土壤浓度检测

土壤中重金属是有害的，其迁移和累积会严重威胁生态环境安全和人类健康。砷（As）具有高神经毒性和致畸性。人类活动，例如采矿和工业生产会导致大量As释放到土壤中。快速准确确定土壤中As浓度对As污染评估至关重要。传统的重金属调查方法旨在对野外采集的土壤样品进行化学性质测试，费事费力、成本高。高光谱遥感具有高光谱分辨率、宽波段范围和连续光谱信息等特点，已广泛用于土壤重金属浓度的估算。然而，现存的基于高光谱数据的土壤重金属浓度估算模型忽视了土壤光谱和重金属浓度之间的空间非稳态。基于此，来自首都师范大学的一组研究团队以北京东北部地区（40°10′0″-40°15′30″ N，116°58′4″-117°5′4″ E）为例，基于实验室测得的光谱数据（ASD FieldSpec 4光谱仪），结合地理加权回归（GWR）和XGBoost算法提出了一种新的模型（GW-XGBoost模型）来估算土壤重金属浓度。并评估了所提出模型的有效性。研究区和采样位置As浓度估算过程流程图。【结果】As和光谱的相关图。阴影快表示主要化学吸收范围。As浓度实测值与预测值关系散点图As浓度实测值与预测值拟合比较图。【结论】估算模型选择的光谱波段与表面含有能与As形成复合物的官能团的光谱活性物质的吸收效应有关。构建模型时考虑该吸收机制可以有效降低高光谱数据的冗余。GW-XGBoost模型不仅考虑了As浓度和光谱关系的异质性，也考虑了其复杂相关性，有效提高了土壤As浓度估算精度。GW-XGBoost模型可以更准确估算土壤重金属浓度，为利用高光谱技术大尺度监测土壤重金属污染提供技术支持。

随着《土壤污染防治行动计划》(以下简称“土十条”)的发布，很多业内人士分析认为，未来5年我国的土壤检测市场潜力巨大，可高达520亿元。　　土壤污染实际状况的把握和风险管控的前提是采样的代表性和检测的准确性。但是笔者在考察中发现，实际操作时，土壤采样的代表性、采样密度以及检测准确性等有时却成为土壤检测的技术瓶颈。　　事实上，土壤本身是个高度不均匀的介质，采样误差远远大于分析误差。　　有研究对1亩地这样一个土体性质变化不大的地块随机选取9 个样点，分别采集9 个土样，分析土壤有效磷含量。结果发现样品间的方差是平行样的6倍，是仪器读数重复的73倍，足见采样误差比起仪器分析误差大得多。　　同样，另一个案例对一个长40米宽32米的田块进行8米×8米的网格采样，对所采的20个样品分析全氮发现，采样误差远远大于分析误差。　　因此土壤污染研究中的采样问题可能成为时下土壤检测行业的瓶颈。为此我们有必要说说土壤采样如何减少误差这一问题。　　土壤是个开放体系。在生态系统中，土壤位于水圈、大气圈、岩石圈和生物圈的核心圈。土壤圈本身是个开放体系，和4个圈层存在着物质和能量的交换。大气圈和水圈的污染物质一部分会进入土壤，造成土壤污染。　　根据进入途径的不同，重金属等污染物在空间分布上有着很大的差别。对于通过点源如冶炼厂的污染排放进入土壤的污染物，其以污染点为中心分布，同时，污染物的空间分布还受常年主导风向的影响显著，点源的影响范围和程度受到点源的排放量、烟囱高度、地形、气象条件的影响。　　对于水源污染，一般呈现沿着河流两岸污染的线型分布特征，且受地形影响很大。由于土壤具有较大的吸附性能，进入稻田后，重金属在田块中非常不均匀。据日本科学家研究，一个54米长的田块中，镉、锌、铅等元素的浓度可以相差一倍，镉分别是2.02毫克/千克和1.04毫克/千克，铜分别是348毫克/千克~168毫克/千克，锌分别是101毫克/千克~53.1毫克/千克 且田块左右两侧数值也不尽相同。　　而在我国台湾地区的研究中，一个50米的田块进水口的镉浓度可以高达7.0毫克/千克，而出水口可以低到0.2毫克/千克，相差高达35倍。如果没有多点采样，容易对田块的污染状况造成误判。　　在大气、水、土壤等环境要素中，唯有土壤是最不均匀的介质。土壤是一个多相的疏松多孔体系，同时也是一个胶体体系、化学体系、生物体系，还是一个氧化还原体系。　　