果園土壤重金屬檢測技術(shù)分析探討

唐 瑤，陳 超，丁小玲

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第一師鍋爐壓力容器檢驗所，新疆 阿拉爾 843300）

0 引言

隨著金屬礦產(chǎn)、化石燃料的開采利用、農(nóng)藥和化肥的過度使用以及生活污水、重金屬材料廢棄物的亂排、亂放使土壤、水體、大氣環(huán)境受到了嚴(yán)重的重金屬污染[1-4]。土壤重金屬具有殘留周期長、易遷移、毒性大、不可逆、隱蔽等特點，而且土壤重金屬容易進入食物鏈，危害人體健康[5]。果樹種植是我國農(nóng)業(yè)建設(shè)中的重要組成部分，種植果樹能夠有效改善當(dāng)前被破壞的生態(tài)環(huán)境，促進種植區(qū)域的生態(tài)平衡，有效增加農(nóng)民的經(jīng)濟收益，并且?guī)拥胤浇?jīng)濟的發(fā)展。我國水果種植面積和水果產(chǎn)量均居世界首位。根據(jù)國家統(tǒng)計局資料顯示，2018年我國果園種植面積為1187.49萬hm2，超過農(nóng)業(yè)總面積的一半[6]。在綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的理念下，必須加強對果園土壤重金屬元素含量的檢測，并且采用合理的方法預(yù)防土壤污染，提升水果品質(zhì)，努力打造有機水果，為消費者的身體健康保駕護航。當(dāng)前果園土壤重金屬含量的檢測，果園土壤的修復(fù)以及治理成為果園種植需解決克服的難題，同時也是提高水果品質(zhì)的有效手段。因此，開展土壤重金屬元素檢測分析技術(shù)研究具有一定的實際意義。

1 果園土壤重金屬來源

目前，果園土壤中重金屬的來源主要有非自然輸入與自然輸入。其中非自然輸入占比較大，自然輸入的重金屬元素大多是成土母質(zhì)或者是土壤中自帶的，一般而言，自然輸入的重金屬元素都是有益的[7]。而非自然輸入主要是人為輸入，會導(dǎo)致果園土壤重金屬含量超標(biāo)，造成重金屬污染。

隨著化石燃料的使用范圍越來越廣泛，用量越來越大，而許多行業(yè)技術(shù)發(fā)展并不成熟，化石燃料燃燒過程中燃燒不充分，產(chǎn)生大量重金屬元素，這些重金屬元素隨著空氣流動進入果園，污染果園土壤，導(dǎo)致果園土壤重金屬含量增加。此外，為控制果園病蟲害及雜草過度使用農(nóng)藥也會導(dǎo)致果園土壤的重金屬污染，部分果農(nóng)為促進水果產(chǎn)量，提高收益而過度使用化肥同樣會使果園土壤的重金屬含量增加[8]。工業(yè)污水，生活污水的亂排亂放同樣會造成水污染，被污染的水流入果園也會污染果園土壤，使果園土壤中重金屬含量增加。

2 果園土壤重金屬檢測方法

土壤重金屬污染屬于土壤無機污染，當(dāng)果園土壤重金屬積累到一定程度就會轉(zhuǎn)變?yōu)榧谆衔?，部分有毒有害物質(zhì)會轉(zhuǎn)化到水果中，然后進入人體，在人體內(nèi)積留。果園土壤中的重金屬有鎘、鉛、銅、鉻、砷、鎳、鐵、錳、鋅等[9]，這些元素少量使用有利于果樹的生長發(fā)育，過量后會影響果樹生長發(fā)育，造成一定的污染，因此需對果園土壤中重金屬元素進行檢測，嚴(yán)格把控土壤中重金屬含量。果園土壤重金屬元素檢測分析主要包括果園土壤樣品采集、樣品前處理以及土壤樣品檢測等過程，以下主要介紹果園土壤重金屬的檢測分析方法。

2.1 紫外—可見分光光度法

紫外—可見分光光度法是在190～760 nm波長范圍內(nèi)測定物質(zhì)的吸光度，用于鑒別、雜質(zhì)檢查和定量測定的方法[10]，其組成部分主要為輻射源及單色器等。當(dāng)光穿過被測果園土壤樣品溶液時，土壤樣品溶液對光的吸收程度隨光的波長不同而變化。因此，通過測定土壤樣品溶液在不同波長處的吸光度并繪制其吸光度與波長的關(guān)系圖即得被測物質(zhì)的吸收光譜。根據(jù)吸收光譜中不同的吸收波長，即可檢測土壤樣品溶液中重金屬成分及含量。紫外—可見分光光度法具有操作簡單，準(zhǔn)確度高的特點。此外，原子吸收光譜法、原子熒光光譜法以及X熒光光譜等也可以對果園土壤重金屬進行檢測，光譜法的缺點是土壤樣品前處理過程耗時長，無法現(xiàn)場快速檢測且檢測成本較高，但光譜法具有較高靈敏度[11]，仍然是目前常用的土壤重金屬檢測方法之一。

