摘要：农田土壤是粮食作物赖以生存的自然资源，因此需做好农田土壤保护工作，使其免受重金属污染。而这就需要广大环境监测人员掌握先进的检测技术和方法，不断提高监测质量，及时分析农田土壤重金属污染现状，为采取相关保护对策提供现实依据。
关键词：农田土壤；重金属监测；分析技术
引言
一般来说，农田土壤重金属污染是指某些重金属含量超过一定的范围。例如，镉、铅、汞等元素的含量超过一定标准，对土壤质量和农作物生长都会有很大的负面影响。更为严重的是，人食用重金属超标的农产品后，很容易产生重金属中毒，危及人体健康。
1 土壤重金属污染状况概述
土壤重金属污染是指由于人类的活动，土壤中的某些重金属元素比原来的含量高很多，导致生态环境问题。常见的土壤重金属污染元素主要包括汞、铅、镉等，它们能够让生物产生中毒症状。引起土壤
重金属污染的主要因素有污水排放、农药化肥的大规模使用。例如，土壤中汞超标的主要原因就是工厂污水的大量排放，废水不经过污水处理系统或者处理不达标直接排放到土壤中。重金属元素很难通过土壤净化能力净化或微生物的分解作用降解，造成土壤重金属污染。
2 农田土壤重金属监测技术分析
土壤重金属污染监测为农田土壤防治提供现实依据，帮助人们准确了解农田土壤污染现状，有针对性地提出修复、防治措施。目前，用于土壤重金属污染监测的方法主要有实验室监测和现场快速监测两类。
2.1 实验室监测
实验室监测是一种较为传统的土壤监测技术，该技术主要是通过对监测样本农田的土壤采样，并对样本进行监测，从而分析农田土壤中的重金属成分。目前，实验室中对土壤监测的方法主要如下。
（1）原子吸收光谱法。通过蒸气相中被测金属基态原子对其原子共振辐射的吸收强弱来测定被测土壤样品中金属元素含量。原子吸收光谱法具有适用范围广、灵敏度高等优点，但不足之处是对多种元素的直接测定效果较差，操作复杂，成本较高。
（2）原子荧光光谱法。利用原子蒸气吸收一定波长的光辐射后被激发，并发射原子荧光，在满足试验条件后，辐射强度与被监测样土中的分析物原子浓度呈正比，根据荧光波长分析土壤中的重金属元素。该法简便、易操作、灵敏度高，但不足之处是应用范围较小，需要添加特定试剂方能达到荧光分析目的。
（3）电化学分析法。化学分析法是实验室监测方法中最基础的监测方式，也是最准确的监测技术。以电化学分析法为例，该方法主要是基于物质在溶液中和电极上的电化学性质所建立的一种分析方法，具有操作便捷、易自动化操作、快速且灵敏的优点，但不足之处是容易受到一定的离子干扰。
2.2 现场快速监测方法
现场监测，是指对土壤中的重金属元素进行现场实地监测。土壤突然受到大面积的重金属污染时，现场监测能够很好地监测受污染土壤的污染状况，使人分析土壤污染变化的特点，提出相应的治理方法。结合原有的实验法，这样能够大大地提高监测效率。
（1）激光诱导击穿光谱技术监测（LIBS）。
该方法是经过聚透镜系统传输到激光器，在样品表面高能量光斑，由激光器提供光源激发出等离子状态，光学采集系统将采集到的等离子体的发射普线，通过光纤把光学信号传导至光谱仪，进行时间和空间的分辨，根据测量的等离子体发射光谱的波长和强度，由计算机分
析待测样土元素的组成及其含量。LIBS可以在同一时间对待测样品中的多个元素进行分析，效率高，分析方便，可以做到连续监测。其不足之处是该技术对诸如环境气体压力、种类、被测样土物理或化学性质等因素依赖较多，对现场试验测定的条件要求较高。
（2）磁化率技术监测
在对农田土壤成分监测分析的过程中，磁化率能够快速监测出土壤的磁化程度、水分和有机岩等数据。磁化率监测技术监测土壤所得到的磁化率越高，说明该土壤中的重金属含量越高，利用监测土壤磁化程度来监测土壤被重金属所污染的程度。与其他常规的化学方法相比，磁化率监测仪器结构紧凑、易携带，灵敏度高、重复性好，不需要大批量土壤样品采集、效率高等诸多优势。不足之处是磁化率不能准确判断农田土壤中的重金属污染来源和单一污染元素的污染程度。
3 土壤中重金属监测分析技术
具体土壤重金属监测分析技术如下：
3.1采样布点设置
在进行土壤重金属监测分析时，应根据污染类型合理选择监测布点方式。在进行综合污染型土壤监测采样布点设置时，多采取综合放射状、带状及均匀状布点法。
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3.2样品采集及保存措施
一般农田土壤综合污染型土壤为研究对象，在进行其土壤样品采集时，只需要采集地表 20cm 范围以内的表层土壤作为监测样品即可，所采集样品为农田土壤混合样；在农田土壤样品采集过程中，应将土壤表层所存在的石头及草皮等杂物清理掉；按照设计采样位置，采取蛇形布点方式进行土壤多点采样作业；不同采样点所采取土壤质量应尽量保持一致，将所获得的土壤样品进行均匀混合，通过四分法，获得约为 1kg 质量的样品。样品采集后，其保存需要应用密封性良好且洁净的塑料袋，作碱性保存。对样品信息进行标注，如样品采集时间、样品编号等，将样品送入实验室。在进行样品采集的过程中，可以利用定位系统保证样品位置准确性，并对样品采集环境进行拍照记录。
