土壤重金属检测技术现状及发展趋势

段文峰

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局五总队，贵州 安顺 561000）

作为与人们日常生活最贴近的自然元素——土壤，是支持经济发展的重要载体，也是承受环境污染的主要载体。在国家推动经济建设期间，工业产业所排放的各类废弃物、农业产业所使用的农药试剂都成为土壤遭受污染的主要源头。而土壤污染中重金属污染是最难治理，也是污染程度严重的类型。当土壤中含有的铜、汞、铅、铬等重金属元素密度过高，就会影响到土壤中的养分供给，农作物处于该种土壤当中难以成活，人体在摄入含有重金属元素的食物以后，身体健康也会受到影响。

1 土壤重金属检测化学技术

利用化学技术进行土壤环境的重金属检测，可以通过不同酸体系来对土壤当中的矿物晶格进行破坏，从而使待检测的元素以离子形态进入到检测试液当中。依据不同类别的元素测定，选择合适的检测算体系，通过高压密封消解或者是微波消解等方式检测出土壤样品中的重金属元素。化学方法对土壤中重金属检测比较常见的技术有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等。

1.1 原子吸收光谱法

该种检测技术主要对处于气态的被检测元素进行检测，通过原子共振辐射的方式对元素进行吸收，从而实现定量分析。有学者认为该种检测方法具备较强的灵敏性，且应用的范围也比较广，能够分析出的结果范围也比较广泛。原子吸收光谱法在我国已经具备较久的应用时间，成为比较成熟的土壤重金属检测技术[1]。事实上，该种方法可以通过微波消解的方式来检测土壤中是否含有铜、铅、镍等元素，其能精准的检测出上述重金属元素的含量，也能够灵敏测定不同类别的被检测土壤，满足多种土壤检测需求。当然，该种检测技术也可以通过密封高压消解的方式来完成检测，探究土壤当中各类重金属元素含量的具体情况。原子吸收光谱法也具备一定的缺点，其并不适合对于未知成分样品的检测，且每次检测的时候也只能检测出一种元素，需要多次检测才能够将已知重金属成分的土壤样本的含量都检测出来，而在此过程中需要持续更换光源灯，避免检测结果随着检测次数增多而灵敏度下降的情况。

虽然都是采用原子吸收光谱的原理进行检测，但因为原子化器的差异性，检测过程中也可以采用氢化物法或者是火焰法等不同的方法完成检测。在众多检测方法当中，火焰法是使用次数最多，也是流程最为成熟的方法，其不仅操作比较简单且需要花费的检测成本也比较低，遭受到的干扰因素也比较少[2]。但该种方法检测过程中对于一些原本就比较耐高温的重金属元素不会产生作用，火焰无法将钒元素彻底分离。

1.2 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一种将重金属元素的离子或者是原子放入到光源当中，促使其被激发出特征敷设，然后对该种特征辐射的强度进行判定，从而对土壤当中的各类重金属元素进行定量或者是定性分析。该种方法被应用到土壤重金属检测当中，具备检测速度较快且检测流程简洁的特点，其能够对大批量的样本进行检测。但该种检测方法也具备一定的缺点，需要使用的设备比较昂贵，且需要在检测之前将需要检测的土壤样本转换成为溶液形态，否则直接检测土壤样本会对检测结果的精准度造成影响。有学者对该种检测方法进行研究，发现其能够检测出土壤当中钴元素的含量，且检测结果非常准确，除了该种元素以外，电感耦合等离子体发射光谱法还能检测多种重金属元素，其数据重复性非常好。

2 土壤重金属检测物理技术

除了化学技术能够对重金属进行检测以外，学者们也研究出多种可以检测土壤环境重金属的物理方法，其根据待检测土壤样本所具备的物理性质进行分析，从而了解样本的基态原子所产生的特征谱线，对重金属元素进行定量或定性分析。物理技术对重金属进行检测能够直接对土壤样本进行测定，且不会产生检测废液。

2.1 X射线荧光光谱法

X射线荧光光谱法主要是通过对待检测土壤样本的基态原子进行特定频率的X射线照射，了解其在该种频率辐射下所激发出的特征谱线，探究其光辐射形式下的特征波长荧光状态。该种检测方法主要是测量样本土壤的共振荧光波长以及荧光强度，从而探究土壤当中所含有的重金属类别以及具体的含量。X射线荧光光谱法所需要花费的检测成本比较低，且检测速度比较快，能够对土壤中的多种重金属元素同时进行检测，从而提升检测的整体效率。且因为灌溉中方法能够直接原位检测，其被广泛运用到土壤重金属检测领域当中。当然，该种方法在运用过程中需要考虑到避免仪器因素、人为因素或者是土壤条件对检测结果造成干扰。

