土壤重金屬污染嚴(yán)重影響到人們的健康，需要做好土壤重金屬污染的檢測工作。本文對土壤重金屬快速監(jiān)測方法進(jìn)行研究，并對土壤重金屬快速監(jiān)測儀器展開探討。 

引言

重金屬會對土壤造成嚴(yán)重的污染，危害程度比較大，為了更好地了解土壤中重金屬物質(zhì)的含量，需要對土壤中的重金屬成分進(jìn)行檢測和分析。原多采用化學(xué)分析方法，例如，電化學(xué)法、原子吸收光譜、分光光度法等，需要檢測部門購置成本較高的儀器設(shè)備，還需要做好前期的處理工作，檢測流程比較復(fù)雜，重金屬檢測效率不高，應(yīng)用的有機(jī)試劑還會對生態(tài)環(huán)境造成污染，很難滿足對環(huán)境應(yīng)急檢測的需要，需要采用便捷、快速地土壤重金屬檢測設(shè)備及儀器，實現(xiàn)對土壤的快速檢測。

1 土壤重金屬快速監(jiān)測方法

1.1 激光誘導(dǎo)擊穿光譜法

該技術(shù)為光譜分析領(lǐng)域中新型的激光燒蝕光譜分析技術(shù)，應(yīng)用物質(zhì)等離子體發(fā)出光線來對物質(zhì)成分進(jìn)行探測分析的技術(shù)。激光經(jīng)過聚透鏡后會產(chǎn)生聚集現(xiàn)象，高峰值及功率密度會導(dǎo)致檢則樣品產(chǎn)生氣化、電離，從而生成溫度較高、能量較大的等離子體，從而放射出原子和離子光譜，光學(xué)系統(tǒng)收集光譜之后發(fā)送到光纖進(jìn)行耦合，進(jìn)入到光譜分析儀的入射狹縫當(dāng)中，形成的數(shù)據(jù)被采集之后輸送到計算機(jī)處理系統(tǒng)，對物質(zhì)的光譜進(jìn)行分析就可以獲得檢測物質(zhì)的成分和濃度。該技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)有著較大的差別，可以在相同時刻對多種元素進(jìn)行定性、定量地分析，多種狀在態(tài)的物質(zhì)均可以慶用，不再進(jìn)行復(fù)雜的樣品處理，被檢測樣品二次污染的概率較小，可以進(jìn)行持續(xù)性監(jiān)沒，有著較高的分析效率，為一種非接觸式無損檢測。但該種檢測辦法成本較高，被檢測樣品具備的特性會對檢測精度產(chǎn)生影響。

1.2 X射線熒光光譜法

該技術(shù)是應(yīng)用被檢測樣品對X射線的吸收，根據(jù)成分及含量的改變進(jìn)行定量、定性方面的分析，在很多元素分析檢測技術(shù)當(dāng)中，XRF檢測分析技術(shù)應(yīng)用的較早，可以對多種元素進(jìn)行分析。采用X射線用于激發(fā)和照射待檢測試樣，從而使樣品內(nèi)的元素形成特征X射線，結(jié)合熒光波長及能量來檢測元素濃度及類型。此種檢測辦法可以對樣品直接進(jìn)行分析檢測，不會對樣本進(jìn)行污染和破壞，有著較快的檢測速度和很高的穩(wěn)定性，可以進(jìn)行現(xiàn)場檢測分析。最近一些年來，XRF檢測技術(shù)取得了新的進(jìn)展，比例，X射線微熒光分析、全反射X射線熒光分析等，新技術(shù)的應(yīng)用使得檢測靈敏度得到大幅提升，不需要提取大量的樣品，進(jìn)行定量分析比較簡單，全反射X射線熒光分析技術(shù)可以更好地應(yīng)用到重金屬檢測領(lǐng)域。

全反射X射線熒光分析是對能量色散射線熒光分析技術(shù)的改進(jìn)，幅射背景較低，而峰背比很高，檢出限可以達(dá)到以pg級。入射及反射角度都不高，不會形成較深地穿透，可以避免產(chǎn)基本效應(yīng)。與XRF技術(shù)進(jìn)行比較來看，XRF技術(shù)入射角約為45度X射線來對被檢測樣品進(jìn)行激發(fā)，而全反射X射線熒光分析技術(shù)以0.1度的入射角來對樣品進(jìn)行激發(fā)，可以把樣品放置到載體中，原級射線經(jīng)過全反射處理作用到載體表面，從而形成全反射X射線熒光，利用放置到樣品中的硅或鋰探測器來完成檢測，該技術(shù)的痕量分析可以取得較好的效果，有著很好地應(yīng)用前景。

1.3 酶抑制法

利用該技術(shù)來對重金屬成分進(jìn)行檢測，是應(yīng)用重金屬離子和酶活性中心內(nèi)的甲巰基等進(jìn)行結(jié)合，使得酶活性中心結(jié)構(gòu)方式及具備的性質(zhì)產(chǎn)生了改變，從而使酶活力降低，會導(dǎo)致底物-酶形成改變?？梢允刮舛?、顯色劑顏色等出現(xiàn)變化，利用電、光等信號來進(jìn)行定量、定性方面的檢測和分析。很多酶已經(jīng)被應(yīng)用到重金屬檢測當(dāng)中，主要有葡萄糖氧化酶、脲酶等，應(yīng)用酶抑制法多采用水質(zhì)內(nèi)的重金屬離子成分的檢測和分析，利用該技術(shù)對土壤重金屬進(jìn)行檢測，需要對土壤樣品進(jìn)行前期地處理。此技術(shù)十分方便，具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，在現(xiàn)場檢測中應(yīng)用較廣，但不具備較高的精度和靈敏度。把不同類型的酶作為識別元件，再配合轉(zhuǎn)換元件和濃度傳感器，可以解決單一酶分析法的缺點(diǎn)。

