中國是一個人口大國, 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)田土壤的各種指標及其變化情況。因此, 提高相應的監(jiān)測技術(shù)是十分必要的。農(nóng)田土壤重金屬污染, 會影響植物正常生長, 誤食含有重金屬的農(nóng)產(chǎn)品會危及人體健康。因此, 本文深入研究了農(nóng)田土壤重金屬監(jiān)測分析技術(shù), 以提高監(jiān)測水平, 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準, 對土壤質(zhì)量和農(nóng)作物生長都會有很大的負面影響。更為嚴重的是, 人食用重金屬超標的農(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, 土壤中的某些重金屬元素比原來的含量高很多, 導致生態(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)或者處理不達標直接排放到土壤中。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)測技術(shù)分類

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

2.1 實驗室監(jiān)測方法

實驗室監(jiān)測的主要步驟是現(xiàn)場取樣, 根據(jù)所取樣本進行重金屬元素的分析監(jiān)測。主要方法有物理試驗法、化學試驗法、光度法等, 通過監(jiān)測分析, 人們可以提煉出精確的試驗數(shù)據(jù), 從而保證試驗的準確性和數(shù)據(jù)的精密性。這要求相關(guān)工作人員盡職盡責, 全身心地投入監(jiān)測工作中。

2.1.1 光度法

光度法的試驗依據(jù)是光學分析基礎(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用于重金屬監(jiān)測中。人們應該根據(jù)土壤實際情況選擇監(jiān)測技術(shù), 不適合選用光度法時, 應該選擇其他監(jiān)測方法, 如化學監(jiān)測方法。

2.1.2 化學分析法

化學分析法是實驗室監(jiān)測的基礎(chǔ)方式, 它是最為精確的監(jiān)測方法之一。化學監(jiān)測法的原理是利用化學儀器以及相關(guān)化學試劑進行分析, 得出監(jiān)測數(shù)據(jù)?；瘜W監(jiān)測法有效地減少了試驗成本, 提高了試驗數(shù)據(jù)的精確性。所以, 合理運用化學監(jiān)測法能夠大大減少監(jiān)測成本。

2.2 現(xiàn)場快速監(jiān)測方法

現(xiàn)場監(jiān)測, 是指對土壤中的重金屬元素進行現(xiàn)場實地監(jiān)測。土壤突然受到大面積的重金屬污染時, 現(xiàn)場監(jiān)測能夠很好地監(jiān)測受污染土壤的污染狀況, 使人分析土壤污染變化的特點, 提出相應的治理方法。結(jié)合原有的實驗法, 這樣能夠大大地提高監(jiān)測效率。

2.2.1 激光誘導擊穿光譜技術(shù)

近年來, 隨著科技的發(fā)展, 新的監(jiān)測方法不斷出現(xiàn)。最為矚目的是激光誘導擊穿光譜技術(shù), 該技術(shù)的主要原理是經(jīng)過透鏡系統(tǒng)將所需監(jiān)測的樣本傳輸?shù)较鄬募す馄髦? 通過相關(guān)技術(shù)手段, 將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C進行匯總分析, 然后經(jīng)過光譜儀的成像進行結(jié)果整合[3]。該技術(shù)的出現(xiàn)使得土壤重金屬污染監(jiān)測技術(shù)所得的數(shù)據(jù)更加精密, 進一步提高監(jiān)測精度。

2.2.2 磁化率技術(shù)監(jiān)測

磁化率技術(shù)監(jiān)測是激光誘導技術(shù)擊穿光譜技術(shù)進一步發(fā)展的結(jié)果。磁化率技術(shù)監(jiān)測手段操作簡便、容易接受, 能夠精確掌握所測土樣的性質(zhì), 如土壤磁化率、水分、有機鹽等。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)測效率。

3 土壤中重金屬監(jiān)測分析技術(shù)

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

3.1 采樣布點設(shè)置

在進行土壤污染監(jiān)測前, 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、帶狀或均勻布點法等布點方法。

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)測數(shù)據(jù)的精確性。根據(jù)污染土壤的類型, 試驗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, 按照確定的采集點進行合理采集。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, 一般可對采集土壤現(xiàn)場進行拍照, 方便后期進行數(shù)據(jù)對比, 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)測數(shù)據(jù)的準確性, 所以土壤采集完成后, 需要將采集的土壤樣本送入實驗室進行土壤樣品制備。制備土壤樣品時, 首先對采集的土壤進行風干處理, 將土壤樣本放置于通風位置, 進行緩慢風干, 同時在風干時必須避免陽光照射, 防止陽光照射導致某些重金屬數(shù)據(jù)的不準確。在樣本達到半干的狀態(tài)時, 將樣本土塊壓碎, 不斷翻動。

3.4 土壤樣品測試及結(jié)果分析

3.4.1 土壤樣品測試設(shè)備及試劑選擇

土壤樣本測試設(shè)備和相關(guān)試劑的選擇對試驗過程的安排影響較大, 對試驗數(shù)據(jù)的準確度有直接影響。所以, 選擇合理的土壤樣本試驗設(shè)備極為重要。本次試驗選擇的設(shè)備為等離子發(fā)射光譜儀、測汞儀、電熱板、消解儀等。選擇的試劑有標準溶劑等。

3.4.2 土壤樣品消解

在進行土壤樣品消解時, 必須要考慮試劑的種類和純度, 實際試驗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。風干程度對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, 土壤粒度越小, 試驗監(jiān)測結(jié)果將會越精確, 所以試驗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策

4.1 加強預防, 控制污染

土壤重金屬污染的防治方法主要有預防污染的排放, 嚴格控制污染源。第一, 重點控制工業(yè)三廢的排放, 督促相關(guān)工廠進行廢水處理, 合理排放廢水, 減少廢水對土壤重金屬含量的影響, 必要時, 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)對土壤重金屬含量的影響。政府部門要加強宣傳, 引導農(nóng)民科學使用肥料, 力爭將土壤重金屬控制在合理范圍。

4.2 增施有機肥, 吸收重金屬

對農(nóng)田來說, 使用有機肥料代替化學肥料, 減少化學肥料的使用量, 從而減少土壤中的重金屬含量。動植物的有機肥料含有降解重金屬的物質(zhì), 在為農(nóng)作物提供養(yǎng)分的同時可以降解重金屬, 減少重金屬元素的含量。此外, 有機肥能夠減少對土壤微生物的傷害, 為土壤微生物提供良好的生存環(huán)境。同時, 利用微生物修復技術(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

有些植物具有修復土壤污染的特性, 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, 減少其對土壤的污染, 降低重金屬對農(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, 從而保護土壤安全, 保障農(nóng)田正常生產(chǎn)。

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