現代工業(yè)技術(shù)在農田重金屬污染監測中的應用研究論文
農田土壤是人類(lèi)賴(lài)以生存的各類(lèi)糧食作物生長(cháng)的最基礎的自然條件，因此其生態(tài)問(wèn)題始終是各國科學(xué)家研究的一個(gè)重點(diǎn)方向。我國作為一個(gè)農業(yè)大國，所以農田對于我國的發(fā)展有著(zhù)至關(guān)重要的地位。隨著(zhù)工業(yè)化以及城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，人們的周邊環(huán)境也在發(fā)生著(zhù)巨大的轉變，土壤重金屬污染尤為嚴重。要想可以更好地對土壤環(huán)境加以監測與控制，對土壤重金屬開(kāi)發(fā)并研究有效的監測技術(shù)以及儀器顯得非常的迫切。本文便對這些技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的研究與探討。
重金屬污染通常指汞、鎘、鉛、鉻還有類(lèi)金屬砷等具有顯著(zhù)毒性的重金屬產(chǎn)生的污染。由于重金屬毒性極大、難于降解、極易積累，同時(shí)對作物的生長(cháng)、品質(zhì)以及質(zhì)量等都會(huì )造成影響，特別是其可以被作物吸收后從而進(jìn)入食物鏈加以富集，最終成為了能夠對我們的健康造成威脅的隱藏因素。所以研究與開(kāi)發(fā)可以有效地監測土壤重金屬的技術(shù)已經(jīng)勢在必行。本文接下來(lái)對實(shí)驗室監測以及現場(chǎng)快速檢測進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，通過(guò)對其進(jìn)行對比分析，從而在今后的選擇中可以根據實(shí)際情況選擇最佳的監測技術(shù)。
1實(shí)驗室監測技術(shù)
實(shí)驗室監測是一種較為傳統的監測技術(shù)，通常步驟是田間土壤采樣，之后經(jīng)過(guò)前期處理，最后再進(jìn)行樣品分析以及進(jìn)行數據處理。由于實(shí)驗室監測擁有精度高、線(xiàn)性范圍廣、檢出限度低、抗干擾能力強以及準確度高的優(yōu)勢;同時(shí)，實(shí)驗室監測還便于對土壤中的重金屬形態(tài)和價(jià)態(tài)進(jìn)行測量。因此目前重金屬污染監測依然是主要采用實(shí)驗室檢測。實(shí)驗室監測的分析方式通常有光學(xué)法光譜法和光度法等常用監測分析方式，此外，還有部分其他分析方法如化學(xué)分析法與極譜法等。
1.1光度法或光譜法
光度法或光譜法是利用光學(xué)類(lèi)設備展開(kāi)分析，對土壤中存在的金屬元素或離子成分進(jìn)行分析，以此來(lái)直接或間接的確定土壤中的含有的重金屬成分。光度法由于具有投入少，可以被廣泛運用到基層土壤重金屬監測中。光譜法由于一次性投入較大，人員操作要求較高，因此不能在基層廣泛的進(jìn)行。但是在實(shí)際的監測中，往往需要根據實(shí)際情況進(jìn)行土壤監測方法的選取。在無(wú)法使用光度法或光譜法進(jìn)行監測時(shí)，應該選用化學(xué)分析法加以監測。
1.2化學(xué)分析法
除了上述提到的光譜法以及光度法進(jìn)行重金屬的檢測方法之外。實(shí)驗室監測還有通過(guò)特定化學(xué)反應作基礎的化學(xué)分析法以及利用電化學(xué)儀器作為基礎的極譜分析法。這里化學(xué)分析法具有檢測結果精確、耗費的費用較少，然而其具有較差的選擇性，而且樣品前處理較為繁瑣檢測靈敏度較低。因此其只能運用到對樣品內的常量組分進(jìn)行分析，在以往的土壤重金屬測定含量以及微量元素研究時(shí)擁有較多的應用。極譜分析法則具有選擇性強、適用范圍廣、可以進(jìn)行連續測定以及精度高等優(yōu)勢，然而其分辨率低、靈敏度也較差，而且很容易造成二次汞污染。
2現場(chǎng)快速監測技術(shù)
實(shí)驗室檢測如果要進(jìn)行大面積的土壤質(zhì)量評估調查以及土壤修復實(shí)驗研究，那么就要通過(guò)大面積的進(jìn)行土壤采樣。但是因每次分析樣品均需要很高的資金投入，并且每次的分析項目是有所限制的。因此在進(jìn)行大量樣品分析檢測時(shí)，不但需要投入極多的人力、財力以及物力，同時(shí)還要耗費很長(cháng)的檢驗時(shí)間。此外，樣品在采集、運輸、儲存和測定時(shí)具有著(zhù)非常嚴格的要求。因此在每個(gè)環(huán)節存在一定失誤均會(huì )使測量結果有所偏差。同時(shí)會(huì )使樣品極易出現二次污染，無(wú)法快速的分析出土壤內存在的重金屬含量，使的實(shí)驗室檢測技術(shù)受到了極大的限制其應用。所以，研制出能夠在現場(chǎng)進(jìn)行快速監測是非常必要的。當前時(shí)期主要的現場(chǎng)檢測技術(shù)有LIBS技術(shù)以及土壤磁化監測技術(shù)等。
