果园土壤重金属检测技术分析探讨

唐 瑶，陈 超，丁小玲

（新疆生产建设兵团第一师锅炉压力容器检验所，新疆 阿拉尔 843300）

0 引言

随着金属矿产、化石燃料的开采利用、农药和化肥的过度使用以及生活污水、重金属材料废弃物的乱排、乱放使土壤、水体、大气环境受到了严重的重金属污染[1-4]。土壤重金属具有残留周期长、易迁移、毒性大、不可逆、隐蔽等特点，而且土壤重金属容易进入食物链，危害人体健康[5]。果树种植是我国农业建设中的重要组成部分，种植果树能够有效改善当前被破坏的生态环境，促进种植区域的生态平衡，有效增加农民的经济收益，并且带动地方经济的发展。我国水果种植面积和水果产量均居世界首位。根据国家统计局资料显示，2018年我国果园种植面积为1187.49万hm2，超过农业总面积的一半[6]。在绿色环保可持续发展的理念下，必须加强对果园土壤重金属元素含量的检测，并且采用合理的方法预防土壤污染，提升水果品质，努力打造有机水果，为消费者的身体健康保驾护航。当前果园土壤重金属含量的检测，果园土壤的修复以及治理成为果园种植需解决克服的难题，同时也是提高水果品质的有效手段。因此，开展土壤重金属元素检测分析技术研究具有一定的实际意义。

1 果园土壤重金属来源

目前，果园土壤中重金属的来源主要有非自然输入与自然输入。其中非自然输入占比较大，自然输入的重金属元素大多是成土母质或者是土壤中自带的，一般而言，自然输入的重金属元素都是有益的[7]。而非自然输入主要是人为输入，会导致果园土壤重金属含量超标，造成重金属污染。

随着化石燃料的使用范围越来越广泛，用量越来越大，而许多行业技术发展并不成熟，化石燃料燃烧过程中燃烧不充分，产生大量重金属元素，这些重金属元素随着空气流动进入果园，污染果园土壤，导致果园土壤重金属含量增加。此外，为控制果园病虫害及杂草过度使用农药也会导致果园土壤的重金属污染，部分果农为促进水果产量，提高收益而过度使用化肥同样会使果园土壤的重金属含量增加[8]。工业污水，生活污水的乱排乱放同样会造成水污染，被污染的水流入果园也会污染果园土壤，使果园土壤中重金属含量增加。

2 果园土壤重金属检测方法

土壤重金属污染属于土壤无机污染，当果园土壤重金属积累到一定程度就会转变为甲基化合物，部分有毒有害物质会转化到水果中，然后进入人体，在人体内积留。果园土壤中的重金属有镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等[9]，这些元素少量使用有利于果树的生长发育，过量后会影响果树生长发育，造成一定的污染，因此需对果园土壤中重金属元素进行检测，严格把控土壤中重金属含量。果园土壤重金属元素检测分析主要包括果园土壤样品采集、样品前处理以及土壤样品检测等过程，以下主要介绍果园土壤重金属的检测分析方法。

2.1 紫外—可见分光光度法

紫外—可见分光光度法是在190～760 nm波长范围内测定物质的吸光度，用于鉴别、杂质检查和定量测定的方法[10]，其组成部分主要为辐射源及单色器等。当光穿过被测果园土壤样品溶液时，土壤样品溶液对光的吸收程度随光的波长不同而变化。因此，通过测定土壤样品溶液在不同波长处的吸光度并绘制其吸光度与波长的关系图即得被测物质的吸收光谱。根据吸收光谱中不同的吸收波长，即可检测土壤样品溶液中重金属成分及含量。紫外—可见分光光度法具有操作简单，准确度高的特点。此外，原子吸收光谱法、原子荧光光谱法以及X荧光光谱等也可以对果园土壤重金属进行检测，光谱法的缺点是土壤样品前处理过程耗时长，无法现场快速检测且检测成本较高，但光谱法具有较高灵敏度[11]，仍然是目前常用的土壤重金属检测方法之一。

