無法被微生物分解的新型混合物，這些含有毒素的混合物一方面大量積累引發(fā)土壤發(fā)生質(zhì)變，另一方面被土壤中的植物甚至是糧食吸收，最終進入人體，對人類的身體健康造成嚴重的威脅。眾所周知，土壤的吸附性極強，且重金屬極難分解，因此土壤中的重金屬無法輕易地排除，只能被動地存在于土壤之中。

2 土壤重金屬污染的主要來源與危害分析

2.1 農(nóng)業(yè)化肥污染

為了保證糧食的產(chǎn)量，人們使用化肥的劑量越來越大。化肥中含有大量的重金屬元素，如鎘，另外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用的農(nóng)藥中含有的汞和砷也是導(dǎo)致土壤重金屬污染的主要因素。

2.2 工業(yè)污染

21世紀以來，我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)中象鋼鐵加工行業(yè)、電解鋁行業(yè)、煤礦開發(fā)以及石油開采等行業(yè)蓬勃發(fā)展，這些工業(yè)行業(yè)都是高耗能、高污染行業(yè)，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的工業(yè)廢渣和工業(yè)廢水，這些工業(yè)污染物分別以固態(tài)和液態(tài)的方式進入土壤中，對土壤造成重金屬污染。

2.3 灌溉污染

為了節(jié)約水資源，提高水源的利用率，一些地區(qū)經(jīng)常使用生活污水進行農(nóng)田灌溉。雖然在進行農(nóng)田灌溉前污水處理廠會對生活污水進行適當(dāng)?shù)靥幚恚珶o法避免仍有部分重金屬元素存在，因此使用這樣的生活污水對農(nóng)田進行灌溉，污水中含有的重金屬會隨著水源直接滲透到土壤中，對土壤造成重金屬污染。

2.4 汽車尾氣污染

隨著汽車保有量的提升，汽車尾氣排放量劇增，汽車尾氣中的鉛污染會與土壤充分接觸，慢慢改變土壤的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，造成土壤污染。

2.5 居民生活垃圾污染

當(dāng)前我國垃圾處理廠數(shù)量有限，垃圾處理技術(shù)也有待提高，多數(shù)的生活垃圾都是通過掩埋的方式進行集中處理，生活垃圾中如果存在廢舊電池、電器或者金屬，在掩埋過后自身的重金屬就會慢慢地滲入土壤中，造成土壤污染。

3 土壤重金屬污染的主要監(jiān)測技術(shù)

當(dāng)前我國主要的土壤重金屬污染監(jiān)測技術(shù)包括光譜監(jiān)測技術(shù)和電化學(xué)分析監(jiān)測技術(shù)，下面我們就這些技術(shù)進行逐一的介紹分析。

3.1 光譜監(jiān)測技術(shù)

3.1.1 原子吸收光譜監(jiān)測

原子吸收光譜監(jiān)測又被稱為原子吸收分光光度分析監(jiān)測，它的監(jiān)測原理是氣態(tài)原子可以吸收一定波長的光輻射，通過利用待測組分原子蒸氣對特征物質(zhì)的吸收作用進行定量分析的方法。這種利用原子吸收光譜法對土壤中重金屬污染進行監(jiān)測的技術(shù)，具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性，操作簡單快捷。但是該方法也存在一些弊端，象無法對土壤中的非金屬污染元素進行監(jiān)測，另外如果土壤中存在多種重金屬污染元素也無法一次性監(jiān)測。

3.1.2 原子熒光光譜監(jiān)測

原子熒光光譜監(jiān)測是對原子在輻射能激發(fā)下發(fā)射的熒光強度進行收集和測定，并根據(jù)熒光強度與待測物中該元素的含量成正比的原理計算分析出待測元素含量的方法。具體操作步驟與原子吸收光譜監(jiān)測類似，同樣使用空心陰極燈向待測元素原子蒸汽中發(fā)射一條入射光，這時待測元素會產(chǎn)生原子熒光，熒光的強度與待測元素的濃度成一定比例關(guān)系，通過熒光強度就能夠計算出待測元素在待測物中的含量。

3.1.3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜監(jiān)測

這種監(jiān)測方法利用了原子和離子在電感耦合等離子炬的激發(fā)下，會產(chǎn)生特征輻射、發(fā)射特征光譜，并通過對這種特征光譜進行定量分析，從而計算出土壤中各元素的含量的方法。該方法運用電感耦合等離子體光譜儀得以實現(xiàn)，監(jiān)測也更為簡單快捷，另外分析精度高、樣品范圍廣也是電感耦合等離子體發(fā)射光譜監(jiān)測的主要特點，如今該技術(shù)在土壤重金屬污染監(jiān)測中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

