农田土壤重金属离子检测论文

关于重金属对蔬菜的污染问题研究与治理方法论文

摘要:近些年,随着全球经济化的迅速发展,含有重金属的污染物通过各种途径进入农业生态环境中,使土壤和水体受到污染。文章就重金属对蔬菜污染及治理方法做一浅谈。

关键词:重金属;污染;研究;治理方法

1 蔬菜是人们日常生活中必不可少的食物,蔬菜质量的优劣直接关系到人们的身体健康

影响蔬菜质量的最大危害是重金属污染。蔬菜中重金属污染主要来自工业“三废”,城镇生活垃圾、污水及农业生产本身。按蔬菜被污染的途径,可有以下几个方面的来源。

污水的灌溉

城市工业的发展和城市化进程的加快,水资源逐渐匮乏,污水灌溉已成为农业灌溉用水的重要组成部分,工业废水中往往含有重金属。大量的不加处理的工业废水和废渣排放江河、湖中,使水资源受到不同程度的污染,蔬菜生产和增产主要靠灌溉。城市工矿区,郊区菜田不得不大量使用工业废水和生活污水灌溉菜田。所以,我国主要的土壤重金属污染区都是由于污水灌溉引起的。

工业废渣

据不完全统计;全国75个城市历年积累的工业废渣和尾矿达亿t,1980年统计78个省市工业废渣共亿t。这些废渣不仅占用了大片土地,而且造成更多的土壤污染。特别是城市近郊区和工矿企业附近的蔬菜地受重金属污染愈来愈严重。

农业生产活动

(1)在农业生产活动中人们为了片面的追求高产,增加效益,大量的施用含有Hg、Cd、Pb、As等不合格的化肥,城市垃圾不经任何处理直接当作肥料施用,导致土壤有机质和作物必需的营养元素含量降低,重金属含量超标,从而影响蔬菜的;(2)农业生产活动中,农用塑料薄膜,生产应用的稳定剂等都含有重金属Cd和As,在大量使用塑料大棚和地膜过程中都可能造成土壤重金属的污染,从而对蔬菜等农作物的生长、产量、品质均有较大的危害。

其他方面来源

随着汽车工业的迅速发展,含Pb汽油的大量使用、汽车尾气的排放、汽车轮胎磨损产生的大量重金属、有毒有害气体、粉尘等,都会引起交通干线附近土壤和蔬菜等作物的重金属污染。还有润滑油中的Cd、镀Cd的工艺等生产或排放过程均将含有Cd废物排入土壤造成污染。此外,还有微生物的污染。

2 重金属对人体健康最直接的影响之一就是对食品安全造成威胁

大多数消费者的食品安全观念仅仅在农药残留和食品变质上,对土壤重金属污染影响食品安全的问题知之甚少。而且重金属污染具有潜在性,普通消费者无法从外观上判断农产品是否受重金属污染而避开它。

(1)不同重金属对身体危害不同,对人体危害最大的是有机汞,它不仅毒性高,能伤害大脑,而且比较稳定,在人体内停留的半寿命长达70d之久,所以即使剂量很少也可累积致毒。可见,重金属给人类带来的危害是无法估量的,因此,无污染蔬菜的生产正日益受到人们的重视。

(2)目前,菜地和蔬菜遭受到污染是十分严重的,已经暴露出来的重金属和硝酸盐的污染必须给以足够的重视。土壤污染对蔬菜影响较大的'重金属有Cd、Hg、Cr、As等。

3 治理土壤中重金属的方法

我们通过对各种蔬菜做实验找到不同蔬菜超标时的土壤临界浓度,通过控制和治理土壤中的重金属含量来控制蔬菜中重金属的含量。由于蔬菜重金属的主要来源是土壤,我们可以通过以下几个方面对土壤中的重金属进行治理。

