中國是一個(gè)人口大國, 農(nóng)業(yè)占據(jù)舉足輕重的地位, 因此國家一直大力支持發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。農(nóng)田對(duì)于農(nóng)民來說是極為寶貴的生產(chǎn)資料, 農(nóng)民十分關(guān)注農(nóng)田土壤的各種指標(biāo)及其變化情況。因此, 提高相應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)是十分必要的。農(nóng)田土壤重金屬污染, 會(huì)影響植物正常生長, 誤食含有重金屬的農(nóng)產(chǎn)品會(huì)危及人體健康。因此, 本文深入研究了農(nóng)田土壤重金屬監(jiān)測(cè)分析技術(shù), 以提高監(jiān)測(cè)水平, 保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全。

一般來說, 農(nóng)田土壤重金屬污染是指某些重金屬含量超過一定的范圍。例如, 鎘、鉛、汞等元素的含量超過一定標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)土壤質(zhì)量和農(nóng)作物生長都會(huì)有很大的負(fù)面影響。更為嚴(yán)重的是, 人食用重金屬超標(biāo)的農(nóng)產(chǎn)品后, 很容易產(chǎn)生重金屬中毒, 危及人體健康。

1 土壤重金屬污染狀況概述

土壤重金屬污染是指由于人類的活動(dòng), 土壤中的某些重金屬元素比原來的含量高很多, 導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境問題。常見的土壤重金屬污染元素主要包括汞、鉛、鎘等, 它們能夠讓生物產(chǎn)生中毒癥狀。引起土壤重金屬污染的主要因素有污水排放、農(nóng)藥化肥的大規(guī)模使用。例如, 土壤中汞超標(biāo)的主要原因就是工廠污水的大量排放, 廢水不經(jīng)過污水處理系統(tǒng)或者處理不達(dá)標(biāo)直接排放到土壤中。重金屬元素很難通過土壤凈化能力凈化或微生物的分解作用降解, 造成土壤重金屬污染。

2 農(nóng)田土壤重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)分類

農(nóng)田土壤重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有兩種。第一種是實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)法, 這是一種比較傳統(tǒng)的方法, 主要通過采集土壤樣品, 在實(shí)驗(yàn)室中利用相關(guān)儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè), 分析重金屬元素的含量是否指標(biāo)。顯然, 實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)法是一種成本較高、操作比較復(fù)雜的方法, 但是實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)法精確度高, 穩(wěn)定性強(qiáng), 所以監(jiān)測(cè)要求較高的項(xiàng)目一般采用實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)法監(jiān)測(cè)相關(guān)重金屬元素的變化。第二種是現(xiàn)場(chǎng)取樣監(jiān)測(cè)法, 現(xiàn)場(chǎng)取樣監(jiān)測(cè)法的機(jī)動(dòng)性強(qiáng), 適用于靈活的條件, 但是其試驗(yàn)條件差, 所以結(jié)果的精確性有待提高。

2.1 實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)方法

實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)的主要步驟是現(xiàn)場(chǎng)取樣, 根據(jù)所取樣本進(jìn)行重金屬元素的分析監(jiān)測(cè)。主要方法有物理試驗(yàn)法、化學(xué)試驗(yàn)法、光度法等, 通過監(jiān)測(cè)分析, 人們可以提煉出精確的試驗(yàn)數(shù)據(jù), 從而保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)的精密性。這要求相關(guān)工作人員盡職盡責(zé), 全身心地投入監(jiān)測(cè)工作中。

2.1.1 光度法

光度法的試驗(yàn)依據(jù)是光學(xué)分析基礎(chǔ), 分析土壤相關(guān)離子成分。目前, 人們一般將光度法和光譜法一同運(yùn)用于重金屬監(jiān)測(cè)中。人們應(yīng)該根據(jù)土壤實(shí)際情況選擇監(jiān)測(cè)技術(shù), 不適合選用光度法時(shí), 應(yīng)該選擇其他監(jiān)測(cè)方法, 如化學(xué)監(jiān)測(cè)方法。