2.2 化学分析法

化学分析法也是常见的土壤重金属检测方法，它是以物质的化学反应为基础的一种分析方法，又叫做经典分析法，主要可分为重量分析法和滴定分析法[12]。在进行果园土壤中重金属元素的测量时，可利用化学试剂及相关的仪器设备对处理好的土壤样品的成分进行滴定分析或者重量分析，同时对其中的重金属元素进行提取，例如可以采用微量显色反应，如络合反应、氧化还原反应等对土壤中的重金属元素进行测定。化学分析法采用的天平、滴定管等仪器设备操作方便、易于掌握，从检测结果看，使用化学分析法在进行土壤重金属检测时，结果更为准确[13]，因此化学分析法在土壤重金属检测方面应用也相对较广泛。而且，随着科学技术的发展，化学分析方法正在向自动化，智能化等方向发展，具有良好的应用前景。

2.3 生物检测法

在进行土壤重金属元素检测时，生物检测法也是常用的检测手段。生物检测法具有操作简单的优点，而且成本较其他检测方法而言具有一定的优势[14]，此外，使用生物检测法进行果园土壤重金属检测不但不会造成土壤污染，相反还能净化土壤。在使用生物检测法进行果园土壤重金属元素检测时常用的方法有生物传感器以及酶抑制法。生物传感器具有接收与转换的功能，具有专一性强、准确度高、操作简单、成本低等优点[15-16]。酶抑制法是指利用酶的功能基团受到果园土壤重金属元素的影响，而导致酶活力降低或丧失作用，从而检测出果园土壤重金属元素的方法。在用酶抑制法进行果园土壤重金属检测时，应优先选用酶缓冲系统来完成[17]。同时，用微生物可有效减少果园土壤中重金属元素的含量，对改良土壤，降低土壤中重金属元素有一定作用。

3 土壤重金属元素检测技术发展趋势

3.1 智能化发展

近年来，我国科学技术得到了飞速发展，目前已有的土壤重金属元素检测方法和仪器设备已有很大的优化和改进，精密度和可操作性也有了极大的提高。但是果园土壤中重金属元素种类随着时间积累，重金属含量较复杂，许多传统检测方法已经无法满足检测要求和环境标准的要求。而且果园土壤重金属含量检测的土壤样品预处理阶段的干燥、去杂、制备溶液等过程相对繁琐，费时费力，在一定程度上影响了检测效率和准确性。从需求来看，未来土壤检测仪器在操作性方面应该越来越智能化，便于操控，降低对操作人员的技术要求，传统的检测人员将被高科技，智能化的检测仪器设备所替代，既降低了人为操作引起的误差，又降低了成本，节约人力物力。

3.2 精确化发展

目前果园土壤重金属检测技术、方法和设备有多种类型，它们有各自的适用范围及优缺点。1950年开始，在土壤检测方面已经有相关的仪器设备，但是检测过程繁琐，操作复杂，精密度较差，1980年计算机开始飞速发展，实验室对土壤重金属元素的测量精度从1×10-3ng到1×10-6ng到现在的1×10-9ng，可见，检测精度在不断提高，因此，未来果园土壤检测方法，仪器设备发展一定会沿着精确化的方向发展。

3.3 检测技术结合发展

目前常用的果园土壤检测技术利用的检测方法相对单一，利用光谱法、化学分析法、生物检测法进行果园土壤重金属的检测时，都有各自的优缺点及使用条件限制，如何将多种检测方法相结合，使检测过程更智能化，降低从业人员操作水平和检测成本，提高检测精度和检测效率是果园土壤检测行业研究人员正关注的问题之一，也是拟解决的问题。未来的发展中，果园土壤的检测将会多种技术相互结合，运用多种技术同时解决需检测的问题，例如在对果园土壤有色金属进行检测时，应将现场检测与实验室检测相结合，进行综合性分析，同时为防止造成果园土壤的二次此污染，对样品的处理和检测应该更加迅速。

4 结语

果园土壤重金属检测技术是为了更好的掌握果园土壤重金属污染情况，只有掌握果园土壤重金属污染的状况，才能有针对性地制定合理的土壤污染治理方案。果园土壤重金属检测技术不断提升，检测方法越来越多，果园土壤重金属污染的成分检测结果将会越来越精准，检测技术的不断发展能够更好的为治理果园土壤重金属污染提供科学依据。