[发明专利]基于压片法的土壤重金属含量的检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及农业与环境检测技术领域，具体涉及一种基于压片法的土壤重金属含量的检测方法及装置。

背景技术

土壤是农作物重要的生长环境，优质土壤是保障国家粮食，发展“高产、优质、高效、生态、安全”现代农业的重要物质基础。近年来，随着经济的高速发展，大量工业源、生活源污染物及农用化学品等通过不同形式进入并积聚于农田土壤中，影响农产品质量，进而通过食物链影响食物安全和生态环境，威胁人类健康。据网络资料显示，自2009年以来，中国已连续发生30多起重特大重金属污染事件。2010年相继发生的江苏大丰、四川隆昌、湖南嘉禾、甘肃瓜州、湖北崇阳、安徽怀宁等多起“血铅”事件，成为社会关注的焦点。国土资源部也曾表示，中国每年约1200万吨粮食遭到重金属污染，直接经济损失超过200亿元，而这些粮食足以每年多养活4000多万人。农田土壤重金属污染问题涉及民生，引起人们的高度关注。研究先进、高效、适用的土壤重金属含量检测方法是解决该问题的首要条件。

目前，重金属的定量分析和检测方法主要有光谱法、电化学方法以及新型检测技术等。光谱法是比较传统的方法，主要有原子吸收法(AAS)、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体法(ICP)、X荧光光谱(XRF)等。电化学检测方法是目前比较流行的检测方法，检测速度较快，数值准确，在环境应急检测方面有较大的应用潜力。另外，一些比较新的检测技术，如酶抑制法、免疫分析法和生物传感器法等，也展开了探索研究。通过分析比较，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，安全因素的考虑等，制约着该方法用于农田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，与生物科学相结合，表现出较好的应用前景，但目前特异性抗体的制备比较困难，制约着该方法的应用。现有检测手段都存在着各自的优缺点，有待于进一步研究和改进，新的有效检测手段有待研究。

太赫兹光谱(Terahertz,简称THz)作为光谱波段中尚未被深入开展应用研究的一个领域，是当前科技界创新技术研究的热点之一。它的频率处于0.1THz～10THz(1THz＝1012Hz)，在电磁波段中的位置介于红外和无线电波之间，是一种新的、有很多独特优点的辐射源。近些年，超快激光技术的迅速发展，为太赫兹脉冲的产生提供了稳定地激发光源，使太赫兹的产生和应用得到了蓬勃发展。太赫兹光子能量低，无辐射，可安全有效地进行非接触式无损探测，许多轻分子的转动频率、大分子活官能团的振动模式和生物大分子的谐振频率等都处在太赫兹波段，研究物质的太赫兹光谱响应对于深入揭示其组成、结构及理化特性具有重要意义。发明人曾于2009年10月至2010年9月在美国俄克拉荷马州立大学进行了太赫兹技术在农业领域应用的初步探索和研究，归国后继续开展深入探索，证实了太赫兹光谱技术进行土壤重金属含量的测量具有可行性。

现有测试方法存在以下问题：(1)、检测多依赖大型设备，价格昂贵，需在实验室条件下测量；(2)、传统检测手段借助原子吸收/发射光谱原理，操作者安全因素需要考虑；(3)、土壤样品需要经过强酸的消解，分析时间长，可能会带来二次污染；(4)、电化学、生物检测等新的检测手段仍不成熟，检测结果不可靠。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何通过太赫兹光谱技术对土壤重金属元素的含量进行检测。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，一种基于压片法的土壤重金属含量的检测方法，该方法包括：

S1、制备标准土壤样品；

S2、通过对所述标准土壤样品压片处理，获取标准土壤样品的太赫兹脉冲时域波形，构建指纹谱库；

S3、将待测土壤样品与所述标准土壤样品的指纹谱库进行对比，获取待测土壤样品的重金属数据。

优选的，步骤S1具体包括：

S10、采集土壤，并进行预处理；

S11、对预处理后的土壤的重金属含量进行检测；

S12、确定重金属元素含量未超标后，制备原始土壤样品；

S13、在原始土壤样品中通过加入不同种类和不同含量的重金属离子，制备标准土壤样品。

优选的，步骤S13中所述标准土壤样品包括重金属含量未超标的土壤样品、含有不同种类重金属的土壤样品和含有不同浓度重金属的土壤样品。