新形勢下土壤環境監測方法與質量管理提升研究

臨沂市生態環境局費縣分局 魏同軍

長期以來，人類對土地環境污染的認識同大氣環境污染和水域環境污染一樣存在著落后性，這源于土地環境污染具有隱蔽化的特性。土地環境污染并不像大氣環境污染和水污染那樣使得人類有直接的感官反應，讓人類識別土地環境污染變得非常困難。而隨著人類環境衛生意識的增強及其對食品安全監督管理工作的重視，承載人類家園的農田及其栽培經濟作物的農村生產土地，遭受環境污染程度直接關系著人們的生活水平。2016年，國務院政府辦公室頒布了《土地污染防控行為規劃》，明確了進行土地環境監測等新技術標準制定、建立國家土地環境監測能力、建立我國土地環境監測服務網絡、深入開展我國生態環境質量調查、定期對國家重點監管公司和工業園區的周邊環境進行檢測等工作任務。為此，我國啟動了全面摸清土地環境污染狀況的具體行動規劃，先后推進了我國農用地土壤環境污染現狀詳查和重要行業企業土地污染現狀詳查工作，并分別在2018年和2020年底前完成了相應的工作規劃。

一、土壤污染現狀

在20世紀70年代以前，中國土地環境污染只產生在局部地區，且主要為點源環境污染[1]。但由于國民經濟的高速發展，迅速建立的連片工業區、使得垃圾日益增多，而且不斷積聚在土地中，久而久之，生態環境的壓力越來越嚴峻，甚至發生了大規模的區域性環境污染情況，嚴重危害著生態環境質量。土壤污染類型存在多樣性，如果按照污染性質劃分，可以把土壤污染類型分成高放射性活度物質污染、次生物污染、低有機質污染、高重金屬污染等。

（一）土壤生物污染

土壤生物學環境污染，是指細菌、寄生蟲等危害生物進入土壤環境，損害土壤生態系統，造成土壤環境品質的降低。造成土壤生態環境污染的主要原因，是人畜排泄物、工業污水、醫療垃圾等。這些污水中含有痢疾細菌、肝炎病毒、傷寒桿菌蛔蟲等多種致病細菌，有些細菌可以自然凈化，甚至消失，但也有一些細菌會在土壤中大量滋生，對土壤和環境造成破壞，嚴重影響作物的生長。如果人們吃了被污染的土地上生長的農作物，很有可能會對人體造成間接的傷害，甚至是直接接觸到被污染的土地，都有可能引發一些疾病，對人體的健康造成危害。在土壤中，病原蟲和蠕蟲在土壤中的分布最為普遍，據統計，全世界至少有10.5%的人感染過一種或多種寄生蟲[2]。

（二）土壤有機物污染

土地中有機合成污染物的重要來源為染料、噴涂、塑膠生產、化工廠垃圾、殺蟲劑等，其中殺蟲劑是最重要的有機合成環境污染產物。而土地殺蟲劑污染物通常有兩種，分別為有機合成磷和有機氯殺蟲劑，另外土地中有機合成污染物還涉及一些持久性的有機合成污染物，包括多環芳烴、磺酰脲類除草劑、有機磷類殺蟲藥等。可以確定的是，在農作物生產中，化學農藥的影響很大，并具體反映到了作物病蟲害防控等方面，能夠提升農民的經濟效益，但是，在具有這些效益的同時，過量的化學殺蟲劑又給農業生態環境造成了很大壓力，使其面臨著巨大的農業生態環境問題。被殺蟲劑長時間污染的土地會產生顯著的酸化現象，同時其土地營養物質也會大幅缺乏，土地的生態活力也會減弱，不利于土壤中微生物的成長，從而導致土地空隙率減少，極易產生土地板結。

但由于該指數具有一些限制性因素，它可以表現出其在土地中的豐富程度，而無法把植物中有機質污染物的含量和生態危險性合理預測起來。土地中有機污染物的賦存形狀，直接決定著其遷移轉化能力和生態有效性，所以了解土壤有機污染物賦存形狀便成了關鍵。所以，土地有機污染物的賦存形狀也是評價土地和作物中有機污染物風險的關鍵。因為這一類污染的化學組成有著很大的危害性和復雜性，且危害性很大，在水土環境治理中應優先控制這一類的環境污染產物。正基于此，必須妥善處理揮發性的有機污染物，以保證水土環境及生態安全性。

（三）土壤重金屬污染

土壤重金屬污染的產生因素，主要為環境中重金屬污染及其物質，其來源廣泛，包含汽車尾氣以及礦山、化學、金屬加工、冶金等產業所排出的污水、廢氣、工業廢渣，此外還有殺蟲劑和肥料等。重金屬污染對環境有很大的危害，通常來講，環境污染元件主要包含鎘、鈷、鉛、錳、銅等。植物和動物大量富集環境中的重金屬，會對人體和動物的健康產生一定的影響，從而引起骨痛病、水俁病和腫瘤等。特別是鉛對人體的健康有很大的危害，尤其是會損害人體的骨髓、神經系統等。而另外對身體危害很大的還有三價鉻和六價鉻，三價鉻具有致畸致殘的風險，而六價鉻的身體危害性則比它更甚，最嚴重的時候甚至會導致鼻咽癌和肺癌[3]。

