土壤監測過程中質量控制及難點要點分析

浙江環質環境科技有限公司 阮建超，丁佳麗，高葭

一、采樣與制樣的質量控制

（一）樣品收集階段的質量控制

1.采樣工作人員必須符合相應的工作要求

一般對環境污染土壤進行采樣時，工作人員以不少于兩人為一組，要求經過技術專業采樣學習培訓且獲得采樣證。在采樣以前，工作人員需了解監測項目的信息，在采樣過程中能靈活運用樣品的精準定位、照相、備案及其表格定編等實際操作。

2.采樣地塊

采樣地塊須具備象征性，需結合每一次任務要求、調研地區范圍及其區域自然環境情況的特性進行有效設點。要依據不一樣的土壤種類、成土母質等要素進行采樣模塊劃分，每一個模塊要開設一定總數的定位點，避開一些土壤侵蝕比較嚴重或是土壤表毀壞比較嚴重的地塊，保證所采樣品的象征性。

（二）樣品運轉階段的質量控制

樣品運轉包含運送、工作交接、儲存三大階段，運送階段需對樣品進行充分保護，提前準備以避免樣品被污染或受影響:（1）對光源比較敏感的樣品選用遮光器皿進行儲存或包裝；（2）容易揮發及易溶解的樣品則選用可密封性的高壓聚乙烯或玻璃器皿超低溫儲存；（3）別的樣品則選用相對應儲存方法。在樣品工作交接階段，工作人員與移交人員必須對樣品進行核對，必要時可進行照相或錄影留證，并在交接單上簽名。儲存階段則依據樣品的特性進行差別化保存，尤其對一些有獨特儲存要求的樣品要按時查驗儲存自然環境，比如容易揮發樣品應在超低溫(4℃)冷凍柜中儲存。

（三）樣品制取階段的質量控制

1.樣品的制取

樣品制取要從樣品自身、自然環境、要求等幾個視角進行質量管理，一是避免因標識搞混、樣品混亂或別的因素造成樣品發生變化。二是制取自然環境需符合土壤試驗室有關要求，干凈整潔、通風、背陽，制取土壤樣品最少由2位制取人到場參加，按要求進行制作，并記錄全部制作過程。

2.樣品的解決

土壤有別于水質采樣，成分相對復雜，且各種空氣污染物在不同的土壤環境中會展現多元化形狀，需對檢測要求進行適度預備處理，可依據不同要求，選用水浴鍋、電熱板、微波消解儀等多種多樣儀器設備進行預處理，保證樣品消解徹底。

二、樣品檢測的質量控制

（一）空白試驗

在土壤樣品消解分析過程中，一般以每一批次進行兩個以上的平行空白樣的空白值頻率進行測量，以其相對偏差不超過50%判斷精度指標值是否符合要求。

（二）精密度

精密度體現了剖析過程中隨機偏差尺寸，在土壤樣品分析中也一樣選用平行樣的測量統計分析方法，最大限度降低差值，關鍵做法如下：在對每一批次的樣品項目進行分析時，需挑選樣品數量的20%作為平行樣品，進行同步消解、分析(倘若樣品數＜五個，則平行樣數量＞一個)[4]。

三、檢測過程中質量控制問題剖析

為保證土壤數據監測的精確性，要對整個過程執行嚴格的質量控制，筆者在小結以上土壤質量控制關鍵點的基礎上結合質量控制的工作經驗，明確提出以下幾方面的問題剖析，僅供參考。

（一）取樣問題剖析

在土壤層的取樣過程中，設點總數只需達到容積的基本要求就可以，一般要求每一個檢測模塊至少設3個點，取樣點能采表層樣或土壤剖面，一般檢測收集表土，取樣深層0～20cm，針對一些獨特檢測要求，則考慮挑選一部分取樣點收集模型樣品。但在具體取樣過程中，通常隨著地塊特性要對不同類型地塊選用具體的設點與樣品收集方法，不可以一概全。不一樣地塊取樣注意點見表2。

同時需注意：（1）田地土壤層取樣要挑選地勢平坦、相對平穩的地塊，坡角、低洼不適合，工業生產土壤層取樣在生產車間、混凝土層過厚處不適合；（2）通信設備、污水管道網等公共基礎設施處不適合取樣；（3）水質外流比較嚴重處不適合取樣；（4）距離道路、鐵路150m之外才可以取樣。

（二）消解問題剖析

樣品的全量消解包括兩個層面的內容：一是通過打開土壤層礦物質的晶格，以充分去除該土壤樣品中有機質等殘渣，保證元素能夠全部進入消解溶液中，樣品的消解徹底與否，是土壤樣品分析的關鍵點；二是在消解過程中應避免元素由于空氣氧化、轉換等原因影響導致損失。

（1）消解液類型：當今我國土壤分析的主流消解用酸體系為:鹽酸—硝酸—氫氟酸—高氯酸消解體系，該體系在高溫、或高壓下可以使土壤樣品進行劇烈反應，溶解徹底，如對土壤樣品中的總鉻進行測量時，運用以上消解體系可以有效毀壞土壤樣品中的礦物質晶格，使試樣中的所有目標元素全部被氧化成Cr2O2－7，進入到消解液中。

