朱 彤

（合肥誠鑫環(huán)境檢測有限公司，安徽合肥 230000）

1 土壤重金屬概述

重金屬污染是土壤無機(jī)物污染中危害最大的一種污染種類，這主要是因為土壤中的微生物無法分解重金屬，導(dǎo)致重金屬越來越多地聚集在土壤中，最終進(jìn)入到動物、植物、人體中，或者轉(zhuǎn)化為甲基化合物這種有著很強(qiáng)毒性的物質(zhì)。重金屬一旦進(jìn)入食物鏈就會對人類機(jī)體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。當(dāng)前汞、鉛、銅、鎳、鐵、鋅等都是土壤中十分常見的重金屬污染物，這些物質(zhì)本身毒性較強(qiáng)，如果在特殊條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，還會產(chǎn)生新的有毒有害物質(zhì)，最終會改變土壤性質(zhì)，威脅植物健康生長，甚至進(jìn)入到人體，嚴(yán)重?fù)p害人體健康。

有的重金屬在土壤中受到各種條件影響會轉(zhuǎn)化為具有更強(qiáng)毒性的烷基化合物，其有著更大的危害。重金屬本身有著較強(qiáng)的吸附性，而重金屬又存在分解難度大的特點，往往會融合在土壤中難以及時被消除，這就導(dǎo)致出現(xiàn)受到重金屬污染的土壤。重金屬本身也具備一定的吸附作用，一旦進(jìn)入到土壤后很難被消除、被發(fā)現(xiàn)，通常需要借助專業(yè)的檢測設(shè)備由專業(yè)的檢測人員檢測，才能發(fā)現(xiàn)土壤中的重金屬，才能進(jìn)一步采取治理措施。

2 土壤重金屬污染現(xiàn)狀

土壤自身循環(huán)能力會受到重金屬土壤的污染嚴(yán)重降低。我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要限制因素之一就是土壤重金屬污染，我國已經(jīng)有超過5000萬畝的土壤受到重金屬污染，并且該數(shù)值呈現(xiàn)逐漸上漲的趨勢。土壤重金屬不但具有隱蔽性，而且很難治理，這對于人類的正?；顒右约拔磥戆l(fā)展都十分不利。對當(dāng)前發(fā)展情況進(jìn)行分析可知，我國當(dāng)前面臨著較為嚴(yán)峻的土壤重金屬污染問題，而造成土壤重金屬污染的原因主要包括如下兩點：

（1）自然環(huán)境。成土母質(zhì)風(fēng)化是當(dāng)前我國很多地區(qū)存在的土壤問題，這就導(dǎo)致重金屬積累條件更加適宜，加上惡劣天氣和水源作用等方面的影響會改變重金屬元素結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤中重金屬元素含量也產(chǎn)生一定的變化。

（2）人類活動。我國工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程不斷推進(jìn)，有的企業(yè)盲目追求經(jīng)濟(jì)效益，沒有經(jīng)過國家批準(zhǔn)私自開采、過度開采礦山，隨意排放工業(yè)污水，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中增加了化肥和農(nóng)藥的使用量，這些人類活動都會導(dǎo)致土壤中重金屬污染程度增加。

3 土壤重金屬危害

3.1 影響農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)

農(nóng)作物生長于受到重金屬污染的土壤中會難以正常地發(fā)育，產(chǎn)量和品質(zhì)都會出現(xiàn)嚴(yán)重降低的情況。比如如果土壤中含有較多的鎘元素，那么鎘元素會進(jìn)入到植物體中，破壞植物葉片中的葉綠素結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致植物根系吸收水分的能力降低，植物無法正常地完成光合作用、無法正常吸收養(yǎng)分，導(dǎo)致生長受到抑制。又如鉛會從很大程度上影響植物的光合作用，導(dǎo)致脂肪代謝強(qiáng)度弱化，升高了植物的耗氧量，導(dǎo)致植物的生長受到抑制，甚至出現(xiàn)死亡的問題，導(dǎo)致農(nóng)作物大量減產(chǎn)。更為嚴(yán)重的是，生長于重金屬污染土壤中的植物果實中會含有重金屬元素，當(dāng)農(nóng)作物進(jìn)入食物鏈流入到人體中，會嚴(yán)重危害人體健康。比如人體內(nèi)如果鎘元素過多會導(dǎo)致出現(xiàn)高血壓、心腦血管疾病；汞進(jìn)入人體會對人的神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟功能產(chǎn)生嚴(yán)重的損傷。這些重金屬進(jìn)入到人體內(nèi)很難被排除，其長期聚集在人體內(nèi)會影響人體健康水平，當(dāng)重金屬在人體內(nèi)含量過高時甚至?xí)l(fā)人體死亡。

