姚麗穎

摘要：為了促進(jìn)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，需要構(gòu)建科學(xué)有效的環(huán)境污染檢測(cè)技術(shù)。分析中國(guó)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境污染現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)目前環(huán)境污染主要表現(xiàn)在土壤資源污染、水資源污染和空氣污染三個(gè)方面，在節(jié)能環(huán)保視域下分別構(gòu)建三種污染快速檢測(cè)技術(shù)：適用于土壤資源污染檢測(cè)的超聲提取一固相草取法，適用于水資源污染檢測(cè)的微波消解一分光光度法，適用于空氣污染檢測(cè)的氣相色譜一質(zhì)譜法，經(jīng)驗(yàn)證，三種方法的回收率和精密度均能夠滿足檢測(cè)需求且不會(huì)造成二次污染和能源浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：節(jié)能環(huán)保視域；農(nóng)村生態(tài)環(huán)境；污染快速檢測(cè)；土壤資源；二次污染

中圖分類號(hào)：X830.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

中國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，但曾經(jīng)缺失的環(huán)境保護(hù)意識(shí)使部分經(jīng)濟(jì)發(fā)展建立于生態(tài)環(huán)境破壞之上，城市和農(nóng)村均承受一定程度的生態(tài)環(huán)境污染問題。近年來(lái)，城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)管制度相對(duì)農(nóng)村來(lái)說(shuō)更為完善和嚴(yán)格且治理投入更多，生態(tài)環(huán)境已得到大幅度改善，而農(nóng)村生態(tài)環(huán)境污染問題仍是中國(guó)亟待解決的問題之一，若不及時(shí)有效地控制農(nóng)村生態(tài)環(huán)境污染問題，污染物將以農(nóng)作物為載體對(duì)全國(guó)人民的身體健康構(gòu)成極大威脅。為了制定農(nóng)村生態(tài)環(huán)境污染治理措施，完善政府及相關(guān)管理部門的監(jiān)督條例，構(gòu)建節(jié)能環(huán)保的生態(tài)環(huán)境污染快速檢測(cè)技術(shù)十分必要，從數(shù)據(jù)資料入手，制定相應(yīng)的治理對(duì)策，促進(jìn)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的改善。

1農(nóng)村生態(tài)環(huán)境污染現(xiàn)狀

中國(guó)農(nóng)村開始快速發(fā)展，農(nóng)村居民生活水平持續(xù)提升，但同時(shí)也帶來(lái)嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境污染問題，主要表現(xiàn)在土壤資源污染、水資源污染和空氣污染三個(gè)方面。

1.1農(nóng)村土壤資源污染現(xiàn)狀

分析中國(guó)農(nóng)村土壤污染現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)作物中存在一定程度的重金屬超標(biāo)情況，原因是為了增加糧食的產(chǎn)量，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用大量的農(nóng)藥、化肥，造成了不同程度的土壤污染。其中的化學(xué)元素在土壤中長(zhǎng)期沉淀，對(duì)土壤中生物多樣性產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，此外，部分較為落后的農(nóng)村不具有固定的垃圾處理點(diǎn)，缺乏生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的農(nóng)村居民將垃圾隨意丟棄于公共環(huán)境之中，同樣會(huì)導(dǎo)致土壤的污染問題。

1.2農(nóng)村水資源污染現(xiàn)狀

對(duì)中國(guó)農(nóng)村水資源污染現(xiàn)狀加以分析發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村水資源污染問題相當(dāng)嚴(yán)重，其原因如下：

（1）農(nóng)藥和化肥殘留于土壤之中難以降解，久而久之被土壤所吸收，在雨水沖刷后被帶入河流及地下水之中，從而使農(nóng)村水資源受到污染。

（2）分散農(nóng)戶經(jīng)營(yíng)的小微型養(yǎng)殖場(chǎng)未建立完善的禽畜糞便及垃圾處理機(jī)制，農(nóng)戶往往將污染物堆棄于養(yǎng)殖場(chǎng)附近或丟棄于河水之中，污染物擴(kuò)散后導(dǎo)致水資源的嚴(yán)重污染。

（3）隨著中國(guó)工業(yè)化發(fā)展和城市化建設(shè)，大部分工業(yè)企業(yè)被轉(zhuǎn)移至農(nóng)村及農(nóng)村周邊地區(qū)，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量污水在不合規(guī)處理下即被違規(guī)排放，導(dǎo)致農(nóng)村水資源受到嚴(yán)重污染。

1.3農(nóng)村空氣污染現(xiàn)狀

農(nóng)村空氣污染也是當(dāng)前農(nóng)村生態(tài)環(huán)境污染的重要因素之一，主要體現(xiàn)在尾氣污染和工廠廢氣污染兩個(gè)方面，給農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)極大的破壞，對(duì)人體健康造成危害。通過(guò)科學(xué)合理的污染快速檢測(cè)技術(shù)能夠有效采集農(nóng)村生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)，從而及時(shí)排查環(huán)境問題，規(guī)劃相應(yīng)策略對(duì)環(huán)境污染加以治理，避免生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化，為政府及相關(guān)管理部門提供數(shù)據(jù)支持，以便結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)出臺(tái)相應(yīng)政策、健全預(yù)警機(jī)制，保障農(nóng)村生態(tài)環(huán)境不再承受持續(xù)性破壞，促進(jìn)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

