楊中瑞(陜西省地質(zhì)調(diào)查實驗中心，陜西 西安 710000)

0 引言

重金屬物質(zhì)是土壤污染中的重要污染源之一，這種污染在土壤中難以分解，不會流失，在經(jīng)過食物鏈的循環(huán)后，會對人體健康產(chǎn)生較大的危害。本身金屬污染存在較大的隱蔽性特點，近年來工業(yè)的快速發(fā)展以及農(nóng)業(yè)用地的過度使用等，都使土壤的金屬污染情況加劇，要想對其進(jìn)行有效的防治，需要使用合理的技術(shù)進(jìn)行污染物檢測，以掌握污染的實際情況，這樣才能更科學(xué)的制定防治方案。

1 土壤金屬污染的現(xiàn)實狀況

為了能夠更好的推動我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，政府對于工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給與了很大力度的支持，使工業(yè)得到了迅速的發(fā)展，而工業(yè)發(fā)展得到推動的同時，給環(huán)境帶來的危害也較大，由于工業(yè)廢水的大肆排放，使得環(huán)境污染問題逐漸嚴(yán)重。另外，社會進(jìn)步發(fā)展的過程中，城市污水的排放量在逐漸增加，有關(guān)污水排放管理方面存在的問題，使得污染進(jìn)一步加劇，有很多沒有經(jīng)過處理的污水排入到河流中，工業(yè)廢水以及生活污水中很多都存在重金屬物質(zhì)，而受到污染的水體在被應(yīng)用后，就會使土壤出現(xiàn)金屬污染。再者，我國對能源資源的需求很大，在進(jìn)行有色金屬開采時，也會容易使重金屬得到大量的積累，使周圍土壤中的重金屬物質(zhì)增多，引起土壤金屬污染。

2 土壤金屬污染物成因

2.1 農(nóng)耕用藥灌溉引起污染

我國屬于農(nóng)業(yè)大國，由農(nóng)業(yè)領(lǐng)域引起的土壤金屬污染情況是比較嚴(yán)重的。關(guān)于我國耕地土壤出現(xiàn)污染的成因主要從兩方面分析，包括污水灌溉污染和農(nóng)耕用藥污染。從有關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查中可以得知，因為污水灌溉而引起的污染累積已經(jīng)達(dá)到約500萬公頃，而其中含有重金屬物質(zhì)的土壤面積就占據(jù)總污染面積的三分之二左右。由于土壤受到金屬污染，耕地中收獲的農(nóng)業(yè)作物大大減產(chǎn)，因此也帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。由于污水灌溉，土壤中重金屬Hg、Cd、Cr、Pb等含量逐漸增多[1]。另外，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)藥的使用是不可避免的，但是農(nóng)藥的使用會對土壤產(chǎn)生污染。通常農(nóng)藥中都含有一定的重金屬物質(zhì)，對農(nóng)作物施加農(nóng)藥后，土壤中會殘留農(nóng)藥，因而對土壤產(chǎn)生污染。由農(nóng)藥引起的土壤污染分為間接和直接作用，有些農(nóng)藥的使用需要拌和后直接施加，這樣污染物就存在于土壤中。而有些農(nóng)作物是通過噴灑農(nóng)藥，液體藥劑通過噴霧作用在農(nóng)作物表面，而土壤表面會接觸到農(nóng)藥殘留，進(jìn)入土壤后，就會引起污染。

2.2 工業(yè)引起污染

在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)時，過程中會出現(xiàn)較多的粉塵和廢氣，其中就含有較多的重金屬成分，而經(jīng)過大氣的自然沉降或者是降雨，就會被帶入土壤中。有數(shù)據(jù)調(diào)查，每年通過化石燃料和煤的燃燒被排放到大氣中的Hg含量最高，另外還有Pb、Cd、As、Zn等。這些金屬污染物對土壤的污染變化趨勢主要是以工廠為核心，順風(fēng)向延伸。另外，工業(yè)中有關(guān)固體廢棄物的處理也會容易引起土壤污染。在填埋、堆放時，由于外部環(huán)境的作用，重金屬物質(zhì)發(fā)生移動，以輻射狀擴(kuò)散到周圍水體和土壤中。還有部分固體廢棄物被用作肥料施加到土壤中，也會引起土壤金屬污染。比如磷石膏屬于一種化肥工業(yè)廢物，具有含磷化合物，對于酸性土壤有一定的改良作用，因而被用到土壤中，但是這個過程中也增加了土壤中的Cr、Pb、Mn、As等含量[2]。

