土壤重金屬快速監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用探討

樊建釗

（中山市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣東中山 528400）

土壤重金屬快速監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用探討

樊建釗

（中山市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣東中山 528400）

重金屬是環(huán)境的主要污染源之一，是危害性較大的一類污染物，因此需要對(duì)土壤中的重金屬元素種類及含量進(jìn)行快速的監(jiān)測(cè)。只有正確評(píng)估土壤中重金屬的類型和含量，才能采取針對(duì)性的措施對(duì)其造成的環(huán)境污染進(jìn)行治理，為社會(huì)提供安全的生存環(huán)境。因此對(duì)常用的土壤重金屬快速監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)。

土壤重金屬；快速監(jiān)測(cè)技術(shù)；應(yīng)用

目前，對(duì)土壤的重金屬進(jìn)行快速監(jiān)測(cè)的技術(shù)有很多，比較常用的主要有三種，即X射線熒光光譜技術(shù)、生物傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)，以及激光誘導(dǎo)擊穿光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)。通過(guò)對(duì)土壤中重金屬含量及種類進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)土質(zhì)進(jìn)行評(píng)估，從而采取相應(yīng)措施改善土壤環(huán)境。

1 常用的土壤重金屬快速監(jiān)測(cè)技術(shù)

1.1 X射線熒光光譜技術(shù)

X射線熒光光譜技術(shù)主要用于對(duì)樣品進(jìn)行定量分析，也可對(duì)其進(jìn)行定性分析，其原理是，樣品能夠吸收X射線，且吸收的X射線會(huì)受樣品成分及含量的影響。其中，比較常用的是XRF多元素分析技術(shù)，用X射線對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行照射，試驗(yàn)樣品中的元素會(huì)隨之產(chǎn)生熒光，于是，可根據(jù)熒光的波長(zhǎng)和能量，對(duì)試驗(yàn)樣品中的元素類型和含量作出判斷。這種監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，可直接對(duì)成品進(jìn)行分析，且在對(duì)樣品進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，不會(huì)造成污染，也不會(huì)破壞樣品，監(jiān)測(cè)的時(shí)間短，但監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性高。

1.2 生物傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)

生物傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)需要在電極或者生物膜上，固定蛋白質(zhì)、酶，且這兩種物質(zhì)具有特異性，從而對(duì)其中的重金屬進(jìn)行快速的監(jiān)測(cè)。此監(jiān)測(cè)技術(shù)中會(huì)用到具有生物識(shí)別能力的物質(zhì)，將其與待監(jiān)測(cè)的物質(zhì)結(jié)合起來(lái)，就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，而變化情況會(huì)被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或者光信號(hào)，這些信號(hào)很容易捕捉，根據(jù)信號(hào)就能分析出待監(jiān)測(cè)物質(zhì)的含量?，F(xiàn)階段，比較常用的傳感器有幾種，包括生物傳感器、細(xì)胞傳感器和免疫傳感器等。

1.3 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)

物質(zhì)的等離子體會(huì)發(fā)光，激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)就是利用這種發(fā)光原理，對(duì)物質(zhì)的成分進(jìn)行分析。此技術(shù)的具體工作原理如下：在激光射入會(huì)聚透鏡時(shí)，光束被會(huì)聚，在峰值高、密度大、功率大的條件下，物質(zhì)的表面組分會(huì)被氣化和電離，從而將高溫高能的等離子體激發(fā)出來(lái)，光學(xué)系統(tǒng)會(huì)將其輻射出的原子、離子光譜收集起來(lái)，再往儀器的狹縫輸入光纖耦合，然后將光譜信息輸送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，就能判斷出被測(cè)物質(zhì)的成分和含量[1]。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)比較明顯，比如，可以在同一時(shí)間對(duì)不同的元素進(jìn)行分析，無(wú)論定量還是定性分析都可以，且能夠?qū)λ袪顟B(tài)的物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。并且，在監(jiān)測(cè)前，不需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，不僅能夠進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，還能提升分析的效率。

