节能环保视域下农村生态环境污染快速检测技术研究

姚丽颖

摘要：为了促进农村生态环境的可持续发展，需要构建科学有效的环境污染检测技术。分析中国农村生态环境污染现状发现目前环境污染主要表现在土壤资源污染、水资源污染和空气污染三个方面，在节能环保视域下分别构建三种污染快速检测技术：适用于土壤资源污染检测的超声提取一固相草取法，适用于水资源污染检测的微波消解一分光光度法，适用于空气污染检测的气相色谱一质谱法，经验证，三种方法的回收率和精密度均能够满足检测需求且不会造成二次污染和能源浪费。

关键词：节能环保视域；农村生态环境；污染快速检测；土壤资源；二次污染

中图分类号：X830.2 文献标志码：B

前言

中国经济不断发展，但曾经缺失的环境保护意识使部分经济发展建立于生态环境破坏之上，城市和农村均承受一定程度的生态环境污染问题。近年来，城市生态环境监管制度相对农村来说更为完善和严格且治理投入更多，生态环境已得到大幅度改善，而农村生态环境污染问题仍是中国亟待解决的问题之一，若不及时有效地控制农村生态环境污染问题，污染物将以农作物为载体对全国人民的身体健康构成极大威胁。为了制定农村生态环境污染治理措施，完善政府及相关管理部门的监督条例，构建节能环保的生态环境污染快速检测技术十分必要，从数据资料入手，制定相应的治理对策，促进农村生态环境的改善。

1农村生态环境污染现状

中国农村开始快速发展，农村居民生活水平持续提升，但同时也带来严重的生态环境污染问题，主要表现在土壤资源污染、水资源污染和空气污染三个方面。

1.1农村土壤资源污染现状

分析中国农村土壤污染现状发现，在农作物中存在一定程度的重金属超标情况，原因是为了增加粮食的产量，在农业生产中使用大量的农药、化肥，造成了不同程度的土壤污染。其中的化学元素在土壤中长期沉淀，对土壤中生物多样性产生严重威胁，此外，部分较为落后的农村不具有固定的垃圾处理点，缺乏生态环境保护意识的农村居民将垃圾随意丢弃于公共环境之中，同样会导致土壤的污染问题。

1.2农村水资源污染现状

对中国农村水资源污染现状加以分析发现，农村水资源污染问题相当严重，其原因如下：

（1）农药和化肥残留于土壤之中难以降解，久而久之被土壤所吸收，在雨水冲刷后被带入河流及地下水之中，从而使农村水资源受到污染。

（2）分散农户经营的小微型养殖场未建立完善的禽畜粪便及垃圾处理机制，农户往往将污染物堆弃于养殖场附近或丢弃于河水之中，污染物扩散后导致水资源的严重污染。

（3）随着中国工业化发展和城市化建设，大部分工业企业被转移至农村及农村周边地区，工业生产过程中产生的大量污水在不合规处理下即被违规排放，导致农村水资源受到严重污染。

1.3农村空气污染现状

农村空气污染也是当前农村生态环境污染的重要因素之一，主要体现在尾气污染和工厂废气污染两个方面，给农村的生态环境带来极大的破坏，对人体健康造成危害。通过科学合理的污染快速检测技术能够有效采集农村生态环境数据，从而及时排查环境问题，规划相应策略对环境污染加以治理，避免生态环境的进一步恶化，为政府及相关管理部门提供数据支持，以便结合实际数据出台相应政策、健全预警机制，保障农村生态环境不再承受持续性破坏，促进农村生态环境的可持续发展。

2农村土壤资源、水资源和空气污染快速检测技术

农村生态环境污染快速检测技术应建立在节能环保视域之下，如伺从节能环保角度开展环境污染检测具有十分重要的意义，秉持绿色理念，避免检测技术对环境造成的二次伤害和能源浪费是构建农村生态环境污染快速检测技术的前提。由此，所提方法由土壤资源污染、水资源污染和空气污染三个角度出发，分别选取超声提取一固相萃取法，微波消解一分光光度法和气相色谱一质谱法三种清洁方法检测土壤资源、水资源和空气污染情况，如下所示：

2.1土壤资源污染快速检测技术

所提方法采用持久性有机污染物（POPs）作为土壤资源污染检测指标，选取超声提取法提取POPs，超声提取法具有成本低、过程中有机溶剂用量少、不会二次污染环境等特点，能够满足节能环保的要求。

采用丙酮和正己烷比例为1：1溶液作为提取溶剂，对比超声时间分别为30 min、4 min5和60 min时的42种POPs提取效果，最终选取表现最佳的45min作为超声提取时间。由于农村土壤中具有较多农药、化肥残留，导致土壤中含有大量有机杂质污染，采用超声提取出的土壤提取液呈现出深黄绿色，利用复合弗罗里硅土柱净化土壤提取液，在弗罗里硅土柱中依次加入1000 mg无水硫酸钠（Na2SO4）和不同吸附剂，吸附剂种类及相关参数如表1所示，通过真空泵对弗罗里硅土柱抽取2 min压实，在保持Na2SO4含量为1 000 mg情况下，测试使用不同吸附剂的POPs回收率，以c18作为吸附剂时回收率在60%～130%范围内化合物种类有33种，以Si作为吸附剂时有30种，以PSA作为吸附剂时有39种，以GCB作为吸附剂时有21种，以MWCNT作为吸附剂时有19种，因此采用不同比例和含量混合C18和PSA作为吸附剂，经实验得到最佳吸附剂构成为100 mg的C18和100 mg的PSA，因此所提方法采用该吸附剂作为后续实验所用吸附剂。