所以污染物进入土壤后会发生各种各样的物理、化学和生物学过程而重新分布。固然到达土壤表面的污染物主要分布于土壤的表面，但重金属主要是被黏土矿物部分吸附，因此其之后的分布则受到黏土矿物分布的影响。　　有研究测定土壤表层0~15厘米的土壤镉含量为5.0毫克/千克，但如果分离出其黏土部分，测定到的镉含量则高达18毫克/千克。由于土壤中镉主要吸附在其中的黏粒上，所以采集土样时主要土壤质地的差异将带来显著的影响。　　因此，在耕作过程中，土壤颗粒的再分布容易造成土壤重金属的分异。有日本科学家研究表明，在进行犁耙田后，由于土壤黏粒的上浮以及随后其沉淀于土壤表层，水田表层3厘米土层的重金属含量可以比其下的土层高出一倍以上。所以采样时务必上下均匀取样，否则容易带来误差。　　在进行重金属分析的采样过程中，除了避免采样工具和器具带入的污染外，必须确定采样方式(蛇形、对角线、梅花点等)，进行多点采样(通常5点或以上)、采集混合样 单点采样则必须是上下均匀采样。　　而对其他有机污染物的采样，考虑到污染物的性质(挥发性、光分解等)，更应该采取各种相对应的采样对策，以确保采样带来的误差降到最小。

保护土壤资源优化农业生产二月中旬，国务院印发了《关于开展第三次全国土壤普查的通知》，决定自2022年起开展第三次全国土壤普查，利用4年时间全面查清农用地土壤质量家底。这是距上一次全国土壤普查40年后，我国再一次对土壤进行的“全面体检”，引起社会广泛关注。“土壤三普”目的是什么？全面查明查清我国土壤类型及分布规律、土壤资源现状及变化趋势，真实准确掌握土壤质量、性状和利用状况等基础数据，提升土壤资源保护和利用水平，为守住耕地红线、优化农业生产布局、确保国家粮食安全奠定坚实基础，为加快农业农村现代化、全面推进乡村振兴、促进生态文明建设提供有力支撑。土壤普查是精准有效实施新时代保障国家粮食安全战略的重要举措，必须将质量作为第一位的要求贯穿始终。随着《第三次全国土壤普查工作方案》的印发，各地“土壤三普”的筹备工作相继开启。土壤理化性状是直接反映土壤质量的重要指标，包括土壤中有效态元素、微量元素和重金属元素等一系列分析测试项目。为更新和完善全国土壤基础数据，土壤的理化性状检测在这次普查工作中举足轻重。如果您正在寻找世界领先的AA，ICP-OES，ICP-MS或汞分析系统，您已经到了正确的地方——珀金埃尔默作为原子光谱市场和技术的领导者，拥有从前处理设备、分析仪器、软件和服务的完整工作流方案，将为“土壤三普”高效精准检测和高质量完成土壤普查任务保驾护航。高效精准监测助力高质量土壤“体检”01土壤快速消解高效样品前处理：无需借助微波或高压环境的快速消解方法SPB系列石墨消解器24位、48位、72位可选塑料、玻璃、石英、聚四氟材质消解罐可选AAS、ICP-OES和ICP-MS直接进样的辅助装置消解流程经上机检验，利用快速消解法对样品进行消解，需要测定的元素均被提取出来，标样验证结果准确，重现性高。与传统消解方法对比通过上表可以看到，快速消解法用户友好性高，所需前处理时间少，试剂消耗量少，所需器皿简单，整个过程不需要转移，有效减少样品损失和交叉污染。02简单、可靠的土壤元素分析高效工作流使用PinAAcle 900H原子吸收光谱仪分析土壤中的重金属元素受重金属污染的土壤是我们所面临的一项非常严峻的环境挑战，它会降低农作物的产量，并危害食用这些食物的人类的健康。这些剧毒元素会在人体内生物积累，导致各种严重的疾病（包括癌症）。镉（Cd）、铅（Pb）和铬 （Cr）通常被认为是剧毒元素，因为它们即使在低浓度下也对人类有很大危害。锌（Zn）、镍（Ni）和铜（Cu） 在微量浓度时是植物所必需的金属，但在较高的浓度时毒性非常高。因此，对土壤中这六种金属进行常规监测对保障食品质量和安全至关重要。高效工作流示意图配备火焰和HGA石墨炉的PinAAcle 900H原子吸收光谱仪适用于分析各种浓度范围内的多种土壤样品，具有最高的灵敏度和准确度，性能优异。