土壤環境重金屬監測質量控制探討

張崇君

（雷潤檢測科技（廣州）有限公司，廣東 廣州 510450）

土壤大多數無機污染物主要是重金屬污染，重金屬污染微生物難以降解，導致重金屬逐漸累積，甚至會通過食物鏈進入到人體，對人類的身心健康產生不利的影響。[1]因此利用科學技術對土壤中重金屬監測，對確定污染物的含量、遷移情況，對人類的健康發展尤為重要。土壤重金屬監測質量是關鍵因素，在此從“人、機、料、法、環”等方面闡述淺見。

1 監測人員

土壤重金屬監測需配備相應的現場采樣人員、實驗室檢測人員、報告審核人員和簽發人員。土壤樣品采集人員應具備環境監測、土壤采樣等專業知識，掌握現場土壤樣品采集、保存與流轉等技術要求，熟悉有關快篩檢測設備的操作方法。實驗室檢測人員需具備土壤樣品制備、流轉、保存、分析、質控等環節的技術能力，掌握土壤重金屬檢測技術。報告審核人員以及簽發人員應了解相應環境質量標準和排放標準，具備對監測結果的符合性進行判定的能力，熟悉報告編制及審核要求等環節。簽發人員具有豐富的土壤監測專業技術知識，從事生態環境監測3年以上，具有中級工程師及以上專業技術職稱，未有相應職稱的具備同等能力亦可。

同時檢測實驗室應對采樣人員、檢測人員和校核簽發人員制定相應的培訓計劃及人員監督計劃，確保所涉及人員專業能力持續提升，人員質量有效監管，進而提升土壤重金屬監測質量。

2 監測的工具設備

土壤重金屬監測應配備相應的采樣設備，相應的鉆探設備，場地調查土壤監測時一般鉆探設備鉆取采，采樣用具使用非金屬材質，應該使用木鏟、搪瓷盤、聚乙烯托盤或木質托盤。如需采用金屬鉆頭破土時，應用竹刀清除與狀態接觸面的土壤。例如場地調查土壤用鉆探設備鉆取得巖芯，應用竹刀把與鉆探設備接觸的巖芯表面土壤刮去。有條件的配備X射線熒光光譜儀等便攜式快速測定儀，現場對土壤金屬含量進行快速篩查。

盛裝容器使用廣口玻璃瓶或聚乙烯密封袋，使用前需經過驗收，不得有重金屬目標物檢出。運輸存儲設備應配備帶溫度顯示的便攜式冷藏箱，冷藏箱內也可以配置經過校準后的溫度計，保存溫度應在4 ℃以下。風干設備使用木質托盤或塑料托盤，有條件的配置土壤風干機等輔助設備，加快土壤風干進程。前處理普遍采用電熱板消解法和微波消解法，應配置電熱板或微波消解儀，電熱板/微波消解儀等前處理設備應經過校準驗收合格后方可投入使用。

土壤重金屬分析儀器主要是運用原子吸收光譜儀、原子熒光光譜儀、電感耦合等離子體發射光譜儀、電感耦合等離子體質譜儀和X射線熒光光譜儀。檢測實驗室應根據自身條件配備相應的檢測分析儀器，儀器應經過校準/檢定，校準/檢定結果經確認合格后方可投入使用，并制定好年度校準計劃和期間核查計劃，確保儀器運行狀態良好。

3 監測使用的試劑

實驗室對土壤重金屬監測應配備目標物的標準溶液，標準溶液為有證國家標準物質，并配備有證標準質控樣，質控樣的目標濃度與所測土壤濃度級別相當，有條件的應配備幾種不同濃度的標準質控樣。實驗室需對標準溶液和標準質控樣制定期間核查計劃并實施。

實驗室所用到的其他試劑應符合檢測標準的要求，硝酸、鹽酸、高氯酸等一般要求使用優級純。所有的標準溶液、標準質控樣和試劑均需通過驗收合格后方可使用。

4 土壤重金屬監測流程

4.1 土壤采集

土壤采集參考中國生態環境部發布的《土壤監測技術規范》HJ166-2004和中國環境監測總站發布的《土壤樣品采集技術規定》。根據監測目的確定采樣深度，分為表層土采樣、分層采樣和剖面采樣[2]。表層采樣一般采集0～0.2 m土壤，為了使樣品有代表性，重金屬采樣一般使用混合采樣，設定在20×20 m區域內多點取土，布點方法有對角線法、棋盤式法和蛇形法等，各點等量混合后合成一個樣品。若土壤明確或疑似污染滲透到深層，應當采用分層采樣法采集土壤樣品。采樣深度一般為0～0.2 m、0.5±0.1 m、1±0.1 m和1.5±0.1 m等，用取土鉆采集分層土壤樣品。若是場調土壤監測則按場調要求深度采樣，可使用鉆探設備分層采樣。特殊要求的監測需采用剖面采樣時，剖面的長寬深規格一般為1.5 m×0.8 m×1.2 m。土壤重金屬采樣量一般為1 kg，混合需均勻混合后按四分法棄取，留下所需的土壤樣品量裝入保存容器。

土壤樣品采集時，由采樣人填寫樣品標簽和采樣記錄；樣品標簽包含但不限于以下信息：樣品編號、采樣時間、點位名稱、監測因子、樣品狀態和采樣人等。樣品標簽一式兩份，一份放入土壤盛裝容器內，一份貼土壤盛裝容器上。