3 金屬污染物檢測技術(shù)

3.1 光譜檢測

這種檢測技術(shù)是金屬污染物檢測中比較常用的，突出的優(yōu)點是檢測的靈敏度較好。這種檢測中需要使用X射線，而X射線的電離性較強(qiáng)，在進(jìn)行檢測的過程中，相關(guān)人員需要做好自身的防護(hù)，避免對人體產(chǎn)生傷害。同時，進(jìn)行檢測時，要嚴(yán)格的按照專業(yè)操作流程進(jìn)行操作，光譜檢測土壤中金屬污染物含量需要先進(jìn)行采樣，不能實現(xiàn)現(xiàn)場檢測，可以使用分光光度法進(jìn)行檢測。

3.2 電化學(xué)分析檢測

這種檢測主要是利用電化學(xué)傳感器來實現(xiàn)對金屬污染物的檢測。突出的優(yōu)點是能夠進(jìn)行自動化檢測，可以在現(xiàn)場快速的檢測金屬污染物及含量。不過需要強(qiáng)調(diào)的是，這種檢測在具體使用的過程中，由于受到有機(jī)物、大分子顆粒等污染物的影響，檢測的準(zhǔn)確性容易出現(xiàn)偏差。針對這種檢測技術(shù)，重點是對電化學(xué)傳感器的靈敏度和抗干擾性等性能進(jìn)行有效的提升。

3.3 生物傳感器檢測

這種檢測屬于一種新型技術(shù)，通常是合理應(yīng)用金屬離子和固定于電極材料中的特異性蛋白，從而改變蛋白結(jié)構(gòu)，然后利用靈敏度較高的電容傳感器定量檢測金屬污染物，這樣有關(guān)含量及其變化情況都可以得到掌握。如今，相關(guān)人員通過使用生物傳感器能夠?qū)λ械暮净衔锖窟M(jìn)行精準(zhǔn)的檢測。不過需要注意的是，這種檢測對環(huán)境要求較高，在使用時應(yīng)當(dāng)注意這一點。

3.4 酶抑制檢測

這種檢測通常是指利用酶活性因子和重金屬離子之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使酶活性因子的結(jié)構(gòu)性質(zhì)發(fā)生變化，使酶活力有一定的下降，然后通過使用儀器檢測金屬污染物。這種檢測技術(shù)在具體使用時，工作人員需要對吸光度、電導(dǎo)率以及顯色劑等的變化隨時觀察，掌握金屬污染物含量和酶之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。

4 土壤和水中污染物檢測分析

以分光光度法為例，對土壤和水中污染物檢測進(jìn)行分析。這種檢測方法的工作原理是基于分子物質(zhì)對光具有選擇性，利用這一特點進(jìn)行分析。光區(qū)主要包含紅外光區(qū)、可見光區(qū)以及紫外光區(qū)，可見光區(qū)和紫外光區(qū)的檢測屬于分光光度法，紅外光區(qū)的檢測屬于紅外光譜法?？梢姽鈪^(qū)分光光度法主要是對土壤和水中污染物進(jìn)行定量分析。不同的物質(zhì)，在分子結(jié)構(gòu)上也會存在差異，用不同波長的光進(jìn)行照射時，就會出現(xiàn)選擇性的吸收，然后產(chǎn)生吸收光譜，以此就可以進(jìn)行定性分析。

4.1 分光光度計

這種檢測方法中主要用到的儀器就是分光光度計，這種儀器有單光束和雙光束兩種。儀器的構(gòu)成主要包括檢測器、單色器、光源、吸收池以及信號指示裝置?？梢姽鈪^(qū)的光源主要是使用鎢絲燈打出波長為320～2500nm的連續(xù)光譜，其中的單色器模塊中的主要元件是用來分解光源發(fā)出的連續(xù)光譜，吸收池主要是使用耐腐蝕的玻璃材料制成，厚度范圍為0.5～5cm不等[3]。