用消解器石墨消解仪消解样品能够最大限度地减少产生污染的可能性，并提高实验室的工作效率。火焰原子吸收光谱法校准曲线* 左右滑查看更多石墨炉原子吸收法校准曲线* 左右滑动查看更多03多元素的快速分析微波消解-ICP-OES检测土壤中的微量元素土壤中所蕴含的微量元素是人类食用、加工的农作物以及牲畜饲料的基础要素。这些微量元素是植物正常生长与发育的核心，被植物吸收后进入食物链，最后进入我们的身体。因此，土壤微量元素的平衡性对于全球的种植者、生产者以及消费者都至关重要。用于样品消解的Titan MPS系统和用于多元素分析的Avio 200 ICP-OES是快速、简单、准确地分析土壤微量元素的理想组合。Avio 200/220 MAX系列ICP-OES采用平板等离子体技术，节省约50%氩气消耗双向观测模式，实现高低含量元素同时分析全能数据采集（UDA）功能带来的高通量多元素分析；选配S20系列自动进样器和HTS高通量系统可进一步提升分析效率Titan MPS微波消解仪Titan MPS微波消解样品前处理系统顶部开启模式，无需额外转子，操作简便直观的温度控制和压力控制内置200多种样品类型的消解方法工作压力达100atm，轻松应对土壤样品实际土壤样品分析的结果04痕量元素的高效分析ICP-MS是当今痕量金属分析的首选方法，但需要考虑等离子体和基质的多原子干扰。反应气在许多情况下（如多原子干扰对分析物信号比显著时）十分有用，而惰性气体则适用于干扰不那么强烈的情况。但是通过使用单一气体混合物，可以在NexION 1000 ICP-MS上进行碰撞和反应，使实验室能够达到最高生产率，而检测限则远远低于标准规定值。NexION 系列电感耦合等离子体质谱仪拥有三组四极杆，具备超强抗干扰能力自带电子稀释功能，高浓度自动稀释自带气体稀释功能，可在线稀释100倍就绪快！开机5分钟就可以点火做样维护简单，四极杆终身免维护NexION系列的电子稀释技术（EDR)）在通用池（Universal Cell）内可以针对任意单个同位素进行信号衰减。低浓度待测离子检测信号不进行衰减处理高浓度待测离子检测信号进行可控衰减05元素形态分析：HPLC-ICP-MS创新联用技术元素可以通过自然和人为的多种来源进入环境。有毒金属浸出和释放到环境中会对周围的生态系统产生破坏性影响。由于生态归趋和毒性与元素的化学形态有关，因此识别环境基质中化学物质的研究变得越来越重要，尤其是对具有挑战性的基质和超痕量元素的研究。强大的联用系统为形态分析研究赋能。NexSAR HPLC-ICP-MS形态解决方案可以提供有关离子迁移率、生物利用度和毒性的全面信息，其直观、用户友好的仪器可满足用户对自动化、超低基线、强大集成和数据灵活导出的需求。NexSAR HPLC-ICP-MS形态解决方案Clarity工作站：简单易用、功能强大，轻松实现形态分析日常检测多元素形态同时分析：As，Cr，Se同时分析采用DRC模式下氧气反应气去除干扰“更多精准方案，为土壤“全面体检”保驾护航土壤挥发性有机物检测挥发性有机物的提取与分析Clarus SQ8 GC-MS及TurboMatrix自动顶空进样器SMARTsource离子源维护简便Clarifi检测器，灵敏度高配合压力平衡时间进样的顶空技术获得更好重复性土壤特征有机物检测多环芳烃、烃类化合物、农药残留等的检测Qsight LCMSMS三重四极杆液质联用仪自清洁技术，基体耐受性强层流离子传输技术，维护简便超快速碰撞池，交叉污染低土壤现场快速检测挥发性有机物的实时快速分析Torion T-9便携式GC/MS体积小巧，携带方便操作简便，分析快速高灵敏度与选择性相比于其他环境样品，土壤的基体、检测项目、检测要求都最为复杂。土壤检测实验室通常会面临检测方法复杂、基体干扰大、检测效率低、样品量大等挑战。利用珀金埃尔默土壤检测解决方案，您可以便捷、高效、可靠、全面地应对土壤检测工作，利用更少的成本获得更高质量的结果。扫描下方二维码，获取土壤检测解决方案《土壤检测文集》