3.2 影響微生物群落

如果土壤中重金屬含量過高那么會從很大程度上影響微生物的生存和代謝活動，導(dǎo)致降低微生物的整體數(shù)量，難以充分發(fā)揮有益細(xì)菌的作用，導(dǎo)致極大降低產(chǎn)生的生物量碳和有機(jī)碳比值，減弱微生物的呼吸作用，無法明顯改變土壤中微生物的功能和結(jié)構(gòu)。比如有研究顯示，土壤中含有鎘元素過高會嚴(yán)重影響生物和酶活性，尤其是會嚴(yán)重降低脲酶活性。受到重金屬污染影響的土壤不適合微生物存活，會降低微生物水量，導(dǎo)致土壤微生物群落構(gòu)成發(fā)生改變，降低優(yōu)勢類群比例，無法展現(xiàn)出原本多樣性和均勻性指數(shù)。土壤一旦受到重金屬污染僅僅依靠自身難以及時恢復(fù)原貌，不利于各種微生物、植物、動物的生長，甚至對種植人員、食物鏈中的人產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響。

4 土壤重金屬污染檢測技術(shù)

4.1 調(diào)查研究目標(biāo)區(qū)域

為了更加全面地了解土壤遭受重金屬污染的情況和程度，需要精細(xì)化地檢測遭受污染的區(qū)域，精準(zhǔn)地確定重金屬污染的土壤的重金屬物質(zhì)種類和含量。可以采用調(diào)查、走訪等形式將污染最為嚴(yán)重的土壤區(qū)域初步確定，通過查看農(nóng)作物生長、周邊樹木的情況，和周圍居民進(jìn)行溝通了解受污染區(qū)域的大概情況，然后詳細(xì)規(guī)劃設(shè)計土壤檢測區(qū)域、檢測方法，準(zhǔn)備好檢測設(shè)備。

4.2 目標(biāo)地的取樣調(diào)查

在將檢測區(qū)域基本劃定后需要檢測人員進(jìn)行取樣，從監(jiān)測區(qū)內(nèi)的土壤選取具有代表性的土樣。工作人員要從測定區(qū)域均勻分布的土壤中選取一定的樣品，這種樣品的代表性強(qiáng)，可以更好地反映出受污染區(qū)域土壤的實際情況，能夠保證檢測數(shù)據(jù)和實際污染情況更加接近。技術(shù)人員在取樣時要將取樣點的位置詳細(xì)地標(biāo)注在地圖上，為后期進(jìn)行土壤污染分布圖的繪制提供一定的數(shù)據(jù)支持，保證繪制的分布圖更加準(zhǔn)確。在完成取樣后需要簡單地處理所取的土壤樣品，通過對其中的水分、垃圾、其他雜質(zhì)進(jìn)行處理提高土樣的接近度。工作人員可以先處理土壤樣品中的水分，通過自然晾干的方式清除大部分水分。分離雜質(zhì)時可以使用過濾、篩選等措施，得到的干燥潔凈的樣品后要合理保存或者立刻進(jìn)行重金屬檢測。

4.3 土壤重金屬檢測技術(shù)

4.3.1 光譜檢測技術(shù)

當(dāng)前土壤重金屬檢測中最為常用的技術(shù)之一就是光譜檢測技術(shù)，其靈敏度較強(qiáng)，但是有著較高的檢測成本，十分復(fù)雜的檢測操作流程，需要耗費較長的檢測時間，對設(shè)備方面、檢測人員的技術(shù)水平方面都有著較高的要求。X 射線是光譜檢測的主要物質(zhì)，但是X 射線的電離性較強(qiáng)，在檢測中可能會傷害人體健康，為此，如果采用光譜檢測方法需要提前做好防護(hù)措施，佩戴防護(hù)裝置，熟練地掌握每項操作步驟，避免在檢測過程中受到傷害。雖然光譜檢測技術(shù)準(zhǔn)確度高，但是卻難以在現(xiàn)場快速準(zhǔn)確地檢測土壤重金屬，當(dāng)前現(xiàn)場檢測最常用的檢測方式為紫外可見光光度法。

4.3.2 電化學(xué)分析檢測技術(shù)

