過(guò)去，人們關(guān)心環(huán)保是擔(dān)憂(yōu)環(huán)境污染會(huì)對(duì)人類(lèi)健康造成影響，而現(xiàn)在環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)涉及人類(lèi)生存環(huán)境的方方面面。在上一篇地球環(huán)境日主題文章當(dāng)中，小編已經(jīng)介紹了人類(lèi)在大氣環(huán)境保護(hù)上做出的努力。今天，本篇文章將從土壤環(huán)境入手，繼續(xù)介紹科學(xué)儀器在地球環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用。
 


土壤危機(jī)日益深重 檢測(cè)儀器需求催生
 
  森林銳減、草場(chǎng)退化、沙漠?dāng)U大、土壤酸化、耕地污染……近百年來(lái)，人類(lèi)腳下的土地在不知不覺(jué)之中發(fā)生著種種變化，廣袤的地球表面逐漸瘡痍遍布，失去原有的活力和綠意。人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的固體廢物不斷向土壤表面堆放和傾倒，有害廢水不斷從土壤表面往下滲透，污染氣體也不斷隨雨水降落在土壤中。與此同時(shí)，人口激增、城市擴(kuò)張對(duì)土地帶來(lái)了巨大的壓力，過(guò)度的開(kāi)墾放牧、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)、植被砍伐造成了地理環(huán)境的嚴(yán)重破壞。尤其是荒漠化，已經(jīng)成為zui為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一。
 
  為了遏制土壤污染危機(jī)繼續(xù)蔓延，各國(guó)都出臺(tái)了相應(yīng)的政策和法規(guī)。2016年5月28日，我國(guó)印發(fā)《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，即“土十條”。該計(jì)劃從十個(gè)方面提出了“硬任務(wù)”，其中就包括土壤污染調(diào)查，掌握土壤環(huán)境質(zhì)量狀況。伴隨著“土十條”的出臺(tái)以及計(jì)劃的落實(shí)，催生出巨大的土壤檢測(cè)需求，對(duì)土壤檢測(cè)儀器的要求也日益提高。
 
從前處理到分析測(cè)試 土壤檢測(cè)有哪些方法
 
  根據(jù)不同的檢測(cè)需求，土壤檢測(cè)儀器分為土壤前處理、土壤養(yǎng)分、土壤水分、土壤硬度、土壤酸堿度等類(lèi)別。作為一切土壤檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的重要基礎(chǔ)，土壤前處理可謂是至關(guān)重要。有別于水質(zhì)、食品、藥品等其他樣品，土壤的成分為復(fù)雜，因此前處理步驟也相對(duì)多。在此之前，技術(shù)人員需要先對(duì)待測(cè)土壤進(jìn)行科學(xué)取樣，將土壤進(jìn)行整修、清理過(guò)后，再按層次自上而下逐層從中心典型部位取樣。不同土壤性質(zhì)可以采用不同的土壤采樣器，比如農(nóng)地可以用小型鐵鏟，研究土壤物理性質(zhì)可以用環(huán)刀，需要化學(xué)分析的使用土鉆。
 
  經(jīng)過(guò)取樣之后，研究人員需要對(duì)土壤樣品進(jìn)行前處理，保證處理過(guò)后的樣品沒(méi)有物質(zhì)流失，且能符合測(cè)定方法的要求。主要目的在于提取測(cè)定成分，將干擾成分進(jìn)行去除、掩蔽或者濃縮、衍生化處理等等。常用方法包括過(guò)濾、離心分離、干燥去除水分、消解或浸提等，使得測(cè)定成分進(jìn)入溶液，便于分析儀器進(jìn)行測(cè)定。
 
