刘兵

摘要：土壤重金属含量检测是土壤质量评价和环境污染防治的重要手段和基础。采用科学合理的土壤检测方法，可高效、准确对土壤重金属测定和污染评价。本文简要介绍了土壤重金属含量的检测原理及方法，并针对灵敏度、准确度、稳定性、检测成本等多方面进行了对比，并对将来土壤重金属含量检测手段和技术的发展方向进行了展望，以期为土壤重金属检测方法的选择及土壤污染的治理提供参考依据。

关键词：土壤污染；重金属；检测方法

随着工业化进程和城市化的快速发展，环境污染问题亦日益突出，其中土壤污染问题尤为严重。土壤环境污染主要有重金属、农业化学投入品、石油和有机物、炸药、放射性核素等。土壤重金属因易富集、难降解且毒性大，受到广泛关注。重金属来源途径有以下3个方面，一是矿业污染，主要是煤炭业开采和发电生产产生的粉尘、尾矿等，通过空气及水系进入土壤造成土壤污染；二是污水灌溉污染，工矿业产区、石油化工业及城市化生活区污水未经处理而排放进入农田灌溉造成土壤污染；三是农业投入品（农药、化肥、植物生长调节剂等）不合理施用，造成土壤中重金属污染及土壤板结等。在倡导绿色环保的发展理念下，有必要多举措并施以减少土壤中重金属等污染，因此，如何准确检测土壤中重金属含量成为研究重点内容。本文简要介绍土壤重金属检测方法研究进展，并结合应用实际，对土壤重金属检测方向进行展望，以期为环境监测人员攻关检测技术提供思路，进而将来为治理土壤污染提供有效的解决措施。

1 土壤重金属检测方法研究现状

土壤中重金属检测法主要有物理方法、化学方法及生物方法，现简要介绍每种方法并比较优缺点，以期为不同重金属元素检测选择适宜方法提供参考依据。

1.1……物理方法

根据重金属的物理性质，对土壤中的重金属进行测定，主要包括X射线荧光光谱法、激光诱导击穿光谱法、梯度扩散薄膜技术、测汞仪法等。

X射线荧光光谱法，是利用重金属被激发至高能态所发射的特征波长与强度荧光而进行土壤重金属成分定性或定量的研究方法。该方法的优点为操作简便、安全、分析速度快、灵敏度高、测定范围广、样品保存完整性好。缺点为现场检测准确度低，并且存在电离辐射的危害。

激光诱导击穿光谱法，是将高能量脉冲激光聚焦到待测样品表面诱导产生等离子体，等离子体在膨胀冷却过程中发射特定波长的光，探测、采集这些发射光可获得完整的光谱信号，对光谱信号进行分析即获得待测样品的成分和组成。该方法的优点为操作简单、分析速度快，可多元素同时分析。缺点为准确度低、仪器成本高、背景干扰大等。

梯度扩散薄膜技术，是基于菲克第一扩散定律，通过测定重金属离子在特定时间内穿过梯度扩散层的扩散通量，计算出重金属含量的方法。该方法优点为原位、操作简便、分辨率和准确度高、稳定性好，且不易被土壤理化性质所影响等。缺点为受结合相的影响，测定的重金属有效态可能存在差异。

测汞仪法，是利用汞蒸气对低压汞灯发射的特征谱线吸收后强度减弱，经光电检测器检测进而测定汞含量的方法。该方法的优点为操作简单、高效、可同时检测多个样品。缺点为仪器成本高、且测定元素单一，仅用于测定汞元素。

1.2……化学方法

根据不同重金属元素选用相应的酸体系，打破土壤矿物结构，促使待测重金属元素以离子态进行检测的方法。包括三大类方法，分别为光谱法、色谱法、电化学法。其中光谱法主要有原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等；色谱法主要有高效液相色谱法、离子色谱法；电化学法主要有极谱法、伏安法等。

原子吸收光谱法，是利用气态原子具有吸收某种波长光辐射的特点，促使原子结构的外層电子从基态跃迁到激发态来测定重金属元素的含量。该方法的优点为高效、快速、检出限低、灵敏度高、干扰小、选择性强等。缺点为程序复杂、操作繁琐、且每次只能测定一种重金属元素。