2 土壤重金屬快速監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用及前景

2.1 X射線熒光光譜技術(shù)的應(yīng)用及前景

X射線熒光光譜技術(shù)由于具有監(jiān)測(cè)時(shí)間短、對(duì)樣品無(wú)損害等優(yōu)勢(shì)，所以這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展速度是最快的。在此技術(shù)的基礎(chǔ)上，熒光激發(fā)形式又有所優(yōu)化，新的激發(fā)形式能夠避開(kāi)基體效應(yīng)背景所帶來(lái)的干擾，但對(duì)土壤中的重金屬含量進(jìn)行分析時(shí)，方法卻不夠合理。因此，需要對(duì)光譜線的處理、本底的扣除以及基體的校正等進(jìn)行研究，以提升其準(zhǔn)確性和科學(xué)性。此外，還需要對(duì)譜峰識(shí)別方法進(jìn)行研究，以確保識(shí)別的正確性。目前，我國(guó)使用的X射線熒光光譜儀，能夠?qū)Τ瑯?biāo)的鋅、鉻、銅等重金屬元素進(jìn)行檢測(cè)。因此，此項(xiàng)技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展中，應(yīng)該致力于降低檢出限，在定性分析的基礎(chǔ)上，提高定量檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

2.2 生物傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用及前景

生物傳感器檢測(cè)技術(shù)、免疫分析技術(shù)等，由于受到酶的單一選擇性的影響，很少被用于對(duì)土壤的重金屬進(jìn)行監(jiān)測(cè)中，加上單克隆抗體具有特異性，所以很難對(duì)多種元素進(jìn)行同步分析。因此，在未來(lái)的發(fā)展中，以多免疫抗體、多酶抑制為原理的生物傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)，是發(fā)展的重點(diǎn)。目前，納米技術(shù)、物質(zhì)固定化技術(shù)等已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，且發(fā)展速度非常快。因此，未來(lái)在對(duì)生物傳感器設(shè)備進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)，應(yīng)將開(kāi)發(fā)重心放在提升設(shè)備的精度、縮小設(shè)備的體積、實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化操作上。

2.3 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)及前景

激光誘導(dǎo)擊穿光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展速度相對(duì)較快，由于對(duì)土壤樣品進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到的譜線密度非常復(fù)雜，所以此項(xiàng)技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展中，應(yīng)該將重心放在提升樣品的表面平整度上，并注意對(duì)樣品產(chǎn)生的基體效應(yīng)進(jìn)行克服。此外，對(duì)激光誘導(dǎo)擊穿光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，還要注意改善激光能量抖動(dòng)的情況，并對(duì)樣品的疏密程度進(jìn)行控制。只有在排除各種干擾因素的影響后，才能在對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，真正降低其檢出限[2]。目前，市場(chǎng)上的相關(guān)儀器能夠滿足對(duì)土壤重金屬進(jìn)行分析的需要，但是，對(duì)土壤重金屬進(jìn)行定量分析的局限性卻很大。因此，未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)土壤重金屬的定量分析，從而提升監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和實(shí)效性。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)土壤重金屬進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，常用的技術(shù)主要有X射線熒光光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)、激光誘導(dǎo)擊穿光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)，以及生物傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)。前兩項(xiàng)技術(shù)發(fā)展速度較快，且日趨成熟，后者的應(yīng)用相對(duì)較少。在未來(lái)的發(fā)展中，要注意克服這些技術(shù)在目前使用中的問(wèn)題，降低檢出限，從而提升土壤重金屬快速監(jiān)測(cè)的效率。

[1] 施玉格.農(nóng)田土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014，（9）：123.

[2] 王豹，余建新，黃標(biāo)，等.便攜式X射線熒光光譜儀快速監(jiān)測(cè)重金屬土壤環(huán)境質(zhì)量[J].光譜學(xué)與光譜分析，2015，（6）：1735-1740.

Research and Application of Heavy Metal Rapid Monitoring Technology in Soil

Fan Jian-zhao

Heavy metals are one of the main pollutants in the environment.If the pollutants are harmful，they need to monitor the types and contents of heavy metals in the soil.Only by correctly assessing the type and content of heavy metals in the soil can we take targeted measures to control the environmental pollution caused by them and provide a safe living environment for the society.In this paper，the commonly used heavy metal rapid monitoring technology of soil analysis，and its application is summarized.

soil heavy metals；rapid monitoring technology；application

X833

B

1003–6490（2017）03–0040–01

2017–02–11

樊建釗（1984—），男，廣東中山人，助理工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)方面工作。