賈 鵬

山東省淄博生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 山東 淄博255000

前言

傳統(tǒng)的重金屬監(jiān)測技術(shù)雖然具備重復(fù)性良好、準確度高和選擇性好等許多優(yōu)勢,但這對操作人員的專業(yè)水平有很嚴格的要求,而且檢測設(shè)備體積過大、造價也十分昂貴,尤其是檢測周期很長,無法在農(nóng)田環(huán)境下實現(xiàn)廣泛普及和應(yīng)用。正是在這種形勢下,促使了電化學(xué)法的誕生,憑借著方便攜帶、檢測周期短、價格實惠、選擇性好和靈敏度高等優(yōu)點,最重要的是還能和不同傳感器聯(lián)用以檢測出多種重金屬,即便是在農(nóng)田環(huán)境下,也能隨時開展檢測,所以該技術(shù)一經(jīng)推出,就受到了廣大農(nóng)業(yè)人員的追捧和廣泛應(yīng)用。

1 重金屬對于農(nóng)村土壤的影響

農(nóng)田土壤重金屬污染物主要包括Cd、Pb、Cu、Hg.Cr、Zn、Ni及類金屬As等,主要通過大氣沉降、污水灌溉、固體廢棄物以及使用農(nóng)用物資的方式進入農(nóng)田。例如:汽車和摩托車中的尾氣含有的重金屬以氣溶膠的形式進入大氣,并經(jīng)過自然沉降和降水進入土壤;工業(yè)廢水中的未處理掉的重金屬經(jīng)地下水進入土壤;工業(yè)固體廢棄物中的重金屬以及農(nóng)用物資中的未被利用的重金屬則經(jīng)日曬雨淋向四周的土塘擴散;未經(jīng)處理的重金屬污染物通過干濕沉降進入土壤,對土壤造成污染等。

2 農(nóng)田土壤灌溉水重金屬污染監(jiān)測技術(shù)

2.1 光譜技術(shù) 在目前新研發(fā)出來的農(nóng)田土壤灌溉水重金屬污染監(jiān)測技術(shù)中,光譜技術(shù)是最具代表性的一種,該方法的優(yōu)勢在于靈敏性極高,但也伴隨著大量檢測成本的消耗,檢測操作過于復(fù)雜、對檢測設(shè)備要求較高、檢測周期很長等,這些需要經(jīng)費來加以支撐才能順利進行。不僅如此,要使用這種技術(shù)就得涉及到X 射線熒光光譜法的應(yīng)用,X 射線熒光光譜法是利用樣品對X射線的吸收隨著樣品中的成分及其多少變化而變化來定性貨定量測定樣品中成分的一種方法。它具有分析迅速、樣品前處理簡單、可分析元素范圍廣、試樣形態(tài)多樣性、光譜干擾少、譜線簡單以及測定時的非破壞性等特點。

2.2 電化學(xué)分析技術(shù) 這是一種利用電化學(xué)傳感器對土壤中重金屬含量進行檢測的技術(shù),與上述的光譜技術(shù)存在很大的區(qū)別。其最大亮點就是全程可實現(xiàn)自動化檢測,所以在現(xiàn)場快速檢測土壤重金屬含量方面很受歡迎。值得一提的是,大分子顆粒有機物、表面活性劑等土壤污染物都會使其最終的檢測結(jié)果大大降低,這在普通漿料檢測過程中表現(xiàn)得最為突出。因此,要求今后相關(guān)科研人員要將工作重心轉(zhuǎn)移到研發(fā)電化學(xué)傳感器上來,最好是能在現(xiàn)有的抗干擾能力、靈敏度等方面往上提升一個檔次。在化學(xué)成份分析中,電化學(xué)分析方法是公認的準確、快速、靈敏的微量和痕量分析方法,其測定的濃度能低至10-12 mol/L(金屬離子),并且儀器簡單,但是存在一定的離子干擾。

2.3 生物傳感器技術(shù) 這種技術(shù)主要是應(yīng)用綜合金屬離子和固定在電極材料中的特異性蛋白,使蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,再通過靈敏的電容信號傳感器來檢測出土壤樣品中的重金屬含量,這樣當土壤重金屬含量發(fā)生變化時,相關(guān)工作人員也能精準檢測并實時掌握。目前,這項技術(shù)已經(jīng)能夠準確檢測出水溶液中毒性化合物的具體含量。只是在實際應(yīng)用過程中,還有許多方面亟待進一步完善與優(yōu)化,比如生物活性需要在指定環(huán)境下才能維持在正常范圍。所以,該項技術(shù)還需要更加深入的研究和開發(fā),才有望能實現(xiàn)廣泛普及和應(yīng)用。

2.4 酶抑制技術(shù) 酶抑制法的運作機理為通過毒性重金屬離子和生物酶相結(jié)合,從而使酶的活性變低,使底物酶的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化,進而導(dǎo)致顯色劑的顏色、電導(dǎo)率、PH 值以及特定波長的光線吸光度產(chǎn)生變化,最后通過這些變化得出重金屬的種類以及濃度。酶抑制法能夠用來對水環(huán)境里的重金屬實施檢測,它的優(yōu)點主要為檢測快、操作簡單、便于檢測等。這是一種利用重金屬離子和酶活性因子間發(fā)生的甲硫基反應(yīng),使酶活性因子的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,在抑制酶活力的同時,選擇相應(yīng)儀器來檢測土壤樣品中重金屬含量的方法。在實際應(yīng)用過程中,吸光度、電導(dǎo)率等變化情況都可以通過顯色劑顏色的變化而展現(xiàn)出來,有利于工作人員的實時觀察,包括土壤重金屬含量與酶系統(tǒng)之間存在的數(shù)字關(guān)系,也可以通過放大光電信號的方式進行顯示。酶抑制法具有方便、快速、經(jīng)濟等優(yōu)點,可用于現(xiàn)場快速檢測,但是它的靈敏度和準確性低于傳統(tǒng)檢測技術(shù)。

2.5 免疫分析技術(shù) 免疫分析法,由于其本身具有一定的特別性和靈敏性,所以在實際應(yīng)用過程中,要對以下兩個方面引起高度重視:一方面是對絡(luò)合物進行合理使用,確保能夠有效綜合重金屬離子,同時要為其留下充足的空間結(jié)構(gòu),這樣后續(xù)的氧化還原反應(yīng)才能順利完成。另一方面是保證載體蛋白能接收綜合金屬離子化合物,產(chǎn)生足夠的免疫原。除以上兩點之外,選擇相應(yīng)具有特異性抗體對金屬離子化合物進行綜合,提高免疫分析技術(shù)的準確性也是十分重要的一項內(nèi)容。

3 總結(jié)

土壤作為人類生存發(fā)展的主要資源,也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的根本,對于農(nóng)田土壤灌溉水的保護是保障糧食以及食品安全的根本基礎(chǔ)?，F(xiàn)目前我國土地重金屬污染較為嚴重,成為了制約我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題,本文就主要針對農(nóng)田土壤灌溉水中重金屬檢測關(guān)鍵技術(shù)研究希望能為我國農(nóng)田土壤灌溉提供相應(yīng)的理論依據(jù)和參考資料。