淺談土壤重金屬監測與質量管理

楊 希

(山西省長治市環境監測站業務調度室山西長治046000)

1 引言

隨著我國工、農業的快速發展，大量未經妥善處理的工業“三廢”和城鎮生活污水肆意向農田排放，未經處理的固體廢棄物也轉移到農田，已造成農田土壤環境的顯性污染和潛性污染。土壤污染、質量退化、生態環境遭到破壞，這已成為我國農村社會經濟可持續發展的最重大問題之一。通過有效可靠地監測了解土壤污染現狀、評價土壤環境質量，已成為控制土壤污染進一步加劇的關鍵，也是廣大環境工作者的首要工作。本文主要針對農田土壤中重金屬的監測過程和質量管理的相關問題進行探討。

2 土壤重金屬污染狀況

土壤重金屬污染指的是由于人類的活動，造成土壤中含有的微量有害元素在土壤中的含量超過背景值，過量沉積而引起的含量過高，這時便產生了土壤重金屬污染。

引起土壤污染的重金屬一般包括 Hg、Pb、Cd、Cr、As等具有顯著生物毒性的金屬元素，以及具有一定毒性的Zn、Cu、Ni等。引起土壤重金屬污染的來源，主要是人們使用的農藥、化肥，以及污泥和大氣沉降等，比如汞污染主要是來自于含有汞的廢水中，而鎘和鉛污染則主要來自工業冶煉排放的廢棄物。由于重金屬具有一定的特性，其在土壤中具有很小的移動性，不容易隨著水的淋澆而流失，也不能被微生物降解，因此，一旦通過食物鏈進入到人體內，會產生較大的潛在危害，因此，對土壤中重金屬的監測是一項重要的內容。

3 土壤重金屬監測程序

本文主要是以一般農田土壤的綜合污染型土壤為樣本進行監測分析來簡單探討土壤中重金屬的監測與質量管理。

3.1 監測過程

3.1.1 采樣布點

土壤監測按不同的污染類型來確定監測布點方法。綜合污染型土壤監測單元布點采用綜合放射狀、均勻、帶狀布點法。

3.1.2 樣品的采集與保存

對于土壤重金屬監測過程的實驗，是針對一般性的農田土壤污染情況，所以只需要采集地表0～20cm的表層土壤作為監測樣品，樣品為農田土壤混合樣。在進行采樣時需要將表層的草皮、石頭等雜物去除，在布設的采樣位置通過蛇形布點的方法進行多點采樣，在不同的采樣點采取的土壤質量應當盡量保持相同，并且將在布點采集的土壤樣本進行均勻混合，采用四分法取最終的樣品重量應當在1kg左右。當樣本采集完成后，需要利用密封而且潔凈的塑料袋堿性保存，并且對樣本的信息進行標注，包括采集的時間、編號等，然后送往實驗室。在進行樣本采集的同時，利用全球衛星定位系統(GPS)對樣本的位置進行精確的定位，同時在樣本采集的周圍進行拍照記錄，確保每個樣本都詳細地附上編號等信息，為后期的數據分析提供依據。

3.1.3 土壤樣品制備

土壤樣本送到實驗室之后，要先進行制備，制備的過程應當參照《土壤元素的近代分析方法》、《環境監測》，以及相關國家標準的相關規定作為依據。制備的過程較為復雜，首先需要將樣本進行風干，將樣本放置在白色的磁盤內，放在避光、通風的位置進行慢慢的風干，達到半干狀態時將土塊進行壓碎壓勻，去除其中存在的植物根莖、石塊等雜物，并且將樣本鋪成薄層，在室溫下不斷翻動。需要注意的是，要避免陽光的直射與其他雜質的摻入而導致二次污染。當土壤樣本充分風干之后，再經過研磨、過篩、縮分等步驟，將樣本制備成粒度小于200目的試樣，用來實驗和分析。

3.2 樣品測試

3.2.1 設備與試劑

設備：Optima 2100 DV電感耦合等離子體發射光譜儀，玻璃同心霧化室，用于 Cr、Cu、Mn、Ni、Zn、Co、Pb、Cd等8種元素的分析;DMA80全自動直接測汞儀，用于土壤中汞含量的直接分析;ETHOS E全自動微波消解儀，用于土壤消解;Labtech電熱板。

試劑：標準溶液，SPEX ICP標樣;其余試劑HNO3、HCl、HF、HClO4均為優級純試劑。

3.2.2 樣品消解

土壤消解試劑的選擇要考慮試劑純度和試劑種類兩個因素。監測土壤時，選用高純的消解試劑可以減少消解過程可能引入的污染。土壤樣品的消解大都采用多元酸分解法。應用廣泛的分析樣品制備硝酸、鹽酸、高氯酸等都是良好的微波吸收體。高氯酸能完全分解有機物質，但熱濃高氯酸同有機物質及容易氧化的無機物接觸時，有可能發生爆炸，所以在微波制樣中不使用高氯酸。

3.2.3 樣品處理與分析結果

經過制備的土壤樣本的含水率與土壤顆粒的粒度是影響監測結果的重要因素。土壤樣本中的含水率充分體現了土壤的風干程度，其對于土壤中金屬元素的含量的測量結果會產生一定的影響。本次研究活動主要是采用國家標準土壤水分測定法中的相關規定，確保土壤樣本的含水率保持在2.3% ～2.8%的范圍內，該數值可以作為對樣本平均含水量進行分析的依據。土壤顆粒粒度越小越均勻，則檢測結果的真實性就越高。采用無須消解可以直接分析土壤中汞含量來考察土壤粒度對分析結果的影響，以消除消解等因素對分析結果的干擾分析結果，如表1所示。

表1 土壤顆粒粒度對分析結果的影響 (以Hg元素含量為例)

從表1中可以看出，200目的土壤顆粒的兩次測量結果基本一致，也可以看出該方法具有較高的重現性。而隨著土壤顆粒粒度的不斷增加，測量結果的差異也越來越大，沒有經過篩分的測量結果更是存在著較大的差異，測量結果不具有可比性。由此也可以看出，土壤顆粒粒度越小結果越可靠，而200目的粒度對于監測活動來說是最為合適的。

4 土壤重金屬質量控制

質量控制使誤差控制在容許限度內，使分析數據在給定的置信水平內，從而達至所要求的精密度和準確度。由于本課題涉及的土壤樣品數量較大，無法實現同批次消解，為保證測定結果的精密度和準確度，消除批內和批次間的系統誤差十分重要。

4.1 精密度分析

批內精度可采用進行適當的平行樣的測定，有助于減少偶然誤差，也有助于估計同批測定的精密度。而批次間精度則可設置質控樣進行控制。平行雙樣測定不合格率(95%)時，除對不合格者重新平行雙樣測定外，應再增加測定10% ～20%平行雙樣，直到合格率≥95%以上。

4.2 準確度分析

加標回收測定是檢驗測定結果準確度的一種方法，尤其是沒有質控樣品時經常使用加標回收的方法進行準確度的質量控制。在一批試樣中隨機抽取10%～20%的試樣進行加標回收測定，當同批試樣較少時，應適當加大測定率，每批同類試樣不應少于2個。

5 結語

當前，隨著人們對土壤重金屬污染的重視程度不斷的增強，學術界關于土壤重金屬監測的相關研究理論日漸增多，也提出了不同的研究方法滿足不同的研究需求。隨著科學技術的不斷發展，土壤重金屬監測技術也向著更為安全、快速、易操作等方向發展，并且最終形成一套科學的、系統的監測體系，以此促進我國土壤監測技術的不斷發展。

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