土壤中重金属元素含量的检测分析

2021-11-29丁浩

中国金属通报 2021年8期

丁浩

（新疆维吾尔自治区分析测试研究院，新疆乌鲁木齐 830011）

随着工业废水排放、污水灌溉、农药大量使用等，造成土壤重金属情况加重。重金属污染会造成土壤板结、结构变化，造成农作物减产，直接造成较大的经济损失。而且，重金属会通过食物链影响到人类健康。随着城镇化建设速度加快，废水、废渣、废气等污染物排放不断增加且随意排放，对土壤造成严重污染，导致其中重金属含量持续超标。作为一个农业大国，土壤遭受污染，甚至很多近郊耕地出现不同程度的重金属污染。因此加强土壤重金属污染监测与防治具有现实意义。

1 土壤中重金属元素含量的检测

1.1 对目标区域调查研究

为了对土壤遭受重金属污染的真实情况进行全面了解，就需要去对遭受污染的区域展开一次精细检测。针对遭受污染的土壤中所含重金属物质的种类以及含量进行详细检测。

首先，通过走访、调查，寻找到受污染最严重的土壤区域，包括因遭受污染而对周边树木、农作物生长等产生怎样影响，经过周边居民的具体描述，有一个大概了解，在了解的前提下对需要进行土壤检测的区域进行详细划定。

1.2 做好目标地取样调查

在划定详细的土壤检测区域后，之后需要对监测区域内土壤进行取样。取样时，工作人员一定要尽可能确保所取土壤样品在测定区域内均匀分布，最大限度保证最终检测数据和平均值接近土壤实际污染程度。同时，技术人员在取样时需要在地图上详细标注取样点位置，便于后期在电脑上标注并绘制土壤污染分布图提供详细的位置及数据参考。

在取样完后，需要对所取土壤样品进行简单处理，通过有效方式去除其中所含有的水分、垃圾和其他杂质，而这些物质的存在会对最终监测数据的精度造成严重影响。因此，工作人员在实际操作前需要先对土壤样品中的水分进行处理，使其自然晾干，然后通过过滤、筛选等操作对其中杂质进行分离处理，确保最终得到干净、干燥的土壤样品，为检测工作的开展提供保证。

1.3 快速检测技术的应用

在进行土壤重金属污染监测工作时，最用的方法是光谱检测技术。该技术可以准确检测土壤中重金属离子含量，这也是国家标准的检测方法之一。光谱检测过程中需要运用大量设备，对土壤中重金属含量分析时花费大量时间与成本，还需要运用放射性原则，检测时需要专业技术人员，避免发生检测安全事故。

电化学分析法，此种检测方法即利用物质在溶液中以及电极上电化学性质差异，建立的分析检测方法。基于DNA重金属电化学传感器，以电极作为信号转换器界面，在电极表面固定DNA或RNA探针，以待检测重金属离子前后构型的改变进行检测，得到具有电活性信号指示剂产生的电化学信号，完成对被测金属离子的定性和定量检测。在实际应用中，重金属元素检测时，所需各项专业试剂种类比较少，且操作工艺简单，还具有灵敏度高特点，具有较大的应用优势。

具体在使用全扫描检测方式时，可以尽量使用大浓度的农药样品，通过将检测结果与图谱中内容对照，可以明确标记样品的峰值时间。在现实生活中，由于样品中的农药残留量相对较少，因此使用全扫描的方式难以确定农药残留的性质和程度。因此对于这种微小样品而言，离子检测模式能够发挥出更重要的作用。在具体的工作中，可以按照以下的步骤测试：第一，借助大浓度的样品进行全扫描，掌握好各种残留物的出峰时间，其次可以根据残留物的特征锁定特征离子。最后通过峰值时间以及离子的丰度进行定性分析。

2 土壤重金属污染的防治修复措施分析

2.1 重视固体废弃物处理

比如针对人们日常生活中产生的来垃圾，需要严格按照生活垃圾分类标准进行处理，包括可回收垃圾、不可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾等等。而对于农业生产所产生的秸秆以及其他固体垃圾，相较而言其所能产生的危害性较小，处理起来也相对安全，简单。但是对于医疗垃圾，如过期药品、医用针头、注射器等医疗废物；或者工业垃圾中的废旧电池、过期油漆、盛放过含有重金属成分的瓶瓶罐罐等，这些物品本身就存在极大危害性，若在后期处理过程中不能做好相关分类和处理，而是随意丢弃，乱堆乱放，极有可能发生二次化学反应或者引发爆炸，严重者可能产生对人体有害的射线等等，其严重程度不可想象。所以，在环境工程建设过程中，一定要加强对这类固体垃圾的分类和处理，以免操作不当引发更严重的危害和污染，为人类生存和环境建设造成不可挽回的伤害。

在将各种不同的固体废弃物进行分类回收之后，相关部门需要根据各种固体废弃物的特性特点，采用不同的处理方式对进行针对性处理。比如生活垃圾，对其中可回收部分可通过粉碎、压实、固化等操作对其进行二次回收和利用；而对于其中的厨余垃圾和动物粪便、尸体以及植物落叶等，可借助微生物进行发酵和分解处理，将其转化为可供农业生产利用的肥料、可供燃烧的沼气或者牛羊食用的饲料等。如此不仅将这些可能对环境造成污染和破坏的垃圾进行了有效处理，还通过有效措施将其变废为宝，实现二次利用。而对于建筑生产所产生的建筑垃圾，因为其数量过大的原因，再建筑开始时就要做好相关预处理措施，对于不可回收再利用的建筑垃圾可进行掩埋处理。而对于可能对人们生命健康产生威胁的医用垃圾和工业生产所产生的废弃物，则需要按照严格的分类方式和处理过程对其进行处理。

