现代工业技术在农田重金属污染监测中的应用研究

　　农田土壤是人类赖以生存的各类粮食作物生长的最基础的自然条件，因此其生态问题始终是各国科学家研究的一个重点方向。我国作为一个农业大国，所以农田对于我国的发展有着至关重要的地位。随着工业化以及城市化进程的不断推进，人们的周边环境也在发生着巨大的转变，土壤重金属污染尤为严重。要想可以更好地对土壤环境加以监测与控制，对土壤重金属开发并研究有效的监测技术以及仪器显得非常的迫切。本文便对这些技术进行简要的研究与探讨。

 

　　重金属污染通常指汞、镉、铅、铬还有类金属砷等具有显著毒性的重金属产生的污染。由于重金属毒性极大、难于降解、极易积累，同时对作物的生长、品质以及质量等都会造成影响，特别是其可以被作物吸收后从而进入食物链加以富集，最终成为了能够对我们的健康造成威胁的隐藏因素。所以研究与开发可以有效地监测土壤重金属的技术已经势在必行。本文接下来对实验室监测以及现场快速检测进行简要的分析，通过对其进行对比分析，从而在今后的选择中可以根据实际情况选择最佳的监测技术。

 

　　1实验室监测技术

 

　　实验室监测是一种较为传统的监测技术，通常步骤是田间土壤采样，之后经过前期处理，最后再进行样品分析以及进行数据处理。由于实验室监测拥有精度高、线性范围广、检出限度低、抗干扰能力强以及准确度高的优势;同时，实验室监测还便于对土壤中的重金属形态和价态进行测量。因此目前重金属污染监测依然是主要采用实验室检测。实验室监测的分析方式通常有光学法光谱法和光度法等常用监测分析方式，此外，还有部分其他分析方法如化学分析法与极谱法等。

 

　　1.1光度法或光谱法

 

　　光度法或光谱法是利用光学类设备展开分析，对土壤中存在的金属元素或离子成分进行分析，以此来直接或间接的确定土壤中的含有的重金属成分。光度法由于具有投入少，可以被广泛运用到基层土壤重金属监测中。光谱法由于一次性投入较大，人员操作要求较高，因此不能在基层广泛的进行。但是在实际的监测中，往往需要根据实际情况进行土壤监测方法的选取。在无法使用光度法或光谱法进行监测时，应该选用化学分析法加以监测。

 

　　1.2化学分析法

 

　　除了上述提到的光谱法以及光度法进行重金属的检测方法之外。实验室监测还有通过特定化学反应作基础的化学分析法以及利用电化学仪器作为基础的极谱分析法。这里化学分析法具有检测结果精确、耗费的费用较少，然而其具有较差的选择性，而且样品前处理较为繁琐检测灵敏度较低。因此其只能运用到对样品内的常量组分进行分析，在以往的土壤重金属测定含量以及微量元素研究时拥有较多的应用。极谱分析法则具有选择性强、适用范围广、可以进行连续测定以及精度高等优势，然而其分辨率低、灵敏度也较差，而且很容易造成二次汞污染。

 

　　2现场快速监测技术

 

　　实验室检测如果要进行大面积的土壤质量评估调查以及土壤修复实验研究，那么就要通过大面积的进行土壤采样。但是因每次分析样品均需要很高的资金投入，并且每次的分析项目是有所限制的。因此在进行大量样品分析检测时，不但需要投入极多的人力、财力以及物力，同时还要耗费很长的检验时间。此外，样品在采集、运输、储存和测定时具有着非常严格的要求。因此在每个环节存在一定失误均会使测量结果有所偏差。同时会使样品极易出现二次污染，无法快速的分析出土壤内存在的重金属含量，使的实验室检测技术受到了极大的限制其应用。所以，研制出能够在现场进行快速监测是非常必要的。当前时期主要的现场检测技术有LIBS技术以及土壤磁化监测技术等。

