农田土壤重金属监测分析技术分析

中国是一个人口大国, 农业占据举足轻重的地位, 因此国家一直大力支持发展农业生产。农田对于农民来说是极为宝贵的生产资料, 农民十分关注农田土壤的各种指标及其变化情况。因此, 提高相应的监测技术是十分必要的。农田土壤重金属污染, 会影响植物正常生长, 误食含有重金属的农产品会危及人体健康。因此, 本文深入研究了农田土壤重金属监测分析技术, 以提高监测水平, 保障农业生产安全。

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类

农田土壤重金属监测技术主要有两种。第一种是实验室监测法, 这是一种比较传统的方法, 主要通过采集土壤样品, 在实验室中利用相关仪器进行监测, 分析重金属元素的含量是否指标。显然, 实验室监测法是一种成本较高、操作比较复杂的方法, 但是实验室监测法精确度高, 稳定性强, 所以监测要求较高的项目一般采用实验室监测法监测相关重金属元素的变化。第二种是现场取样监测法, 现场取样监测法的机动性强, 适用于灵活的条件, 但是其试验条件差, 所以结果的精确性有待提高。

2.1 实验室监测方法

实验室监测的主要步骤是现场取样, 根据所取样本进行重金属元素的分析监测。主要方法有物理试验法、化学试验法、光度法等, 通过监测分析, 人们可以提炼出精确的试验数据, 从而保证试验的准确性和数据的精密性。这要求相关工作人员尽职尽责, 全身心地投入监测工作中。

2.1.1 光度法

光度法的试验依据是光学分析基础, 分析土壤相关离子成分。目前, 人们一般将光度法和光谱法一同运用于重金属监测中。人们应该根据土壤实际情况选择监测技术, 不适合选用光度法时, 应该选择其他监测方法, 如化学监测方法。

2.1.2 化学分析法

化学分析法是实验室监测的基础方式, 它是最为精确的监测方法之一。化学监测法的原理是利用化学仪器以及相关化学试剂进行分析, 得出监测数据。化学监测法有效地减少了试验成本, 提高了试验数据的精确性。所以, 合理运用化学监测法能够大大减少监测成本。

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。

2.2.1 激光诱导击穿光谱技术

近年来, 随着科技的发展, 新的监测方法不断出现。最为瞩目的是激光诱导击穿光谱技术, 该技术的主要原理是经过透镜系统将所需监测的样本传输到相对应的激光器中, 通过相关技术手段, 将监测数据传输到计算机进行汇总分析, 然后经过光谱仪的成像进行结果整合[3]。该技术的出现使得土壤重金属污染监测技术所得的数据更加精密, 进一步提高监测精度。

2.2.2 磁化率技术监测

磁化率技术监测是激光诱导技术击穿光谱技术进一步发展的结果。磁化率技术监测手段操作简便、容易接受, 能够精确掌握所测土样的性质, 如土壤磁化率、水分、有机盐等。通过磁化率的变化, 人们可以判断土壤的重金属变化, 从而有效提高土壤重金属的监测效率。

3 土壤中重金属监测分析技术

本文主要针对土壤重金属监测分析技术进行探讨, 具体对象为农田, 具有普遍性和可研究性。

3.1 采样布点设置

在进行土壤污染监测前, 人们必须要采集样本。如何规范采集样本, 选择合适的监测位置极为重要。依据土壤的污染类型, 人们一般可以采取综合放射状、带状或均匀布点法等布点方法。

3.2 样品采集及保存措施

样本采集和保存措施的选取关系到后期监测数据的精确性。根据污染土壤的类型, 试验中采集的样本必须是地表200 mm以内的表层土壤。在采集的过程中, 值得注意的是, 必须将土壤表面的杂物清理干净, 按照确定的采集点进行合理采集。根据控制变量法的相关要求, 必须保障采集土壤质量的一致性。为了方便后期确定土壤位置, 一般可对采集土壤现场进行拍照, 方便后期进行数据对比, 防止土壤位置出现不确定性。

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

3.4.1 土壤样品测试设备及试剂选择

土壤样本测试设备和相关试剂的选择对试验过程的安排影响较大, 对试验数据的准确度有直接影响。所以, 选择合理的土壤样本试验设备极为重要。本次试验选择的设备为等离子发射光谱仪、测汞仪、电热板、消解仪等。选择的试剂有标准溶剂等。

3.4.2 土壤样品消解

在进行土壤样品消解时, 必须要考虑试剂的种类和纯度, 实际试验一般选择多元酸分解法。

3.4.3 样品处理及分析

土壤样本制备完成后, 影响重金属监测分析结果的主要因素包括土壤样本含水量、土壤的颗粒粒度等。风干程度对含水量具有直接的影响, 按照国家相关规定, 土壤样本的含水量在0.023~0.028较为合理。同时, 土壤粒度越小, 试验监测结果将会越精确, 所以试验一般采用粒度较小的土壤样本。

4 农田土壤重金属污染的防治对策

4.1 加强预防, 控制污染

土壤重金属污染的防治方法主要有预防污染的排放, 严格控制污染源。第一, 重点控制工业三废的排放, 督促相关工厂进行废水处理, 合理排放废水, 减少废水对土壤重金属含量的影响, 必要时, 通过法律手段要求工厂依照规定生产。第二, 减少化肥杀虫剂的使用, 规范农田的利用, 减少农业生产对土壤重金属含量的影响。政府部门要加强宣传, 引导农民科学使用肥料, 力争将土壤重金属控制在合理范围。

4.2 增施有机肥, 吸收重金属

对农田来说, 使用有机肥料代替化学肥料, 减少化学肥料的使用量, 从而减少土壤中的重金属含量。动植物的有机肥料含有降解重金属的物质, 在为农作物提供养分的同时可以降解重金属, 减少重金属元素的含量。此外, 有机肥能够减少对土壤微生物的伤害, 为土壤微生物提供良好的生存环境。同时, 利用微生物修复技术, 利用微生物有效吸收和富集土壤中的重金属元素, 从而控制土壤中的重金属含量。

4.3 培植植物, 积极修复

有些植物具有修复土壤污染的特性, 利用这类植物可以净化土壤。例如, 芥菜能够有效吸收镉元素, 减少土壤中镉元素的含量。所以, 人们可以种植芥菜, 以吸收镉元素, 减少其对土壤的污染, 降低重金属对农作物的影响。种植植物吸收重金属元素, 是一种绿色环保的方法, 能够大范围推广, 而且成本低廉。

5 结语

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。

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