发布时间 : 星期一 文章我国当前农产品产地土壤重金属污染形势及检测技术分析解析更新完毕开始阅读b830d3450a4e767f5acfa1c7aa00b52acfc79c80
农业资源与环境学报 ·第 30卷 ·第 5期
器 [40]等 。 生物 传 感 器 寿命 主要 取 决于 生物 活 性 , 受 环境、 时 间 限 制较 大 , 一 般寿命 很 短 , 制 约了 其 应 用和 发展。 3.3.2酶抑 制 法
酶抑 制 法 是重金属 离 子 与 形 成 酶 活 性 中 心 的 甲 琉 基 或 琉 基 结 合 后 , 改变 其 结 构 、 性 质, 引起 酶 的 活 力 下降 , 从 而 使 显 色 剂 的 颜 色 、 电 导 率 和 吸光 度等 发生 变 化 , 然 后 借 助 光电 信 号 放 大 、 显 示 , 建立 重金属 浓 度 与 酶 系统 变 化对 应 数 学 关 系 。 该 方法可 用于 环境、 食 品、 水 和 蔬菜 中重金属的 定 性 检测。 柳畅 先 等 [41]和 周 焕英 等 [42]通过镉 离 子 对 醇脱 氢 酶 的 抑 制作 用 检测 Cd 2+ , 检出 限 为 2.00μ g ·L -1, 可 应 用于 蔬菜 中 Cd 2+ 的分 析 , 进 行了 这 方 面的 初 步 探索 。 酶抑 制 法 具 有 方 便 、 快 速 、 经济等优 点 , 可 用于 现 场 快 速 检测, 但 是 它 的 灵敏 度 和 准 确 性 低 于传 统 检测 技术 。
3.3.3免疫 分 析法
免疫 分 析法 是一 种 具 有高度 特 异 性 和 灵敏 度 的 分 析方法 , 用 免疫 分 析法 对 重金属 离 子 进 行 分 析 , 首先 必须进 行 2方 面的 工 作 :第 一是 选 用合 适 的 络 合 物与 金属 离 子结 合 , 使 其 获 得 一 定 空 间 结 构 , 从 而 产生 反 应 原 性 ; 第 二 是 将结 合 了 金属 离 子 的 化合 物 连 接到 载 体 蛋白 上, 产生 免疫 原 性 , 其 中与金属 离 子结 合 的 化合 物的 选择 是 能 否 制 备 出 特 异 性 抗 体 的 关 键 。 Johnson [43]和 Darwish 等 [44]应 用 该 方法 实 现 了 对 Cd 2+离 子 的 有效 检测。 筛 选特 异 性 好 的 新 型 螯 合 剂 、 单 克 隆 抗 体 将 是 今后 的发展 方 向 。 免疫 分 析法 检测 速度 快 、 灵敏 度高 、 选择 性强 , 在重金属 快 速 检测 方 面 有 一 定 的研究 前 景 。 3.3.4太 赫兹 光谱 法
太 赫兹 光谱 是 近年来 发展 起 来 的一 种国 际 前 沿 科 技 , 它 可 用来 探 测分 子 间 或 分 子 内 部 介 于 氢 键 和 微 弱 的 内 部 相 互 作 用 (范 德华力 等 之 间 的 激 励 带 来 的 振 动 引起 的 能 量 吸 收 特 性 , 对 重金属 络 合 物的分 子 振 动 特 性 有 一 定 的 探 测 作 用 。本 文 作者 于 2010年 在 美 国 俄克拉 荷 马州立 大 学 公 派 留 学 期间 , 开 展 了 太 赫兹 光谱 技术 用于 土壤重金属 污染 检测 问题 的
初 步 研究, 通过 设 计 大量 的 实 验 , 获取 数 据 进 行 建 模 分 析 , 初 步 探索 到 土壤 样 品主要重金属 含 量 与 对 应 的 太 赫兹 吸 收 谱 之 间 存在一 定 的 对 应关 系 , 得 出 利 用 太 赫兹 光谱 技术 进 行 土壤主要重金属 含 量 检测 具 有 可行 性 的 结 论 , 目 前 正 在 进 一 步 研究中 [45-46]。
4农产品产地土壤重金属污染检测主要问题 分析
通过 以上 对 现 有 重金属 定 性 、 定 量 分 析 支撑 技术 的 综述可 以 得 出, 光谱 法 虽 然 能 以 较 高 灵敏 度对 各种 环境 样 品中的重金属 离 子 进 行 有效 分 析 , 但 考 虑 大多 需 要 大 型 昂贵仪器 、 分 析方法 成本 高 、 样 品 需 要 经过 消 解 、 分 析 时 间 长 、 安全 因 素等 , 制 约 着 该 方法 用于 农 产品产地土壤重金属 含 量 检测的 普 及 应 用 ; 电 化 学 方 法 在 痕 量元素 检测中 有 较 好 的研究 和 应 用 , 但 在目 前 的重金属检测中, 存在 离 子 干扰 性 等问题 , 再 加 上土 壤 样 品 前 处 理 中, 需 要 进 行 土 样 消 解 , 强 酸 等 的 使 用 可能 带 来 土壤的 二 次 污染 ; 新 型 检测 技术 表 现出 较 好 的 应 用 前 景 , 但 目 前技术 比 较 新 , 特 异 性 抗 体 的 制 备 比 较 困 难 , 太 赫兹 设 备 目 前 仍 较 昂贵 , 需 要生物、 光 学 等 学科 交 叉 支撑 , 开 展 协 同 创 新 研究。 概 括 来 讲 , 目 前 农产品产地土壤重金属 污染 检测 技术 主要 问题 归纳 如 下 :
