農田土壤重金屬污染監測及質量控制研究

張波　李恒（宿州市環境保護監測站，安徽　宿州　234000）

農田土壤重金屬污染監測及質量控制研究

張波李恒
（宿州市環境保護監測站，安徽宿州234000）

農田土壤是糧食作物賴以生存的自然資源，因此需做好農田土壤保護工作，使其免受重金屬污染。而這就需要廣大環境監測人員掌握先進的檢測技術和方法，不斷提高監測質量，及時分析農田土壤重金屬污染現狀，為采取相關保護對策提供現實依據。

土壤；重金屬；污染監測；質量控制

隨著礦產資源的大量開發、工業化進程的加快以及農藥、化肥的使用，農田土壤中的汞（Hg）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、鉻（Cr）等微量金屬元素在土壤中的含量超過了背景值，過量沉積引起的農田土壤中的金屬污染威脅著農作物的生長和農產品安全。我國首次土壤普查中，有近20%的耕地存在鎘、砷、鉛、鎳等重金屬超標，重金屬通過農作物的吸收最終進入食物鏈，影響食品安全，危及人類健康。

1　農田土壤重金屬監測技術分析

土壤重金屬污染監測為農田土壤防治提供現實依據，幫助人們準確了解農田土壤污染現狀，有針對性地提出修復、防治措施。目前，用于土壤重金屬污染監測的方法主要有實驗室監測和現場快速監測兩類［1］。

1.1實驗室監測

實驗室監測是一種較為傳統的土壤監測技術，該技術主要是通過對監測樣本農田的土壤采樣，并對樣本進行監測，從而分析農田土壤中的重金屬成分。目前，實驗室中對土壤監測的方法主要如下。

1.1.1原子吸收光譜法。通過蒸氣相中被測金屬基態原子對其原子共振輻射的吸收強弱來測定被測土壤樣品中金屬元素含量。原子吸收光譜法具有適用范圍廣、靈敏度高等優點，但不足之處是對多種元素的直接測定效果較差，操作復雜，成本較高。

1.1.2原子熒光光譜法。利用原子蒸氣吸收一定波長的光輻射后被激發，并發射原子熒光，在滿足試驗條件后，輻射強度與被監測樣土中的分析物原子濃度呈正比，根據熒光波長分析土壤中的重金屬元素。該法簡便、易操作、靈敏度高，但不足之處是應用范圍較小，需要添加特定試劑方能達到熒光分析目的。

1.1.3電化學分析法。化學分析法是實驗室監測方法中最基礎的監測方式，也是最準確的監測技術［2］。以電化學分析法為例，該方法主要是基于物質在溶液中和電極上的電化學性質所建立的一種分析方法，具有操作便捷、易自動化操作、快速且靈敏的優點，但不足之處是容易受到一定的離子干擾。

1.2現場快速監測技術

農田土壤的實驗室監測常常受到空間、運輸、儲存等因素影響，不僅需要大量的人力、物力，還常常需要較長時間。因此，現場快速監測技術近年來受到人們的關注，現場快速監測技術被逐漸開發并應用到了農田土壤的監測中。

1.2.1激光誘導擊穿光譜技術監測（LIBS）。該方法是經過聚透鏡系統傳輸到激光器，在樣品表面高能量光斑，由激光器提供光源激發出等離子狀態，光學采集系統將采集到的等離子體的發射普線，通過光纖把光學信號傳導至光譜儀，進行時間和空間的分辨，根據測量的等離子體發射光譜的波長和強度，由計算機分析待測樣土元素的組成及其含量。LIBS可以在同一時間對待測樣品中的多個元素進行分析，效率高，分析方便，可以做到連續監測。其不足之處是該技術對諸如環境氣體壓力、種類、被測樣土物理或化學性質等因素依賴較多，對現場試驗測定的條件要求較高。

1.2.2磁化率技術。在對農田土壤成分監測分析的過程中，磁化率能夠快速監測出土壤的磁化程度、水分和有機巖等數據。磁化率監測技術監測土壤所得到的磁化率越高，說明該土壤中的重金屬含量越高，利用監測土壤磁化程度來監測土壤被重金屬所污染的程度。與其他常規的化學方法相比，磁化率監測儀器結構緊湊、易攜帶，靈敏度高、重復性好，不需要大批量土壤樣品采集、效率高等諸多優勢。不足之處是磁化率不能準確判斷農田土壤中的重金屬污染來源和單一污染元素的污染程度。

2　農田土壤重金屬監測質量保證

2.1提升實驗室監測質量

在實驗室中對樣土進行監測，要提高該監測質量，首先要做到對樣土采集的準確性，保證所采集的樣土具有一定的代表性，根據對樣品的分析最終判斷區域內的土壤重金屬污染現狀；其次是盡量降低干擾性，即無論是樣土的采集還是后期的試驗數據分析都要盡量排除外界干擾，監測人員要全身心地投入到監測工作中；再次是在樣土分析過程中，進一步拓寬分析范圍，積極利用線性分析來完善監測數據，提高監測質量。

2.2做好監測各環節的質量控制

依據《土壤環節監測技術規范》《土壤環節質量標準》和《農田土壤環境質量監測技術規范》等要求，做好農田土壤監測每個環節的質量控制。一是樣品制備。含水率和土壤顆粒粒度是影響制備樣品分析的重要因素，應設置多個土壤樣品監測其平均含水率，保證土壤粒度小且均勻，提高分析結果的可靠性。二是消解試劑的選擇。在選擇土壤消解試劑時盡量考慮其純度（可通過空白試驗消除試劑誤差）和試劑的種類，可考慮硝酸-氫氟酸-高氯酸的多元混酸消解法作為土壤消解方法［3］。三是提升系統分析精密度，采用適當的平行樣進行控制。

2.3其他

綜合上述各種方法的優勢和不足，要提升農田土壤監測質量，還需要解決好如下問題。一是二次污染及安全問題。要把操作安全和二次污染作為農田土壤重金屬污染監測首要考慮的問題，監測操作前要嚴格進行人員培訓，實際操作時要對測試樣品的強酸、強堿進行消解，防止二次污染。二是效率及成本問題。無論是實驗室監測還是現場監測，衡量監測效果和質量的重要指標之一便是監測所需的時間，要提升樣品的快速處理效果，以及多種元素并行高效檢測。便攜式重金屬檢測儀器價格較高，難以普及推廣，在滿足監測質量和效果的前提下，研發低成本、便攜式設備。三是檢測限問題。評價檢測手段的重要指標是要保證這一技術具有良好的重復性和低檢測限，提高檢測的穩定性和靈敏度。

3　結語

隨著工程化、城市化進程的加快，農田土壤所受到的重金屬污染形勢十分嚴峻，既產生了嚴重的環境污染，也影響到了廣大群眾的身心健康。因此，需在不斷改進土壤重金屬監測技術的基礎上，探索改進監測技術方法，提升監測質量，保障土壤安全。

［1］龔海明，馬瑞峻，汪昭軍.等.農田土壤重金屬污染監測技術發展趨勢［J］.中國農學通報，2013（2）：140-147.

［2］季曉春.關于農田土壤重金屬污染監測技術發展趨勢研究［J］.農業與技術，2015（13）：30.

［3］陳皓，何瑤，陳玲.等.土壤重金屬監測過程及其質量控制［J］中國環境監測，2010（5）：40-43.

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1674-7909（2016）12-40-2

張波（1975-），男，本科，中級，研究方向：環境監測。