2農(nóng)村土壤資源、水資源和空氣污染快速檢測(cè)技術(shù)

農(nóng)村生態(tài)環(huán)境污染快速檢測(cè)技術(shù)應(yīng)建立在節(jié)能環(huán)保視域之下，如伺從節(jié)能環(huán)保角度開展環(huán)境污染檢測(cè)具有十分重要的意義，秉持綠色理念，避免檢測(cè)技術(shù)對(duì)環(huán)境造成的二次傷害和能源浪費(fèi)是構(gòu)建農(nóng)村生態(tài)環(huán)境污染快速檢測(cè)技術(shù)的前提。由此，所提方法由土壤資源污染、水資源污染和空氣污染三個(gè)角度出發(fā)，分別選取超聲提取一固相萃取法，微波消解一分光光度法和氣相色譜一質(zhì)譜法三種清潔方法檢測(cè)土壤資源、水資源和空氣污染情況，如下所示：

2.1土壤資源污染快速檢測(cè)技術(shù)

所提方法采用持久性有機(jī)污染物（POPs）作為土壤資源污染檢測(cè)指標(biāo)，選取超聲提取法提取POPs，超聲提取法具有成本低、過(guò)程中有機(jī)溶劑用量少、不會(huì)二次污染環(huán)境等特點(diǎn)，能夠滿足節(jié)能環(huán)保的要求。

采用丙酮和正己烷比例為1：1溶液作為提取溶劑，對(duì)比超聲時(shí)間分別為30 min、4 min5和60 min時(shí)的42種POPs提取效果，最終選取表現(xiàn)最佳的45min作為超聲提取時(shí)間。由于農(nóng)村土壤中具有較多農(nóng)藥、化肥殘留，導(dǎo)致土壤中含有大量有機(jī)雜質(zhì)污染，采用超聲提取出的土壤提取液呈現(xiàn)出深黃綠色，利用復(fù)合弗羅里硅土柱凈化土壤提取液，在弗羅里硅土柱中依次加入1000 mg無(wú)水硫酸鈉（Na2SO4）和不同吸附劑，吸附劑種類及相關(guān)參數(shù)如表1所示，通過(guò)真空泵對(duì)弗羅里硅土柱抽取2 min壓實(shí)，在保持Na2SO4含量為1 000 mg情況下，測(cè)試使用不同吸附劑的POPs回收率，以c18作為吸附劑時(shí)回收率在60%～130%范圍內(nèi)化合物種類有33種，以Si作為吸附劑時(shí)有30種，以PSA作為吸附劑時(shí)有39種，以GCB作為吸附劑時(shí)有21種，以MWCNT作為吸附劑時(shí)有19種，因此采用不同比例和含量混合C18和PSA作為吸附劑，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到最佳吸附劑構(gòu)成為100 mg的C18和100 mg的PSA，因此所提方法采用該吸附劑作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)所用吸附劑。

選取某地農(nóng)村實(shí)際土壤樣品用于實(shí)驗(yàn)，分別移取5.0 mL、10.0 mL、15.0 mL、20.0 mL清液用于固相萃取，經(jīng)實(shí)驗(yàn)判定移取10.0 mL以上清液凈化后效果最佳。由于POPs中既包含極性組分，又包含非極性組分的特性，因此將丙酮和正己烷混合作為洗脫液，經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)丙酮與正己烷比例在1：19時(shí)，42種POPs回收率最佳，均處于60%-130%之內(nèi)，因此選取該比例下丙酮-正己烷作為實(shí)驗(yàn)洗脫液。

2.2水資源污染快速檢測(cè)技術(shù)

需氧量是衡量水環(huán)境質(zhì)量的一個(gè)主要因素之一，常用的四類主要是化學(xué)需氧量（COD）、總有機(jī)碳（TOC）、生物需氧量（BOD）和氨氮（NH3-N），其中TOC檢測(cè)結(jié)果相關(guān)性較低，BOD檢測(cè)周期較長(zhǎng)，COD檢測(cè)結(jié)果普遍性更強(qiáng)，NH3-N不具代表性，因此所提方法選取COD作為水資源污染評(píng)估指標(biāo)。傳統(tǒng)COD檢測(cè)方法有重鉻酸鉀回流法和高錳酸鉀指數(shù)法，其中重鉻酸鉀回流法適用范圍較廣但效率較低、設(shè)備占用空間較大，成本較高且檢測(cè)過(guò)程中使用和生成的大量汞鹽和鉻鹽等處理不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次傷害，無(wú)法滿足節(jié)能環(huán)保的要求；所提方法采用微波消解一分光光度法檢測(cè)水資源污染情況，該方法的檢測(cè)精度更高且檢測(cè)流程更為簡(jiǎn)單，更適合運(yùn)用于實(shí)踐之中。