4.2 土壤樣品制備

土壤樣品制備應該分設風干室和研磨室，風干室應朝南并嚴防陽光直射，通風良好、無塵、整潔、無易揮發物質。研磨室應通風良好，有除塵設施，研磨操作工位應適當隔離。

采集后的土壤制備需要先在風干室將樣品風干，將樣品全部置于木托盤、搪瓷托盤或聚乙烯托盤中，盤內應鋪一層牛皮紙，將土壤樣品攤成2～3 cm薄土層，適時翻動和壓碎，撿去土壤中混雜的磚瓦石塊和動植物殘體等。除了自然風干，可采用土壤冷凍干燥機和風干機等輔助設備進行干燥，但應確保該輔助設備不會影響目標物檢出。將風干后的樣品放入聚乙烯封口袋中，用木棒、木槌碾壓敲打，逐次使用10目（2 mm）尼龍篩篩分，直至全部通過樣品篩。土壤重金屬監測主要使用100目（0.149 mm）和200目（0.075 mm）粒徑的樣品。為保證土壤樣品分析結果的準確性，不可為使土壤樣品全部過篩而一次性將土壤樣品研磨至過小粒徑，應采用逐級研磨，由粗及細邊磨邊篩的研磨方式，以免達不到粒徑分級標準。

4.3 監測土壤前處理

土壤重金屬總量監測前處理制備方式主要有以下幾種：三酸消解法，微波消解法，堿熔法，根據監測項目和經濟效益選擇合適的前處理制備方式。特殊的土壤重金屬項目，如六價鉻應采用堿溶液提取制備試樣，土壤中的砷、汞監測適宜采用王水水浴法處理，有效態重金屬適宜使用DTPA浸提液浸提處理。同時做空白試驗、平行樣試驗和標準土壤質控樣，空白試驗不加樣品，其余處理步驟同樣品前處理一致，每批次空白試驗不少于兩個。平行樣試驗和標準質控樣每批次占樣品總數不少于5%，檢測標準有規定的按檢測標準執行。

4.4 土壤試樣檢測

土壤重金屬樣品經過前處理制備成上機試樣，根據監測項目和試樣濃度選擇適宜的檢測方法。重金屬監測方法一般是原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體發射光譜法、電感耦合等離子體質譜法、極譜法、滴定法和波長色散X射線熒光光譜法等。風干過100目篩的樣品應先測樣品含水率，土壤最終結果是去除含水率之后的結果。空白試樣的結果應未檢出，否則應查監測過程是否有污染，該批次應重新進行前處理。平行樣的結果相對標準偏差應符合《土壤監測技術規范》HJ/T166-2004規定，檢測標準有規定時執行檢測標準。土壤標準質控樣結果應在標準樣品結果的置信范圍內，否則應核查原因。

5 土壤重金屬監測質量的控制措施

5.1 防止交叉污染

土壤重金屬采樣盡量采用非金屬材質，如必須使用金屬工具時，應用竹刀刮去與金屬接觸表面。場地調查土壤鉆探取樣時，每個點位采樣前應清洗鉆頭，盛托用具，采樣次序自上而下逐層采樣，采集不同的土壤樣品時應更換手套等用具。土壤樣品在風干的時候，風干室的窗戶應安裝防塵網，通風良好、整潔，無易揮發性物質，避免陽光直射土壤樣品，無酸或堿等污染。每層樣品風干盤上下間距不少于30 cm，風干盤之間保持不少于10 cm間隔。研磨工位應互相獨立，每研磨完一個樣品工作臺位應清理，重復利用的工具應清洗。電熱板消解處理土壤樣品時注意保持各個樣品間的間距。

5.2 空白試驗

空白試驗是指不稱取樣品，按照土壤樣品消解前處理相同的步驟進行空白試樣制備。每批次樣品至少做2個實驗室空白，空白試樣監測因子的測定結果應低于方法檢出限。否則應查明原因，該批次樣品重新消解處理。

5.3 精密性分析

出于對維護同批次土壤樣品檢測數據結果精準程度的考量，檢測人員需要設定相對應的平行試驗樣品，依托對平行監測結果的對比分析達到減小土壤監測過程中產生偶然誤差的目標，同時達到盡可能增高同批次土壤重金屬監測結果數據精準程度的效果。每批次樣品平行樣品試驗不低于樣品總數的5%，測試結果相對標準偏差應符合《土壤環境監測技術規范》HJ166-2004要求，檢測標準有要求時按檢測標準執行。實踐過程中，一旦發現被監測土壤樣品未達到合格要求的現象，相關工作人員必須第一時間對相應土壤樣品實施重金屬含量的重新監測。

5.4 準確性分析

在展開土壤重金屬監測的工作中，要求檢測人員主要依托測試標準土壤樣品方法完成對土壤監測的準確性分析，盡可能申購國家有證標準土壤樣品，若無標準土壤樣品則對土壤樣品進行加標回收測試驗證準確度。實踐中，需要針對同一批次土壤監測樣本中以每批次不少于5%的測試標準土壤樣品或加標樣品驗證。標準土壤樣品測試結果應在證書保證值范圍內，加標回收率應符合相應檢測標準要求，否則該批次樣品應重新檢測分析。

6 結語

土壤重金屬監測是評價土壤是否存在重金屬污染的重要依據[2]。土壤監測數據質量對土壤污染程度排查、修復方案確定和治理效果評價有重要的意義。為了保證土壤環境監測數據具有代表性、準確性、精密性、完整性和可比性，土壤重金屬監測質量控制至關重要[3]。監測單位和人員應嚴格按照技術標準和監測規范，落實質量控制措施，為環保事業添磚加瓦。