土壤污染的防治

土壤污染可采用工程措施,它包括:(1)客土法:就是在污染土壤上加入净土。但客人的土应尽量选择比较粘重或有机质含量高的土壤,以增加土壤容量,减少客土量。本法适应于浅根植物和移动性较差的污染物。(2)换土法:就是将已污染的土壤移去,换上新土;而换土法对小面积严重污染且污染物是有放射性或易扩散难分解的土壤是必须的,以防止扩大范围,危害人畜健康。

加强对工业“三废”的治理和综合利用

(1)禁止使用未经处理的工业污水灌溉农田。在积极慎重地推广污水灌溉的同时,对灌溉农田的污水,必须进行严格的监测和控制。(2)减少工业废水和生活污水的排放量,发展区域性污染防治系统,包括制定区域性水质管理规划,合理利用自然净化能力,实行排放污染物的总量控制,调整工业布局,改变产品结构,除此之外,还应有完善的管理措施。工业布局要合理,改变燃料的燃烧方法,绿化造林,采用高烟囱和高效除尘设备,采取集中供热,减少交通废气污染,施用低毒、低残留的农药等。(3)选择未受工业废水、废渣、废气污染的农田,在远离城市的工矿企业、医院、生活垃圾、生活用水等污染源的地区建立蔬菜生产基地。

对粪便、垃圾和生活污水进行无公害化处理

对禽畜粪便须经堆肥化处理,其目的都是利用微生物分解有机物过程中产生的高温(70℃)消灭病菌,虫卵和病毒等,不致对蔬菜造成生物污染。近几年来绿色食品蔬菜生产的新型肥料即生物肥有生物菌剂与生物有机肥,施入土壤后,释放土壤中的迟效养分,供蔬菜吸收利用,减少农药残留、重金属污染,不但有利于提高蔬菜品质,还有利于生态环境的保护。

要提高对蔬菜的质量意识,必须保护农业生态环境。水源、土壤、空气、生态是人类世世代代赖以生存的环境及食物链的资源基础。我们必须痛下决心,加强立法,重视农业生态环境的综合整治。一方面防治城市工业和乡镇企业环境的污染;另一方面要广泛宣传蔬菜科学用药,标准化生产,无公害农产品生产技术规程等,提高菜农和市民的质量意识,农产品安全意识和农产品标准化意识。发展绿色食品,开展生态工程建设,保护和改善农业生态环境。

土壤重金属的污染问题与防治路径论文

在平平淡淡的日常中，大家对论文都再熟悉不过了吧，论文是探讨问题进行学术研究的一种手段。相信许多人会觉得论文很难写吧，下面是我精心整理的土壤重金属的污染问题与防治路径论文，欢迎大家分享。

摘要：

当今环境问题中最为严重的就是土壤污染，土壤污染中危害最大、影响面积最广的是土壤重金属污染，极大地破坏了生态环境、损害人们的身体健康，甚至严重威胁到我国的可持续发展。在绿色发展理念的倡导下，人们逐渐意识到了土壤环境保护与污染的防治修复的重要程度。本文通过对我国重金属污染的现状、造成污染的原因以及危害的简要分析，结合全国各地治理土壤污染的基本措施，总结出了防治土壤污染的几点对策。

关键词：

土壤污染;危害;防治对策;

1、土壤重金属污染问题的现状与污染成因

、我国土壤污染现状

土壤是人类不可或缺的生存资源。人类从土壤中获得足以休养生息的物质财富，没有土地，人类难以生存。人们在日常生活中对土壤环境资源缺乏足够的保护意识，造成土壤污染状况日趋严重。近些年，我国工农业突飞猛进的发展，土壤环境污染程度越来越高，污染物的含量不断增加，种类也不断增多。土壤重金属污染已经严重影响人们的生活，威胁着每一个人的生命安全。土壤重金属污染是指比重大于5的金属或其化合物侵入土壤造成的污染，目前人们已发现包括镉(Cd)、镍(Ni)、铬(Cr)、锰(Mn)、砷(As)、汞(Hg)、锌(Zn)等大约45种重金属元素。我国受砷、镉、铅、铬等重金属污染的耕地面积大约占全部耕地面积的1/5。据我国2016年农业部监测系统的调查数据表明，我国每年因为重金属污染土壤而使粮食产量降低1000万t以上。根据农业农村部的污水灌溉区统计数据得出，我国有大约140万hm2的污水灌溉区，而有的土地面积遭受重金属污染。污水里的重金属污染物使土壤中的植物遭受二次污染。生物体吸收了这些有毒有害的物质，如汞、铅、锌、镉、铜等金属元素，通过食物链等渠道进入到人身体内，给人们的身体健康埋下巨大隐患，甚至会损害人体的生理器官，严重影响身体健康。

