土壤重金属快速监测技术研究与应用探讨

樊建钊

（中山市环境监测站，广东中山 528400）

土壤重金属快速监测技术研究与应用探讨

樊建钊

（中山市环境监测站，广东中山 528400）

重金属是环境的主要污染源之一，是危害性较大的一类污染物，因此需要对土壤中的重金属元素种类及含量进行快速的监测。只有正确评估土壤中重金属的类型和含量，才能采取针对性的措施对其造成的环境污染进行治理，为社会提供安全的生存环境。因此对常用的土壤重金属快速监测技术进行分析，并对其应用进行总结。

土壤重金属；快速监测技术；应用

目前，对土壤的重金属进行快速监测的技术有很多，比较常用的主要有三种，即X射线荧光光谱技术、生物传感器监测技术，以及激光诱导击穿光谱监测技术。通过对土壤中重金属含量及种类进行监测，能够根据监测结果对土质进行评估，从而采取相应措施改善土壤环境。

1 常用的土壤重金属快速监测技术

1.1 X射线荧光光谱技术

X射线荧光光谱技术主要用于对样品进行定量分析，也可对其进行定性分析，其原理是，样品能够吸收X射线，且吸收的X射线会受样品成分及含量的影响。其中，比较常用的是XRF多元素分析技术，用X射线对试验样品进行照射，试验样品中的元素会随之产生荧光，于是，可根据荧光的波长和能量，对试验样品中的元素类型和含量作出判断。这种监测技术的优点在于，可直接对成品进行分析，且在对样品进行监测的过程中，不会造成污染，也不会破坏样品，监测的时间短，但监测结果的可靠性高。

1.2 生物传感器监测技术

生物传感器监测技术需要在电极或者生物膜上，固定蛋白质、酶，且这两种物质具有特异性，从而对其中的重金属进行快速的监测。此监测技术中会用到具有生物识别能力的物质，将其与待监测的物质结合起来，就会发生相应的变化，而变化情况会被转换为电信号或者光信号，这些信号很容易捕捉，根据信号就能分析出待监测物质的含量。现阶段，比较常用的传感器有几种，包括生物传感器、细胞传感器和免疫传感器等。

1.3 激光诱导击穿光谱技术

物质的等离子体会发光，激光诱导击穿光谱技术就是利用这种发光原理，对物质的成分进行分析。此技术的具体工作原理如下：在激光射入会聚透镜时，光束被会聚，在峰值高、密度大、功率大的条件下，物质的表面组分会被气化和电离，从而将高温高能的等离子体激发出来，光学系统会将其辐射出的原子、离子光谱收集起来，再往仪器的狭缝输入光纤耦合，然后将光谱信息输送至计算机进行分析，就能判断出被测物质的成分和含量[1]。这种技术的优点比较明显，比如，可以在同一时间对不同的元素进行分析，无论定量还是定性分析都可以，且能够对所有状态的物质进行监测。并且，在监测前，不需要对样品进行预处理，不仅能够进行连续监测，还能提升分析的效率。

2 土壤重金属快速监测技术的应用及前景

2.1 X射线荧光光谱技术的应用及前景

X射线荧光光谱技术由于具有监测时间短、对样品无损害等优势，所以这项技术的发展速度是最快的。在此技术的基础上，荧光激发形式又有所优化，新的激发形式能够避开基体效应背景所带来的干扰，但对土壤中的重金属含量进行分析时，方法却不够合理。因此，需要对光谱线的处理、本底的扣除以及基体的校正等进行研究，以提升其准确性和科学性。此外，还需要对谱峰识别方法进行研究，以确保识别的正确性。目前，我国使用的X射线荧光光谱仪，能够对超标的锌、铬、铜等重金属元素进行检测。因此，此项技术在未来的发展中，应该致力于降低检出限，在定性分析的基础上，提高定量检测的准确性。

2.2 生物传感器监测技术的应用及前景

生物传感器检测技术、免疫分析技术等，由于受到酶的单一选择性的影响，很少被用于对土壤的重金属进行监测中，加上单克隆抗体具有特异性，所以很难对多种元素进行同步分析。因此，在未来的发展中，以多免疫抗体、多酶抑制为原理的生物传感器监测技术，是发展的重点。目前，纳米技术、物质固定化技术等已经得到广泛的应用，且发展速度非常快。因此，未来在对生物传感器设备进行开发时，应将开发重心放在提升设备的精度、缩小设备的体积、实现设备的智能化操作上。

2.3 激光诱导击穿光谱技术及前景

激光诱导击穿光谱监测技术的发展速度相对较快，由于对土壤样品进行监测，得到的谱线密度非常复杂，所以此项技术在未来的发展中，应该将重心放在提升样品的表面平整度上，并注意对样品产生的基体效应进行克服。此外，对激光诱导击穿光谱监测技术进行优化时，还要注意改善激光能量抖动的情况，并对样品的疏密程度进行控制。只有在排除各种干扰因素的影响后，才能在对土壤中的重金属进行监测时，真正降低其检出限[2]。目前，市场上的相关仪器能够满足对土壤重金属进行分析的需要，但是，对土壤重金属进行定量分析的局限性却很大。因此，未来应加强对土壤重金属的定量分析，从而提升监测的准确性和实效性。

3 结束语

综上所述，在对土壤重金属进行监测时，常用的技术主要有X射线荧光光谱监测技术、激光诱导击穿光谱监测技术，以及生物传感器监测技术。前两项技术发展速度较快，且日趋成熟，后者的应用相对较少。在未来的发展中，要注意克服这些技术在目前使用中的问题，降低检出限，从而提升土壤重金属快速监测的效率。

[1] 施玉格.农田土壤重金属污染监测技术的发展[J].资源节约与环保，2014，（9）：123.

[2] 王豹，余建新，黄标，等.便携式X射线荧光光谱仪快速监测重金属土壤环境质量[J].光谱学与光谱分析，2015，（6）：1735-1740.

Research and Application of Heavy Metal Rapid Monitoring Technology in Soil

Fan Jian-zhao

Heavy metals are one of the main pollutants in the environment.If the pollutants are harmful，they need to monitor the types and contents of heavy metals in the soil.Only by correctly assessing the type and content of heavy metals in the soil can we take targeted measures to control the environmental pollution caused by them and provide a safe living environment for the society.In this paper，the commonly used heavy metal rapid monitoring technology of soil analysis，and its application is summarized.

soil heavy metals；rapid monitoring technology；application

X833

B

1003–6490（2017）03–0040–01

2017–02–11

樊建钊（1984—），男，广东中山人，助理工程师，主要从事环境监测方面工作。