  接下來(lái)就是重要的土壤檢測(cè)環(huán)節(jié)，檢測(cè)項(xiàng)目涵蓋養(yǎng)分、水分、硬度、酸堿度等指標(biāo)。其中，土壤養(yǎng)分指的是在土壤中能直接或經(jīng)轉(zhuǎn)化后被植物根系吸收的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分，包括氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、硼、鉬、鋅、錳、銅和氯等多種元素。耕地對(duì)土壤成分的含量要求較高，如果土壤有效成分不足，農(nóng)作物就容易發(fā)生缺素癥的現(xiàn)象，不利于正常生長(zhǎng)和成熟。反過(guò)來(lái)，當(dāng)耕地被過(guò)分利用，就會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分不足，影響后續(xù)農(nóng)作物的種植。對(duì)此，土壤養(yǎng)分測(cè)試儀可以快速檢測(cè)土壤、植株乃至化肥中的各類(lèi)元素含量，準(zhǔn)確了解土壤性質(zhì)，以便正確施肥，補(bǔ)充缺少的元素。要知道，施肥不僅能提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，還可以有效避免由于過(guò)量施肥而產(chǎn)生的土壤環(huán)境問(wèn)題。
 
  除了養(yǎng)分，土壤所含的水分也對(duì)農(nóng)作物有著重要作用。過(guò)于干燥的土壤難以提供充足的水分，支持農(nóng)作物生長(zhǎng)。土壤水分測(cè)定技術(shù)多種多樣，包括烘干法、中子法、TDR、FDR、電阻法、電容法、遙感方法、地探雷達(dá)等。以zui為經(jīng)典且仍在沿用的烘干法為例，操作人員需要根據(jù)要求深度分層取樣，將土樣放入鋁盒蓋好，避免水分蒸發(fā)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。隨后，對(duì)鋁盒進(jìn)行稱(chēng)重之后取出土樣，將其放置于烘干箱內(nèi)，設(shè)定溫度和時(shí)間進(jìn)行烘干，直到土樣重量不再變化。通過(guò)對(duì)比烘干前后的重量，就可以計(jì)算出土壤含水量。目前，為了提高烘干效率，紅外線(xiàn)烘干法、微波爐烘干法、酒精燃燒法等也得到了應(yīng)用。除了烘干法之外，采用專(zhuān)用的土壤水分檢測(cè)儀也不失為一種好方法。
 
  那么，土壤硬度和酸堿度又是什么指標(biāo)？對(duì)土壤質(zhì)量有何影響呢？土壤硬度是土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、含有機(jī)質(zhì)與腐殖質(zhì)和含水量等綜合反映的一項(xiàng)土壤機(jī)械性狀。硬度過(guò)高的土壤會(huì)阻止水分和化肥的滲入，不利于植物根系生長(zhǎng)。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土壤硬度計(jì)已經(jīng)是用于土壤硬度測(cè)量的常規(guī)儀器，不僅可以顯示土壤硬度、測(cè)量深度和地理位置，還可以與計(jì)算機(jī)連接，記錄每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的土壤硬度值，自動(dòng)生成曲線(xiàn)。土壤酸堿度則是土壤酸度和堿度的總稱(chēng)，取決于土壤中存在的氫離子和氫氧離子。近年來(lái)，由于人類(lèi)活動(dòng)的影響，多地土壤發(fā)生了嚴(yán)重的酸化或者鹽堿化，而大多屬植物在pH>9.0或者<2.5的情況下都難以生長(zhǎng)。為了保證作物成活率，在種植之前有必要采用電法或石蕊試紙比色法對(duì)酸堿度進(jìn)行測(cè)定。
 
  當(dāng)然，土壤的檢測(cè)項(xiàng)目和指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止以上介紹的幾種。尤其是在我國(guó)這樣幅員遼闊、地形復(fù)雜的地區(qū)，土壤檢測(cè)工作的開(kāi)展有著很大的難度。從北地黑土、中原黃土到南方紅土、西部漠土，土壤類(lèi)型正在不斷擴(kuò)充完善，對(duì)應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)和儀器也隨之不斷進(jìn)步。相信未來(lái)我國(guó)乃至土壤危機(jī)都可以找到解決問(wèn)題的突破口，重還地球家園一片凈土。下篇也就是地球日主題的zui后一篇，小編將把目光放在浩瀚無(wú)邊的海洋，有興趣的朋友可以持續(xù)關(guān)注。