、我国土壤重金属污染成因

土壤重金属污染原因广泛，主要有过量使用化肥农药、工业和生活污染、交通污染等。化肥农药是重要的农业生产物资，农药在农业生产过程中对防治农作物的病虫危害具有至关重要的作用，但是由于缺乏正确科学选用农药品种和使用方法的指导，造成土壤的生态系统遭到破坏;化肥可以大幅提高农作物的产量，农民为了追求高产，长期施用过量的化肥，造成土壤酸化板结，不但降低了土壤肥力，还严重破坏了土壤耕地层的质量;长期使用化肥和农药造成严重的土壤和农作物重金属的累积污染问题。工业和生活污染是指工业及生活污水和垃圾，其中含有大量的重金属、有机物等大量有毒有害物质，将未经处理的工业污水直接灌溉农田，造成部分农田严重污染，破坏了土壤生态环境;凡以重金属和含有重金属的材料为原料的行业，在生产过程中如果将未经严格处理的废液、废渣、废水排放，都会造成重金属地污染。

2、土壤重金属污染的危害

土壤能够为植物提供生长所需的基本营养元素，当土壤中重金属超标时，将会影响植物对氮、磷的吸收，改变钾的形态，从而影响植物的生长，引起植物生理特征的改变，高浓度的重金属会引起植物营养不足，降低酶的有效性。有的农作物可以富集重金属，造成农作物本身重金属超标，甚至有的逐渐转化为毒性更大的甲基化合物，以有害的浓度通过食物链的方式在人类体内蓄积，严重危害人体健康。人体摄入过多的重金属会引起免疫力降低，呼吸系统紊乱等病变。铅能通过破坏儿童的中枢神经系统，造成儿童的智力和行为障碍，也能对成人的神经、消化、心血管等系统产生危害。摄入过量的`镉，可使骨折发生几率增加和骨密度降低，能够对人体的肾、肝、肺、骨骼，以及血液和免疫系统产生伤害。Pb、Hg能够通过影响人的妊娠，引发胎儿的流产、畸形、死亡等。砷能够造成肝脾肿大、肝腹水、抑制儿童智力发育，还能引发黑脚病、糖尿病、肾病、脑血管等方面的疾病。人体内积蓄过多的铜元素，会引起铜中毒，造成机体代谢紊乱，严重会导致急性肾功能衰竭。在土壤重金属污染、大气污染和水污染三者中，土壤重金属污染很难得到有效治理。土壤中汇聚的多种重金属会对土壤环境、动物、植物、微生物都产生严重伤害。

3、土壤重金属污染的防治措施

、制定管理和监督的法律法规

面对日益严重的土壤重金属污染，应当建立和完善保障土壤污染防治与修复工作顺利进行的政策和法律法规。2016年印发了《土壤污染防治行动计划》，2018年通过了《中华人民共和国土壤污染防治法》。2项法规都是以改善土壤环境质量为核心，严格防治工矿企业、农业生产生活等方面的重金属污染，进行土壤污染法规标准的制定与问责。土壤污染防治应当坚持预防为主，保护优先，严控新增污染，分阶段分类别管理，形成政府主导，企业担责、公众参与、社会监督的土壤污染防治体系。保护土壤质量，防治土壤污染是每一个公民和组织义不容辞的责任。

