土壤重金属监测过程及其质量控制

陈恒

(上海市奉贤区环境监测站，上海201499)

土壤重金属监测过程及其质量控制

陈恒

(上海市奉贤区环境监测站，上海201499)

重金属污染对于环境以及人体的影响是非常巨大的，由于其在环境中无法被生物降解，因此，只能通过预防或者人工修复的方式进行应对，做好土壤重金属的监测与质量控制，是开展土地治理工作的前提。结合上海市奉贤区环境监测站的工作实践，对土壤重金属的检测过程和质量控制进行了分析，希望能够为重金属污染的预防和应对提供一些参考。

土壤；重金属污染；监测过程；质量控制

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.041

1 引言

工业化进程的加快，使得大量的“三废”排放到自然环境中，带来了比较严重的环境污染问题。土壤重金属污染具有隐蔽性、多源性和长期性的特点，所带来的后果非常严重，因此，必须得到环保部门的重视并积极采取防范措施。而想要实现对于土壤重金属污染的有效防范和治理，必须做好土壤质量监测工作，结合有效的质量控制措施，保证分析结果的可靠性。

2 土壤重金属污染的危害

所谓重金属污染，是指由重金属或者重金属化合物所造成的环境污染，多是由采矿、污水灌溉、废气排放以及使用重金属超标制品等因素造成的，一般包括铜、镍、锌、铁、铅等重金属元素。

重金属不能被生物降解，同时具备生物累积性，可以在食物链的生物放大作用下不断富集，最后进入人体，威胁人们的身体健康。重金属对于土壤的污染存在着不可逆转性，已经受到污染的土壤没有治理价值，只能通过调整种植品种的方式进行回避[1]。

导致土壤污染的重金属元素通常都具有比较显著的生物毒性，如汞、铅、铬等，以及具有一定毒性的锌、镍等。导致土壤重金属元素污染的主要原因如下：（1）各种工业废弃物的随意丢弃和填埋，导致了重金属元素在土壤中的富集；（2）大气沉降作用的影响；（3）各种化学农药、肥料等的过量使用。

3 土壤重金属的监测过程

结合相应的土壤重金属污染试验分析，对其整个监测过程进行讨论。

3.1 材料与设备

1）样品采集与制备。选择上海某地区表层15cm左右的土壤为分析对象，进行样品采集。在采集过程中，需要去除表面的杂物，同时做好采样点的选择，将采集到的土壤样本利用洁净的塑料袋进行密封保存，记录编号、采样点、采样时间等信息，送到实验室。依照《土壤元素的近代分析方法》以及国家有关标准，将采集到的样品风干，待其达到半干状态，压碎较大的土块，铺成薄层，避免阳关的直接照射。充分风干后，经研磨、过筛、缩分等环节，制作成粒度小于200目的试样，以方便进行分析。

在样品制备环节，需要关注2个比较重要的参数。（1）含水率，其代表了土壤本身的风干程度，通过对土壤含水量的测量和控制，可以确保土壤中各种元素的含量为干基含量，减少和避免土壤风干程度不同导致的分析误差。论文中对于土壤含水率的分析采用的是《土壤水分测定法》（GB 7172—87）中的烘箱法，取4个土壤样本，分别进行2份平行测定，得到样品含水率为2.3%～2.8%，相对标准偏差RSD为5.4%，该数值符合国家标准的要求，因此可以作为样本平均含水率的校正分析结果。（2）粒度，一般情况下，土壤样品的粒度越小，表明其均匀性越好，检测的结果也越接近真实数值。以不需要进行消解，可以直接分析的汞为例，对比不同土壤粒度的影响，发现200目的土壤颗粒在经反复检测后，结果基本一致，具有较高的重现性，而伴随着土壤粒度的增大，不同测量结果之间的误差也在增大。由此可见，200目的粒度就能够满足试验分析对于精度的要求。

2）试剂与设备准备。采用原子吸收分光光度法以及原子荧光法等先进方法进行分析，因此需要用到ICP质谱仪，这里选择美国Perkin Elmer生产的Optima 2100 DV电感耦合等离子体发射光谱仪，结合玻璃同心雾化室，能够实现对于铜、锌、铅、铬等多种重金属元素的分析；选择意大利Milestone公司生产的DMA80全自动直接测汞仪，对土壤中存在的汞进行分析。同时，为了方便进行土壤消解，还需要配备ETHOSE全自动微波消解仪。试剂的准备包括了HF、HClO4以及HNO3等，采用的均为优级纯试剂。为了减少试验环节的污染，将所有需要用到的器皿放在硝酸溶液中，浸泡24h，然后依次以自来水和蒸馏水进行冲洗[2]。

3.2 试验分析

为了保证最终分析结果的准确性，在之前的样品制备环节，必须确保样品含水率与颗粒粒度能够满足相关规范的要求。一般来讲，土壤的粒度越小，均匀性越强，则分析结果越接近真实值，不过样品的制备也会更加复杂。这里提到的200目的粒度就能够满足试验分析对于精度的要求。