土壤重金屬濃度過高會直接危害到糧食作物的健康生長，并使得其產品質量降低。而土壤重金屬濃度過高的土地，根本就無法保障糧食作物的健康成長，在這個狀況下，其生產品質也勢必大打折扣。如過多的鎘出現于在地中會危害糧食作物的光合強度，使其葉綠酸濃度降低，進而致使作物失綠，生物酶活力降低；過多的鉛出現在土地中則會危害糧食作物的健康長成，進而致使產品質量降低；過多的汞出現于土地中也會產生有毒物質，而這些物質都會危害到土地中的細菌活性，不但減少了農田土壤肥力，而且不利于糧食作物的茁壯生長與發育。

（四）土壤放射性污染

由于國民經濟和科技的快速發展，科學、地理、醫學、工農業等領域也迎來了快速發展，這同時也表明了更多的放射性污染物開始進入到了土地中。人類一般可以把土地的放射性污染產物源分成兩種，分別為天然資源和人造資源。雖然目前，人類還未發覺自然界中放射核素對人類的生命具有危險，但可以說明土地放射性污染大部分都是由人為原因所引起的，包括開采、冶煉、核事故等。但是，一旦被輻射污染，或者被其他放射性物質污染，那么土壤就。土壤中常見的放射性核素為 131 I、240 Pu、90 Sr、134 Cs、137 Cs。

一般來說，輻射污染是一種非常隱蔽的物質，一旦進入到土壤中，就很難被發現，并且由于放射性物質的持續時間是0.5%，隨著輻射的不斷累積，這種輻射會破壞土壤的生態平衡，導致土壤發生變異，土壤中的植物也會受到輻射污染。而這種植物通過食物鏈直接傳播到人類，就會對人類健康產生極大的不良影響，而更重大的這種不良影響就會遺留給人類后代。氡子體的輻射風險超過了人體的總輻射風險，是一種主要的致癌物，氡已經成為引起肺癌的主要原因[4]。

（五）土壤污染特點

綜上所述，中國土壤污染的主要特點如下：

（1）一旦發生嚴重土壤污染，較難恢復生產，單靠切斷主要污染源也無濟于事。

（2）由于重金屬污染物質長期無法降解，也就意味著如果土地上遭受重金屬污染物質，在短期內基本上是不可逆的土地破壞，而且必須花費很久時間才能慢慢消除。

（3）土壤污染存在著不均勻性。各地土質特點有所不同，而物質在土中的移動也不是有規則的，而且移動緩慢，所以在土質中污染并不均勻。

（4）和大氣、水體一樣，由于土地的污染物質比較難轉移、擴散和稀釋，所以其污染物質會持續累積，并逐步擴大。

（5）土污染有隱蔽化和滯后性，因此很難從土壤污染一開始就判斷污染性質，因此一般都是在污染后才做相應的檢驗判斷其特性。

二、土壤污染物監測方法

針對中國土壤污染日趨嚴重的問題，以及有關中國土壤污染問題的監測方法國內外許多研究者都進行了大量研究。當前對土壤污染的檢測方式，大多是針對土壤中的重金屬和有機質進行分析。

（一）土壤重金屬監測方法

常規的方法是電化學法、分光光度法、ICP-AES法、ICP-AES法、ICP-MS法、ICP-MS法、X-熒光光譜法、原子熒光法、分子吸收光譜法等。田媛等于2001年利用ICP-MS法，對不同地區不同地區的土壤進行了不同的重金屬元素（Cd、As、Hg）的測定，并比較了不同土壤中不同微量元素的含量差異。王天順等在2006年利用石墨爐的分子吸收光譜技術，對土壤中鎘、鉛進行了定性和空間分割，驗證了該方法的準確性和檢測極限，同時也得到了Cd、Pb元素的對應變異系數。

（二）土壤有機物監測方法

關于土壤中的有機質，方法上一般有反射干擾光譜法、離子色譜法、熒光及其傳感器法、有效液相色譜法、化學氣相色譜法、分光光度法等。直到目前，GC是最受政府重視的一種主要方法，GC是一種常用的方法，GC通常和質譜結合使用，綜合了頂空、吹掃、收集等多種預處理方法，對VOCs進行定量分析。王琳利用吹掃-收集GC技術，對土壤中的二十多種揮發性有機物進行了分析，并采取了優化的吹掃時間和環境溫度等技術參數，使用2g土壤，目標物質方法的檢出限介于0.02-1.00μg/kg，檢測結果的精密性和加標問卷回收率都相當高。該研究成果證實了所采用的檢測方式是具備可行性的。鐘巖通過靜態頂空進樣技術對土壤試樣進行了預處理，采用GC-MS法測定了37種揮發性有機物，通過計算得到的最小濃度值在0.39-1.76μg/kg之間，添加后的平均回收率為6.98%-111.2%,RSD平均值為3.1%-10.0%，操作簡單，分析時間短，靈敏度高。采用靜壓頂空-氣態聯用與捕集-氣相色譜/MS聯合測定土壤中的揮發性有機物，在全球都是使用得最為普遍的VOCs測定方法。

