土壤重金屬檢測技術現狀及發展趨勢

段文峰

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局五總隊，貴州 安順 561000）

作為與人們日常生活最貼近的自然元素——土壤，是支持經濟發展的重要載體，也是承受環境污染的主要載體。在國家推動經濟建設期間，工業產業所排放的各類廢棄物、農業產業所使用的農藥試劑都成為土壤遭受污染的主要源頭。而土壤污染中重金屬污染是最難治理，也是污染程度嚴重的類型。當土壤中含有的銅、汞、鉛、鉻等重金屬元素密度過高，就會影響到土壤中的養分供給，農作物處于該種土壤當中難以成活，人體在攝入含有重金屬元素的食物以后，身體健康也會受到影響。

1 土壤重金屬檢測化學技術

利用化學技術進行土壤環境的重金屬檢測，可以通過不同酸體系來對土壤當中的礦物晶格進行破壞，從而使待檢測的元素以離子形態進入到檢測試液當中。依據不同類別的元素測定，選擇合適的檢測算體系，通過高壓密封消解或者是微波消解等方式檢測出土壤樣品中的重金屬元素。化學方法對土壤中重金屬檢測比較常見的技術有原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發射光譜法等。

1.1 原子吸收光譜法

該種檢測技術主要對處于氣態的被檢測元素進行檢測，通過原子共振輻射的方式對元素進行吸收，從而實現定量分析。有學者認為該種檢測方法具備較強的靈敏性，且應用的范圍也比較廣，能夠分析出的結果范圍也比較廣泛。原子吸收光譜法在我國已經具備較久的應用時間，成為比較成熟的土壤重金屬檢測技術[1]。事實上，該種方法可以通過微波消解的方式來檢測土壤中是否含有銅、鉛、鎳等元素，其能精準的檢測出上述重金屬元素的含量，也能夠靈敏測定不同類別的被檢測土壤，滿足多種土壤檢測需求。當然，該種檢測技術也可以通過密封高壓消解的方式來完成檢測，探究土壤當中各類重金屬元素含量的具體情況。原子吸收光譜法也具備一定的缺點，其并不適合對于未知成分樣品的檢測，且每次檢測的時候也只能檢測出一種元素，需要多次檢測才能夠將已知重金屬成分的土壤樣本的含量都檢測出來，而在此過程中需要持續更換光源燈，避免檢測結果隨著檢測次數增多而靈敏度下降的情況。

雖然都是采用原子吸收光譜的原理進行檢測，但因為原子化器的差異性，檢測過程中也可以采用氫化物法或者是火焰法等不同的方法完成檢測。在眾多檢測方法當中，火焰法是使用次數最多，也是流程最為成熟的方法，其不僅操作比較簡單且需要花費的檢測成本也比較低，遭受到的干擾因素也比較少[2]。但該種方法檢測過程中對于一些原本就比較耐高溫的重金屬元素不會產生作用，火焰無法將釩元素徹底分離。

1.2 電感耦合等離子體發射光譜法

電感耦合等離子體發射光譜法是一種將重金屬元素的離子或者是原子放入到光源當中，促使其被激發出特征敷設，然后對該種特征輻射的強度進行判定，從而對土壤當中的各類重金屬元素進行定量或者是定性分析。該種方法被應用到土壤重金屬檢測當中，具備檢測速度較快且檢測流程簡潔的特點，其能夠對大批量的樣本進行檢測。但該種檢測方法也具備一定的缺點，需要使用的設備比較昂貴，且需要在檢測之前將需要檢測的土壤樣本轉換成為溶液形態，否則直接檢測土壤樣本會對檢測結果的精準度造成影響。有學者對該種檢測方法進行研究，發現其能夠檢測出土壤當中鈷元素的含量，且檢測結果非常準確，除了該種元素以外，電感耦合等離子體發射光譜法還能檢測多種重金屬元素，其數據重復性非常好。

2 土壤重金屬檢測物理技術

除了化學技術能夠對重金屬進行檢測以外，學者們也研究出多種可以檢測土壤環境重金屬的物理方法，其根據待檢測土壤樣本所具備的物理性質進行分析，從而了解樣本的基態原子所產生的特征譜線，對重金屬元素進行定量或定性分析。物理技術對重金屬進行檢測能夠直接對土壤樣本進行測定，且不會產生檢測廢液。

2.1 X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法主要是通過對待檢測土壤樣本的基態原子進行特定頻率的X射線照射，了解其在該種頻率輻射下所激發出的特征譜線，探究其光輻射形式下的特征波長熒光狀態。該種檢測方法主要是測量樣本土壤的共振熒光波長以及熒光強度，從而探究土壤當中所含有的重金屬類別以及具體的含量。X射線熒光光譜法所需要花費的檢測成本比較低，且檢測速度比較快，能夠對土壤中的多種重金屬元素同時進行檢測，從而提升檢測的整體效率。且因為灌溉中方法能夠直接原位檢測，其被廣泛運用到土壤重金屬檢測領域當中。當然，該種方法在運用過程中需要考慮到避免儀器因素、人為因素或者是土壤條件對檢測結果造成干擾。

