固体进样元素分析技术在农产品质量安全中的应用

固体进样分析技术无需消解处理,可有效降低方法检出限（直接固体进样）、简化前处理、避免痕量元素损失,更加环保和安全,是农产品元素检测技术的重要分支,在现场、快速检测领域具有广阔的发展前景。本文简要概述了固体进样分析技术配套的样品制备和进样方式、样品导入和分析技术的研究现状,对样品均匀性和基体干扰等瓶颈问题进行了探讨;重点对直接固体进样和悬浮液进样方式,以及电热蒸发、激光烧蚀、样品直接插入、中子活化、X荧光等技术在农产品重金属和其它元素检测中的应用进行了综述。     

G107国道附近农田土壤的铅含量研究

采用直接固体进样技术,测定了G107国道两侧不同距离内采集土壤样品的铅含量。结果表明:采用直接固体进样方法,铅的检出限为0.016 ng,样品测试的相对标准偏差为8.6%~10.0%、回收率为84.5%~105.6%;距离G107国道100~1 500 m土壤样品的Pb含量为25.23~35.43 mg/kg。公路主干道两侧土壤铅的主要来源之一为汽车尾气。     

土壤重金属快速检测技术研究进展

近年来,随着我国工农业的高速发展,尤其是无节制的矿藏开采、"三废"排放、汽车尾气以及农业化学投入品的滥用,重金属污染已成为我国当前最严重的环境污染问题之一,因此土壤重金属监测工作显得尤为重要。但是,目前的土壤重金属检测标准方法仍以实验室确证性分析为主,无法用于土壤重金属的现场、快速分析,从而难以从源头上及时、有效地对土壤重金属污染进行监测和预防,开发重金属快速检测设备和技术势在必行。从土壤样品的基质特点来看,固体进样分析是最可行的技术方案,主要包括电热蒸发(ETV)原子光谱、X射线荧光光谱(XRF)、激光烧蚀(LA)、激光诱导击穿光谱(LIBS)、X射线吸收光谱(XAS)、中子活化(INAA)等。上述固体进样分析技术均无需样品消解处理,高效、快捷,但是部分技术的检出能力和稳定性尚难以满足土壤质量标准的全部要求,如XRF、LA、LIBS,还有部分技术难以实现现场化,如LA、XAS、INAA等。因此,基于电热蒸发(ETV)固体进样的原子光谱分析技术在分析灵敏度、稳定性和小型化方面具有特殊的优势。ETV是利用电加热将样品中的待测元素以气溶胶的形式导入原子化器或激发源的技术,可实现土壤中常见重金属元素的快速、高效导入,技术简单、通用性强,适用于原子吸收、原子荧光、原子发射、无机质谱等多种检测系统。ETV常采用碳、金属、石英等材料,如石墨管、多孔碳管、钨丝、铼丝、石英管,其中利用高熔点金属的电磁感应电热蒸发技术具有无冷点、升/降温速度快、易于小型化的优势。但是,土壤样品基质复杂,基体干扰一直是困扰ETV技术应用的核心瓶颈问题。新型的气相富集(GPE)、介质阻挡放电(DBD)、基体改进及背景校正等技术,有望实现土壤基体干扰的有效消除。特别是GPE技术,在特异性捕获消除基体干扰的同时,还可以通过预富集提高仪器的分析灵敏度。通过上述技术的集成与创新,可以有效解决固体进样的分析灵敏度和基体干扰问题,这将为土壤重金属速测技术的研发提供新的思路,从而为土壤环境监测与治理工作提供有效的技术支撑。     

土壤中重金属铬的形态、价态评价综述

中国土壤环境标准已对土壤中总铬含量制定了标准,但要深入了解重金属铬对生态环境和生物体的影响以及土壤污染情况,应该从铬的不同形态、价态进行具体分析。本文对土壤重金属铬的赋存形态及迁移转化规律进行论述,重点探讨了重金属铬的不同形态、不同价态的分析测定方法。顺序提取法仍然还是土壤中铬形态分析的主流方法。与基于土壤液体样品测定的铬的分离富集技术和分析检测技术比较,固态样品分析技术不需要样品预处理并避免了元素的形态转化,未来可能会开发出更快捷简便的土壤重金属测定技术。     