電化學(xué)檢測技術(shù)比光譜檢測技術(shù)更加安全，其主要是利用電化學(xué)傳感器檢測土壤中的重金屬物質(zhì)。當(dāng)前自動化技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于電化學(xué)檢測設(shè)備當(dāng)中，可以在土壤重金屬污染區(qū)域快速完成現(xiàn)場檢測。該檢測方式快速便捷，有著較為簡單的操作流程，但是在現(xiàn)場檢測時容易受到顆粒物、有機(jī)物、表現(xiàn)活性劑等土壤污染物的影響而導(dǎo)致檢測結(jié)果準(zhǔn)確性不高，所得到的數(shù)據(jù)參考價值也有待進(jìn)一步提高。所謂電化學(xué)分析檢測技術(shù)需要進(jìn)一步地改進(jìn)優(yōu)化，重點研究該技術(shù)抗干擾能力和準(zhǔn)確性。

4.3.3 新型檢測技術(shù)

（1）生物傳感器檢測技術(shù)。該方法主要是利用了金離子可以和電極特異性蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的原理，金離子能夠改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，并且利用電容信號傳感器定量、準(zhǔn)確地檢測土壤中的重金屬物質(zhì)，保證工作人員能夠有效地檢測分析土壤重金屬中的含量變化情況。當(dāng)前都可使用生物傳感器精準(zhǔn)地檢測水溶液中的毒性化合物含量，但是在實際土壤重金屬污染檢測中該技術(shù)的應(yīng)用還存在一定的不足，因為該技術(shù)對環(huán)境、生物活性有著較高的要求，所以生物傳感器技術(shù)難以廣泛地應(yīng)用。

（2）酶抑制檢測技術(shù)。該技術(shù)主要利用的是酶活性因子遇到重金屬離子會發(fā)生甲硫酸反應(yīng)的原理，重金屬會導(dǎo)致酶活性因子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)均發(fā)生改變，導(dǎo)致酶的活力極大降低。在進(jìn)行土壤重金屬監(jiān)測時可以借助相關(guān)儀器進(jìn)行檢測工作。但是在具體實踐中，難以對顯色劑的金屬離子、吸光度、電導(dǎo)率等變化情況進(jìn)行直觀的察看，需要借助光電信號將土壤重金屬含量變化和酶系統(tǒng)之間的關(guān)系顯示出來。當(dāng)前在環(huán)境、食品等重金屬檢測中常使用酶抑制檢測技術(shù)。

（3）免疫分析檢測技術(shù)。該方法主要利用化合物和重金屬離子之間綜合性的原理，檢測靈敏度較高，是一種獨特的檢測重金屬的方法。在具體應(yīng)用中需要高度重視免疫分析檢測技術(shù)的應(yīng)用，檢測中要將空間結(jié)構(gòu)預(yù)留出來保證氧化還原反應(yīng)能夠充分完成，進(jìn)而確保綜合離子可以和載體蛋白之間充分發(fā)生免疫反應(yīng)。此外，要選擇特殊抗體綜合性地檢測重金屬離子，從而將檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性提高。

5 土壤重金屬污染治理技術(shù)

5.1 物理修復(fù)技術(shù)

土地深耕、去土換土是最為常用的物理修復(fù)方法。物理修復(fù)技術(shù)可以高效率地去除土壤中的重金屬，但是有著十分明顯的缺點，比如需要投入大量的資金，有著較大的工程量，需要耗費大量的人力、財力和物力，并且會從很大程度上破壞農(nóng)田，所以這種方法在污染面積較小的區(qū)域中適用。

和傳統(tǒng)的物理修復(fù)方法相比，電動修復(fù)更加快捷，可以節(jié)約成本，控制更加方便，不會損害土壤結(jié)構(gòu)。在具體治理中，工作人員在受到重金屬污染的土壤中插入兩個電極，在直流電壓影響下，重金屬離子會發(fā)生轉(zhuǎn)移和富集的現(xiàn)象，然后在另一端析出。這種方法在滲透性較低的黏土地質(zhì)中應(yīng)用效果良好。

有的重金屬污染土壤中含有Se、As、Hg 等容易揮發(fā)的物質(zhì)，此時可以使用熱處理修復(fù)技術(shù)析出這些有害物質(zhì)，這種方法十分便捷，操作十分容易，但是會消耗大量的電能，會對土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，發(fā)生污染問題。在具體實踐中很少會采取這種治理方法。