4.2 檢測條件

在進(jìn)行檢測之前，需要對檢測條件進(jìn)行合理的確定，入射波長的選擇通常是最大吸收波長，如果存在干擾，還要結(jié)合最小干擾進(jìn)行選擇。另外，吸光度的范圍主要控制在0.2～0.8，這樣在進(jìn)行檢測時結(jié)果可以更加精準(zhǔn)，這一條件的實現(xiàn)可以通過吸收池的厚度調(diào)整或者溶液濃度控制實現(xiàn)。再者，儀器的零點需要使用參比溶液進(jìn)行調(diào)整，這樣可以避免入射光引起的檢測偏差。在對參比溶液進(jìn)行選擇時，如果顯色劑和試液都無色，蒸餾水就可以滿足要求，如果顯色劑無色，試液有色，參比溶液只要不加顯色劑就可以，而有色的情況下，就可以選擇不加試液的空白試劑[4]。

4.3 定量分析

4.3.1 單成分定量分析

如果是檢測其中的某一種成分，通常使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法或者是目視比色法。相比較而言，目視比色法較為便捷，對于試樣的量較大時可以采用這種方法，但是結(jié)果的偏差相對來講較大。

4.3.2 多成分定量分析

如果是對其中的多種成分進(jìn)行檢測，在吸收峰不重疊的情況下，可以對應(yīng)選擇合適的波長分別對其單一成分進(jìn)行檢測。如果其中的成分吸收峰存在重疊問題，數(shù)值為n，不分離的情況下，在n個波長處檢測其混合成分的吸光度，通過建立方程，分別求出單個成分的含量。

5 土壤金屬污染的防治

5.1 對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行科學(xué)的修復(fù)

通過污染物的檢測分析，結(jié)合實際的污染情況，制定出科學(xué)的金屬污染防治方案。通過對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境修復(fù)使土壤中金屬污染得以改善。首先，可以進(jìn)行深耕翻土、換土，對重金屬污染的土壤進(jìn)行深耕，將受到污染的土壤翻出，將其換掉，然后單獨處理被污染的土壤。另外，合理的使用植物修復(fù)技術(shù)，通過綠色植物的根濾、吸收等作用，使受污染的土壤逐漸轉(zhuǎn)化為無害土壤，土壤能夠得到凈化，重金屬污染物含量也會大大降低。再者，通過植物的富集和提取功能轉(zhuǎn)化土壤的金屬污染，在含有金屬污染的土壤中種植這種特殊植物，土壤中的重金屬物質(zhì)能夠被轉(zhuǎn)移到植物的地上部分，除掉土壤中的重金屬物質(zhì)，比如Pb、Cd、Ni、Cu、Cr等，這樣土壤中的重金屬污染就可以得到改善。有研究結(jié)果表明，使用新型植物修復(fù)技術(shù)對土壤的金屬污染進(jìn)行治理，效果較好。這種修復(fù)技術(shù)的原理是，植物在接收到重金屬物質(zhì)的信號后，會利用分子調(diào)控機(jī)制充分的發(fā)揮作用，植物生長的過程中，重金屬物質(zhì)被吸收后存儲在其液泡中，土壤中的重金屬含量下降，達(dá)到改善土壤質(zhì)量的目的。

5.2 使用物理修復(fù)技術(shù)進(jìn)行治理

使用物理修復(fù)技術(shù)一般包括土壤淋溶、電動修復(fù)等。為了使治理的環(huán)境風(fēng)險降低，引入土壤淋溶技術(shù)，利用下滲水流的水解、溶解、碳酸化等，使土壤中的部分重金屬物質(zhì)被帶走。淋溶強(qiáng)度的不同，需要制定出相應(yīng)的淋溶方案，可以將土壤中不同的重金屬物質(zhì)消除。需要重點關(guān)注的是，使用淋溶技術(shù)對土壤進(jìn)行處理后，土壤的酸化情況比較突出，所以，在使用這種技術(shù)進(jìn)行治理時，還需要結(jié)合施肥、耕作等來改善土壤的狀況。電動修復(fù)技術(shù)主要是利用電滲流和電遷移的方式除掉土壤中的重金屬物質(zhì)。具體方法的實施是在受到污染的土壤中設(shè)定上電極，施加一定的直流電壓給電極，這樣在電極的周圍就會形成直流電場，而土壤中的重金屬物質(zhì)會移向電遷移的相反方向，使其逐漸遷移出土壤，從而實現(xiàn)土壤的治理。

6 結(jié)語

總而言之，在當(dāng)下的環(huán)境形勢下，關(guān)于土壤的金屬污染問題需要受到重視，掌握土壤金屬污染的成因，利用合理的金屬污染物檢測技術(shù)對其進(jìn)行分析，并根據(jù)實際污染的程度制度科學(xué)的治理方案，以使土壤的金屬污染得到改善。