1.4 免疫分析法

該檢測方法有著較高的靈敏度和特異性，按照抗原及抗體反應(yīng)原理，通過已知的抗原檢測來對抗體進(jìn)行檢測。普遍采用的免疫學(xué)檢測技術(shù)有酶聯(lián)免疫吸附技術(shù)、免疫熒光技術(shù)等，此技術(shù)具備的靈敏度要高于原子吸收光譜法。利用該技術(shù)對土壤重金屬進(jìn)行檢測，需要做好下面幾項工作：（1）選取合理化合物來實現(xiàn)與重金屬離子的結(jié)合，可以得到相應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)，從而得到反應(yīng)原性。（2）把重金屬離子形成的化合物，與載體蛋白進(jìn)行連接，從而形成免疫原性。確定最為合理的化合物決定著是否形成特異性抗體。優(yōu)先選擇特異性良好的單克隆抗體、螯合劑是將來的發(fā)展趨勢。該種檢測技術(shù)的選擇性較高，可以實現(xiàn)較高的靈敏度，檢則效率較高，在土壤重金屬檢測方式有著較好的應(yīng)用前景。

1.5 生物傳感器分析法

該技術(shù)利用特異性蛋白、酶等作用于電極、生物膜中，可以對重金屬物質(zhì)進(jìn)行迅速地檢測。應(yīng)用生物識別特點(diǎn)，實現(xiàn)與被檢測物質(zhì)的結(jié)合，形成的變化情況信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換器處理后，可以被采集系統(tǒng)獲取到光、電信號，通過信號來對被測檢物質(zhì)含量進(jìn)行分析。重金屬檢測領(lǐng)域當(dāng)中已經(jīng)開發(fā)出細(xì)胞傳感器、免疫傳感器、酶生物傳感器等。免疫傳感器有效地擴(kuò)展了重金屬離子檢則的應(yīng)用范圍，功能DNA傳感器為土壤重金屬快速檢測提供了新型技術(shù)。傳感器具有較高的穩(wěn)定性和靈敏度，可以進(jìn)行快速檢測分析，還有著較高的選擇性，但在同時檢測多種重金屬成分存在著較大的困難。但實際上，土壤樣品中具有多種重金屬物質(zhì)，應(yīng)用不同酶來對重金屬離子進(jìn)行識別，是將來的生物傳感器發(fā)展方向。

2 土壤重金屬快速監(jiān)測儀器

2.1 激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀

采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)，可以在實驗室條件下和現(xiàn)場來對土壤重屬進(jìn)行快捷地檢測。隨著科技進(jìn)步，一些穩(wěn)定性高的激光器、分辨率光譜分析儀和應(yīng)用軟件被研發(fā)出來，LIBS也得到了較快的進(jìn)步，可以用到實驗室及現(xiàn)場分析，不再對被檢測樣品進(jìn)行處理即可進(jìn)行檢測，內(nèi)部安裝有雙攝像頭，采取微秒級的時序分析控制辦法，可以進(jìn)行微米級的深度分析和檢測，該檢測儀器的可靠性高，可以滿足土壤重金屬快速檢則的需要，形成的激光源不會對人眼造成傷害，在數(shù)秒鐘時間內(nèi)完成檢測和分析。

2.2 X射線熒光光譜儀

該技術(shù)需要對待檢測樣品進(jìn)行單易處理，檢測步驟較少，可實現(xiàn)無損檢測，在土壤重金屬篩查方面廣泛應(yīng)用。NITONXL3600X射線熒光光譜分析儀，可以達(dá)到更高的精度，對土壤樣品檢測只需要120-200秒。X-MET 5000分析儀，可以對輕元素的干擾進(jìn)行處理，對土壤重金屬進(jìn)行快速地分析。全反X射線熒光光譜儀，有著更好的靈敏度，結(jié)構(gòu)小巧緊湊，方便檢測人員攜帶。

2.3 生物類檢測儀

該檢測儀器應(yīng)用生物特異性進(jìn)行研發(fā)，已經(jīng)研發(fā)出滿足水體監(jiān)測的微生物傳感器，利用重金屬離子對生物體新陳代謝的抑制作用來檢測。

抑制作用的酶生物傳感器用于檢測土壤樣品中的抑制劑得到了人們的廣泛關(guān)注，可以對汞、銅和鎘等進(jìn)行檢測，但生物類檢測儀器的工業(yè)化應(yīng)用還沒有實現(xiàn)，還停留在原機(jī)試制階段。

結(jié)語

隨著對生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域的不斷重視，對大面積、持續(xù)性、高密度的土壤檢測提出了更高的要求，在保證時效性的同時還應(yīng)該避免附近土壤不會受到干擾，研發(fā)出高業(yè)、便攜工的土壤重金屬檢測儀是將來的發(fā)展方向。

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