4.1操作安全及二 次 污染问题
光谱 法 检测 过 程 中 需 要 使 用 X 射线 , 由 于 X 射 线 有 较 强 的 电离 特 性 , 对 人 体 有 一 定 的 危 害 , 在 操 作 前 , 使 用 者 需 要 经过 一 定 的 培训 , 检测 时 需 要 进 行 一 定 的安全 考 虑 ; 另 外 , 土壤中的重金属 离 子 大 部分是 与土壤成分 络 合 在一 起 , 如 用化 学分 析方法 等进 行 痕 量 检测, 需 要 首先 对 测 试 样 品 进 行 微 波 消 解 预 处 理 , 将 重金属 元素 变 成 游 离 态, 然 后 进 行 检测, 在 这 一 过 程 中, 需 要 对 测 试 样 品 进 行 强 酸 、 强 碱 的 消 解 , 在农产 品产地土壤的重金属检测中, 会 带 来 二 次 污染问题 。 4.2设备成本 问题
实 验 室 内 进 行 土壤 样 品的重金属 含 量 检测, 一 般 依 赖 于大 型 的 精 密 仪器 。 这些 仪器价 格 昂贵 , 限 制 了 他 们 应 用于 农产品产地土壤重金属的农业
应 用 ; 现 有 的 便 携 式 重金属检测 仪器 的 价 格 一 般 也在 30万 人 民 币左右 , 成本 仍 然 较 高 , 很难 推 广 普 及 应 用 。
4.3检测 限 问题
实 验 室 内 的 大 型 检测 仪器 设 备 , 例 如 重金属 元素 的 国家标 准 方法 , 检测 限 较 低 , 但 是 样 品 前 处 理 步 骤 复 杂 , 设 备 价 格 昂贵 ; 市 场 上出现的 便 携 式 重金属检 测 仪器 , 其 检测 限 能 够 满足 如 铅 、 铜 、 镍等 重金属的检 测要 求 , 但 是 对于镉等 检测 限 非 常低 的 污染 较 为严 重 的重金属 元素 , 无 法 达 到 检测 限 , 不 能 满足 实 际 检测 应 用 需 求 。
4.4检测 效率 问题
常规 的土壤重金属检测 前 处 理 仍 沿 用传 统方法 , 需 要 长 时 间 的 干 燥 、 消 解等 复 杂 步 骤 , 采 用 人 工 操 作 , 重 复 性 工 作 多 , 效 率 很 低 , 时 效 性 差 , 严 重 制 约了 其 推 广 应 用 , 国 内 土壤 样 品自 动 化 处 理技术 及 装备 几 乎 处
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李 等： 斌， 我国当前农产品产地土壤重金属污染形势及检测技术分析 2011-02-14. 于空白， 急需研制自动化或半自动化土壤前处理平台 及筛选提取浸提液的智能装备。 http:/ /news.sina.com.cn/c/ sd/ 2011-02 -14/085521950212. shtml, 2013 年 10 月 5 结论 [13] 新浪网.云南曲靖通报非法倾倒剧毒 废料致污染事件[EB/OL]. http: [14] 人 民 网 .罗锡文院士： 全 国 3 亿 亩 耕 地 受 重金属 污染 威胁 [EB/OL]. [15] 中央 政府网.十二五我国 将以 排查 严 惩 重金属环境 污染 “地毯式” 2011-02-18. http://scitech.people.com.cn/GB/15860531.html, 2011-10-11. //news.sina.com.cn/c/2011-08-13/230422986086.shtml, 2011-08-13. 当前 我国 农产品产地土壤重金属 污染问题形 势 新型检 严峻， 危及食品安全。 本文通过对现有的传统、 指出现有检测手段存在的 测手段和技术特点的论述， 主要突出问题， 也是当前科研工作者面临的亟待解决 在现有技术基 的问题。针对当前的重金属污染形势， 探索先进、 高效、 适 础之上， 进一步研究、 改进和提高， 用于支撑当前我 用的土壤主要重金属含