5.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)淋洗技術(shù)和穩(wěn)定固化修復(fù)技術(shù)是當(dāng)前化學(xué)修復(fù)技術(shù)中最為常用的兩種方法。在使用化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)時首先要檢測分析土壤受污染的程度和其中重金屬物質(zhì)種類、含量等，然后做好淋洗液的合理選擇，通過清洗將土壤中的重金屬物質(zhì)去除干凈?；瘜W(xué)淋洗技術(shù)有著十分簡單的操作方式，但是并不適用于所有的土質(zhì)，這主要是因為該方法對土壤土質(zhì)要求較高，如果沒有合理選擇淋洗液反而會二次污染土壤環(huán)境。

穩(wěn)定固化修復(fù)技術(shù)主要是通過鈍化操作將土壤中重金屬的釋放含量控制住，從而將土壤金屬物質(zhì)遷移性降低，避免重金屬污染物遷移到農(nóng)作物內(nèi)部，從而阻斷了重金屬的傳輸，避免傷害人體。電廠灰、鐵錳氧化物和石灰等物質(zhì)都是常見的穩(wěn)定固化修復(fù)常用的材料。不過該方法是一種非永久性修復(fù)方法，無法徹底清除土壤中的重金屬。

比如在處理汞類重金屬污染的土壤時，可以按照汞處理方法處理土壤中的污染物。首先，在沸水中溶解（1+1）鹽水，經(jīng)過2h 后冷卻，然后將硝酸-重鉻酸鉀存液加入其中，之后上機(jī)檢測硫酸-重鉻酸鉀稀釋液。砷和汞的消解方法類似，但是上機(jī)前稀釋溶液選擇的是硫脲-抗血酸溶液與（1+1）鹽酸溶液。在處理銅、鋅、鉛之類的污染物時，由于各個元素特點不一，所以有著更加復(fù)雜的處理方法，處理前所用的方法或多或少存在一些不同。不過穩(wěn)定固化修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用流程基本為鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸。這種處理方式會徹底破壞土壤結(jié)構(gòu)才能保證試液中融入全部待測元素。在具體實踐中有著更加復(fù)雜的消解流程，難以控制電熱板中的溫度，也難以準(zhǔn)確地把握加酸時間點，所以難以控制消解過程。如果遇到不完全消解的現(xiàn)象，就要將相對的酸多次加入，這些復(fù)雜的工作都需要專業(yè)的人員完成，并且需要嚴(yán)格考核各個流程。只有檢測技術(shù)水平高且經(jīng)驗豐富的人員才能順利地進(jìn)行操作。如果消解過程中加入的酸過多那么會延長消解時間，損失部分金屬，消解不完全還會導(dǎo)致土壤中的礦物晶體受到破壞，這些因素都會對實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。

5.3 生態(tài)修復(fù)技術(shù)

所謂生態(tài)修復(fù)就是將傳統(tǒng)耕作模式逐漸轉(zhuǎn)變，通過種植一些可以吸收土壤中重金屬的物質(zhì)達(dá)到土壤修復(fù)，可以利用食物鏈模式將土壤中的重金屬物質(zhì)含量逐漸減輕或者去除。在使用生態(tài)修復(fù)技術(shù)過程中需要技術(shù)調(diào)整農(nóng)作物的種類，做好有機(jī)肥的合理施加，同時將工業(yè)化肥的使用量減少。當(dāng)前常見的生態(tài)修復(fù)方法比如調(diào)節(jié)控制土壤pH，進(jìn)行土壤養(yǎng)分和水分的適量改變，有效引導(dǎo)將重金屬物質(zhì)含量減少。生態(tài)修復(fù)技術(shù)比其他修復(fù)方法可操作性更強(qiáng)，可以節(jié)省資金，有著較為成熟的技術(shù)，但是需要較長的修復(fù)時間。

6 土壤重金屬檢測技術(shù)發(fā)展

當(dāng)前我國存在很多土壤重金屬檢測技術(shù)，有著較為理想的應(yīng)用效果。不過隨著重金屬污染問題的不斷增加，需要更加深入地研究重金屬檢測技術(shù)，只有這樣才能滿足未來環(huán)境發(fā)展的需求。當(dāng)前大多重金屬檢測技術(shù)都有著較為完善的檢測流程，但是在使用部分檢測技術(shù)過程中還會受到檢測過程、檢測設(shè)備方面的影響而出現(xiàn)一定的不足。在后續(xù)發(fā)展中，需要加大創(chuàng)新力度，進(jìn)一步提高土壤重金屬檢測技術(shù)水平。

7 結(jié)束語

通過檢測土壤重金屬污染情況可以明確土壤污染程度，保證相關(guān)工作者可以選取合理的治理方法，降低土壤污染，減少重金屬對人體產(chǎn)生的不良影響。