3.3土壤样品制备
土壤样品的制备直接影响监测数据的准确性，所以土壤采集完成后，需要将采集的土壤样本送入实验室进行土壤样品制备。制备土壤样品时，首先对采集的土壤进行风干处理，将土壤样本放置于通风位置，进行缓慢风干，同时在风干时必须避免阳光照射，防止阳光照射导致某些重金属数据的不准确。在样本达到半干的状态时，将样本土块压碎，不断翻动。
3.4土壤样品测试及结果分析
1）土壤样品测试设备及试剂选择
在进行土壤样品测试过程中，其主要设备为：Optima2100DV电感耦合等离子体发射光谱仪，DM 自动直接测汞仪、电热板、ETGOS E 全自动微波消解仪等。其试剂主要包括标准溶液、标样，HNO3、HF、HCI 等试剂为优级纯试剂。
2）土壤样品消解
在选择土壤样品消解试剂时，主要考虑的是试剂种类及试剂纯度。在进行土壤监测时，选择应用高纯消解试剂可以降低样品消解过程中可能引起的污染问题。一般选择应用多元酸分解法将土壤样品进行消解。
3）样品处理及分析
完成制备后的土壤样品，影响其重金属监测分析结果的主要因素为土壤样本含水率、土壤颗粒粒度等。土壤样品含水率体现出样品风干程度，对土壤金属元素的测量结果存在着一定影响。按照国家标准，土壤样本含水率应在 2.3%--2.8%范围内。土壤颗粒度越小，其土壤监测与分析结果的真实度越高。
4 农田土壤重金属监测质量保证
4.1 提升实验室监测质量
在实验室中对样土进行监测，要提高该监测质量，首先要做到对样土采集的准确性，保证所采集的样土具有一定的代表性，根据对样品的分析最终判断区域内的土壤重金属污染现状；其次是尽量降低干扰性，即无论是样土的采集还是后期的试验数据分析都要尽量排除外界干扰，监测人员要全身心地投入到监测工作中；再次是在样土分析过程中，进一步拓宽分析范围，积极利用线性分析来完善监测数据，提高监测质量。
4.2 做好监测各环节的质量控制
依据《土壤环节监测技术规范》《土壤环节质量标准》和《农田土壤环境质量监测技术规范》等要求，做好农田土壤监测每个环节的质量控制。一是样品制备。含水率和土壤颗粒粒度是影响制备样品分析的重要因素，应设置多个土壤样品监测其平均含水率，保证土壤粒度小且均匀，提高分析结果的可靠性。二是消解试剂的选择。在选择土壤消解试剂时尽量考虑其纯度（可通过空白试验消除试剂误差）和试剂的种类，可考虑硝酸-氢氟酸-高氯酸的多元混酸消解法作为土壤消解方法。三是提升系统分析精密度，采用适当的平行样进行控制。
4.3 其他
综合上述各种方法的优势和不足，要提升农田土壤监测质量，还需要解决好如下问题。一是二次污染及安全问题。要把操作安全和二次污染作为农田土壤重金属污染监测首要考虑的问题，监测操作前要严格进行人员培训，实际操作时要对测试样品的强酸、强碱进行消解，防止二次污染。二是效率及成本问题。无论是实验室监测还是现场监测，衡量监测效果和质量的重要指标之一便是监测所需的时间，要提升样品的快速处理效果，以及多种元素并行高效检测。便携式重金属检测仪器价格较高，难以普及推广，在满足监测质量和效果的前提下，研发低成本、便携式设备。三是检测限问题。评价检测手段的重要指标是要保证这一技术具有良好的重复性和低检测限，提高检测的稳定性和灵敏度。
5 结束语
农田土壤重金属污染是农业地域环境面临的一大问题，人们必须研究出便捷低廉的监测技术，制定合理的治理方法，减少土壤重金属污染，从而保护土壤安全，保障农田正常生产。
参考文献
[1]浅谈土壤重金属监测与质量管理[J].杨希.绿色科技. 2012(10).
[2]农村土壤及食物重金属铅镉监测结果分析[J].王孝文,宋海军,吴成,郭延强,谢明军,马广州,王芳.微量元素与健康研究. 2012(04).
[3]土壤重金属监测过程及其质量控制[J].陈皓,何瑶,陈玲,刘海玲.中国环境监测. 2010(05).
[4]农田土壤重金属污染监测技术发展趋势[J].龚海明,马瑞峻,汪昭军,叶云,胡月明.中国农学通报. 2013(02).
[5]关于农田土壤重金属污染监测技术发展趋势研究[J].季晓春.农业与技术. 2015(13).
[6]农田土壤重金属污染情况监测分析及防治策略[J].甘伟威,赵国欢. 资源节约与环保. 2017(02).
论文作者:彭光君
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/12
标签：土壤论文; 重金属论文; 样品论文; 农田论文; 试剂论文; 方法论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第22期论文;