現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)在農(nóng)田重金屬污染監(jiān)測中的應(yīng)用研究論文
農(nóng)田土壤是人類賴以生存的各類糧食作物生長的最基礎(chǔ)的自然條件，因此其生態(tài)問題始終是各國科學(xué)家研究的一個重點方向。我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，所以農(nóng)田對于我國的發(fā)展有著至關(guān)重要的地位。隨著工業(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)生著巨大的轉(zhuǎn)變，土壤重金屬污染尤為嚴(yán)重。要想可以更好地對土壤環(huán)境加以監(jiān)測與控制，對土壤重金屬開發(fā)并研究有效的監(jiān)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)行簡要的研究與探討。
重金屬污染通常指汞、鎘、鉛、鉻還有類金屬砷等具有顯著毒性的重金屬產(chǎn)生的污染。由于重金屬毒性極大、難于降解、極易積累，同時對作物的生長、品質(zhì)以及質(zhì)量等都會造成影響，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?qū)ξ覀兊慕】翟斐赏{的隱藏因素。所以研究與開發(fā)可以有效地監(jiān)測土壤重金屬的技術(shù)已經(jīng)勢在必行。本文接下來對實驗室監(jiān)測以及現(xiàn)場快速檢測進(jìn)行簡要的分析，通過對其進(jìn)行對比分析，從而在今后的選擇中可以根據(jù)實際情況選擇最佳的監(jiān)測技術(shù)。
1實驗室監(jiān)測技術(shù)
實驗室監(jiān)測是一種較為傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)，通常步驟是田間土壤采樣，之后經(jīng)過前期處理，最后再進(jìn)行樣品分析以及進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。由于實驗室監(jiān)測擁有精度高、線性范圍廣、檢出限度低、抗干擾能力強(qiáng)以及準(zhǔn)確度高的優(yōu)勢;同時，實驗室監(jiān)測還便于對土壤中的重金屬形態(tài)和價態(tài)進(jìn)行測量。因此目前重金屬污染監(jiān)測依然是主要采用實驗室檢測。實驗室監(jiān)測的分析方式通常有光學(xué)法光譜法和光度法等常用監(jiān)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)類設(shè)備展開分析，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(jiān)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。但是在實際的監(jiān)測中，往往需要根據(jù)實際情況進(jìn)行土壤監(jiān)測方法的選取。在無法使用光度法或光譜法進(jìn)行監(jiān)測時，應(yīng)該選用化學(xué)分析法加以監(jiān)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。實驗室監(jiān)測還有通過特定化學(xué)反應(yīng)作基礎(chǔ)的化學(xué)分析法以及利用電化學(xué)儀器作為基礎(chǔ)的極譜分析法。這里化學(xué)分析法具有檢測結(jié)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(nèi)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擁有較多的應(yīng)用。極譜分析法則具有選擇性強(qiáng)、適用范圍廣、可以進(jìn)行連續(xù)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(xiàn)場快速監(jiān)測技術(shù)
實驗室檢測如果要進(jìn)行大面積的土壤質(zhì)量評估調(diào)查以及土壤修復(fù)實驗研究，那么就要通過大面積的進(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，不但需要投入極多的人力、財力以及物力，同時還要耗費很長的檢驗時間。此外，樣品在采集、運輸、儲存和測定時具有著非常嚴(yán)格的要求。因此在每個環(huán)節(jié)存在一定失誤均會使測量結(jié)果有所偏差。同時會使樣品極易出現(xiàn)二次污染，無法快速的分析出土壤內(nèi)存在的重金屬含量，使的實驗室檢測技術(shù)受到了極大的限制其應(yīng)用。所以，研制出能夠在現(xiàn)場進(jìn)行快速監(jiān)測是非常必要的。當(dāng)前時期主要的現(xiàn)場檢測技術(shù)有LIBS技術(shù)以及土壤磁化監(jiān)測技術(shù)等。
2.1 LIBS技術(shù)
LIBS技術(shù)即激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)。該技術(shù)是一項新開發(fā)出來的技術(shù)，主要是用于現(xiàn)場土壤成分檢測。在檢測過程中把樣品加以分析，通過會聚透鏡系統(tǒng)發(fā)送至激光器內(nèi)，激光器的作用是為其提供一定的光源，以此來激發(fā)產(chǎn)生等離子狀態(tài)，之后激光器把數(shù)據(jù)利用電源上傳至計算機(jī)中。此外，土壤樣品展開光學(xué)系統(tǒng)檢測過程中，需經(jīng)由光纖把數(shù)據(jù)輸送至光譜儀中，經(jīng)由脈沖延時器來對土壤內(nèi)的重金屬進(jìn)行檢測，之后把該數(shù)據(jù)也上傳至計算機(jī)內(nèi)。所以把這兩個不同的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行結(jié)合，從而產(chǎn)生出了較為精確的數(shù)據(jù)。
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。可以實現(xiàn)對多種元素的共同分析。可以實現(xiàn)在不接觸或破壞下進(jìn)行現(xiàn)場土壤的快速監(jiān)測，不再需要對樣品進(jìn)行預(yù)處理，使得對象的不會出現(xiàn)二次污染。此外還能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測的連續(xù)性進(jìn)行，真正實現(xiàn)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(yīng)、信噪比的提升、周圍環(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(jiān)測
隨著LIBS技術(shù)發(fā)展被不斷的完善，磁化技術(shù)也被逐漸應(yīng)用到了現(xiàn)場的檢測。因磁化現(xiàn)場加測較為便捷，在對土壤成分展開分析時，可以檢測出農(nóng)田土壤內(nèi)部磁化度、有機(jī)巖以及水分等數(shù)據(jù)。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，來展開對污染程度的判定。在現(xiàn)場檢測技術(shù)中，磁化技術(shù)由于擁有簡便、快速等優(yōu)點。所以，該技術(shù)更為方便實施，從而使檢測工作效率得到了很大的提升。
和傳統(tǒng)的化學(xué)檢測方式相比，磁化監(jiān)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(xiàn)場展開測量。雖然該技術(shù)是一項間接測量重金屬的方式，但是測量過程簡單且重復(fù)性好。而且在檢測時可以避免在大面積檢測時所進(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(bǔ)，這是一種有效輔助進(jìn)行土壤污染研究時的技術(shù)。
但是能夠?qū)ξ镔|(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)行測量時無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(bǔ)充。另外，當(dāng)前時期所采取的磁化參數(shù)具有一定的局限性，還要對其進(jìn)行加以提煉最為簡便、有效的參數(shù)。不斷強(qiáng)化單一磁化測量向多磁化參數(shù)發(fā)展，從而對其加以綜合的利用。同時對重金屬影響磁性礦物因素及其機(jī)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，從而使將來的磁性研究擁有更大的潛力。
3結(jié)語
土壤對于人類的生存發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，土壤的質(zhì)量對我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著非常直接的影響。然而隨著工業(yè)化以及城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，使得土壤內(nèi)的重金屬污染也日益的嚴(yán)重，也使得我國的農(nóng)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(qiáng)監(jiān)測，同時，不斷的對各類監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行深入的研究和開發(fā)。不僅要在實驗室中進(jìn)行監(jiān)測手段的不斷創(chuàng)新，對于現(xiàn)場的檢測手段也要加以重視。在今后的農(nóng)田土壤的調(diào)查中要通過將實驗室與現(xiàn)場相結(jié)合的方式，展開對土壤中的重金屬的監(jiān)測，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，從而使我國的土壤質(zhì)量得到不斷的提升。
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