1）样品消解。在进行消解试剂的选择时，需要从试剂本身的类型以及纯度两个方面进行考虑，一般会选择纯度较高的消解试剂，这样能够减少不必要的污染。通常情况下，对于土壤样品的消解，采用的都是多元酸消解法，具体来讲，取0.25g土壤样品，放入消解罐内，加入多元酸（盐酸、硝酸、氢氯酸），然后放置在微波消解仪中进行消解。结束后，加入2～3滴的高氯酸，在150℃电热板上进行加热赶酸，然后冷却到室温，通过过滤，对消解残留的灰分进行测定。为了保证土壤消解的效果，对多元酸的加入量进行了调整，通过对比，最终选择盐酸、硝酸和氢氯酸的用量分别为0ml、9ml和3ml，得到如表1所示的结果。

表1 土壤样品重金属检测结果（n=8）

由表1可以看出，样品的检测值明显较参考值略低，之所以如此，是由于参考值中样品的制备更加均质，消除了其他因素的影响[3]。将之与国家标准提供的参考数据进行对比，发现论文采用的消解方法得到的几种重金属元素的回收率处于84%～98%之间，准确度较高，能够满足样品预处理的相关要求。

2）精密度分析。（1）应该做好质控样品的设置，依照《土壤环境监测技术规范》（HJ/T 166—2004）的要求，为了保证消解批次内以及批次之间的重现性，选择30%的样品进行平行样测定，确保每一批的消解样品中都含有1个质控样，2个平行样品以及5个单独样品。（2）应该明确批次内的平行样，统计批次内平行样检测结果的相对标准偏差，绘出得到的结果，如图1所示。由图1可以看出，样品中Cd元素的数据点较少，不过其批次内相对标准偏差低于20%，能够满足相关技术规范对于精密度的要求，其他元素在多数情况下平行样偏差均不超过10%，同样不超过规范的要求。（3）应该对批次间的平行样进行设置，检测结果显示，除Cd元素未检出以外，其与元素

图1 批次内平行样相对标准偏差结果

4 土壤重金属监测的质量控制

质量控制的主要目标，是将检测结果的误差控制在允许范围内，以保证分析数据的真实性和准确性。在试验分析中，涉及的土壤样品相对较大，无法实现同批次消解，因此，为了保证最终分析结果的可靠性，必须采取有效措施，对其精密度和准确度进行分析，以尽量消除批次内和批次间的系统误差[4]。

4.1 精密度分析

对于批次内的精度，可以设置相应的平行样本，进行测定，以减少偶然误差，确保对同批测定样品精密度的准确估计；对于批次间的精度，可以通过设置质量控制样本的方式，进行有效控制。如果平行双样的测定结果没有能够达到合格率，则不仅需要针对不合格的样品进行重新测定，还需要增加10%～20%的平行双样，一直到合格率达到95%或95%以上。

4.2 准确度分析

在对测定结果准确度进行分析检验时，可以采用加标回收测定法，这种方法在缺乏质控样品时有着非常广泛的应用。主要是在一批试样中，随机选择10%～20%的样品，进行加标回收测定，如果同一批次的试样数量较少，则应该增加测定率，确保每一批次的试样至少有2个[5]。

5 结语

总而言之，存在于土壤中的重金属元素所带来的危害是非常巨大的，不仅无法被微生物分解，而且可以在水体、生物中累积，严重威胁人们的身体健康，其对于土壤污染的不可逆转性也严重威胁着我国的耕地安全。对此，相关部门应该加强对于土壤重金属的监测工作，对研究理论和监测技术等进行创新，逐步形成一套可靠的监测体系，及时了解土壤中的重金属元素含量，为重金属污染的防治工作提供参考。

【1】吴文铮.土壤重金属监测过程及其质量控制措施探索[J].中国科技投资，2016(12)：77-78.

【2】杨希.浅谈土壤重金属监测与质量管理[J].绿色科技，2012(10)∶155-156.

【3】朱健.浅谈土壤重金属监测与土壤环境质量管理[J].资源节约与环保，2015(3)：242.

【4】陈皓，何瑶，陈玲，等.土壤重金属监测过程及其质量控制[J].中国环境监测，2010,26(5)：40-43.

【5】马俊杰，杨琦，王业耀.土壤重金属快速监测技术研究与应用进展[J].中国环境监测，2015,31(3)：132-136.

Monitoring Process and Quality Control of Heavy Metals in Soil

CHEN Heng
(Environmental Monitoring Station of Fengxian District,Shanghai,Shanghai 201499,China)

Heavy metal pollution has a marked impact on the environment and the human body.Because it can't be biodegradable in the environment,it can only be dealt with through prevention or manual repair.Good monitoring and quality control of the heavy metal in the soil is the premise to carryout land management work.Combined with the practice of Environmental Monitoring Station of Fengxian District, Shanghai,the detection process and quality control of soil heavy metals were analyzed,hoping to provide some reference for the prevention and response of heavy metal pollution.

soil;heavy metal pollution;monitoring process;quality control

X833

A

1007-9467（2016）09-0097-03

2016-08-18

陈恒（1982～），男，上海人，工程师，从事环境监测和环境工程研究。