 

　　2.1 LIBS技术

 

　　LIBS技术即激光诱导击穿光谱技术。该技术是一项新开发出来的技术，主要是用于现场土壤成分检测。在检测过程中把样品加以分析，通过会聚透镜系统发送至激光器内，激光器的作用是为其提供一定的光源，以此来激发产生等离子状态，之后激光器把数据利用电源上传至计算机中。此外，土壤样品展开光学系统检测过程中，需经由光纤把数据输送至光谱仪中，经由脉冲延时器来对土壤内的重金属进行检测，之后把该数据也上传至计算机内。所以把这两个不同的数据结果进行结合，从而产生出了较为精确的数据。

 

　　与以往的光谱测量技术相比较，LIBS技术拥有如下优势。可以实现对多种元素的共同分析。可以实现在不接触或破坏下进行现场土壤的快速监测，不再需要对样品进行预处理，使得对象的不会出现二次污染。此外还能够实现监测的连续性进行，真正实现进行快速分析。但是由于该技术是新兴的技术，其在诸多方面还需要加以完善。为了使其成为一项较为成熟的技术，具有低检测限以及高灵敏度等优势，还有许多的技术需要突破。这是因为该技术的影响因素较多，诸如样品理化性质、样品基质效应、信噪比的提升、周围环境、激光功率等。上述因素LIBS造成的影响和最佳测定条件的限定均需要加以研究。

 

　　2.2磁化技术监测

 

　　随着LIBS技术发展被不断的完善，磁化技术也被逐渐应用到了现场的检测。因磁化现场加测较为便捷，在对土壤成分展开分析时，可以检测出农田土壤内部磁化度、有机岩以及水分等数据。所以，磁化程度高的土壤，所含有的重金属的量也就较高。因此可以利用对土壤瓷化程度进行检测，来展开对污染程度的判定。在现场检测技术中，磁化技术由于拥有简便、快速等优点。所以，该技术更为方便实施，从而使检测工作效率得到了很大的提升。

 

　　和传统的化学检测方式相比，磁化监测拥有如下优势。磁测仪器较为轻巧、灵敏度较高，能够携带其至现场展开测量。虽然该技术是一项间接测量重金属的方式，但是测量过程简单且重复性好。而且在检测时可以避免在大面积检测时所进行的大量采样以及土样处理等工作的繁琐程度，可以切实的提高工作效率。这些优势可以对化学分析耗费大量的人力、财力以及物力的缺陷加以弥补，这是一种有效辅助进行土壤污染研究时的技术。

 

　　但是能够对物质磁化产生影响的因素很多，因此在利用磁化技术进行测量时无法完全精确地对污染程度加以判定，要利用其它方法对其进行补充。另外，当前时期所采取的磁化参数具有一定的局限性，还要对其进行加以提炼最为简便、有效的参数。不断强化单一磁化测量向多磁化参数发展，从而对其加以综合的利用。同时对重金属影响磁性矿物因素及其机理加以探究，从不同的方面对土壤变化资料进行完善。将研究成果从定性到半定量直至全定量方向发展，从而使将来的磁性研究拥有更大的潜力。

 

　　3结语

 

　　土壤对于人类的生存发展有着至关重要的作用，土壤的质量对我国的农业生产有着非常直接的影响。然而随着工业化以及城镇化的不断发展，使得土壤内的重金属污染也日益的严重，也使得我国的农业产品的产量与质量在不断的下降。为此，需要对土壤中的重金属加强监测，同时，不断的对各类监测技术进行深入的研究和开发。不仅要在实验室中进行监测手段的不断创新，对于现场的检测手段也要加以重视。在今后的农田土壤的调查中要通过将实验室与现场相结合的方式，展开对土壤中的重金属的监测，并建立相应的数据库，从而使我国的土壤质量得到不断的提升。

 

　　作者：施耀东 来源：工业设计 2016年7期

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