2.2 源头控制及后期处理

2.2.1 源头控制

大力推广并施撒无污染的农业有机肥。首先，通过有效措施，尽可能减少在农业种植过程中，对于化学农药的使用。在具体种植操作中，尽可能采用可降解的农业地膜开展农业种植活动。其次，在进行农业灌溉时，尽可能选用经过净化处理的工业用水。如经过微生物修复、高等植物修复或者底泥疏浚、人工湿地等方法对农业灌溉用水进行全面净化，保证灌溉用水的安全性。最后，针对“三废”展开针对性治理，同时全面预防，提高警惕，以免因为出现大气沉降，而导致土壤遭受重金属污染事件的再次发生。

2.2.2 阻断过程

对于已经造受到重金属污染的土壤，为了防止污染程度的进一步加重和污染面积发生迁徙，在此过程中，可采用过程阻断工艺技术对已经遭受污染的土壤进行阻断及相关隔离处理。现阶段，针对土壤遭受重金属污染而采取的阻断工艺技术，主要处理方法是向已经遭受重金属污染的土壤中添加有机物、无机物、复合物以及微生物等具有钝化剂性质的物质，使两者发生反应，以此降低或改变土壤中重金属之前的化学状态，使其发生钝化，以此最大程度降低土壤中重金属的水溶性以及可能在植物生长过程中发生的转移。

2.2.3 末端修复

针对土壤中重金属污染物所进行的末端修复技术，主要是采用富集或者超富集类植物进行修复或者对重金属活化物进行修复。而且富集或者超富集类植物修复技术又被称为植物提取技术或者植物萃取技术。主要通过龙葵、蓖麻、皇竹草、巨菌草或者超级累油菜等一些富集或者超富集类植物将土壤中所含有的重金属元素从遭受污染的土壤中富集并转移至相对而言便于处理的部分地方。这种末端修复处理技术不仅成本低，而且易管理，能够实现原位修复。重金属活化修复技术在修复遭受重金属污染的土壤时，其工作的本质是通过生物或者化学等操作，提升超级累植物本身对于重金属的富集处理效果，以此达到将重金属从土壤中转移的作用。

2.3 污染土壤的修复技术

2.3.1 物理修复技术

物理修复中最常用的手段就是对遭受污染的土壤进行深耕、去土或者换土。该修复方法的优点在于其对土壤中重金属的去除效率比较高。但缺点也比较明显，不仅所耗工程量较大，成本高，需要大量人力、物力和财力，而且对的破坏性极大，只适用于污染面积较小的区域。相比传统物理修复，电动修复处理技术更加便捷、快速，成本低廉，便于控制，而且不会对土壤结构造成损害。具体操作为：将两个电极插入到受污染的土壤中，其中重金属离子在受到直流电压影响时，会自发进行富集和转移，从另一端析出。但该方法也有一个致命缺点，即只适合渗透性较低的黏土地质。热处理修复技术主要通过电热修复技术，将土壤中易挥发的Se、 As、 Hg 等有害物质从土壤中析出，优点为操作简单、易实施；缺点在于整个过程消耗电能，需要大量花费，而且严重危害土壤结构，污染环境，在实际操中对很少使用该方法。

2.3.2 化学修复技术

在化学修复技术中，最常用到的两种方法是化学淋洗技术和稳定固化修复技术。在使用化学淋洗技术时，要先对土壤受污染的程度以及其中重金属物质的含量、种类等进行检测分析，选择合适淋洗液，通过清洗法去除其中重金属物质。该技术的优点在于操作简单，缺点为对土壤土质有一定要求，我国很多地区由于土质原因并不适用，而且可能因为淋洗液的选用不当，对土壤造成二次污染。稳定固化修复技术称为一种非永久性修复技术，该技术的修复原理在于阻碍土壤中重金属的释放含量，通过钝化操作，降低土壤中重金属物质的迁移性，通过抑制其向农作物本身的迁移，以此降低重金属物质对人体的伤害。在稳定固化修复操作中常用的钝化剂有电厂灰、铁锰氧化物和石灰等物质。

2.3.3 合理运用生态修复技术

农业生态修复技术，即农业生产过程中转变传统耕作模式，通过一些特定、特殊的农作为，达到对土壤中重金属物质的吸收和控制，通过食物链的模式，逐渐减轻或去除土壤中重金属物质的含量。

再利农业生态修复技术治理被重金属污染的土壤时，需要对其中所种植的农作物种类进行及时调整，选用合适的有机肥，同时减少工业化肥的使用。而具体的修复措施包括：对土壤ph值进行调控和控制、改变土壤养分以及水分含量，通过有效引导，控制并减少其中重金属物质的含量。相比其它修复技术，该方法的优势在于可操作性强、成本低，而且市场技术成熟，但缺点也十分明显，需要耗费较长的周期。