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

 
土壤危機
 
　　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、礦產開發、植被砍伐造成了地理環境的嚴重破壞。尤其是荒漠化，已經成為為嚴重的環境問題。
 
　　為了遏制土壤污染危機繼續蔓延，世界各國都出臺了相應的政策和法規。2016年5月28日，我國印發《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”，其中就包括土壤污染調查，掌握土壤環境質量狀況。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
 
　　根據不同的檢測需求，土壤檢測儀器分為土壤前處理、土壤養分、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，土壤前處理可謂是至關重要。有別于水質、食品、藥品等其他樣品，土壤的成分更為復雜，因此前處理步驟也相對更多。在此之前，技術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。不同土壤性質可以采用不同的土壤采樣器，比如農地可以用小型鐵鏟，研究土壤物理性質可以用環刀，需要化學分析的使用土鉆。
 
　　經過取樣之后，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節，檢測項目涵蓋養分、水分、硬度、酸堿度等指標。其中，土壤養分指的是在土壤中能直接或經轉化后被植物根系吸收的礦質營養成分，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，農作物就容易發生缺素癥的現象，不利于正常生長和成熟。反過來，當耕地被過分利用，就會導致養分不足，影響后續農作物的種植。對此，土壤養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，以便正確施肥，補充缺少的元素。要知道，施肥不僅能提高農作物的產量和品質，還可以有效避免由于過量施肥而產生的土壤環境問題。
 
　　除了養分，土壤所含的水分也對農作物有著重要作用。過于干燥的土壤難以提供充足的水分，支持農作物生長。土壤水分測定技術多種多樣，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。以為經典且仍在沿用的烘干法為例，操作人員需要根據要求深度分層取樣，將土樣放入鋁盒蓋好，避免水分蒸發影響實驗結果。隨后，對鋁盒進行稱重之后取出土樣，將其放置于烘干箱內，設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用。除了烘干法之外，采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？對土壤質量有何影響呢？土壤硬度是土壤質地、結構、含有機質與腐殖質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。在現代農業生產中，土壤硬度計已經是用于土壤硬度測量的常規儀器，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極法或石蕊試紙比色法對酸堿度進行測定。