、紧抓源头，防控土壤重金属污染源

严控土壤重金属污染源必须从源头抓起，针对污染源头分类分级管理严控污染源。必须遵循预防为主，防与治相结合的基本原则。对工农业生产以及居民生活的污染排放进行严格控制。采取有效措施，以削减、控制和消除污染源。大力推广清洁无毒工艺，减少或消除工矿企业重金属污染物的随意排放，对工业“废水、废液、废渣”必须进行回收和处理，严格控制污染物排放量与浓度，避免重金属对土壤环境的二次污染。在农业生产化肥、农药的控制方面，要增强广大农民群体保护耕地质量的意识，加大土壤污染防治的宣传和教育;执法部门和农药监测部门定期对市场上流通的农药产品进行监测，禁止或限制使用剧毒农药，积极推广如除虫菊酯、烟碱等植物体天然成分的毒性小、效果好、残留低的农药;推广开展天敌防治法，既要消除病虫害对农作物的威胁，又要把农药对生态环境的危害降到最低程度。

4、做好污染土壤的防治修复工作

面对我国日益严重的土壤重金属污染现状，要充分认识土壤重金属污染的4大特点———不可逆性、治理难且周期长、累积与地域性、隐蔽性，积极采取各种各样的修复治理措施，缓解土壤污染的程度，营造安全、美丽、幸福的生态环境。针对目前我国各地治理土壤重金属污染采取的措施，一般有工程治理措施、化学治理措施、生物治理措施和农业生态治理措施4种方法。

、工程治理措施

工程治理措施作为一种比较具有权威性的土壤重金属污染治理方法，可以从根本上解决重金属的污染问题，但是实施起来工程量大，需要投入大量的人员和资金，而且会破坏土壤结构，降低土壤肥力，同时也需要处理置换出来的污染土壤。工程治理一般是通过客土、换土和深耕翻土等措施来治理土壤中的重金属污染。污染比较严重、面积较小的农业大棚的土壤污染适用客土法，把由别处移来的未被污染的洁净土壤加入到受污染的土壤里面，大多会选用质地好的人工土或沙壤土，降低土壤耕作层的重金属浓度，减少重金属对植物根系的毒害，加快土壤生态修复的速度。换土法是把受污染的土壤转移出来，更换没有被污染的洁净土壤。这种方法可以很快修复受损土壤，效果明显，但是换土法费时费力，成本较高。对于具有放射性污染物或含有难分解易扩散污染物的污染严重的景区花园和科研场所等面积较小的土壤可以采用换土法。污染较轻、耕作层较厚的土壤污染可采用深耕翻土法，翻土法是通过深耕技术，拌匀、翻动、混合耕作层土壤来降低土壤耕作层重金属污染物的含量。

、化学治理措施

化学治理就是向污染土壤投入抑制剂、改良剂，以降低重金属的生物可利用度。化学方法治理效果明显，周期短、投资适中，但是不能确保治理效果的长期稳定性。

、生物治理措施

生物技术治理污染土壤是一种正在被广泛推广的新型治理措施。是通过植物、动物和微生物的某些特有习性抑制、削减和改良吸收、降解土壤中污染物，降低重金属毒性。植物修复技术是利用超富集植物吸收土壤中的过量重金属，投资小和维护成本低，具有较高美化环境的价值、二次污染小的特点，是一种新兴的、很有潜力的绿色安全修复技术，受到许多国家的青睐。微生物修复是在合适的环境条件下，充分利用大自然中天然存在的或人工培养的具有特定功能的微生物群的微生物代谢功能，达到将其降解成无毒物质或降低有毒污染物活性的生物修复技术。微生物修复实际就是生物降解，是利用微生物群具有繁殖快、个体小、易变异、适应性强的特点来达到对环境污染的分解作用，还可以降解和转化那些“陌生”的化合物。

、农业生态治理措施

农业生态治理方法是在农业生产的过程中，采用一些因地制宜的土壤耕作管理制度，种植合适的植物品种，改善土壤的生态环境，减轻或阻断重金属对人体造成的危害。合理规划农业种植区域，把高富集重金属的经济作物或树、花、草种植在重金属污染严重区域，既能美化环境，又能净化土壤;将低富集重金属作物品种植在基本适宜区，这样能够减少重金属在作物中的累积，提高土壤的质量。农业生态治理方法循环周期长、效果不明显。