农田土壤重金属污染黏土矿物钝化修复研究进展

随着我国工业化和城镇化的发展,农田土壤重金属污染日趋严重。钝化修复技术因其具有修复速率快、效果好、稳定性好、操作简单等优点较适应于大面积中轻度重金属污染农田修复治理。本文概述了农田土壤重金属污染钝化修复技术特点及国内外发展现状,阐述了农田土壤重金属污染钝化修复技术的发展历史。在此基础上就黏土矿物材料对农田土壤重金属污染钝化修复研究现状、农艺措施对农田土壤重金属污染黏土矿物材料钝化修复效应及稳定性影响、黏土矿物材料钝化修复对农田土壤环境质量影响等诸多方面进行了详细综述,并就黏土矿物材料在农田土壤重金属污染钝化修复中的应用及相关问题进行了展望。     

我国农田土壤重金属污染现状·来源及修复技术研究综述

概述了我国农田土壤重金属污染现状,从工矿企业生产、污水灌溉、矿产资源开发、农业生产活动、大气沉降等方面分析土壤重金属的来源,并介绍重金属污染土壤的修复技术,同时探讨该研究领域存在的问题及今后发展方向。     

土壤重金属消解方法的探究——以铜、铅、镉为例

为探究出一种可行的土壤重金属消解方法,现采用电热板加热消解法、微波消解法和干灰化法3种方法对土壤标准品GBW07408(GSS-8)进行消解,以原子吸收分光光度法测定其中的铜、铅、镉3种重金属元素的含量。结果表明,采用微波消解法能将土壤样品完全消解,且称样量和用酸量少,还能有效避免重金属元素的损失及污染,方法灵敏度、精密度和准确度高,实验条件易于控制,能有效降低环境污染。     

农产品产地土壤重金属污染问题分析

概述了我国农产品产地土壤重金属污染现状,从自然环境、人类活动等方面分析了农产品产地土壤重金属的来源,介绍了应对重金属污染的防治对策,并对研究领域存在的问题和今后的发展方向进行了展望。     

农产品产地环境采样中土壤样品采集点的布设

规范农产品产地环境检测中的土样采集对保证农产品的质量安全有重要意义。本文从土壤样品采集的布点原则、方法、数量、注意事项等方面进行了论述与分析,以期提高土壤样品采集过程的科学性与合理性。     

重金属污染植烟土壤改良剂原位修复研究进展

为了从源头减少烟草重金属对人类健康的潜在危害,改良剂原位修复重金属污染植烟土壤方法因其成本低廉、操作方便,已经得到广泛研究。对土壤重金属有效性及土壤影响因素进行了探讨,对改良剂的分类进行了概述,同时综述了重金属污染植烟土壤改良剂作用机理。     

基于改进模糊综合评价法的地质异常区土壤重金属污染评价——以江苏灌南县为例

以江苏灌南县农产品产地为研究区,运用层次分析法和熵权法的组合赋权法以改进传统模糊综合评价法,并应用于地质异常区的土壤重金属污染的综合评价。方法改进后的结果显示,在所采集的30个样点中没有出现严重污染情况,均处于Ⅰ级与Ⅱ级之间,其中有9个样本点的评价结果偏向Ⅱ级,其余采样点均偏向Ⅰ级且各个样点的综合评价结果值波动明显。通过对这9个样点位置分布观察分析得出,这些样点呈现出在公路两侧附近分布的格局,对比分析发现这9个样点重金属Cd含量高于其他样点,研究区属于同一地质异常区,分析原因可能是以交通为主的人类活动使外源重金属进入土壤,在属于同一地质异常区的基础上加大了重金属含量,使污染评价结果相较于其样点偏高。     

旅游活动对香格里拉景区土壤重金属污染的影响

为了解旅游活动对香格里拉景区土壤重金属的影响,在测定土壤重金属含量的基础上,结合相关分析解析重金属的来源,并采用内梅罗综合污染指数法和污染负荷指数法评价了重金属污染特征.结果表明:(1)研究区混合样中重金属As,Hg,Cd,Cu,Cr,Pb和Zn的平均含量分别为10.16,0.291,0.52,38.67,83.78,42.26,130.27mg/kg,其中Cu,Cd,Cr,Pb和Zn的平均含量超过对照样的13.3%,44.8%,10.6%,15.4%和13.9%,Hg,Cd,Cr以及混合样中的Cu,Zn的含量均超过了迪庆州土壤背景值,各样点Hg含量超过背景值7.45~7.53倍.(2)土壤重金属的单项污染指数从大至小表现为:Hg,Cd,Pb,Zn,Cu,Cr,As,最高污染系数污染程度从大至小表现为:Hg,Cd,Cr,Zn,Cu,Pb,As,Hg为研究区第一污染物.(3)混合样点的平均综合污染指数和污染负荷指数分别为2.7(中度污染)和1.06,对照样平均综合污染指数和污染负荷指数分别为1.54(轻污染)和0.86,研究区混合样的整体污染程度高于对照样.(4)研究区重金属Cu,Cr和Zn的主要污染源可能是旅游活动和生活产生的固体垃圾污染,如塑料制品、玻璃瓶、泡沫、卫生纸等;干湿沉降是Hg进入土壤的主要途径,旅游活动加剧了土壤中Hg的污染,导致研究区土壤Hg污染最严重.     