选取某地农村实际土壤样品用于实验，分别移取5.0 mL、10.0 mL、15.0 mL、20.0 mL清液用于固相萃取，经实验判定移取10.0 mL以上清液净化后效果最佳。由于POPs中既包含极性组分，又包含非极性组分的特性，因此将丙酮和正己烷混合作为洗脱液，经实验分析发现，当丙酮与正己烷比例在1：19时，42种POPs回收率最佳，均处于60%-130%之内，因此选取该比例下丙酮-正己烷作为实验洗脱液。

2.2水资源污染快速检测技术

需氧量是衡量水环境质量的一个主要因素之一，常用的四类主要是化学需氧量（COD）、总有机碳（TOC）、生物需氧量（BOD）和氨氮（NH3-N），其中TOC检测结果相关性较低，BOD检测周期较长，COD检测结果普遍性更强，NH3-N不具代表性，因此所提方法选取COD作为水资源污染评估指标。传统COD检测方法有重铬酸钾回流法和高锰酸钾指数法，其中重铬酸钾回流法适用范围较广但效率较低、设备占用空间较大，成本较高且检测过程中使用和生成的大量汞盐和铬盐等处理不当会对环境造成二次伤害，无法满足节能环保的要求；所提方法采用微波消解一分光光度法检测水资源污染情况，该方法的检测精度更高且检测流程更为简单，更适合运用于实践之中。

由图1可以看出，当波长为350 nm时，Cr6+和Cr3+的吸收情况存在较大差异，此时Cr3+的吸收对Cr6+检测不存在干扰。

将5 mL真实水样品放置到聚乙烯消解罐溶样杯中，将0.04 g的硫酸盐（HgSO4）粉末、5 mL的K2Cr2O7标准溶液、3 mL的NiSO4和H2SO4混合溶液以及2 mL蒸馏水添加到杯子中，摇匀后密封，置人微波消解装置中，用800 W的最大功率消解4分钟。消解完毕后，自然降温，然后利用光谱光度仪在工作曲线上进行对应的测定，放大10次即可得到真实的COD浓度值。

将标准邻苯二甲酸氢钾溶液添加到COD值的样品中，测定加标量分别为2.4 mg、2.1 mg、1.8mg、1.5 mg和1.2 mg时加标回收率和相对标准偏差，检测结果见表2。

由表2可知，在加标量变化过程中，加标回收率均保持在97%-98%之间，相对标准偏差始终在1.5%以下，说明微波消解一分光光度法能够有效检测出水资源COD值，满足检测精度要求，此外，微波消解一分光光度法在检测水资源COD值时所用试剂量较重铬酸钾回流法相比大幅度较小，能够缓解检测对环境造成二次污染的问题，实验中采用NiSO4代替传统方法中A92SO4作为催化剂，极大的降低了检测成本，经济型更强，且微波消解一分光光度法的检测效率更高，能耗更低、测量范围更广，与传统检测方法相比更加符合节能环保的要求。

2.3空气污染快速检测技术

所提方法采用挥发性有机物（VOCs）作为评价空气污染程度的指标，在节能环保要求下选择气相色谱一质谱法对VOCs加以检测。

实验选取填料为Tenax-TA的不锈钢吸附管，将该吸附管置于热脱附仪中老化处理，完成后立即密封吸附管。采样时开启吸附管密封帽通过聚四氟乙烯短管连接采样泵，设置合适高度后开始采样，经多次实验发现当采样流量为50 mL/min、采样时间为60 min时采样效果最佳，采样完毕后，应将吸附管封闭。在对试样进行检测时，将吸附管放置在热解吸仪的托盘上，通过与取样时吸人的气体反向流动，并利用相关的设备进行取样。

在某地农村室外放置采样泵，采集相同的6份1.5 L的空气样品，分别加人10 ng和100 ngVOCs标准品，分别进行3组试验，测定样品管的标定和相对标准差，采集空气中各组分气体本底含量见表3，最终检测结果见表4。

由表4可以看出，在加标量为10 ng和100 ng情况下，气相色谱-质谱法的回收率在85.46%-116.78%之间，相对标准偏差在1.12%-7.02%之间，该方法在满足空气VOCs检测精度要求，同时不会对环境造成二次污染，是一种节能环保的空气污染快速检测技术。

3结语

农村是中国农作物主要产地，若农村生态环境受到污染则会直接影响人们身体健康，因此务必对农村生态环境治理给予高度重视，为此提出节能环保视域下农村生态环境污染快速检测技术。获取生态环境污染现状及发展趋势等相关数据信息是因地制宜制定生态环境治理措施的前提，在促进农村生态环境可持续发展中具有无可替代的重要作用。所提方法采用超声提取-固相萃取法、微波消解-分光光度法和气相色谱-质谱法分别检测土壤资源污染、水资源污染和空气污染时不但回收率和精密度满足检测需要，而且三种方法均遵循节能环保的要求，不会对环境造成二次破坏，满足空气VOCs检测精度要求，分析得到的污染数据能够为农村生态环境保护与治理提供支持。