過去，人們關(guān)心環(huán)保是擔憂環(huán)境污染會對人類健康造成影響，而現(xiàn)在環(huán)境問題已經(jīng)涉及人類生存環(huán)境的方方面面。在上一篇地球環(huán)境日主題文章當中，小編已經(jīng)介紹了人類在大氣環(huán)境保護上做出的努力。今天，本篇文章將從土壤環(huán)境入手，繼續(xù)介紹科學儀器在地球環(huán)境保護方面的應(yīng)用。
 


土壤危機日益深重 檢測儀器需求催生
 
  森林銳減、草場退化、沙漠擴大、土壤酸化、耕地污染……近百年來，人類腳下的土地在不知不覺之中發(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。人類活動產(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，人口激增、城市擴張對土地帶來了巨大的壓力，過度的開墾放牧、礦產(chǎn)開發(fā)、植被砍伐造成了地理環(huán)境的嚴重破壞。尤其是荒漠化，已經(jīng)成為zui為嚴重的環(huán)境問題之一。
 
  為了遏制土壤污染危機繼續(xù)蔓延，各國都出臺了相應(yīng)的政策和法規(guī)。2016年5月28日，我國印發(fā)《土壤污染防治行動計劃》，即“土十條”。該計劃從十個方面提出了“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”的出臺以及計劃的落實，催生出巨大的土壤檢測需求，對土壤檢測儀器的要求也日益提高。
 
從前處理到分析測試 土壤檢測有哪些方法
 
  根據(jù)不同的檢測需求，土壤檢測儀器分為土壤前處理、土壤養(yǎng)分、土壤水分、土壤硬度、土壤酸堿度等類別。作為一切土壤檢測實驗的重要基礎(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多。在此之前，技術(shù)人員需要先對待測土壤進行科學取樣，將土壤進行整修、清理過后，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，需要化學分析的使用土鉆。
 
  經(jīng)過取樣之后，研究人員需要對土壤樣品進行前處理，保證處理過后的樣品沒有物質(zhì)流失，且能符合測定方法的要求。主要目的在于提取測定成分，將干擾成分進行去除、掩蔽或者濃縮、衍生化處理等等。常用方法包括過濾、離心分離、干燥去除水分、消解或浸提等，使得測定成分進入溶液，便于分析儀器進行測定。
 
  接下來就是重要的土壤檢測環(huán)節(jié)，檢測項目涵蓋養(yǎng)分、水分、硬度、酸堿度等指標。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，不利于正常生長和成熟。反過來，當耕地被過分利用，就會導(dǎo)致養(yǎng)分不足，影響后續(xù)農(nóng)作物的種植。對此，土壤養(yǎng)分測試儀可以快速檢測土壤、植株乃至化肥中的各類元素含量，準確了解土壤性質(zhì)，以便正確施肥，補充缺少的元素。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量施肥而產(chǎn)生的土壤環(huán)境問題。
 
  除了養(yǎng)分，土壤所含的水分也對農(nóng)作物有著重要作用。過于干燥的土壤難以提供充足的水分，支持農(nóng)作物生長。土壤水分測定技術(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)影響實驗結(jié)果。隨后，對鋁盒進行稱重之后取出土樣，將其放置于烘干箱內(nèi)，設(shè)定溫度和時間進行烘干，直到土樣重量不再變化。通過對比烘干前后的重量，就可以計算出土壤含水量。目前，為了提高烘干效率，紅外線烘干法、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，采用專用的土壤水分檢測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？對土壤質(zhì)量有何影響呢？土壤硬度是土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、含有機質(zhì)與腐殖質(zhì)和含水量等綜合反映的一項土壤機械性狀。硬度過高的土壤會阻止水分和化肥的滲入，不利于植物根系生長。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土壤硬度計已經(jīng)是用于土壤硬度測量的常規(guī)儀器，不僅可以顯示土壤硬度、測量深度和地理位置，還可以與計算機連接，記錄每個測量點的土壤硬度值，自動生成曲線。土壤酸堿度則是土壤酸度和堿度的總稱，取決于土壤中存在的氫離子和氫氧離子。近年來，由于人類活動的影響，多地土壤發(fā)生了嚴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。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酸堿度進行測定。
 
  當然，土壤的檢測項目和指標遠遠不止以上介紹的幾種。尤其是在我國這樣幅員遼闊、地形復(fù)雜的地區(qū)，土壤檢測工作的開展有著很大的難度。從北地黑土、中原黃土到南方紅土、西部漠土，土壤類型正在不斷擴充完善，對應(yīng)的檢測技術(shù)和儀器也隨之不斷進步。相信未來我國乃至土壤危機都可以找到解決問題的突破口，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邊的海洋，有興趣的朋友可以持續(xù)關(guān)注。