土壤重金属测试仪检测土壤重金属污染评价指标的研究进展

托普云农致力于中国农业信息化的发展！土壤重金属测试仪检测土壤重金属污染评价指标的研究进展摘要：综述了近年来国内外常用的土壤重金属检测方法，同时对一些新型检测技术如高光谱技术、环境磁学、太赫兹技术及生物技术等作了相关介绍，对各类检测方法的优缺点进行了对比、分析，并与传统的实验室检测进行了综合比较、分析。在此基础上，展望了土壤重金属检测技术的发展趋势。关键词：土壤重金属；检测；研究现状；发展趋势中图分类号：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。重金属对土壤的污染短期内很难恢复，土壤中的重金属可能会通过相关食物链进入农产品，影响到农产品的质量安全，因此可能会严重危及到人类健康、生存和发展，因而对土壤中主要重金属的含量进行检测是十分必要的。国内外传统的土壤污染状况分析检测通常采用现场取样后通过实验室化学试剂和仪器进行分析的方法，分析检测的结果对土地利用、项目可行性研究、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。一、重金属检测常规方法11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（XF）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。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g/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001mmol/L；刘江斌等7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001mmol/L；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10对加纳库马西（Kumasi）速宾河（Subinriver）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11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，apitelli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，Cr、Cu、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XF环保OHS分析仪，英国Trace2o公司生产的MetalyserHM4000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BeethorX3G700手持式环境分析仪等。目前，基于遥感技术、全球定位系统、环境磁学及其它科学手段能做到的仅仅是大面积、快速预估土壤重金属的含量，而不能做到较为精确的程度，进一步精准化是科研人员研究的热点。而在当前的情况下，传统以及新型检测方法都有一定的不足之处，如何把两种或者多种检测方法结合起来使用应当是相关研究人员重视的问题。在实际检测过程中可以应用遥感技术、便携式光学仪器、电化学生物传感器等对突发污染事件或者样品土壤进行初步的快速检测，然后采用传统检测方法进行实验室检测确认，这样可以使得检测效率和精确度大大提高。如何实现检测技术的进一步综合化可能成为今后土壤重金属检测技术发展的一个非常重要方向。二、土壤重金属测试仪托普云农土壤重金属检测仪由于X射线的能量较高，原子的内层电子吸收X射线的能量后会激发成为自由电子。然后，外层的电子会填补内层电子的空位，这就是电子迁跃，电子跃迁的同时会放射X射线荧光。电子跃迁的能量等于两电子能级之间的能量差，因此，X射线荧光的能量或波长是具有特征性的，与元素有一一对应的关系。只要测出荧光X射线的波长,就可以知道元素的种类。此外，荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此可以进行元素的定量分析。其他关键字：土壤重金属检测仪、土壤重金属测试仪、土壤重金属分析仪、重金属检测仪、便携式重金属检测仪 仪器型号：TPJS-B仪器包装箱三、托普云农土壤重金属检测仪标准元素；1、 仪器体积小、重量轻，方便携带，可直接带到野外检测；2、 可对各类土壤，大田土壤，沙粒、污泥、固体废弃物、泥土、泥浆等分析；3、 在野外，不需准备样品就可直接对土壤分析，整个分析过程仅需80秒；4、 可自动感知仪器前方有无样品，可自动根据外部环境亮度调节显示器亮度；5、 工业电阻触摸屏，优异的背光性能，在野外强光下依然清晰可见；6、 元素符号中英显示，精度高，速度快，接近实验室级的分析水平，可直观显示元素百分比含量（元素可达到小数点后三位）及ppm含量；7、 可结合内置的GPS经纬度数据及海拔高度数据，通过导入第三方GIS分析软件，构建元素含量地理三维分布图，快速评估出环境灾害区域；8、 无损检测，不损害、不影响被检测样品使用性能，整个测试过程无任何损伤；9、 仪器不工作时待机，拿起时恢复，降低仪器功耗，延长仪器工作时间；此外手持式土壤分析仪的重力感应能力使得仪器不小心跌落时，自动关机，提供仪器使用的安全性；10、 可通过USB、蓝牙、WIFI进行数据传输，可将设备联入互联网，远程对仪器进行设置及检修；11、 数据可采用 EXCEL，PDF 格式输出，用户可自定义创建专业报告：包括公司标志、公司地址、检测结果、光谱谱图及其他样品信息（如产品描述、产地、批号等）；12、 可提供数据云服务，数据可自动上传到云服务端，数据永不丢失，结合第三方软件可导入 ERP 系统、仓储管理系统等；13、 适应-20到50各种恶劣环境；当温度湿度超出应用范围时，会自动警报。四、托普云农土壤重金属检测仪技术参数：重 量1.6Kg（配置电池）外形尺寸254 x 79 x 280mm（L*W*H）激发源新型一体化微型 X 射线管，6-50KV 管压/0-200uA 管流可自由调节，Ag 靶材(标准)，Au、W、Rh 靶（可选配）探测器配置高灵敏度硅漂移探测器，分辨率125 eV检测范围镁(Mg)到铀(U)之间的所有元素显示系统工业电阻触摸屏，屏幕尺寸:4.3，也可带手套操作；操作语言包括中文、英语在内的多国语言；自动根据外部环境亮度调节显示器亮度；数据处理内置 32G 存储器，可存储 300K 个光谱数据及谱图；散热性仪器配有专用的 T 型槽式散热装置，提高仪器散热性能，无需频繁等待探测器冷却；安全性防水、防尘、防震手提箱；电源系统具有 MSBUS 总线的智能电池、实时监控电池、备用电池。可直接查看电池剩余容量，电池符合航空危险品运输条例，符合 FCC 认证、CE 认证，UN 认证；单个电池可持续工作 8 小时。五、托普云农土壤重金属检测仪功能特点：14、 可分析钾（K），钙（Ca），钛（Ti），钒（V），铬（Cr），锰（Mn），铁（Fe），钴（Co），镍（Ni），铜（Cu），锌（Zn），砷（As），硒（Se），铷（Rb），锶（Sr），钇（Y），锆（Zr），铌（Nb），钼（Mo），银（Ag），镉（Cd），锡（Sn），锑（Sb），钨（W），铼（Re），钯（Pd），金（Au），汞（Hg）,铅（Pb），铋（Bi），铯（Cs），钡（Ba），钍（Th），铀（U）共34种六、托普云农土壤重金属检测仪标准配置：仪器主机1台防水、防尘、防震手提箱1套电池充电器1个电池2块标准校准块1块标准样1个样品杯4个迈拉膜1盒如在实验室内进行测试，可增加平板电脑（带系统），可将仪器放置在仪器支架上进行检测，实现远程控制，控制系统同仪器主机控制功能一致，更方便安全。测试图谱七、选配件：平板电脑（带系统）、仪器支架八、其他相关仪器：土壤养分速测仪、便携式无线墒情综合监测仪、土壤酸度计、土壤水分测定仪、土壤水分、温度、盐分三参数速测仪、土壤水势测定仪、土壤容重测定仪、土壤硬度计、土壤紧实度测定仪九、结束语：对于实际问题的研究需求，采用不同的方法进行研究是比较合理的选择。对于目前的研究现状来说，土壤重金属检测的主流方法还是光学检测方法、电化学检测方法等常规检测方法，但是随着人们对重金属检测技术的不断研究以及对重金属测试物理机理更深入的认识，势必引起检测技术的不断发展、改进和完善，使得土壤重金属检测技术朝着快速化、低成本