典型饮用水源地周边土壤环境质量及其潜在生态风险评价

受农业生产和工业活动等影响,集中式饮用水水源地周边土壤环境质量备受关注。本文以湖南省某典型集中式饮用水源为例,采用网格法和现场踏查分别在水源地一、二级保护区布设13个采样点（S1~S13）及4个底泥样点,开展了土壤及底泥样品的重金属含量监测与潜在生态风险评价。结果表明,饮用水源地周边土壤环境质量良好,土壤中重金属汞、砷、铬、铜和镍的均值都低于农用地污染风险筛选值（GB 15618—2018）,而重金属镉、铅和锌均值分别为0.86 mg/kg、509.53 mg/kg和215.78 mg/kg,均超过了项目风险筛选值,其中S7和S8样点底泥的铅含量超过了项目风险管制值。单因子污染指数结果显示,土壤中镉和铅分别为中度和重度污染。内梅罗综合污染指数结果表明,11.7%的点位样品重金属为中污染,58.8%的点位样点为重污染。综合潜在生态风险指数（RI）范围为153.75~508.44,处于中等和强生态风险水平的样品比例分别为76.5%和23.5%。研究表明,该水源地周边土壤中镉和铅等重金属含量超标,综合潜在生态风险等级为中等水平,应重视该水源地周边土壤环境生态保护,避免局域土壤重金属的潜在生态风险。     

长沙市边缘带菜园土壤重金属含量及污染现状评价

为了解长沙市边缘带菜园土壤重金属污染状况,建立无公害蔬菜生产基地,指导蔬菜生产,通过田间采样方法,对长沙市郊陈家渡、东湖村、潭阳洲、杉木村和梨村5个主要蔬菜基地0~20 cm表土共计290个样本中7种重金属元素的含量进行了分析.结果表明,Cu、Cd、Pb、Zn、Cr、As、Hg全量分别为10.70~122.20、0.10~3.70、23.50~95.90、81.00~309.80、9.90~145.60、6.70~39.90、0.02~1.50 mg/kg;含量的变异系数分别为8.2%~29.4%、31.2%~182.4%、8.1%~21.6%、10.5%~33.2%、11.3%~29.8%、5.7%~28.1%、20.8%~37.9%.Hg、Cu、Cd为主要重金属污染元素.5个蔬菜基地中,陈家渡达中度污染水平,其他4个蔬菜基地均达轻度污染水平.     

东北典型黑土区土壤重金属污染现状评价与分析

针对东北典型黑土区域,以黑龙江省黑土重金属为研究对象,通过布点采样、检测分析,研究其污染现状,进行污染评价。结果表明:黑土土壤中砷(As)、镉(Cd)、钴(Co)、铬(Cr)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)7项土壤重金属元素平均含量均低于全国背景值。其相对高值区主要分布于双鸭山、鸡西、佳木斯所属的三江平原地区,其他地区仅有个别元素重金属含量相对稍高。各元素平均单因子污染指数均<1,属于未污染。采用内梅罗综合污染评价方法对个样点污染情况进行评价,发现超标样点为6个,超标率为0.9%。超标样点主要受Ni、Hg、Cd 3种元素污染的影响。对典型黑土区矿产资源的开采可能是影响黑土土壤重金属污染的最主要因素之一。另外,农药和化肥的不合理施用,生产中产生的固体废弃物和工业生产产生的污水等,也是影响黑土土壤质量的重要因素。     

垃圾填埋场渗滤液泄漏区域土壤重金属空间分布特征 及健康风险评价

为探究垃圾填埋场渗滤液泄漏区域土壤重金属空间分布特征及对人体健康的风险,采用网络并行电法技术获取渗滤液潜在泄漏范围及其空间分布特征,在此基础上指导研究区域土壤样品采集工作。为进一步分析渗滤液泄漏造成的重金属污染状况及健康风险,分别对样品中的Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Cd、As和Hg含量进行测定。结果表明：区域内土壤重金属含量分布与电阻率剖面特征具有较好的一致性,重金属含量较高区域表现为明显的低电阻率异常,如土壤采样点S22、S23等区域;重金属含量平面分布特征表现为中部区域含量低周边高,同时内梅罗综合指数及综合潜在生态风险指数表明研究区整体污染水平较低,但Cd、Hg具有较高的潜在生态风险,垃圾渗滤液泄漏是导致该区域风险等级提高的主要原因;健康风险评价数据表明研究区重金属主要暴露途径为经口摄入,单纯某种重金属不会对当地居民构成非致癌风险,但Ni、Cr和As存在一定致癌风险。研究结果可为垃圾填埋场渗滤液泄漏调查评估和重金属污染防控提供科学依据。     