5、结束语

土壤中过高重金属含量严重危害了人类的生存环境，对整个自然界地理环境都造成负面影响。采用单一的修复技术无法完全修复土壤，必须要以植物修复为主，优化特定微生物的筛选，建立相关基因库，培养超强工程菌，多种治理措施相辅相成，从而彻底清除土壤中的重金属。做好土壤环境保护方面的知识引导和宣传，提高人们的环境保护意识，促进土壤生态向健康的方向发展。

参考文献

[1]张婧，杜阿朋.桉树在土壤重金属污染区土壤生物修复应用前景[J].桉树科技，2010(02):43-47.

[2]何容，杜佳佳，许波峰，等.土壤重金属污染研究概况[J].山东林业科技，2008(01):85-87.

[3]王雪.土壤重金属污染及其治理对策[J].速度(上旬)，2015(09):290.

[4]何明清.土壤与固化废物监测技术问答[M].北京:化学工业出版社，2006.

[5]唐会娟.浅析土壤重金属污染的防治技术[J].科教导刊(电子版)，2016(06):128.

[6]王海慧，郇恒福，罗瑛，等.土壤重金属污染及植物修复技术[J].中国农学通报，2009(11):210-214.

[7]杨苏才，南忠仁，曾静静.土壤重金属污染现状与治理途径探究进展[J].安徽农业科学，2006(03):549-552.

[8]何凤鹏，谷雨，冯光辉，吴海勇，刘琼峰，李明德.不同类型土壤调理剂对土壤-水稻系统重金属含量的影响[J].湖南农业科学，2016(05):31-34.

[9]郭培俊，杨菁.重金属污染的土壤的修复与防治[J].科技资讯，2019(03):93-94.

[10]廖健.土壤重金属污染及其化学修复技术的研究进展[J].中国石油和化工标准与质量，2013(24):28,30.

[11]黄成敏.环境地学导论[M].成都:四川大学出版社，2005.

[12]岳永德.环境保护学[M].北京:中国农业出版社，2009.

[13]李学林.农田污染与农产品质量安全问题分析[J].南方农业，2018(24):161-162.

浅谈重金属检测传感器技术的应用论文

摘要： 随着经济的迅猛发展和社会的日新月异, 人们对重金属的开采及加工越来越频繁, 这使得不少重金属存在于大气水以及土壤中, 在很大程度上加重了环境污染, 科学技术的迅猛发展为重金属检测传感器技术的研究提供了很好的途径。针对上述背景下, 对重金属检测传感器技术研究与应用进行合理性阐述, 以促进重金属检测传感器技术的进一步发展。

关键词： 重金属检测; 传感器技术; 环境污染;

重金属污染是环境污染的一个重要组成部分, 重金属在自然界中广泛存在, 随着人类的开采、冶炼、加工活动而使得重金属转变成化学状态或化学形态广泛分布于大气、水、土壤中, 随着时间的积累而不断留存、迁移, 从而引发严重的环境污染问题;重金属甚至还会随着废水的排出而流入海洋中, 对鱼和贝类造成严重的危害;重金属还会附着在人类的鼻腔和食物上, 造成人类呼吸道感染和重金属中毒[1]。重金属具有沉积性和不可降解性, 是一种非常危险的污染源, 因此对于重金属的研究与检测是十分关键的。通过调查与研究, 发现重金属检测传感器技术主要分为离子选择性电极传感器技术、光纤化学传感器技术、生物传感器技术以及微电极矩阵传感器技术四个方面, 本文通过对这四种传感器技术在重金属检测中的研究与应用作简要分析, 以推动重金属检测传感器技术的发展。