2.1 LIBS技術(shù)
LIBS技術(shù)即激光誘導擊穿光譜技術(shù)。該技術(shù)是一項新開(kāi)發(fā)出來(lái)的技術(shù)，主要是用于現場(chǎng)土壤成分檢測。在檢測過(guò)程中把樣品加以分析，通過(guò)會(huì )聚透鏡系統發(fā)送至激光器內，激光器的作用是為其提供一定的光源，以此來(lái)激發(fā)產(chǎn)生等離子狀態(tài)，之后激光器把數據利用電源上傳至計算機中。此外，土壤樣品展開(kāi)光學(xué)系統檢測過(guò)程中，需經(jīng)由光纖把數據輸送至光譜儀中，經(jīng)由脈沖延時(shí)器來(lái)對土壤內的重金屬進(jìn)行檢測，之后把該數據也上傳至計算機內。所以把這兩個(gè)不同的數據結果進(jìn)行結合，從而產(chǎn)生出了較為精確的數據。
與以往的光譜測量技術(shù)相比較，LIBS技術(shù)擁有如下優(yōu)勢�？梢詫�(shí)現對多種元素的共同分析�？梢詫�(shí)現在不接觸或破壞下進(jìn)行現場(chǎng)土壤的快速監測，不再需要對樣品進(jìn)行預處理，使得對象的不會(huì )出現二次污染。此外還能夠實(shí)現監測的連續性進(jìn)行，真正實(shí)現進(jìn)行快速分析。但是由于該技術(shù)是新興的技術(shù)，其在諸多方面還需要加以完善。為了使其成為一項較為成熟的技術(shù)，具有低檢測限以及高靈敏度等優(yōu)勢，還有許多的技術(shù)需要突破。這是因為該技術(shù)的影響因素較多，諸如樣品理化性質(zhì)、樣品基質(zhì)效應、信噪比的提升、周?chē)h(huán)境、激光功率等。上述因素LIBS造成的影響和最佳測定條件的限定均需要加以研究。
2.2磁化技術(shù)監測
隨著(zhù)LIBS技術(shù)發(fā)展被不斷的完善，磁化技術(shù)也被逐漸應用到了現場(chǎng)的檢測。因磁化現場(chǎng)加測較為便捷，在對土壤成分展開(kāi)分析時(shí)，可以檢測出農田土壤內部磁化度、有機巖以及水分等數據。所以，磁化程度高的土壤，所含有的重金屬的量也就較高。因此可以利用對土壤瓷化程度進(jìn)行檢測，來(lái)展開(kāi)對污染程度的判定。在現場(chǎng)檢測技術(shù)中，磁化技術(shù)由于擁有簡(jiǎn)便、快速等優(yōu)點(diǎn)。所以，該技術(shù)更為方便實(shí)施，從而使檢測工作效率得到了很大的提升。
和傳統的化學(xué)檢測方式相比，磁化監測擁有如下優(yōu)勢。磁測儀器較為輕巧、靈敏度較高，能夠攜帶其至現場(chǎng)展開(kāi)測量。雖然該技術(shù)是一項間接測量重金屬的方式，但是測量過(guò)程簡(jiǎn)單且重復性好。而且在檢測時(shí)可以避免在大面積檢測時(shí)所進(jìn)行的大量采樣以及土樣處理等工作的繁瑣程度，可以切實(shí)的提高工作效率。這些優(yōu)勢可以對化學(xué)分析耗費大量的人力、財力以及物力的缺陷加以彌補，這是一種有效輔助進(jìn)行土壤污染研究時(shí)的技術(shù)。
但是能夠對物質(zhì)磁化產(chǎn)生影響的因素很多，因此在利用磁化技術(shù)進(jìn)行測量時(shí)無(wú)法完全精確地對污染程度加以判定，要利用其它方法對其進(jìn)行補充。另外，當前時(shí)期所采取的磁化參數具有一定的局限性，還要對其進(jìn)行加以提煉最為簡(jiǎn)便、有效的參數。不斷強化單一磁化測量向多磁化參數發(fā)展，從而對其加以綜合的利用。同時(shí)對重金屬影響磁性礦物因素及其機理加以探究，從不同的方面對土壤變化資料進(jìn)行完善。將研究成果從定性到半定量直至全定量方向發(fā)展，從而使將來(lái)的磁性研究擁有更大的潛力。
3結語(yǔ)
土壤對于人類(lèi)的生存發(fā)展有著(zhù)至關(guān)重要的作用，土壤的質(zhì)量對我國的農業(yè)生產(chǎn)有著(zhù)非常直接的影響。然而隨著(zhù)工業(yè)化以及城鎮化的不斷發(fā)展，使得土壤內的重金屬污染也日益的嚴重，也使得我國的農業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量在不斷的下降。為此，需要對土壤中的重金屬加強監測，同時(shí)，不斷的對各類(lèi)監測技術(shù)進(jìn)行深入的研究和開(kāi)發(fā)。不僅要在實(shí)驗室中進(jìn)行監測手段的不斷創(chuàng )新，對于現場(chǎng)的檢測手段也要加以重視。在今后的農田土壤的調查中要通過(guò)將實(shí)驗室與現場(chǎng)相結合的方式，展開(kāi)對土壤中的重金屬的監測，并建立相應的數據庫，從而使我國的土壤質(zhì)量得到不斷的提升。
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