（2）酸的添加順序：因為高氯酸會與樣品中含甲基的有機化合物轉化成易燃易爆的高氯酸酯，要先至絕大多數有機化合物溶解后再加上高氯酸，故須按鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸的秩序逐一進行消解液的添加，消解過程維持最高溫度在180℃以下，對高溫高壓法消解樣品的方法，尤其要注意高氯酸應在樣品離開高壓環境后加入。在測定土壤樣品中的鉛、鎘元素時，可先用純水潤濕樣品(樣品一般稱取0.1～0.4g)，然后添加10mL鹽酸溶液進行低溫加熱，反應1至2小時左右，待樣品初步消解，先后添加5mL硝酸、4mL氫氟酸，中溫加熱1小時，再加入2mL高氯酸，160℃加熱反應，至大量白色煙霧冒盡，同時進行趕酸，待消解液澄清且反應至近干（消解液剩余0.5-1.0mL左右），轉移至容量瓶，定容待測。

（3）消解過程:因為不同土壤層樣品的構成成分不盡相同、差別明顯，因而消解過程要根據實際樣品情況進行深入分析，依據樣品的性態轉變及時調節酸的使用量及消解時間，以達到徹底消解的目的。

四、土壤監測過程中質量控制的難點分析

（一）采集樣品時的難點分析

在采集土壤的過程中務必控制布點數，以此達到容量的要求，一般情況下，各個監測單位至少要設置三個點，在土壤的剖面或者采集表層需要布設采樣點，期間需要檢測表層土，整體的深度建議控制在0-20cm之間，遇到一些特殊情況時，比如在分析污染的過程中，需要展開剖面樣品的采集工作。在采樣的過程中如果遇到地塊性質有所變動，需要結合當下的具體情況去決定最終所要選取的采集方式。需要特別注意的是，在進行農田土壤采集時，一定要挑選地勢相對平坦并且地塊較穩定的進行采集，如果是采集工業類型的土壤，千萬不能采集車間以及水泥層過厚的地方，另外，也不能采集水體嚴重流失和具備公共設施的地方，建議采集遠離公路150米開外的地方。

（二）預處理過程中的難點分析

1.消解難點

（1）用酸的種類：鹽酸、硝酸以及高氯酸和氫氟酸是當前我國主要的消解類酸系統，通過借助這幾種酸的化學反應作用可以完全分解土壤樣品。比如，在測定土壤中的的總鉻時，通過以上這類消解酸的使用能打破土壤中的礦物晶格，使待測定的元素溶含在消解試液中，同時將鉻氧化為Cr2O72-。

（2）添加酸的次序：通常情況下，高氯酸會和樣品中含有羥基物的物質發生反應，然后生成易燃易爆的高氯酸酯，因此，在添加高氯酸之前需要添加一些硝酸，以此分解掉有機物之后才能添加高氯酸。整個順序為：從鹽酸到硝酸再到氫氟酸，最后才添加高氯酸，整個過程會導致溫度逐步升高，但一定要合理控制溫度，最高不能超過180℃。簡而言之，在測定鉛、鎘期間，可以先濕潤0.1～0.3g的樣品，然后再添加5mL的鹽酸，最后進行持續低溫加熱。等待樣品初步的分解之后，按照上述順序去添加5mL的硝酸、4mL的氫氟酸，最后加入高氯酸2mL，然后采用中等溫度進行1小時的加熱消解。

（3）消解的環節：當采集回來的土壤樣品不同時，往往相應的組成成分也會有所差別，甚至還會出現較為明顯的不同。這樣看來，在消解的過程中需要根據樣品性質的差別，進行相應酸用量的調整，同時還要視具體消解情況，調整消解時間，直至最終完全消解。比如在完成氫氟酸消解之后，如果發現溶液中還是殘留很多顆粒，并且這些消解溶液中依舊存在很多硅酸鹽或者氧化硅，那就必須盡快繼續加入一定量的氫氟酸，同時還要延長消解的時間，直到沉淀不明顯才能進行下一步操作。

2.除去干擾方面的難點

在對土壤進行監測時，基體的干擾其實屬于控制中的主要難點之一，所以需要盡可能徹底地除去干擾。一般情況下，想要除掉樣品中存在的基體干擾可以從以下兩個方式去解決：首先，需要站在樣品的角度出發去消除掉其中的干擾，期間需要結合試樣中的待測物以及不同的相應干擾元素監測條件，然后去添加一些基體改進劑，或者就直接消除掉樣品中存在的干擾元素，然后展開選擇性地控制測試條件，以此實現消除掉干擾的總體目標。舉個例子，通過測定試樣中鉻的含量，然后去考慮添加一些NH4Cl，這樣做的目的是在預防干擾的同時還能有助于鉻的溶解。其次，利用分析儀器消除掉干擾，利用先進的矯正技術，有效消除掉基體干擾。例如，通過賽曼矯正原理去吸收石墨爐原子等等，另外還能采用數學校正法以及屏蔽技術和IPC-MS分離元素干擾等，從而最大化地減少干擾，從而效解決這方面的難點。

五、結束語

隨著生態部污染治理行動的號角聲，土地污染預防工作早已與水、氣共同納入三大整治關鍵工作目標，而作為土壤治理工作中關鍵支撐點的檢測工作，則是協助政府部門正確把握土壤層環境污染現況的關鍵方式，因此，要從土壤層樣品的收集提前準備、剖析檢測過程，進行嚴苛的質量控制，以確保土壤層數據監測的精確性，進而為政府部門選用合理的整治方式提供決策參考。