土壤重金屬監測過程及其質量控制

陳恒

(上海市奉賢區環境監測站，上海201499)

土壤重金屬監測過程及其質量控制

陳恒

(上海市奉賢區環境監測站，上海201499)

重金屬污染對于環境以及人體的影響是非常巨大的，由于其在環境中無法被生物降解，因此，只能通過預防或者人工修復的方式進行應對，做好土壤重金屬的監測與質量控制，是開展土地治理工作的前提。結合上海市奉賢區環境監測站的工作實踐，對土壤重金屬的檢測過程和質量控制進行了分析，希望能夠為重金屬污染的預防和應對提供一些參考。

土壤；重金屬污染；監測過程；質量控制

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.041

1 引言

工業化進程的加快，使得大量的“三廢”排放到自然環境中，帶來了比較嚴重的環境污染問題。土壤重金屬污染具有隱蔽性、多源性和長期性的特點，所帶來的后果非常嚴重，因此，必須得到環保部門的重視并積極采取防范措施。而想要實現對于土壤重金屬污染的有效防范和治理，必須做好土壤質量監測工作，結合有效的質量控制措施，保證分析結果的可靠性。

2 土壤重金屬污染的危害

所謂重金屬污染，是指由重金屬或者重金屬化合物所造成的環境污染，多是由采礦、污水灌溉、廢氣排放以及使用重金屬超標制品等因素造成的，一般包括銅、鎳、鋅、鐵、鉛等重金屬元素。

重金屬不能被生物降解，同時具備生物累積性，可以在食物鏈的生物放大作用下不斷富集，最后進入人體，威脅人們的身體健康。重金屬對于土壤的污染存在著不可逆轉性，已經受到污染的土壤沒有治理價值，只能通過調整種植品種的方式進行回避[1]。

導致土壤污染的重金屬元素通常都具有比較顯著的生物毒性，如汞、鉛、鉻等，以及具有一定毒性的鋅、鎳等。導致土壤重金屬元素污染的主要原因如下：（1）各種工業廢棄物的隨意丟棄和填埋，導致了重金屬元素在土壤中的富集；（2）大氣沉降作用的影響；（3）各種化學農藥、肥料等的過量使用。

3 土壤重金屬的監測過程

結合相應的土壤重金屬污染試驗分析，對其整個監測過程進行討論。

3.1 材料與設備

1）樣品采集與制備。選擇上海某地區表層15cm左右的土壤為分析對象，進行樣品采集。在采集過程中，需要去除表面的雜物，同時做好采樣點的選擇，將采集到的土壤樣本利用潔凈的塑料袋進行密封保存，記錄編號、采樣點、采樣時間等信息，送到實驗室。依照《土壤元素的近代分析方法》以及國家有關標準，將采集到的樣品風干，待其達到半干狀態，壓碎較大的土塊，鋪成薄層，避免陽關的直接照射。充分風干后，經研磨、過篩、縮分等環節，制作成粒度小于200目的試樣，以方便進行分析。

在樣品制備環節，需要關注2個比較重要的參數。（1）含水率，其代表了土壤本身的風干程度，通過對土壤含水量的測量和控制，可以確保土壤中各種元素的含量為干基含量，減少和避免土壤風干程度不同導致的分析誤差。論文中對于土壤含水率的分析采用的是《土壤水分測定法》（GB 7172—87）中的烘箱法，取4個土壤樣本，分別進行2份平行測定，得到樣品含水率為2.3%～2.8%，相對標準偏差RSD為5.4%，該數值符合國家標準的要求，因此可以作為樣本平均含水率的校正分析結果。（2）粒度，一般情況下，土壤樣品的粒度越小，表明其均勻性越好，檢測的結果也越接近真實數值。以不需要進行消解，可以直接分析的汞為例，對比不同土壤粒度的影響，發現200目的土壤顆粒在經反復檢測后，結果基本一致，具有較高的重現性，而伴隨著土壤粒度的增大，不同測量結果之間的誤差也在增大。由此可見，200目的粒度就能夠滿足試驗分析對于精度的要求。

2）試劑與設備準備。采用原子吸收分光光度法以及原子熒光法等先進方法進行分析，因此需要用到ICP質譜儀，這里選擇美國Perkin Elmer生產的Optima 2100 DV電感耦合等離子體發射光譜儀，結合玻璃同心霧化室，能夠實現對于銅、鋅、鉛、鉻等多種重金屬元素的分析；選擇意大利Milestone公司生產的DMA80全自動直接測汞儀，對土壤中存在的汞進行分析。同時，為了方便進行土壤消解，還需要配備ETHOSE全自動微波消解儀。試劑的準備包括了HF、HClO4以及HNO3等，采用的均為優級純試劑。為了減少試驗環節的污染，將所有需要用到的器皿放在硝酸溶液中，浸泡24h，然后依次以自來水和蒸餾水進行沖洗[2]。

3.2 試驗分析

為了保證最終分析結果的準確性，在之前的樣品制備環節，必須確保樣品含水率與顆粒粒度能夠滿足相關規范的要求。一般來講，土壤的粒度越小，均勻性越強，則分析結果越接近真實值，不過樣品的制備也會更加復雜。這里提到的200目的粒度就能夠滿足試驗分析對于精度的要求。