3.1.4 電感耦合等離子體發(fā)射質(zhì)譜監(jiān)測

這種方法中樣品由載氣帶入霧化系統(tǒng)進行霧化后，以氣溶膠形式進入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣體中被充分蒸發(fā)、解離、原子化和電離，轉(zhuǎn)化成的帶電荷的正離子經(jīng)離子采集系統(tǒng)進入質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀根據(jù)離子的質(zhì)荷比即元素的質(zhì)量數(shù)進行分離并定性、定量分析。在一定范圍內(nèi)，元素質(zhì)量數(shù)處多對應(yīng)的信號響應(yīng)值與其濃度成正比。該方法分析精度更高，在土壤重金屬污染監(jiān)測中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

3.1.5 X射線熒光光譜分析（XRF）

XRF熒光光譜儀是利用XRF監(jiān)測原理實現(xiàn)對各種元素成分進行快速、準(zhǔn)確、無損分析。一臺典型的X射線熒光（XRF）儀器由激發(fā)源（X射線管）和探測系統(tǒng)組成，X射線管產(chǎn)生入射X射線（一次X射線），激發(fā)被測樣品。受激發(fā)的樣品中每一種元素會放射出二次X射線，并且不同的元素所放射出的二次X射線具有不同的能量特性和波長特性。探測系統(tǒng)測量這些放射出來的二次X射線的能力和數(shù)量，然后儀器軟件將探測系統(tǒng)收集到的信息轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類和數(shù)量。

3.2 電化學(xué)分析監(jiān)測技術(shù)

電化學(xué)分析監(jiān)測技術(shù)主要是通過電化學(xué)傳感器對土壤中的重金屬含量進行監(jiān)測的技術(shù)，這種監(jiān)測技術(shù)以其高度自動化的特點被廣泛地應(yīng)用于土壤重金屬含量現(xiàn)場快速監(jiān)測之中。當(dāng)然，電化學(xué)分析監(jiān)測技術(shù)也存在一定的缺點，它經(jīng)常會受到土壤中大分子顆粒物或者有機物的影響，導(dǎo)致分析測量結(jié)果存在一定的誤差，因此設(shè)計研發(fā)人員應(yīng)該以傳感器的抗干擾性為主要研究對象，努力設(shè)計出更精準(zhǔn)的監(jiān)測儀器。

4 土壤重金屬監(jiān)測質(zhì)量的控制

4.1 樣品采集質(zhì)量控制

要想保證土壤重金屬監(jiān)測的質(zhì)量，樣品選擇具有合理性和代表性是前提和基礎(chǔ)。因此在樣品采集前應(yīng)該先對現(xiàn)場進行充分的地質(zhì)勘查，根據(jù)勘查結(jié)果制定完整詳細的采樣方案。需要注意的是在采樣過程中一定按照方案中的位置和數(shù)量進行采集，防止采樣過程中土壤受到污染，并做好相應(yīng)的采樣記錄。

4.2 監(jiān)測準(zhǔn)確度、精密度控制

每批樣品應(yīng)至少測定10 %的平行雙樣，如果平行雙樣的監(jiān)測結(jié)果不符合監(jiān)測準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn)，那么需要添加10 %的平行雙樣重新進行監(jiān)測，直至監(jiān)測結(jié)果達到合格標(biāo)準(zhǔn)。考慮到基體干擾，每批樣品應(yīng)測定一個基體加標(biāo)和一個基體重復(fù)加標(biāo)，控制加標(biāo)回收率在70 %～130 %，也可以使用有證標(biāo)準(zhǔn)樣品代替加標(biāo)，其測定值在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)。

4.3 報告數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

最后要對土壤重金屬監(jiān)測報告的數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制，建立數(shù)據(jù)質(zhì)量保證責(zé)任制度，確保每一環(huán)節(jié)都不存在可疑數(shù)據(jù)和問題數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語

在當(dāng)前背景下，人們的環(huán)保意識逐漸提升，尤其是對土壤重金屬污染問題的關(guān)注程度逐年增大，因此相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該積極創(chuàng)新土壤重金屬的監(jiān)測方法和技術(shù)，并且對土壤污染源進行合理的控制和管理，促進我國土壤污染的治理，更好的實行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

參考文獻

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