有學者利用X射線熒光光譜法展開土壤檢測時，檢測出土壤當中含有鉛、銅等重金屬。經過研究結果核對，證明該種方法所檢測出的重金屬含量結果非常準確。可見，X射線熒光光譜法具備較高的應用價值。雖然很多學者都比較認同該種檢測方法，但在多次應用期間，也能發現該種重金屬檢測方法還存在一定缺陷。X射線本身會對人體健康產生危害，利用該種方法進行土壤重金屬檢測的工作人員長期處于這種檢測環境中會受到一定的身體損害。為此，要想充分發揮出X射線熒光光譜法的檢測效果，需要不斷提升檢測儀器的性能，并且對樣本的制樣方式進行改進。

2.2 激光誘導法

所謂激光誘導法對土壤重金屬進行檢測主要是通過擊穿光譜的方式，通過脈沖激發器來發出密度比較高的激光，投射到被檢測的土壤表面，此時土壤樣本表面所存在的等離子體會噴射出來。在此過程中等離子體會逐漸從熱度較高轉化為冷卻狀態，從而發射出土壤樣品組的信息光譜。此時利用光電探測器對樣品的光譜進行采集，并分析等離子體光譜，最終構建出分析重金屬元素的定量分析模型。該種重離子檢測方法能夠得到土壤樣品當中的重金屬含量信息以及重金屬組別分類，具備成本低廉且操作簡便的特點，不會對樣本造成損傷。

有學者針對該種激光誘導法進行土壤檢測，發現土壤中有錳、銅等重金屬，研究結果表明，該種技術方法能夠對土壤樣本當中的多種重金屬同時進行測量。但該種方法也存在明顯的不足，在實際檢測期間，因為光譜本身不夠穩定，因此檢出的限制比較高，檢出的結果精準度可能會受到影響。且采用該種方法所需要花費的單次檢測成本雖然低，但設備本身卻比較昂貴，且操作流程比較復雜。因此，該種方法比較適用于對已經確定被污染的土壤進行實時監測。

3 土壤重金屬檢測生物技術

生物檢測主要是檢測土壤樣本當中的生物個體或者是種群在面對重金屬元素時的反應情況，從而在生物角度對土壤受到的污染程度進行評估。生物檢測技術最常見的方法是酶抑制法和生物傳感器法。酶抑制法主要是檢測土壤當中重金屬元素含量過程中，了解重金屬在酶活性方面的抑制作用，從而間接性的測定重金屬含量，在該過程中需要選擇合適的酶緩沖系統[3]。早在20世紀70年代，國外學者就已經將該種生物檢測技術運用到重金屬污染的檢測當中，且已經確定脲酶是最為敏感的酶，其能夠更好呈現出酶抑制法的檢測效果。生物傳感器法屬于比較快速的檢測技術，其能夠在土壤樣本現場檢測，但也可以在計算機的輔助下進行遠程檢測。該種方法能夠測定土壤當中各個類別的重金屬離子，避免對土壤樣本進行復雜的預處理，可以直接對土壤樣本檢測。

4 土壤重金屬檢測發展趨勢

為此，學者們需要研究根據準確度和靈敏性的檢測方法，從而達到理想的重金屬檢測效果，不僅要檢測環節比較便捷，也要保證檢測效率提升。未來土壤重金屬檢測將進一步獲得關注，且成為環境保護的重點工作內容，越來越多的學者投入到對檢測技術的研究當中，其立足現有的重金屬檢測技術基礎之上，進一步完善重金屬檢測技術現存的缺陷問題。諸如當前不同類別的檢測技術都存在不同的問題，有些技術設備比較昂貴，有些技術工藝流程復雜，有些技術則需要經歷比較苛刻的檢測條件，也有技術會對檢測人員的身體健康造成影響。后續人們對土壤重金屬檢測技術研究將不斷優化這些缺陷，采用超分子技術、納米技術等對傳統的檢驗技術進行優化，降低重金屬檢測環節可能受到的干擾概率，通過多重技術共同應用的方式來實現優勢互補，促使土壤重金屬檢測效果更好。

5 結語

總而言之，重金屬檢測技術是了解土壤中重金屬元素含量的重要工具，只有檢測出土壤受到重金屬污染的狀態，才能夠制定出合理的土壤污染治理方法。隨著時間的推移，科學技術水平越來越高，人們研究出的重金屬檢測技術也越來越多樣化，其不僅檢測結果精準，檢測時間也大幅度縮短，能夠有效節省土壤治理的時間成本，為土壤綜合治理策略制定提供科學依據。