1）樣品消解。在進行消解試劑的選擇時，需要從試劑本身的類型以及純度兩個方面進行考慮，一般會選擇純度較高的消解試劑，這樣能夠減少不必要的污染。通常情況下，對于土壤樣品的消解，采用的都是多元酸消解法，具體來講，取0.25g土壤樣品，放入消解罐內，加入多元酸（鹽酸、硝酸、氫氯酸），然后放置在微波消解儀中進行消解。結束后，加入2～3滴的高氯酸，在150℃電熱板上進行加熱趕酸，然后冷卻到室溫，通過過濾，對消解殘留的灰分進行測定。為了保證土壤消解的效果，對多元酸的加入量進行了調整，通過對比，最終選擇鹽酸、硝酸和氫氯酸的用量分別為0ml、9ml和3ml，得到如表1所示的結果。

表1 土壤樣品重金屬檢測結果（n=8）

由表1可以看出，樣品的檢測值明顯較參考值略低，之所以如此，是由于參考值中樣品的制備更加均質，消除了其他因素的影響[3]。將之與國家標準提供的參考數據進行對比，發現論文采用的消解方法得到的幾種重金屬元素的回收率處于84%～98%之間，準確度較高，能夠滿足樣品預處理的相關要求。

2）精密度分析。（1）應該做好質控樣品的設置，依照《土壤環境監測技術規范》（HJ/T 166—2004）的要求，為了保證消解批次內以及批次之間的重現性，選擇30%的樣品進行平行樣測定，確保每一批的消解樣品中都含有1個質控樣，2個平行樣品以及5個單獨樣品。（2）應該明確批次內的平行樣，統計批次內平行樣檢測結果的相對標準偏差，繪出得到的結果，如圖1所示。由圖1可以看出，樣品中Cd元素的數據點較少，不過其批次內相對標準偏差低于20%，能夠滿足相關技術規范對于精密度的要求，其他元素在多數情況下平行樣偏差均不超過10%，同樣不超過規范的要求。（3）應該對批次間的平行樣進行設置，檢測結果顯示，除Cd元素未檢出以外，其與元素

圖1 批次內平行樣相對標準偏差結果

4 土壤重金屬監測的質量控制

質量控制的主要目標，是將檢測結果的誤差控制在允許范圍內，以保證分析數據的真實性和準確性。在試驗分析中，涉及的土壤樣品相對較大，無法實現同批次消解，因此，為了保證最終分析結果的可靠性，必須采取有效措施，對其精密度和準確度進行分析，以盡量消除批次內和批次間的系統誤差[4]。

4.1 精密度分析

對于批次內的精度，可以設置相應的平行樣本，進行測定，以減少偶然誤差，確保對同批測定樣品精密度的準確估計；對于批次間的精度，可以通過設置質量控制樣本的方式，進行有效控制。如果平行雙樣的測定結果沒有能夠達到合格率，則不僅需要針對不合格的樣品進行重新測定，還需要增加10%～20%的平行雙樣，一直到合格率達到95%或95%以上。

4.2 準確度分析

在對測定結果準確度進行分析檢驗時，可以采用加標回收測定法，這種方法在缺乏質控樣品時有著非常廣泛的應用。主要是在一批試樣中，隨機選擇10%～20%的樣品，進行加標回收測定，如果同一批次的試樣數量較少，則應該增加測定率，確保每一批次的試樣至少有2個[5]。

5 結語

總而言之，存在于土壤中的重金屬元素所帶來的危害是非常巨大的，不僅無法被微生物分解，而且可以在水體、生物中累積，嚴重威脅人們的身體健康，其對于土壤污染的不可逆轉性也嚴重威脅著我國的耕地安全。對此，相關部門應該加強對于土壤重金屬的監測工作，對研究理論和監測技術等進行創新，逐步形成一套可靠的監測體系，及時了解土壤中的重金屬元素含量，為重金屬污染的防治工作提供參考。

【1】吳文錚.土壤重金屬監測過程及其質量控制措施探索[J].中國科技投資，2016(12)：77-78.

【2】楊希.淺談土壤重金屬監測與質量管理[J].綠色科技，2012(10)∶155-156.

【3】朱健.淺談土壤重金屬監測與土壤環境質量管理[J].資源節約與環保，2015(3)：242.

【4】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，2010,26(5)：40-43.

【5】馬俊杰，楊琦，王業耀.土壤重金屬快速監測技術研究與應用進展[J].中國環境監測，2015,31(3)：132-136.

Monitoring Process and Quality Control of Heavy Metals in Soil

CHEN Heng
(Environmental Monitoring Station of Fengxian District,Shanghai,Shanghai 201499,China)

Heavy metal pollution has a marked impact on the environment and the human body.Because it can't be biodegradable in the environment,it can only be dealt with through prevention or manual repair.Good monitoring and quality control of the heavy metal in the soil is the premise to carryout land management work.Combined with the practice of Environmental Monitoring Station of Fengxian District, Shanghai,the detection process and quality control of soil heavy metals were analyzed,hoping to provide some reference for the prevention and response of heavy metal pollution.

soil;heavy metal pollution;monitoring process;quality control

X833

A

1007-9467（2016）09-0097-03

2016-08-18

陳恒（1982～），男，上海人，工程師，從事環境監測和環境工程研究。