土壤重金属检测技术研究现状及发展趋势探究

郑嘉宁

（辽宁省农业环境保护监测站，辽宁沈阳110034）

土壤重金属检测技术研究现状及发展趋势探究

郑嘉宁

（辽宁省农业环境保护监测站，辽宁沈阳110034）

土壤是人类赖以生存的根本，目前基本的粮食作物、蔬菜水果皆出自土壤。近些年来，随着人民生活水平不断提高，人民对于食品安全、环境安全的重视程度越来越高，环境污染程度成为政府行政能力考核指标，然而土壤重金属污染却日趋严重。主要针对目前土壤重金属检测技术进行研究，简述目前常用土壤重金属检测技术，就其未来发展进行展望，为控制土壤指标、保护土壤长期健康提供有效的监控检测措施。

土壤；重金属；检测技术；发展趋势

1 引言

研究土壤重金属污染首先要了解重金属，金、银、铜、铁就是我们常见的金属。目前虽然没有对重金属有十分明确的概念，但是一般在行业内把元素密度在5 g/cm3以上的定义为重金属[1]，像工业中经常使用的汞、锰、锌、铅、钼等。随着工农、交通等的迅速发展，大量的重金属进入土壤中，重金属在土壤中积累到一定程度后不但直接影响农作物生长和农产品质量，还会通过农产品传递到人身上，从而对人体健康造成损伤，对土壤的重金属检测及控制已经势在必行。

2 土壤重金属污染特征

首先，随着化工、交通、农业发展，土壤重金属污染情况广泛存在，并不是一城一地的问题，目前我国大部分地区普遍存在土壤重金属污染问题[2]；其次，因为重金属的无色无味特性，重金属流入土壤后，人的身体一般在短时间内无法感知，只有经过食物转化、日积月累，最后集中的反映。从其反映时间来看，重金属污染属于潜伏期时间长的一类污染；最后，由于重金属的不可分解及其性质稳定、难以通过自身降解的金属特性，于是在土壤中不断聚集，导致土壤功能越来越差，所以，重金属污染还有一定的不可逆性[3]。

3 土壤重金属检测技术

社会在发展，带来土壤重金属污染弊端的同时，也应该感谢各种高新技术、先进仪器的迅速发展，各种新的重金属检测方法不断出现，并且在现实中得以应用，日臻完善。目前土壤重金属铜、汞、铂、镍等的检测方法主要有色谱分析法、电化学法、分光光度法和原子光谱法等。

3.1 色谱法

色谱法是分离法的一种，色谱法和蒸馏、化学沉淀、电泳技术等原理相似，属于分离技术。色谱技术在分离法中属于使用最广泛、效率最高的，不但应用范围广，而且分离效能高、检测性能准确，在多组分试样中尤其得到重用，目前在石油化工、环境能源、环境生命等领域都得到充分应用。

3.2 电化学法

电化学法是基于现代化学与现代仪器发展而出现的一种检测方法，电化学法是根据土壤中重金属的电化学性质对其含量进行检测分析的。电化学法检测手段有电流大小、电势高低、电导率以及电量等。电化学分析法是目前土壤重金属检测中一种速度快、灵敏度高的检测方法。检测铅、镉等重金属时使用的电极法、极谱法以及伏安法等都属于电化学法。

3.3 分光光度法

分光光度法，顾名思义是一种以光测量为基础的测量方法。分光光度法通过土壤中重金属在特定波长内对光的吸收强弱，判定该物质的含量。分光光度法的具体检测方法是：使用分光光度计，用不同波长的光持续照射土壤样品溶液，然后记录样品对特定波长的吸收强度。为了直观观察效果，可以做出图示，以波长为横坐标，以金属对波长吸收强度为纵坐标，每种重金属吸收光谱的强度便非常直观地得以显现，还可以应用该方法进行定质、定量的具体分析。另外，可以根据使用光源成分对检测方法进行分类，使用紫外光测定，便是紫外分光光度法；使用可见光测定的便是可见光光度法；另外还可以使用红外光源。分光光度法在土壤重金属检测过程中的优势在于干扰小、灵敏度好。

3.4 原子光谱法

原子光谱法在土壤重金属检测中使用较为广泛，原子光谱法又可以分为原子吸收光谱法、原子发射光谱法和原子荧光光谱法。

原子吸收光谱法是目前土壤重金属检测中常用的方法，通过测定样品蒸汽相中金属的基态原子对其原子共振辐射的吸收强度，借以确定样品中重金属的含量。原子吸收光谱法测量精度非常高，检测极限可以达到10-9g/mL,饮用水等测量经常选用这种方法。其特点是选择性强、干扰小、容易排除；但是其缺点也非常明显，其对元素周期表中的大部分非金属不能进行分析，而且测定程序复杂，每种元素需要使用不同的元素灯，每次只能测定一种元素，操作繁琐、仪器价格高。而与此相对的，近年来原子发射光谱法得到了快速发展，与吸收法相比具有简单、快速、灵敏、精度、多元素等众多优点，在重金属检测行业内受到重视。最后是原子光谱检测法，这一起源于20世纪70年代的检测方法，经过将近50年的发展，已经非常成熟，逐渐成为农副产品中重金属汞、铅等元素的标准检测方法。

4 土壤重金属检测技术未来发展趋势

土壤重金属检测与我们的生活息息相关，也影响到生态环境的良好循环，为了保证生态环境的可持续发展，我们需要研究灵敏度更高、检测效果更理想、检测过程更方便、检测速度更快捷的土壤重金属检测方法。

未来土壤重金属检测技术必然立足于现有传统检测技术之上，上述已经在应用的传统检测技术大都经过了几十年乃至上百年的发展，必然有其成熟的地方，但是同样存在各种各样的问题。比如有些设备造价昂贵、有些工艺比较复杂、有些检测条件比较苛刻、有些会对人体健康造成影响等等。这就需要在传统检测技术的基础上进行完善，利用不断发展的先进科学技术，如纳米技术、超分子技术等对传统检测技术进行升级改造。如在检测过程中为降低干扰可对样品添加机体改进剂，另外选用更先进的三通道荧光光度计等等，对多重技术进行综合利用，技术之间可实现优势互补，使其更加成熟完善。

在对传统检测技术改造升级的过程中还要持续探索新的检测技术，例如随着生物学的发展，逐渐出现的生物传感器法、酶抑制法，以及最新的免疫分析法等，免疫分析法灵敏度非常高，可以达到10 mol/L,分析过程简单易操作。

土壤重金属检测是一项需要长期坚持的工作，需要国家、政府、行业各个领域提高认识，需要在人力、物力、财力上加大投入和提高支持力度，只有通过多方努力，才能使土壤检测技术更加完善，才能保证土壤重金属检测落到实处，切实起到保护生态环境、改善土壤污染的作用。

[1]余克强,赵艳茹,刘飞,等.激光诱导击穿光谱技术在土壤元素检测中的应用[J].光谱学与光谱分析,2016(03):827-833.

[2]张鹏.树木年轮化学技术对典型汞污染区污染历史的重建[D].贵州师范大学，2015.

[3]马瑞.利用(31)P-NMR技术研究环境样品中磷形态特征及其在土壤中形态转换[D].南京农业大学,2012.

1005-2690（2017）08-0020-02

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2017-07-05）