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磁性监测——土壤重金属污染监测新技术
来源:中国科普博览-地球的皮肤  作者:  点击次数:9725  更新时间:2016-11-16  【打印此页】  【关闭

土壤重金属污染是环境污染中一种较为严重的污染类型。镉米事件让土壤重金属污染问题“飞入寻常百姓家”。随着工业、农业、生活领域“三废”的非达标排放,土壤重金属污染污染的形势日益严峻。

什么是土壤重金属污染?

土壤重金属是指由于人类活动将金属加入到土壤中,致使土壤中的微量金属元素的含量明显高于原生含量、过量沉积而引起的含量过高,并造成生态环境质量恶化的现象,称为土壤重金属污染。

进入土壤中的重金属不能被微生物所分解,而是会被生物富集,通过食物链,危害植物、动物,直至人体健康。监测土壤重金属污染最直接、最传统的方法就是采集土壤样品进行化学分析,确定重金属含量,然而这种方法耗费的人力财力较大。近几十年以来,随着电子技术和现代磁学的发展,监测土壤重金属污染衍生出了一种新技术,即通过对土壤磁性指示重金属污染的程度、来源和范围。今天,我们就来认识一下这一重金属监测新手段。

土壤重金属磁性监测原理

磁性是自然界一种普遍存在的现象,任何物质都表现出一定的磁性特征。在全球岩石圈、水圈、生物圈和大气圈之间能量转换和物质循环过程中,磁性矿物也发生相应的变化。人为作用产生的物质与自然物质的磁性特征不同,它们的配比组合决定了物质最终表现出来的磁性特征。通过将可能受污染土壤的磁性特征与未受污染土壤的磁性特征进行比对,即可确定污染物的种类、来源、污染程度、范围、历史等信息。由于土壤重金属含量往往会引发土壤磁性增强,污染土壤与无污染土壤具有明显不同的磁化率特征,因此,对土壤的磁性测量在一定程度上可以反映土壤中重金属的污染状况。当前,应用土壤、沉积物、大气悬浮颗粒的磁信息解决重金属污染等现代环境问题是国际环境磁学发展的重要方向之一。

磁化率是反映土壤磁学特征的最重要的指标,可以表征磁体被磁化的难易程度及速率。另外还有饱和等温剩磁、频率磁化率、非磁滞剩磁、磁化参数等多种专业指标。在描述不同环境下的土壤重金属污染状况时,应做区别性选择,不同情况选择不同的指标组合。

土壤重金属含量与土壤磁学特征

利用土壤磁学性质监测土壤重金属污染在国内均已取得了一定的成果。科学家们发现,城市、工业中心地区、交通繁忙区域、钢铁行业周围等土壤的磁化率较非城区自然土壤高。而一般而言,土壤磁化率与土壤铜、锌、铅、镉、锰、铁等含量明显相关,这表明土壤磁性可以作为监测城市或工业土壤污染的有效手段。

土壤重金属磁性监测特点

与传统土壤重金属污染监测技术相比,磁性监测具有以下优点:1)磁性测量仪器往往轻便、灵敏度高、所得结果重复性性好,结果准确;2)磁性测定工作简单、快速,可在短时间完成大量样品的测定工作;3)成本低廉;4)样品无需做化学处理、无危害、对土壤样品无破坏性。由于以上特征,利用磁学特性监测土壤重金属污染逐渐受到了人们的重视和应用。然而,由于影响土壤磁性的因素较多,仅仅使用磁性测定方法并不能准确判断污染物的来源和污染程度,必须结合其他方法。同时,关于土壤重金属含量、形态与土壤磁学特征的关系机理还并不是很清楚,需要科学家们努力去挖掘了。