2.1.2 化學(xué)分析法

化學(xué)分析法是實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)方式, 它是最為精確的監(jiān)測(cè)方法之一。化學(xué)監(jiān)測(cè)法的原理是利用化學(xué)儀器以及相關(guān)化學(xué)試劑進(jìn)行分析, 得出監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)?；瘜W(xué)監(jiān)測(cè)法有效地減少了試驗(yàn)成本, 提高了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。所以, 合理運(yùn)用化學(xué)監(jiān)測(cè)法能夠大大減少監(jiān)測(cè)成本。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)方法

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè), 是指對(duì)土壤中的重金屬元素進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地監(jiān)測(cè)。土壤突然受到大面積的重金屬污染時(shí), 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)能夠很好地監(jiān)測(cè)受污染土壤的污染狀況, 使人分析土壤污染變化的特點(diǎn), 提出相應(yīng)的治理方法。結(jié)合原有的實(shí)驗(yàn)法, 這樣能夠大大地提高監(jiān)測(cè)效率。

2.2.1 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)

近年來, 隨著科技的發(fā)展, 新的監(jiān)測(cè)方法不斷出現(xiàn)。最為矚目的是激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù), 該技術(shù)的主要原理是經(jīng)過透鏡系統(tǒng)將所需監(jiān)測(cè)的樣本傳輸?shù)较鄬?duì)應(yīng)的激光器中, 通過相關(guān)技術(shù)手段, 將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行匯總分析, 然后經(jīng)過光譜儀的成像進(jìn)行結(jié)果整合[3]。該技術(shù)的出現(xiàn)使得土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)技術(shù)所得的數(shù)據(jù)更加精密, 進(jìn)一步提高監(jiān)測(cè)精度。

2.2.2 磁化率技術(shù)監(jiān)測(cè)

磁化率技術(shù)監(jiān)測(cè)是激光誘導(dǎo)技術(shù)擊穿光譜技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果。磁化率技術(shù)監(jiān)測(cè)手段操作簡便、容易接受, 能夠精確掌握所測(cè)土樣的性質(zhì), 如土壤磁化率、水分、有機(jī)鹽等。通過磁化率的變化, 人們可以判斷土壤的重金屬變化, 從而有效提高土壤重金屬的監(jiān)測(cè)效率。

3 土壤中重金屬監(jiān)測(cè)分析技術(shù)

本文主要針對(duì)土壤重金屬監(jiān)測(cè)分析技術(shù)進(jìn)行探討, 具體對(duì)象為農(nóng)田, 具有普遍性和可研究性。

3.1 采樣布點(diǎn)設(shè)置

在進(jìn)行土壤污染監(jiān)測(cè)前, 人們必須要采集樣本。如何規(guī)范采集樣本, 選擇合適的監(jiān)測(cè)位置極為重要。依據(jù)土壤的污染類型, 人們一般可以采取綜合放射狀、帶狀或均勻布點(diǎn)法等布點(diǎn)方法。

3.2 樣品采集及保存措施

樣本采集和保存措施的選取關(guān)系到后期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確性。根據(jù)污染土壤的類型, 試驗(yàn)中采集的樣本必須是地表200 mm以內(nèi)的表層土壤。在采集的過程中, 值得注意的是, 必須將土壤表面的雜物清理干凈, 按照確定的采集點(diǎn)進(jìn)行合理采集。根據(jù)控制變量法的相關(guān)要求, 必須保障采集土壤質(zhì)量的一致性。為了方便后期確定土壤位置, 一般可對(duì)采集土壤現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拍照, 方便后期進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比, 防止土壤位置出現(xiàn)不確定性。

3.3 土壤樣品制備

土壤樣品的制備直接影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性, 所以土壤采集完成后, 需要將采集的土壤樣本送入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土壤樣品制備。制備土壤樣品時(shí), 首先對(duì)采集的土壤進(jìn)行風(fēng)干處理, 將土壤樣本放置于通風(fēng)位置, 進(jìn)行緩慢風(fēng)干, 同時(shí)在風(fēng)干時(shí)必須避免陽光照射, 防止陽光照射導(dǎo)致某些重金屬數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。在樣本達(dá)到半干的狀態(tài)時(shí), 將樣本土塊壓碎, 不斷翻動(dòng)。