有学者利用X射线荧光光谱法展开土壤检测时，检测出土壤当中含有铅、铜等重金属。经过研究结果核对，证明该种方法所检测出的重金属含量结果非常准确。可见，X射线荧光光谱法具备较高的应用价值。虽然很多学者都比较认同该种检测方法，但在多次应用期间，也能发现该种重金属检测方法还存在一定缺陷。X射线本身会对人体健康产生危害，利用该种方法进行土壤重金属检测的工作人员长期处于这种检测环境中会受到一定的身体损害。为此，要想充分发挥出X射线荧光光谱法的检测效果，需要不断提升检测仪器的性能，并且对样本的制样方式进行改进。

2.2 激光诱导法

所谓激光诱导法对土壤重金属进行检测主要是通过击穿光谱的方式，通过脉冲激发器来发出密度比较高的激光，投射到被检测的土壤表面，此时土壤样本表面所存在的等离子体会喷射出来。在此过程中等离子体会逐渐从热度较高转化为冷却状态，从而发射出土壤样品组的信息光谱。此时利用光电探测器对样品的光谱进行采集，并分析等离子体光谱，最终构建出分析重金属元素的定量分析模型。该种重离子检测方法能够得到土壤样品当中的重金属含量信息以及重金属组别分类，具备成本低廉且操作简便的特点，不会对样本造成损伤。

有学者针对该种激光诱导法进行土壤检测，发现土壤中有锰、铜等重金属，研究结果表明，该种技术方法能够对土壤样本当中的多种重金属同时进行测量。但该种方法也存在明显的不足，在实际检测期间，因为光谱本身不够稳定，因此检出的限制比较高，检出的结果精准度可能会受到影响。且采用该种方法所需要花费的单次检测成本虽然低，但设备本身却比较昂贵，且操作流程比较复杂。因此，该种方法比较适用于对已经确定被污染的土壤进行实时监测。

3 土壤重金属检测生物技术

生物检测主要是检测土壤样本当中的生物个体或者是种群在面对重金属元素时的反应情况，从而在生物角度对土壤受到的污染程度进行评估。生物检测技术最常见的方法是酶抑制法和生物传感器法。酶抑制法主要是检测土壤当中重金属元素含量过程中，了解重金属在酶活性方面的抑制作用，从而间接性的测定重金属含量，在该过程中需要选择合适的酶缓冲系统[3]。早在20世纪70年代，国外学者就已经将该种生物检测技术运用到重金属污染的检测当中，且已经确定脲酶是最为敏感的酶，其能够更好呈现出酶抑制法的检测效果。生物传感器法属于比较快速的检测技术，其能够在土壤样本现场检测，但也可以在计算机的辅助下进行远程检测。该种方法能够测定土壤当中各个类别的重金属离子，避免对土壤样本进行复杂的预处理，可以直接对土壤样本检测。

4 土壤重金属检测发展趋势

为此，学者们需要研究根据准确度和灵敏性的检测方法，从而达到理想的重金属检测效果，不仅要检测环节比较便捷，也要保证检测效率提升。未来土壤重金属检测将进一步获得关注，且成为环境保护的重点工作内容，越来越多的学者投入到对检测技术的研究当中，其立足现有的重金属检测技术基础之上，进一步完善重金属检测技术现存的缺陷问题。诸如当前不同类别的检测技术都存在不同的问题，有些技术设备比较昂贵，有些技术工艺流程复杂，有些技术则需要经历比较苛刻的检测条件，也有技术会对检测人员的身体健康造成影响。后续人们对土壤重金属检测技术研究将不断优化这些缺陷，采用超分子技术、纳米技术等对传统的检验技术进行优化，降低重金属检测环节可能受到的干扰概率，通过多重技术共同应用的方式来实现优势互补，促使土壤重金属检测效果更好。

5 结语

总而言之，重金属检测技术是了解土壤中重金属元素含量的重要工具，只有检测出土壤受到重金属污染的状态，才能够制定出合理的土壤污染治理方法。随着时间的推移，科学技术水平越来越高，人们研究出的重金属检测技术也越来越多样化，其不仅检测结果精准，检测时间也大幅度缩短，能够有效节省土壤治理的时间成本，为土壤综合治理策略制定提供科学依据。