三、土壤環境檢測產品質量保障與產品質量監控管理體系措施

（一）環境信息的收集

在進行土壤環境監測前，首先要對土壤環境進行全面的研究，由于土壤與多種因素之間存在著緊密的聯系，因此要盡可能搜集和了解這一地區的自然狀況，以便更好地獲得土壤環境監測結果。挖掘出相應的環境信息，以便更好地進行相應的土壤質量監測，從而達到更好的效果。

（二）土壤采樣的質量控制措施

取樣工作是土地品質檢測整個過程中必不可少的步驟，由于取樣影響檢測的準確度，所以必須要重視對取樣的關注度。首先，土地品質檢測的取樣分工要清楚，整個取樣環節要統一技術和業務流程，標準化取樣方式，必須配備完善的取樣設施并保持其整潔性，避免交叉污染，必須有效實施現場空白、現場平行等質控措施，并且還必須配置有經驗的土地品質監測人員并對取樣人員能力實施有效考核。其次，在土地質取樣中，還必須在有針對性的地方選擇合適的取樣布點方式，即可以代表整片地方的整體狀況，并且嚴格記錄所采集地區的取樣信息內容。最后，要充分考慮對各種污染實行各種采樣深度，并選擇適當的取樣方法和容器材料實施對土地的采集。取樣方法按照環境監測的實際需要實施各種方法的收集，如VOCs的土地樣本就應該單獨收集，以減少對其他原因所產生的影響；而其他類型的土地監測則必須將樣品轉送到廣口罐中并加以密封貯存，要裝滿和壓實。

（三）土壤樣品的保存和流轉

（1）標本保管。土壤標本的保存應遵循行業技術標準，包括現場臨時存放、標本轉送、標本試驗中存放等。根據檢驗項目選用適當的方法，但必須保證樣品的品質，最常用的方法是在樣品桶內加入適當的保護劑，并對樣品的實際取樣時間、樣品保存日期等進行記錄。在傳送樣品時，盡量降低環境對樣品的干擾，必須在保溫桶中通過冷凍方法幫助其保持效果，或者使用溫度控制方法在四攝氏度的黑暗環境保存，以同時減少對紫外線的干擾。

（2）取樣流轉。在試樣裝運之前，由抽樣校核員對標記、現場位置信息、記錄數據進行逐項檢查，便于事后審查。在運輸過程中，應采取適當的措施，防止損壞、沾污和混雜，并將其及時送達樣品準備地點，以確保交接工作的順利進行。在樣品轉移時，最重要的是要保證樣品的真偽，不被其他材料所替代和污染，檢測運輸、貯存、取樣數量、交接流程等。在運輸期間，也要有空載試樣裝置，以便進行品質管理，降低取樣誤差。

（四）樣品處理

鑒于土地的廣泛應用特點，造成對其環境污染的可能性大大增加，而采樣處理方式以及對土壤污染的分析也多種多樣，因此針對不同的檢測要求，也給出了土壤污染的處理方式。加強對土壤試樣經過風干、粗磨、粉碎、篩選、混勻、收縮、分包等細致的生產過程的品質管理。為了防止交叉污染，本工藝的設計可以滿足不同顆粒尺寸均勻的土樣。在采樣生產中，土壤樣品的起始濃度要維持不變，而在有機物質的測定中，要注意樣品的保質期。

（五）樣品分析測試

對土壤樣品進行檢測時，應按照事先確定的檢測方法進行，采用不同的檢測方法時，應按照技術規范選擇最適合的檢測方法，并嚴格執行質量控制、曲線檢測、精密度和精度監測。如果采用非規范的方法，為了確保數據的穩定性，必須嚴格按照標準的規定來確定。

四、結論

雖然中國土壤已經具備了一定的自凈能力，但是如果中國土壤所攜帶的污染超出了它可以自凈的最大范圍，土壤污染問題仍然會存在，尤其不利于中國經濟社會的發展。為了更好地處理當前中國土地環境污染問題，當前土壤環境污染防御工作的重心應為研發土壤環境監測方法與技術。對環境監測工作人員來說，土壤檢測方法才是技術基礎，只有建立健全的土壤環境監測方法與管理體系，提高土壤環境監測技術，提高檢測的科學化、規范化、準確率，才能保證環境評價結論的客觀性與合理性，從而了解真正的生態環境，并切實進行生態環境監督。