[發明專利]基于樣品盒法的土壤重金屬含量的檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 201410246003.3
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104062255A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 李斌;陳立平;趙春江
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563;G01N21/3586
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本發明涉及農業與環境檢測技術領域，具體涉及一種基于樣品盒法的土壤重金屬含量的檢測方法及裝置。

背景技術

土壤是農作物重要的生長環境，優質土壤是保障國家糧食，發展“高產、優質、高效、生態、安全”現代農業的重要物質基礎。近年來，隨著經濟的高速發展，大量工業源、生活源污染物及農用化學品等通過不同形式進入并積聚于農田土壤中，影響農產品質量，進而通過食物鏈影響食物安全和生態環境，威脅人類健康。據網絡資料顯示，自2009年以來，中國已連續發生30多起重特大重金屬污染事件。2010年相繼發生的江蘇大豐、四川隆昌、湖南嘉禾、甘肅瓜州、湖北崇陽、安徽懷寧等多起“血鉛”事件，成為社會關注的焦點。國土資源部也曾表示，中國每年約1200萬噸糧食遭到重金屬污染，直接經濟損失超過200億元，而這些糧食足以每年多養活4000多萬人。農田土壤重金屬污染問題涉及民生，引起人們的高度關注。研究先進、高效、適用的土壤重金屬含量檢測方法是解決該問題的首要條件。

目前，重金屬的定量分析和檢測方法主要有光譜法、電化學方法以及新型檢測技術等。光譜法是比較傳統的方法，主要有原子吸收法(AAS)、原子熒光法(AFS)、電感耦合等離子體法(ICP)、X熒光光譜(XRF)等。電化學檢測方法是目前比較流行的檢測方法，檢測速度較快，數值準確，在環境應急檢測方面有較大的應用潛力。另外，一些比較新的檢測技術，如酶抑制法、免疫分析法和生物傳感器法等，也展開了探索研究。通過分析比較，光譜法雖然能以較高靈敏度對各種環境樣品中的重金屬離子進行有效分析，但大多需要大型昂貴儀器，分析方法成本高，樣品需要經過消解，分析時間長，安全因素的考慮等，制約著該方法用于農田土壤重金屬含量檢測的普及應用；電化學方法在痕量元素檢測中有較好的研究和應用，但在目前的重金屬檢測中，存在離子干擾性等問題，再加上土壤樣品前處理中，需要進行土樣消解，強酸等的使用可能帶來土壤的二次污染；新型檢測技術，與生物科學相結合，表現出較好的應用前景，但目前特異性抗體的制備比較困難，制約著該方法的應用。現有檢測手段都存在著各自的優缺點，有待于進一步研究和改進，新的有效檢測手段有待研究。

太赫茲光譜(Terahertz,簡稱THz)作為光譜波段中尚未被深入開展應用研究的一個領域，是當前科技界創新技術研究的熱點之一。它的頻率處于0.1THz～10THz(1THz＝1012Hz)，在電磁波段中的位置介于紅外和無線電波之間，是一種新的、有很多獨特優點的輻射源。近些年，超快激光技術的迅速發展，為太赫茲脈沖的產生提供了穩定地激發光源，使太赫茲的產生和應用得到了蓬勃發展。太赫茲光子能量低，無輻射，可安全有效地進行非接觸式無損探測，許多輕分子的轉動頻率、大分子活官能團的振動模式和生物大分子的諧振頻率等都處在太赫茲波段，研究物質的太赫茲光譜響應對于深入揭示其組成、結構及理化特性具有重要意義。發明人曾于2009年10月至2010年9月在美國俄克拉荷馬州立大學進行了太赫茲技術在農業領域應用的初步探索和研究，歸國后繼續開展深入探索，證實了太赫茲光譜技術進行土壤重金屬含量的測量具有可行性。

現有測試方法存在以下問題：(1)、檢測多依賴大型設備，價格昂貴，需在實驗室條件下測量；(2)、傳統檢測手段借助原子吸收/發射光譜原理，操作者安全因素需要考慮；(3)、土壤樣品需要經過強酸的消解，分析時間長，可能會帶來二次污染；(4)、電化學、生物檢測等新的檢測手段仍不成熟，檢測結果不可靠。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何通過太赫茲光譜技術對土壤重金屬元素的含量進行檢測。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于樣品盒法的土壤重金屬含量的檢測方法，該方法包括：

S1、制備標準土壤樣品；

S2、將標準土壤樣品放入樣品盒中，獲取標準土壤樣品的太赫茲脈沖時域波形，構建指紋譜庫；

S3、將待測土壤樣品與所述標準土壤樣品的指紋譜庫進行對比，獲取待測土壤樣品的重金屬數據。

優選的，步驟S1具體包括：

S10、采集土壤，并進行預處理；

S11、對預處理后的土壤的重金屬含量進行檢測；

S12、確定重金屬元素含量未超標后，制備原始土壤樣品；

S13、在原始土壤樣品中通過加入不同種類和不同含量的重金屬離子，制備標準土壤樣品。