农田土壤重金属监测分析技术探讨

万　山

(湖南省衡阳县环境保护监测站，湖南　421200)



农田土壤重金属监测分析技术探讨

万山

(湖南省衡阳县环境保护监测站，湖南421200)

【摘要】农田作为粮食作物的主要生产基地，其重金属监测问题成为大家关注的焦点。本文简述了农田土壤重金属的两种监测技术，并从样品的采集、制备和预处理对农田土壤重金属监测方法进行说明。

【关键词】农田土壤；重金属监测；分析技术

农田土壤重金属污染主要是指土壤中的镉、铅、汞等元素超标，会严重影响到农作物的生长速度和产量品质，受到重金属污染的农作物被食用后会堆积在人体内，对人体健康造成威胁，如日本“镉米”造成的“骨痛病”、泰国农产品As超标引发的“黑脚病”都是农田土壤重金属超标的危害。

1农田土壤重金属监测技术分类

农田土壤重金属监测技术主要分为实验室监测法和现场快速监测法两类。实验室监测法是一种传统的、稳定的监测方法，通过采集样品，在实验室进行处理和分析获得重金属含量指标。尽管实验室监测方法成本高、制样复杂耗时长，但实验室监测法精度高、稳定性强、受干扰程度低。因此当前土壤重金属监测方法一般采用现场监测取样，实验室监测分析的方法。

1.1实验室监测方法

实验室监测方法一般包括吸收光谱法、离子体发射光谱法、分光光度法、电感耦合方法、原子荧光光谱法等以光学仪器为基础的监测分析方法，不同的监测方法适用于不同的监测环节，根据具体情况而定；此外，还包括化学反应分析方法、极谱分析法等以电化学仪器为基础的监测分析方法，化学反应分析法成本低、精度高，但是缺乏选择性，只能用于具有样品对比的情况下，极谱分析法适用范围广、但是精度差、分辨率也较低[1]。

1.2现场快速监测方法

由于实验室监测具有成本高、耗时长、过程要求严格等缺点，农田土壤重金属含量现场监测技术快速实时的优势逐渐凸显，可用于污染事故、污染纠纷等方面的应急监测，当前农田土壤重金属现场监测技术主要包括土壤磁化率技术监测、激光诱导击穿光谱技术监测、X射线荧光光谱法(XRF)、酶抑制法、免疫分析法、 生物传感器分析法等。

2农田土壤重金属监测实验步骤

农田土壤重金属监测同大气污染、水体污染监测最大的区别在于对农田土壤的采集、制备和预处理方法不同，下面以现场监测取样，实验室监测分析的步骤对农田土壤重金属监测方法进行说明。

2.1农田土壤样品采集

选取某一农田作为监测对象，采用蛇形布点的方式取4个分布点表层15cm的土壤，所取样品质量应该相同，样品重量不得低于一千克，采集的样品在去掉杂质后分别装进干净的封口袋中，并分别做好样品编号、采样时间、采样地点等信息记录，然后送实验室待处理[2]。

2.2农田土壤样品制备样品采集后必须送到实验室进行制备。第一步就是对样品进行风干，将样品分别放入4个干净的白色瓷盘，在室内进行自然风干；第二步，半干状态下将土块碾碎，去掉杂物；第三步，将所采集的样品分成小于200目的试样待分析[3]。

土壤的粒度大小直接影响测试结果的准确性。本实验采用无需消解就可测量土壤汞含量的DMA80方法考察土壤粒度对分析结果的准确性影响，以避免消解因素对测试结果造成的干扰，测试结果见表1。

表1　样品土壤粒度对测试结果的影响以汞元素的测量为例

通过表1可以看出，土壤粒度在200目的样品两次测试结果基本一致，样品粒度越大，测试结果之间的差异越大，200目的粒度能满足控制实验进度的要求。

2.3农田土壤样品预处理

消解试剂纯度和种类是土壤预处理的两个关键因素之一，采用高纯消解试剂能够减少试剂对土壤样品带来的污染，消解前要进行空白试验消除试剂误差。本实验采用多元酸分解法对样品土壤样品进行消解，由于氢氟酸对土壤中的硅晶格具有溶解作用，因此本实验采用的三种多元酸分解法(表2)都含有氢氟酸。

表2　三种多元酸消解法的加入量

具体消解过程如下：首先称取0.2g样品，将其放进聚四氟乙烯消解罐内，再加入多元酸，采用 Milestone ETHOS 1微波消解仪进行消解，每种多元酸消解法各取10个土壤平行样，并用1个空白样消除消解误差。微波消解过程温度上升较快，从最初的25℃上升至200℃，微波消解过程结束后，分别低入1-2滴高氯酸，放在电热板上加温至150℃后赶酸冷却，最后过滤消解产生的不溶灰分待用。

实验结果如下：方法一的消解液黄色透明，消解罐内出现粉末状不可溶物体；采用方法二进行消解后，消解罐内壁和底部附有黑色沉淀物；采用方法三消解后，罐内压力非常大，打开罐口，立即喷出大量棕黄色酸雾，罐底存有少量灰白色不容物体。上述三种多元酸消解法都有少量不容物质残留。三种消解方法的测试结果如表3所示。

表3　三种消解方法分析结果(n=12)

通过表3可以看出，采用方法三进行实验所得结果普遍偏低，这与气体挥发带走金属元素有关，且方法二和方法三当中，Pb和Zn相对标准偏差较大，因此方法一为最优消解法，可选用方法一对样品进行预处理。

通过实验可以看出，样品的含水率和颗粒粒度会对样品金属含量的测试结果产生影响，消解试剂最好选择氢氟酸-硝酸-高氯酸的混合酸体。除了上述实验步骤外，还要利用相关的仪器和统计分析法对样品预处理精密度进行考察。

3结语

由于农田重金属污染具有隐蔽性、滞后性、表聚性、不可逆性及难治理性等特点，因此要加强对于农田土壤重金属的监测，做到早发现早治理，降低重金属污染对人体和作物经济产生的影响。要重视农田土壤重金属污染的治理和监测工作，选用最合适的方法确保监测结果的准确性。

参考文献：

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On Method of Soil Heavy Metal Monitoring Analysis Technology

WAN Shan

(Hunan Hengyang County Environmental Monitoring Station，Huan 421200)

Abstract：The farmland as the main production base of grain crops and its heavy metal monitoring problems become the focus of attention. This paper briefly describes the two kinds of farmland soil heavy metal monitoring technology，and from the collection，preparation and pretreatment of the sample of farmland soil heavy metal monitoring method.

Keywords：soil；heavy metal；monitoring analysis technology

中图分类号：X53

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2016)02-0157-02

作者简介：万山，大专，环境监测工程师，主要研究方向为环境监测实验分析

引用文献格式：万山.农田土壤重金属监测分析技术探讨[J].环境与可持续发展，2016，41(2)：157-158.