3.4 土壤樣品測(cè)試及結(jié)果分析

3.4.1 土壤樣品測(cè)試設(shè)備及試劑選擇

土壤樣本測(cè)試設(shè)備和相關(guān)試劑的選擇對(duì)試驗(yàn)過程的安排影響較大, 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度有直接影響。所以, 選擇合理的土壤樣本試驗(yàn)設(shè)備極為重要。本次試驗(yàn)選擇的設(shè)備為等離子發(fā)射光譜儀、測(cè)汞儀、電熱板、消解儀等。選擇的試劑有標(biāo)準(zhǔn)溶劑等。

3.4.2 土壤樣品消解

在進(jìn)行土壤樣品消解時(shí), 必須要考慮試劑的種類和純度, 實(shí)際試驗(yàn)一般選擇多元酸分解法。

3.4.3 樣品處理及分析

土壤樣本制備完成后, 影響重金屬監(jiān)測(cè)分析結(jié)果的主要因素包括土壤樣本含水量、土壤的顆粒粒度等。風(fēng)干程度對(duì)含水量具有直接的影響, 按照國家相關(guān)規(guī)定, 土壤樣本的含水量在0.023~0.028較為合理。同時(shí), 土壤粒度越小, 試驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果將會(huì)越精確, 所以試驗(yàn)一般采用粒度較小的土壤樣本。

4 農(nóng)田土壤重金屬污染的防治對(duì)策

4.1 加強(qiáng)預(yù)防, 控制污染

土壤重金屬污染的防治方法主要有預(yù)防污染的排放, 嚴(yán)格控制污染源。第一, 重點(diǎn)控制工業(yè)三廢的排放, 督促相關(guān)工廠進(jìn)行廢水處理, 合理排放廢水, 減少廢水對(duì)土壤重金屬含量的影響, 必要時(shí), 通過法律手段要求工廠依照規(guī)定生產(chǎn)。第二, 減少化肥殺蟲劑的使用, 規(guī)范農(nóng)田的利用, 減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)土壤重金屬含量的影響。政府部門要加強(qiáng)宣傳, 引導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)使用肥料, 力爭(zhēng)將土壤重金屬控制在合理范圍。

4.2 增施有機(jī)肥, 吸收重金屬

對(duì)農(nóng)田來說, 使用有機(jī)肥料代替化學(xué)肥料, 減少化學(xué)肥料的使用量, 從而減少土壤中的重金屬含量。動(dòng)植物的有機(jī)肥料含有降解重金屬的物質(zhì), 在為農(nóng)作物提供養(yǎng)分的同時(shí)可以降解重金屬, 減少重金屬元素的含量。此外, 有機(jī)肥能夠減少對(duì)土壤微生物的傷害, 為土壤微生物提供良好的生存環(huán)境。同時(shí), 利用微生物修復(fù)技術(shù), 利用微生物有效吸收和富集土壤中的重金屬元素, 從而控制土壤中的重金屬含量。

4.3 培植植物, 積極修復(fù)

有些植物具有修復(fù)土壤污染的特性, 利用這類植物可以凈化土壤。例如, 芥菜能夠有效吸收鎘元素, 減少土壤中鎘元素的含量。所以, 人們可以種植芥菜, 以吸收鎘元素, 減少其對(duì)土壤的污染, 降低重金屬對(duì)農(nóng)作物的影響。種植植物吸收重金屬元素, 是一種綠色環(huán)保的方法, 能夠大范圍推廣, 而且成本低廉。

5 結(jié)語

農(nóng)田土壤重金屬污染是農(nóng)業(yè)地域環(huán)境面臨的一大問題, 人們必須研究出便捷低廉的監(jiān)測(cè)技術(shù), 制定合理的治理方法, 減少土壤重金屬污染, 從而保護(hù)土壤安全, 保障農(nóng)田正常生產(chǎn)。

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