1 离子选择性电极传感器技术。

离子选择性电极传感器技术是一种操作简单、性价比高、准确有效的重金属检测传感器技术。离子选择性电极传感器技术因为不需要提前对样品进行操作而被广泛应用于重金属的在线检测中。目前, 国内外学者对离子选择性电极传感器技术进行了大量的研究, 发现选择性高、经济简单的离子选择性电极主要分为基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极和基于流系玻璃膜的离子选择性电极两种[2]。

基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极。

目前在对基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极的研究中, 主要是对离子选择性电极的重金属离子的识别以及聚氯乙烯膜的结构和性能进行研究, 同时, 对不同的载体和膜增塑剂对离子选择性电极性能的影响作简要分析, 从而提高对重金属的识别能力。

基于流系玻璃膜的离子选择性电极。

基于硫系玻璃膜的离子选择性电极良好的红外线透过性是其他离子选择性电极无法相提并论的。许多发达国家都通过购买硫系玻璃膜的离子选择性电极来用于重金属检测工作。

2 光纤化学传感器技术。

对于光纤化学传感器技术的研究比离子选择性电极传感器技术的研究还要早, 光纤化学传感器技术的研究始于美国研究所, 从那以后, 许多国家都在实验室中对光纤化学传感器技术进行研究, 并应用到重金属检测中。陈雷等人对基于聚氯乙烯膜的光纤传感器进行研究并应用到铜离子的检测中, 取得了良好的效果[3]。李学强等人将注册分析法和激光激发荧光光谱技术应用到对金属离子传感器的研制中, 使我国饮用水中的重金属检测工作取得了很大的进展。

3 生物传感器技术。

第一个生物传感器始于Red String仪器公司。之后, 又在多个公司相继推出, 这些生物传感器主要是对人类血糖和尿糖中的重金属物质进行检测。重金属物质在人体中的留存和迁移会对人体的健康造成极大的威胁, 生物传感器可以与人体生物识别因素相互影响, 以达到对人体中的重金属含量进行检测, 从而预防重金属中毒的目的。通过研究发现, 生物传感器主要分为蛋白质为基础的'生物传感器以及整个细胞为基础的重金属传感器两种。

蛋白质为基础的生物传感器。

生物识别因素主要是促进消化的酶、防止病毒入侵的抗体、增强体质的金属键键合蛋白以及脱辅基酶蛋白质。以这几种生物识别因素为基础制作蛋白质为基础的生物传感器, 用来检测铜离子、锌离子、汞离子以及铅离子等金属离子。传统的生物传感器存在灵敏度低、选择性差等一系列缺点, 因此必须研制出选择性高的新型传感器来实现对重金属离子的检测, 这种新型传感器被称为蛋白质为基础的生物传感器。

整个细胞为基础的重金属传感器。

整个细胞为基础的重金属传感器可以实现对微型有机体生物标识的检测, 它具有所受干扰因素少、反应速度快等一系列优点, 可以实现对苔藓、海藻、酵母等海洋生物中的重金属的检测。随着生物医学和环境工程的蓬勃发展, 可以通过改进主传感器的途径来解决重金属检测过程中的干扰问题, 即在基因层次上设计细胞器。

4 结语。

综上所述, 本文通过对重金属检测传感器技术研究与应用进行分析, 主要从离子选择性电极传感器技术、光纤化学传感器技术、生物传感器技术以及微电极矩阵传感器技术这四个方面作简要分析, 为传感器检测技术在重金属中的研究与应用提供理论支持, 以减少重金属污染现象的发生。

参考文献

[1]张涛, 苏倡, 刘艳, 等.泥蚶 (Tegillarca granosa) 重组铁蛋白富集重金属离子的特性及化学传感器的研究[J].海洋与湖沼, 2017, 48 (4) :870-876.

[2]吕攀攀, 肖芳兰, 严锡娟, 等.构建一种基于双启动子模型的特异性检测镉离子的大肠杆菌传感器[J].生物工程学报, 2015, 31 (11) :1601-1611.

[3]贾朔.边超, 佟建华, 等.基于纳米金Core-satellites等离子体耦合增强效应的汞离子光纤传感器的研究[J].分析化学, 2017, 45 (6) :785-790.