量检测方法， 是解决当前 国农产品产地土壤重金属污染调查需求， 值得不断推进。本 污染问题的首要问题和重要途径， 文为 今后 我国 农产品产地环境中土壤重金属参数 获 取技术 和 低成本 快 速 检测 装备平台 的研究 和开 发提 供参考。 参考文献： [1] 人民网.中国共产党第十七届中央委员会第三次全体 会 议 公 报 [EB/ 10-13. OL]. http： //cpc . people.com.cn/GB/64093/64094/8160721.html， 2008- [EB/OL]. http://www.gov.cn/jrzg/2011 -02/18/content_1806028.htm, 中国土壤环 [16] 国家环境保护局， 国家技术监督局 .GB 15618—1995 境质量标准[S]. [17] Felipe-Sotelo M， Andrade J M， Carlosena A. Temporal characterization of river waters in urban and semi-urban areas using physic-chemical 128-137. parameters and chemo metric methods[J]. A nal Chem， 2007 ， 583 （1） ： [18] Soares M E, Pereira J A, Bastos M L.Chromium speciation analysis in [19] Zhu Z L, Chan Y, Ray S J. Microplasma source based on a dielectric barrier discharge for the determination of mercury by atomic emission spectrometry[J]. A nal Chem， 2008， 80 8622-8627. （22） ： bread samples[J]. J A gric Food Chem， 2010， 58 1366-1370. （2） ： [20] Rust J A, Nobrega J A, Calloway C P. Fraunhofer effect atomic [21] Stipdonk M J van, English R D. SIMS of organic anions adsorbed onto an aminoethanethiol self -assembled monolayer: an approach for enhanced secondary ion emission[J]. A nal Chem， 2000， 72 2618（11） ： absorption spectrometry[J]. A nal Chem， 2005， 77 1060-1067. （4） ： [2] 吕彩云. 重金属检测方法研究综述[J]. 资源开发与市场， 2008， 24 （10） ： [3] 廖国礼， 吴超著. 资源开发环境重金属污染与控制[M].长 沙: 中南 大 [4] 滕 2006. 学出版社， 柳 葳， 琪， 李 等 . 重金属污染对农产品的 危 害 与 风险 评 倩， 887-890. [22] Maestre S E, Mora J. A system for the direct determination of the 2626. [5] 郑国 璋 . 农业土壤重金属 污染 研究的 理 论 与 实 践 [M]. 北京 : 中 国 环 [6] 网易新闻中心.中国 去 年致 4035 人血铅超标[EB/OL]. “重金属污染”
http://news.163.com/10/0125/19/5TT9RS7R000120GU.html, 2010-0125. 2007. 境科学出版社， 2010. 估[M].北京: 化学工业出版社， nonvolatile organic carbon dissolved organic carbon, and inorganic carbon in water samples through inductively coupled plasma atomic emission spectrometry[J]. Anal Chem， 2003， 75 111-117. （1） ：