重金屬污染時環(huán)境污染中一種較為嚴(yán)重的污染類型。鎘米事件讓土壤重金屬污染問題“飛入尋常百姓家”。隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活領(lǐng)域“三廢”的非達(dá)標(biāo)排放，土壤重金屬污染污染的形勢日益嚴(yán)峻。
進(jìn)入土壤中的重金屬并不能微生物所分解，而會被生物富集，通過食物鏈，危害植物、動物，直至人體健康。監(jiān)測土壤重金屬污染最直接、最傳統(tǒng)的方法就是采集土壤樣品進(jìn)行化學(xué)分析，確定重金屬含量，然而這種方法耗費的人力財力較大。近幾十年以來，隨著電子技術(shù)和現(xiàn)代磁學(xué)的發(fā)展，監(jiān)測土壤重金屬污染衍生出了一種新技術(shù)，即通過對土壤磁性指示重金屬污染的程度、來源和范圍。今天，我們就來認(rèn)識一下這一重金屬監(jiān)測新手段。
土壤重金屬磁性監(jiān)測原理
磁性是自然界一種普遍存在的現(xiàn)象，任何物質(zhì)都表現(xiàn)出一定的磁性特征。在全球巖石圈、水圈、生物圈和大氣圈之間能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)循環(huán)過程中，磁性礦物也發(fā)生相應(yīng)的變化。人為作用產(chǎn)生的物質(zhì)與自然物質(zhì)的磁性特征不同，它們的配比組合決定了物質(zhì)最終表現(xiàn)出來的磁性特征。通過將可能受污染土壤的磁性特征與未受污染土壤的磁性特征進(jìn)行比對，即可確定污染物的種類、來源、污染程度、范圍、歷史等信息。由于土壤重金屬含量污染往往會引發(fā)土壤磁性增強(qiáng)，污染土壤與無污染土壤具有明顯不同的磁化率特征，因此，對土壤的磁性測量在一定程度上可以反映土壤中重金屬的污染狀況。當(dāng)前，應(yīng)用土壤、沉積物、大氣懸浮顆粒的磁信息解決重金屬污染等現(xiàn)代環(huán)境問題是國際環(huán)境磁學(xué)發(fā)展的重要方向之一。
磁化率是反映土壤磁學(xué)特征的最重要的指標(biāo)，可以表征磁體被磁化的難易程度及速率。另外還有飽和等溫剩磁、頻率磁化率、非磁滯剩磁、磁化參數(shù)等多種專業(yè)指標(biāo)。在描述不同環(huán)境下的土壤重金屬污染狀況時，應(yīng)做區(qū)別性選擇，不同情況選擇不同的指標(biāo)組合。
土壤重金屬含量與土壤磁學(xué)特征
利用土壤磁學(xué)性質(zhì)監(jiān)測土壤重金屬污染在國內(nèi)均已取得了一定的成果?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，城市、工業(yè)中心地區(qū)、交通繁忙區(qū)域、鋼鐵行業(yè)周圍等土壤的磁化率較非城區(qū)自然土壤高。而一般而言，土壤磁化率與土壤銅、鋅、鉛、鎘、錳、鐵等含量明顯相關(guān)，這表明土壤磁性可以作為監(jiān)測城市或工業(yè)土壤污染的有效手段。
土壤重金屬磁性監(jiān)測特點
與傳統(tǒng)土壤重金屬污染監(jiān)測技術(shù)相比，磁性監(jiān)測具有以下優(yōu)點：1）磁性測量儀器往往輕便、靈敏度高、所得結(jié)果重復(fù)性性好，結(jié)果準(zhǔn)確；2）磁性測定工作簡單、快速，可在短時間完成大量樣品的測定工作；3）成本低廉；4）樣品無需做化學(xué)處理、無危害、對土壤樣品無破壞性。由于以上特征，利用磁學(xué)特性監(jiān)測土壤重金屬污染逐漸受到了人們的重視和應(yīng)用。然而，由于影響土壤磁性的因素較多，僅僅使用磁性測定方法并不能準(zhǔn)確判斷污染物的來源和污染程度，必須結(jié)合其他方法。同時，關(guān)于土壤重金屬含量、形態(tài)與土壤磁學(xué)特征的關(guān)系機(jī)理還并不是很清楚，需要科學(xué)家們努力去挖掘了。