由圖1可以看出，當(dāng)波長(zhǎng)為350 nm時(shí)，Cr6+和Cr3+的吸收情況存在較大差異，此時(shí)Cr3+的吸收對(duì)Cr6+檢測(cè)不存在干擾。

將5 mL真實(shí)水樣品放置到聚乙烯消解罐溶樣杯中，將0.04 g的硫酸鹽（HgSO4）粉末、5 mL的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液、3 mL的NiSO4和H2SO4混合溶液以及2 mL蒸餾水添加到杯子中，搖勻后密封，置人微波消解裝置中，用800 W的最大功率消解4分鐘。消解完畢后，自然降溫，然后利用光譜光度儀在工作曲線上進(jìn)行對(duì)應(yīng)的測(cè)定，放大10次即可得到真實(shí)的COD濃度值。

將標(biāo)準(zhǔn)鄰苯二甲酸氫鉀溶液添加到COD值的樣品中，測(cè)定加標(biāo)量分別為2.4 mg、2.1 mg、1.8mg、1.5 mg和1.2 mg時(shí)加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，檢測(cè)結(jié)果見表2。

由表2可知，在加標(biāo)量變化過(guò)程中，加標(biāo)回收率均保持在97%-98%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差始終在1.5%以下，說(shuō)明微波消解一分光光度法能夠有效檢測(cè)出水資源COD值，滿足檢測(cè)精度要求，此外，微波消解一分光光度法在檢測(cè)水資源COD值時(shí)所用試劑量較重鉻酸鉀回流法相比大幅度較小，能夠緩解檢測(cè)對(duì)環(huán)境造成二次污染的問題，實(shí)驗(yàn)中采用NiSO4代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法中A92SO4作為催化劑，極大的降低了檢測(cè)成本，經(jīng)濟(jì)型更強(qiáng)，且微波消解一分光光度法的檢測(cè)效率更高，能耗更低、測(cè)量范圍更廣，與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比更加符合節(jié)能環(huán)保的要求。

2.3空氣污染快速檢測(cè)技術(shù)

所提方法采用揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）作為評(píng)價(jià)空氣污染程度的指標(biāo)，在節(jié)能環(huán)保要求下選擇氣相色譜一質(zhì)譜法對(duì)VOCs加以檢測(cè)。

實(shí)驗(yàn)選取填料為Tenax-TA的不銹鋼吸附管，將該吸附管置于熱脫附儀中老化處理，完成后立即密封吸附管。采樣時(shí)開啟吸附管密封帽通過(guò)聚四氟乙烯短管連接采樣泵，設(shè)置合適高度后開始采樣，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)采樣流量為50 mL/min、采樣時(shí)間為60 min時(shí)采樣效果最佳，采樣完畢后，應(yīng)將吸附管封閉。在對(duì)試樣進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將吸附管放置在熱解吸儀的托盤上，通過(guò)與取樣時(shí)吸人的氣體反向流動(dòng)，并利用相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行取樣。

在某地農(nóng)村室外放置采樣泵，采集相同的6份1.5 L的空氣樣品，分別加人10 ng和100 ngVOCs標(biāo)準(zhǔn)品，分別進(jìn)行3組試驗(yàn)，測(cè)定樣品管的標(biāo)定和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差，采集空氣中各組分氣體本底含量見表3，最終檢測(cè)結(jié)果見表4。

由表4可以看出，在加標(biāo)量為10 ng和100 ng情況下，氣相色譜-質(zhì)譜法的回收率在85.46%-116.78%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.12%-7.02%之間，該方法在滿足空氣VOCs檢測(cè)精度要求，同時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，是一種節(jié)能環(huán)保的空氣污染快速檢測(cè)技術(shù)。

3結(jié)語(yǔ)

農(nóng)村是中國(guó)農(nóng)作物主要產(chǎn)地，若農(nóng)村生態(tài)環(huán)境受到污染則會(huì)直接影響人們身體健康，因此務(wù)必對(duì)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境治理給予高度重視，為此提出節(jié)能環(huán)保視域下農(nóng)村生態(tài)環(huán)境污染快速檢測(cè)技術(shù)。獲取生態(tài)環(huán)境污染現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)等相關(guān)數(shù)據(jù)信息是因地制宜制定生態(tài)環(huán)境治理措施的前提，在促進(jìn)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展中具有無(wú)可替代的重要作用。所提方法采用超聲提取-固相萃取法、微波消解-分光光度法和氣相色譜-質(zhì)譜法分別檢測(cè)土壤資源污染、水資源污染和空氣污染時(shí)不但回收率和精密度滿足檢測(cè)需要，而且三種方法均遵循節(jié)能環(huán)保的要求，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次破壞，滿足空氣VOCs檢測(cè)精度要求，分析得到的污染數(shù)據(jù)能夠?yàn)檗r(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理提供支持。