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土壤重金属检测技术研究现状及发展趋势

2017-12-31 09:21:07 郑州仪备齐农业设备有限公司 阅读

一般情况下,比重 > 5 的金属称为重金属,土壤污染中的重金属主要指汞 、镉 、铅 、铬等金属以及砷等具有显著生物毒性的类金属,同时也指铜、钴、锌、镍 、锡等具有一定毒性的重金属。


研究 、污染控制 、环境预警等方面起到积极指导作用 。


目前,国内用于土壤重金属检测的标准方法主要是通过强酸消解处理后,采用光谱法进行重金属测量。实验室检测方法准确度较高 ,但其检测周期长,检测过程中容易产生二次污染以及不能进行快速即时检测,在实际应用中不能同时获得多种重金属的含量 ,使得以自动化 、智能化 、综合化和精确化的快速检测土壤重金属技术成为必然趋势。


近年来,世界各国加大了对土壤重金属检测方面的投入,运用光谱学分析技术、电化学检测技术以及生物学分析等先进技术和最新研究成果对土壤重金属污染问题进行研究,以期寻求一种检测方法能够快速、简便、准确的检测土壤重金属。


本文介绍了近些年来应用较为广泛的检测方法及其研究现状,同时介绍了一些新型检测技术的研究进展,通过分析目前相关检测技术的研究现状及实际应用中的问题,展望了今后的发展趋势,以期为土壤重金属检测技术的研究提供一定的参考。


1重金属检测常规方法


1.1光学检测方法


随着光学和电子技术的不断发展,使得基于光与物质间相互作用建立起来的分析检测土壤重金属的方法得到广泛关注。光学检测法是依据光的吸收 、发射 、散射等作用建立起来的分析方法 ,通过运用光学仪器检测相关光谱波长及强度进行定性定量分析,从而检测出重金属的含量。


光学检测法主要包括原子吸收、发射光谱法( AAS、AES) 、原子荧光光谱法( AFS) 、电感耦合等离子体发射光谱法( ICP-AES) 、激光诱导击穿光谱法( LIBS) 、X 射线荧光光谱法( XRF) 及分光光度法( SP) 等。


运用光学仪器对土壤重金属进行检测的研究在国内外已开展多年,并取得了长足的进步,成果相当显著。


Kashem采用原子吸收光谱法来测 定土壤重金属含量,其精度达到了 mmol/L,较紫外分光光度法前者测量范围更广; Little 等在研究重金属在空间内分布特征时,采用原子发射光谱法对土壤重金属含量进行了测定,其精度达到了 μg/L,且实现了同时测定多种重金属元素; 范宝磊等运用微波消解-火焰原子吸收及原子荧光光谱法对茶园土壤中的多种微量元素进行了测定,其检测限达0.01 mmol/L;刘江斌等采用X射线荧光光谱法对土壤样品中多达 36 种组分同时进行了测定,其检出限达 0. 01 mmol/L; 王娜采用的微波消解法前处理与电感耦合等离子体质谱法( ICP-MS)联用,使得对砷元素的检测具有较低检测限; Yasuhiro 等采用粉末压片 X 射线荧光光谱法对土壤中铬、砷、汞、镉和铅等元素进行了测定,得到了较好结果;WiafeAkenten 等对加纳库马西( Kumasi) 速宾河( Subin river) 沿岸土壤的重金属污染情况进行研究 时使用了 X 射线荧光光谱仪,取得了较好结果; Fe- ret 等在测定矾土中的石英成分的实验中,采用 了 X 射线衍射和 X 射线荧光光谱联用的技术; 桂义军研究了示波极谱法同时测定铅精矿中的锌镉 和铜,通过相关实验证明该法有效,适用于铅精矿中镉锌和铜的快速检测,Capitelli等在分析土壤中重金属元素的实验中采用了激光诱导击穿光谱法,并将其相对标准偏差与电感耦合-等离子体发射光谱法测得结果的相 对标准偏差进行了比较 ,C r 、C u 、Fe、Pb 和 Zn 等元素的平均值误差均不超过 6% 。


目前,相当一部分光学检测仪器已经成功商品化,并在实际生产生活中得到应用,如美国艾捷克公司生产的艾克 i-cheQ 便携式 XRF环保 ROHS 分析仪,英国Trace2o 公司生产的 Metalyser HM4000 土壤重金属测试仪,及我国苏州浪声科学仪器有限公司生产的 Beethor X3G 700 手持式环境分析仪等。


1.2电化学检测方法


电化学相关方法主要包括离子选择性电极 法、极谱法、电位溶出分析法及伏安法等。


基于电化学基本原理和实验技术,根据物质相关电化学性质来测定物质组分和含量的分析方法,通过特定传感器及相关电极对溶液中电流、电位等相关物理量的直接测定,经研究分析后确定参与相关电化学反应物质的量。依据过程测定的电参数的不同,可分别命名 ,如电位分析法、电导分析法及伏安分析法等。


比较常用的电化学分析法主要有以下几种:


离子选择性电极法


离子选择电极具有将溶液中某种特定离子的活度转化成一定电位的能 力,其电位与溶液中给定离子活度的对数呈线性关系,通过这种特定的关系可确定溶液中相关重金属的含量。


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