王水提取ICP-MS法測定土壤重金屬方法探討

馬珊 刁振鳳 梁景波

摘要：介紹了生態環境部頒布的標準方法《土壤和沉積物12種金屬元素的測定 王水提取-電感耦合等離子體質譜法》（HJ803-2016）制定的目的和意義，并針對基層監測人員在實際使用中易出現的問題進行探討，詳細介紹了該標準方法與其他土壤監測方法標準使用時的區別，進一步介紹該標準方法目前使用現狀，并針對新監測標準方法的宣貫和正確使用方面提出了建議。

關鍵詞：土壤和沉積物;電感耦合等離子體質譜法;王水提取;金屬元素

Abstract：The standard method “determination of 12 metal elements in soil and sediment” issued by the Ministry of ecological environment was introduced the purpose and significance of the establishment of wangshui extraction inductively coupled plasma mass spectrometry （HJ803-2016） and the problems that are easy to appear in the practical use of grass-roots monitoring personnel are discussed.The differences between the standard method and other soil monitoring method standards are introduced in detail.The current use status of the standard method is further introduced，and the publicity and implementation of the new monitoring standard method are also discussed suggestions are put forward for correct use.

Key words：Soil and sediment;Inductively coupled plasma mass spectrometry;Aqua regia extraction;Metal elements

近年來國家對土壤采集及監測過程的監督力度加大，對數據的準確性提出了更高的要求[1]。為了規范土壤監測過程、保證土壤監測數據的準確可靠，國家不斷出臺新的監測標準或修訂原有監測標準，旨在為環境監測者提供理論依據。鑒于環境監測數據的法律效應，能否正確理解并使用這些監測標準以得到正確的數據至關重要。筆者在實際應用中發現許多基層環境監測人員和相關人員對2016年國家頒布的《土壤和沉積物 12種金屬元素的測定 王水提取-電感耦合等離子體質譜法》（HJ803-2016）[2]認識不足導致使用過程中出現迷惑甚至錯誤。

1 該國標制定的意義

隨著工業的快速發展，重金屬帶來了日益嚴重的土壤污染問題[3]。為了準確測定土壤中金屬元素的含量，國內外制定了大量的監測標準方法。相比國內使用最廣泛的硝酸-鹽酸-氫氟酸-高氯酸的四酸全分解方法，國外土壤測定前處理方法多使用王水提取或類王水提取法[4-5]。這就避免了消解過程中使用大量酸對環境的二次污染，同時也降低了對環境監測人員的人身危害。因而該標準方法使用王水提取法是建立與發展與國際接軌的新型土壤測定前處理方法的一次嘗試，對提高環境監測能力，不斷提高我國土壤和沉積物監測的科學化具有重要意義。

2 實際使用過程中易產生的問題

2.1 未認識到其與現行其他土壤和沉積物中金屬元素測定標準方法的差異

《土壤和沉積物 12種金屬元素的測定電感耦合等離子體質譜法》（HJ803-2016）與現行其他土壤和沉積物中重金屬元素鎘、鉻、銅、鎳、鉛、鋅的測定方法標準存在差異：監測的對象為王水提取的土壤中金屬元素的含量，而非四酸法消解的金屬元素的總量。

全分解方法是目前環境監測領域使用最多的土壤前處理方法，其原理為使用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸四種酸，特別是使用氫氟酸將土壤的晶格結構完全破壞，最終消解為澄清或近澄清的溶液，使土壤中的全部金屬均溶解于溶液中。

王水提取土壤中金屬元素的原理是利用王水的氧化性，氯離子的絡合性以及氯氣、亞硝酰氯和氯離子的催化作用將土壤中的有機質氧化，并將土壤中的金屬元素轉化為易溶的可測態。由于王水無法破壞土壤的晶格結構，其提取出的多為有效態金屬和由于環境導致的或土壤本身置于晶格之外的全部或大多數非有效態金屬元素，無法將晶格內金屬元素提取。所以其提取出的金屬元素的含量并非土壤中的全部元素。因而王水提取法測定的土壤中金屬元素的含量與全分解方法測定的數值具有一定的差異[6]。研究表明，除鎘元素外，通過王水提取的其他金屬元素的含量較四酸法消解的元素含量低，與土壤標準樣品的保證值存在較大的出入，特別是鉻元素，相對偏差達到20%-30%，其他元素也存在不同程度的偏差。