南通市城市土壤铅污染特征研究

对南通市城市五大功能区的土壤进行采样测定,对南通市城市不同功能区的土壤铅含量进行分析和评价。结果表明。南通市城市土壤总体未受到严重的铅污染,但工业区受到中度污染,商业区和老居民区受到轻度污染,风景区和农业区未受到明显污染。说明南通市城市交通运输和工业“三废”是土壤中铅污染的主要来源。     

蚯蚓在环境污染治理及其资源化应用中的研究进展

蚯蚓是土壤中的重要生物,具有促进物质分解转化的特点,在固体废弃物的资源化利用处置和土壤的重金属污染生态修复及其生态风险评价中发挥重要作用.综述了蚯蚓处理各类固体废弃物的方法、在废弃物资源化利用发挥的作用以及蚯蚓在废水处理、污染土壤修复和土壤污染生态监测中的应用,并对今后的研究方向进行了展望.     

农田土壤重金属污染风险管控研究

农田土壤重金属污染直接影响农产品质量安全、威胁人体健康,因此,开展农田分类管理、实施土壤风险管控具有重要意义。本文在相关政策文件研读、国内外相关文献查阅的基础上,总结了中国农田土壤重金属污染现状及特点,分析了农田土壤重金属的来源,系统概括了农田重金属污染风险管控措施,重点综述了农艺调控类、土壤改良类和生物修复类等土壤修复技术的最新研究进展。最后,总结了目前农田土壤重金属污染风险管控中存在的问题并提出了展望。     

Technical Review of Fast Detection of Heavy Metals in Soil

Recently, with the high-speed development of industry and agriculture in China, the contamination of heavy metal has become a severe environmental problem caused by immoderate mining operation, "three wastes" emissions, vehicle exhaust, and misuse of agricultural chemical inputs. So, it is very important to monitor the contamination of heavy metals in soil. However, the national and industrial standards of detecting heavy metals in soil mainly focus on the traditional analytical approaches employed in laboratory at present. So, it is still difficult to achieve the on-site and fast detection of heavy metals in soil, which gives rise to such difficulty of monitoring and preventing the source contamination effectively and timely. In view of the matrix of soil sample, solid sampling analysis should be feasible to the fast detection of heavy metals, including electrothermal vaporization (ETV), X-ray fluorescence spectrometry (XRF), laser ablation (LA), laser induced breakthrough spectrometry (LIBS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and instrumental neutron activation analysis (INAA). The solid sampling techniques do not require digestion treatment and is thereby fast and efficient. However, among them, the detection limit and stability of XRF, LA, and LIBS cannot satisfy the all demands in standards of soil quality; on the other hand, it is too difficult to reach the miniaturization and on-site testing for LA, XAS, and INAA. By comparison, ETV is a kind of solid sampling tool with excellent advantages such as high analytical sensitivity, favorable stability, and being easy to be miniaturized, using electric heating to introduce analyses via aerosol from the sample into the atomizer or exciter for measurement. ETV is able to introduce heavy metals fast and efficiently, which is versatile to atomic absorption spectrometry (AAS), atomic fluorescence spectrometry (AFS), atomic emission spectrometry (AES), and induced coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). As usual, many materials such as carbon, metals, and quartz can be utilized for ETV, which are frequently processed into graphite furnace, porous carbon tube, tungsten coil, rhenium coil, quartz tube and so on. Among various ETV approaches, electromagnetic induction ETV is characterized with no cold zone, fast heating or cooling and miniaturization. Considering the complicated soil matrices, however, ETV has been always confronted with the bottleneck problem, namely matrix interference. Through integrating these advanced techniques including gas phase enrichment (GPE), dielectric barrier discharge, matrix modifier, background correction and so on, the matrix interference will be eliminated completely for the detection of heavy metals in soil when solid sampling by using ETV atomic spectrometers. Especially for GPE, it can realize both two aims at one time: eliminating matrix interference and improving analytical sensitivity. This review is about to bring some valuable suggestions for innovating the fast detection of heavy metals in soil, to play parts in the environmental monitoring and protection in the future.