土壤重金属检测方法的应用现状及发展趋势展望

2020-11-28赵秀华严新宇

绿色科技 2020年10期

关键词：原子荧光精准度重金属

赵秀华，严新宇，郑超

(浙江九安检测科技有限公司，浙江杭州 310053)

1 引言

在现代工业发展进程中，工业生产难以避免地对土壤土质造成了污染，为了最大限度降低工业对土壤的重金属污染，就需要对土壤进行重金属检测，并施行相应的预防措施。因重金属具有毒性、危害大且难以降解，所以对土壤重金属检测方法的研究至关重要。

2 土壤重金属检测方法发展的意义

随着社会不断地进步，人们的日常生活水平逐渐提高，人们也越来越重视自身的身体健康问题。土壤中含有的重金属对人体的健康具有很大威胁，因此增强对土壤重金属检测技术方法的研究具有重要意义[1]。随着科技地发展，我国对于土壤重金属的检测有着长足的进步，但与西方发达国家相较仍存在一定的差距。在对土壤重金属进行检测时，研究人员需要对检测现场以及实验室检测拥有高水平的认识，并把实验室检测所得数据与现场检测所得数据进行综合分析。因为在进行重金属的化学检测时，化学试剂可能会对土壤造成二次污染，因此务必将检测时间缩短，避免二次污染的发生。在进行土壤现场检测时，得到的数据直观明了，在土壤金属检测中，需将二者结合应用，使土壤的重金属检测数据更加直观精确[2]。

3 土壤重金属检测方法的应用现状

3.1 原子荧光光谱法

原子荧光光谱法用于土壤重金属检测的主要原理是原子的辐能作用下发生光谱分析法，首先利用激发光源发射一定浓度的待测元素的原子蒸汽，在这种前提会产生原子荧光，然后再利用荧光的强度就可以测出土壤中金属元素的含量[3]。采用此方法检测土壤重金属时，常常用到的分析方法有两种：原子吸收法与原子发射分析法。原子荧光光谱法的优点在于灵敏度高、操作简单[4]。但使用此方法也有一定的弊端，主要是因为此方法会受到散光干扰问题的影响，甚至会出现荧光淬灭效应。原子荧光光谱法不仅应用在土壤重金属的检测中，在矿物质、医药、环境科学等领域都被广泛利用。利用原子荧光光谱法检测土壤中的重金属，检测周期仅2 h左右，且具有操作简单、精准度高以及抗干扰能力强的特点[5]。

3.2 光度法

在土壤重金属的检测技术中，光度法主要利用光学检测设备对土壤中离子成分进行分析。在进行重金属检测时，须根据土壤中重金属的具体情况，对土壤的检测方法进行选择，倘若光度法无法完成检测，需要选用其他检测方法重新进行检测[6]。光度法的具体检测方法是：使用光度计，利用波长不同的光线照射土壤样品，然后对样品对不同光线的吸收强度进行记录，并且为了数据更加直观可将其绘制成坐标图，同时也可以用该方法进行定量或定质的分析[7]。

3.3 化学分析法

在对土壤进行重金属检测时，化学分析是一种重要且常用的检测技术方法。在对土壤进行重金属检测时，先利用化学分析法对土壤中的重金属物质进行化学提炼，再利用实验室化学试剂与仪器进行检测分析。化学分析法的检测结果相对来说更加精确，所以在土壤重金属检测中是一种普遍的关键的检测方法[8]。化学分析法有电流大小、电导率、电量以及电势高低等检测方法，是目前重金属检测技术中速度快、精准度高的一种检测方法。可使用电极法、极谱法以及伏安法检测铅、镉等重金属时都归于化学分析法一类[9]。

3.4 表面增强拉曼光谱法

在土壤重金属的检测方法中，表面增强拉曼光谱法是一种相当重要的检测方法。较高的特异性是拉曼光谱法所具有的特性之一，因此对于生命科学的研究具有极大的优势[10]。拉曼光谱法的检测的灵敏度相对较高，可以对单分子的水平进行检测，在液体环境检测时检测限度甚至可高达15 m，因而可以在水基与生理盐水的基上依然可以实现对样品的观察，所以表面增强拉曼光谱法被广泛运用于土壤重金属的检测之中[11]。

3.5 电感耦合等离子体发射光谱法

在对土壤重金属进行检测时，电感耦合等离子体发射光谱法具有高效的检测优点，这种方法可以对重金属元素进行更为精准地分析研究，并且对部分非金属元素的分析同样可以使用，因此这种检测方法被广泛利用[12]。电感耦合等离子体发射光谱法将几种分析方法进行集合统一，在对原子与离子被光源激发时所表现出来的特质来对土壤中重金属的含量进行精确地分析。在这种检测方法中光、计算机、电以及化学分析等一系列技术都得以发挥作用，通过得出的特征谱线的强度，从而得出样品中重金属元素的含量[13]。这种方法方便且快捷，并且能够更加准确地分析各种元素，对重金属进行定性、定量分析都更加容易，不仅如此，它还可以对部分非金属元素进行分析，精准度以及准确性都在不断地进步与提高，因此，这项技术被广泛应用于多个领域[14]。

4 土壤重金属检测方法的发展趋势

4.1 检测仪器智能化

在对土壤重金属进行检测时，其中检测仪器发挥着至关重要的作用，对土壤重金属的检测具有十分重要的影响[15]。伴随着科学技术的不断进步，对于土壤重金属检测仪器也提出了更严格的要求，要求重金属检测仪器更加精密并拥有更高的精度，与此同时操作的难度系数还要降低，从而能够将土壤重金属检测技术提升到更高的水准[16]。随着人工智能技术的不断进步与普及，重金属检测仪器会逐渐向智能化的方向靠拢，通过实现检测仪器的智能化，不仅可以减少重金属的检测成本，同时也可降低对技术人员操作的要求。在重金属检测仪器的智能化进程中，由于检测使用费用较高，从而使智能化检测仪器的普及受到了限制，因此在今后的仪器使用中需降低仪器的使用成本，对于重金属检测仪器的智能化发展更有利[17]。

4.2 检测数据精准化

伴随着时代的发展与科技的进步，在对土壤重金属的检测过程中，各式各样的检测方法被联合使用，使检测精准度得到了进一步的提高，使得检测范围也进一步地扩大[18]。在土壤重金属检测技术领域，我国20世纪60年代就得到了很大的突破。随着20世纪90年代电子网络科技的兴起，计算机技术与人工智能神经网络被应用于重金属的检测技术中，使重金属检测技术得到了长足的进步，检测的精准度也得到了飞跃般的升高，对于促进重金属检测数据的精确度具有很高的贡献[19]。尤其是将传感器技术应用于目前的检测技术中，使得重金属的检测实现了电化学分析与生物化学分析，为重金属检测数据精准化夯实了基础[20]。