2.2 化學(xué)分析法

化學(xué)分析法也是常見的土壤重金屬檢測方法，它是以物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的一種分析方法，又叫做經(jīng)典分析法，主要可分為重量分析法和滴定分析法[12]。在進行果園土壤中重金屬元素的測量時，可利用化學(xué)試劑及相關(guān)的儀器設(shè)備對處理好的土壤樣品的成分進行滴定分析或者重量分析，同時對其中的重金屬元素進行提取，例如可以采用微量顯色反應(yīng)，如絡(luò)合反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等對土壤中的重金屬元素進行測定。化學(xué)分析法采用的天平、滴定管等儀器設(shè)備操作方便、易于掌握，從檢測結(jié)果看，使用化學(xué)分析法在進行土壤重金屬檢測時，結(jié)果更為準(zhǔn)確[13]，因此化學(xué)分析法在土壤重金屬檢測方面應(yīng)用也相對較廣泛。而且，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)分析方法正在向自動化，智能化等方向發(fā)展，具有良好的應(yīng)用前景。

2.3 生物檢測法

在進行土壤重金屬元素檢測時，生物檢測法也是常用的檢測手段。生物檢測法具有操作簡單的優(yōu)點，而且成本較其他檢測方法而言具有一定的優(yōu)勢[14]，此外，使用生物檢測法進行果園土壤重金屬檢測不但不會造成土壤污染，相反還能凈化土壤。在使用生物檢測法進行果園土壤重金屬元素檢測時常用的方法有生物傳感器以及酶抑制法。生物傳感器具有接收與轉(zhuǎn)換的功能，具有專一性強、準(zhǔn)確度高、操作簡單、成本低等優(yōu)點[15-16]。酶抑制法是指利用酶的功能基團受到果園土壤重金屬元素的影響，而導(dǎo)致酶活力降低或喪失作用，從而檢測出果園土壤重金屬元素的方法。在用酶抑制法進行果園土壤重金屬檢測時，應(yīng)優(yōu)先選用酶緩沖系統(tǒng)來完成[17]。同時，用微生物可有效減少果園土壤中重金屬元素的含量，對改良土壤，降低土壤中重金屬元素有一定作用。

3 土壤重金屬元素檢測技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 智能化發(fā)展

近年來，我國科學(xué)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，目前已有的土壤重金屬元素檢測方法和儀器設(shè)備已有很大的優(yōu)化和改進，精密度和可操作性也有了極大的提高。但是果園土壤中重金屬元素種類隨著時間積累，重金屬含量較復(fù)雜，許多傳統(tǒng)檢測方法已經(jīng)無法滿足檢測要求和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求。而且果園土壤重金屬含量檢測的土壤樣品預(yù)處理階段的干燥、去雜、制備溶液等過程相對繁瑣，費時費力，在一定程度上影響了檢測效率和準(zhǔn)確性。從需求來看，未來土壤檢測儀器在操作性方面應(yīng)該越來越智能化，便于操控，降低對操作人員的技術(shù)要求，傳統(tǒng)的檢測人員將被高科技，智能化的檢測儀器設(shè)備所替代，既降低了人為操作引起的誤差，又降低了成本，節(jié)約人力物力。

3.2 精確化發(fā)展

目前果園土壤重金屬檢測技術(shù)、方法和設(shè)備有多種類型，它們有各自的適用范圍及優(yōu)缺點。1950年開始，在土壤檢測方面已經(jīng)有相關(guān)的儀器設(shè)備，但是檢測過程繁瑣，操作復(fù)雜，精密度較差，1980年計算機開始飛速發(fā)展，實驗室對土壤重金屬元素的測量精度從1×10-3ng到1×10-6ng到現(xiàn)在的1×10-9ng，可見，檢測精度在不斷提高，因此，未來果園土壤檢測方法，儀器設(shè)備發(fā)展一定會沿著精確化的方向發(fā)展。

3.3 檢測技術(shù)結(jié)合發(fā)展

目前常用的果園土壤檢測技術(shù)利用的檢測方法相對單一，利用光譜法、化學(xué)分析法、生物檢測法進行果園土壤重金屬的檢測時，都有各自的優(yōu)缺點及使用條件限制，如何將多種檢測方法相結(jié)合，使檢測過程更智能化，降低從業(yè)人員操作水平和檢測成本，提高檢測精度和檢測效率是果園土壤檢測行業(yè)研究人員正關(guān)注的問題之一，也是擬解決的問題。未來的發(fā)展中，果園土壤的檢測將會多種技術(shù)相互結(jié)合，運用多種技術(shù)同時解決需檢測的問題，例如在對果園土壤有色金屬進行檢測時，應(yīng)將現(xiàn)場檢測與實驗室檢測相結(jié)合，進行綜合性分析，同時為防止造成果園土壤的二次此污染，對樣品的處理和檢測應(yīng)該更加迅速。

4 結(jié)語

果園土壤重金屬檢測技術(shù)是為了更好的掌握果園土壤重金屬污染情況，只有掌握果園土壤重金屬污染的狀況，才能有針對性地制定合理的土壤污染治理方案。果園土壤重金屬檢測技術(shù)不斷提升，檢測方法越來越多，果園土壤重金屬污染的成分檢測結(jié)果將會越來越精準(zhǔn)，檢測技術(shù)的不斷發(fā)展能夠更好的為治理果園土壤重金屬污染提供科學(xué)依據(jù)。