在環境監測領域，該標準（HJ803-2016）頒布之前，監測標準中使用最多的土壤金屬元素監測標準均為測定元素總量的方法，所以王水回流消解法對于環保行業重金屬元素的監測來說接觸甚少，導致部分監測人員未認識到王水提取效率問題，導致對測定數據產生錯誤認識。

2.2 該標準使用過程中存在一定的局限性

上文中對比了全分解和王水提取兩種方法測定土壤中部分金屬元素測定值的差別，王水提取出的土壤中的金屬元素的含量與四酸法消解測定的金屬元素的含量存在明顯不同，因而使用時應有所區別。特別是在目前國家開展的諸多土壤調查及能力驗證考核方面，更應該根據調查目的和監測結果的要求正確選擇監測方法。

2.2.1 目前與該標準配套的質量評價標準較少

目前國家的土壤環境質量評價標準涉及的基本項目中重金屬元素鎘、鉻、銅、鎳、鉛、鋅的監測均使用四酸消解測定土壤中金屬元素的總量，《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB15618-2018）和《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB36600-2018）中，測定金屬元素時現有標準為全分解方法的仍推薦使用全分解方法，僅涉及其他無全分解方法的元素才使用王水提取方法;且目前國家在開展的土壤環境質量調查、農用地土壤污染狀況調查、重點行業企業建設用地土壤污染狀況調查工作中多要求使用全分解的方法。選擇王水提取法測定土壤中金屬元素的含量，無法使用現行的質量評價標準對其進行評價，因此，該標準方法在目前的評價體系中使用較少。

2.2.2 缺少與該標準配套的標準物質

根據土壤環境監測技術規范的要求，測定土壤中金屬元素含量的質量控制措施可以使用有證標準物質或者加標回收率，目前國家在售的土壤標準物質包括ESS和GSS系列，但是其給出的保證值均為各元素的總量，王水提取出的金屬元素的含量暫無相應的質量控制標準樣品，因而在對測定數據進行有效質控時，須使用加標回收率的方法。

3 建議

3.1 標準制定部門應加強對基層監測人員的宣貫力度

國家應加強宣貫工作，可在向省級單位宣貫后委托省級單位對市縣級單位進行宣貫。詳實地解釋標準方法制定的目的、意義、與原標準方法的差異及使用的選擇等。加深監測人員對標準方法的認識和理解，更好地加以應用。

3.2 基層監測及相關人員應針對不同目的正確選擇監測方法

基層監測人員應加強學習，對新標準方法，認真研究其制定目的，使用注意事項及與已有標準方法之間的區別，認真做好方法驗證工作，從而全面掌握監測方法。在日常監測工作中針對不同的目的正確選擇方法標準，以期得到最理想的效果。

3.3 相關部門應盡快完善相關的環境監測標準、質量標準體系

目前土壤監測中金屬元素的監測標準方法多集中于原子吸收分光光度法、原子熒光法，這些方法在測定金屬元素時，每次僅能測定一種元素，工作強度大，給基層監測工作帶來諸多不便，因而，相關部門應盡快完善監測方法及質量標準體系，為基層工作者的工作提供更多的理論依據。

參考文獻

[1]陸泗進，王業耀，何立環.中國土壤環境調查、評價與監測[J].中國環境監測，2014，30（6）：19-26.

[2]國家環境保護局，環境技術監督局.HJ803-2016，土壤和沉積物十二種金屬元素的測定王水提取-電感耦合等離子體質譜法[S].北京：中國標準出版社，2016.

[3]張桃林.科學認識和防治耕地土壤重金屬污染[J].土壤，2015，47（3）：435-439.

[4]Vane B. Ondiere， M.O.V.， Austin A. Ochieng Assessment of Heavy Metal Contamination in Lake Elementaita Drainage Basin，Kenya[J]. IJSRSET， 2017，3（5）：283-289.

[5]Alghanmi，S.I.，Al Sulami，A.F.，El-Zayat，T.A.;etc，Acid leaching of heavy metals from contaminated soil collected from Jeddah，Saudi Arabia： kinetic and thermodynamics studies[J].International Soil and Water Conservation Research， 2015，3（3）：196-208.

[6]胡冠九，陳素蘭，王光.中國土壤環境監測方法現狀、問題及建議[J].中國環境監測，2018，34（2）：10-20.

收稿日期：2020-05-04

作者簡介：馬珊（1988-），女，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向為環境監測。