原子荧光光谱法，是利用重金属原子吸收特定频率的辐射能量后从基态激发至高能态，而在激发过程中发射出不同波长荧光的光辐射，通过测定荧光强度分析重金属含量的方法。该方法的优点为检出限低、灵敏度高、干扰小、分析范围宽泛、可同时测定多元素。缺点为线性范围窄、荧光强度弱、散射光干扰等问题。

电感耦合等离子体发射光谱法，是利用样品被蒸发、原子化、电离并激发产生重金属元素的特征谱线。它是一种由原子发射光谱法衍生出来的新型分析技术。该方法的优点为检出限低、灵敏度高、线性范围宽、简便、快速、可同时检测多种元素。缺点为检测成本高、干扰因子多等。

电感耦合等离子体质谱法，是根据被测元素通过一定形式进入高频等离子体中，在高温条件下电离，产生的离子经过离子光学透镜聚焦后进入分析器进行定量半定量分析。该方法的优点为简便快捷、精准度高等。缺点为操作复杂，且样品前处理易受污染。

高效液相色谱法，是采用高压输液系统，将一种溶剂或极性不同的多种溶剂、缓冲液等流动相注入装有固定相的色谱柱，经色谱柱分离后，再利用检测器检测分析。该方法的优点为高效、快速、准确、适用范围广泛并可同时检测多种重金属。缺点为样品处理复杂，且存在“柱外效应”。

离子色谱法，是利用被测样品的离子性进行分离、检测、分析的液相色谱法。该方法的优点为准确度高、灵敏度高、分析速度快、选择性好、多组分同时测定和运行费用低等。缺点为检测耗时长，检测浓度范围小。

极谱法，是通过测量被电解的土壤样品溶液的电流-电位曲线进行定量和定性的方法。该方法的优点为准确度高、灵敏度高。缺点为样品易被污染。

溶出伏安法，是利用电极电位的改变，使电极上富集的重金属重新溶出，根据伏安曲线来进行分析的方法。该方法的优点为准确性好、分析速度快、灵敏度高、抗干扰能力强、重复性好。缺点为样品易受污染、元素间易互相干扰。

1.3……生物方法

通过测定土壤中生物群落数量、结构及对土壤重金属的反应进而评价土壤重金属的污染情况。主要包括生物传感器法、酶抑制法、免疫分析法。

生物传感器法：利用微生物对重金属浓度的敏感性，将重金属浓度信号转化为电信号，实现对重金属含量的测定。该方法的优点为自动化程度高、操作简便、准确度高。缺点为测试成本高、易受环境因子、微生物活性等影响。

酶抑制法：利用重金属可与生物酶相结合的特性，通过测定酶活性进而评价土壤重金属污染情况。该方法的优点为操作简便、检测高效快速。缺点为只能测定几种重金属，且只能定性检测。

免疫分析法：利用抗体与土壤中重金属特异性结合的特点，测定重金属含量的方法。该方法的优点为准确性高、靶向性强。缺点为抗体制备困难，成本高。

2 土壤重金属检测未来发展方向

2.1……高效智能化

随着科技的高速发展，传统的土壤重金属元素检测手段已远远不能满足检测要求，未来检测检测将朝着智能化检测方向发展。首先，检测仪器设备将革新，表现在精密度提高、操作性更强，这种智能化将有效控制检测成本，同时降低对检测人员的技术要求。在软件方面，将来仪器设备会研制更多人机交互的功能，比如仪器维护提醒、异常数据的识别、更多的醒目的潜在干扰提示，以及合理的推荐方案等（如干扰方程、多谱线选择），让使用者体力和脑力有效得到解放。

2.2……精准化

现阶段，土壤重金属检测手段和方法很多，但每种方法均有各自的优势及弊端，不能适应于所有的重金属检测。随着科技不断进步，多种检测方法开始联合应用于多种重金属元素的同时测定，有效扩大了检测范围，同时大大提高了检测的准确度。未来，土壤重金属检测将进一步向精准化方向发展，例如在土壤检测有色金属时，需要将现场检测结果同实验室检测结果相结合，综合分析土壤中有色金属含量。在现场测定时，要求获取的数据具有直观性、准确性，为研判土壤有色金属含量提供更好的准确性。同时，在现场收集土壤样品并返回实验室进行测定时，要及时处理样品，选用耗时短的检测方法，提高检测效率，避免环境等条件对土壤产生二次污染影响测定结果。最终，要保证检测结果的准确性。