王水提取ICP-MS法测定土壤重金属方法探讨

马珊 刁振凤 梁景波

摘要：介绍了生态环境部颁布的标准方法《土壤和沉积物12种金属元素的测定 王水提取-电感耦合等离子体质谱法》（HJ803-2016）制定的目的和意义，并针对基层监测人员在实际使用中易出现的问题进行探讨，详细介绍了该标准方法与其他土壤监测方法标准使用时的区别，进一步介绍该标准方法目前使用现状，并针对新监测标准方法的宣贯和正确使用方面提出了建议。

关键词：土壤和沉积物;电感耦合等离子体质谱法;王水提取;金属元素

Abstract：The standard method “determination of 12 metal elements in soil and sediment” issued by the Ministry of ecological environment was introduced the purpose and significance of the establishment of wangshui extraction inductively coupled plasma mass spectrometry （HJ803-2016） and the problems that are easy to appear in the practical use of grass-roots monitoring personnel are discussed.The differences between the standard method and other soil monitoring method standards are introduced in detail.The current use status of the standard method is further introduced，and the publicity and implementation of the new monitoring standard method are also discussed suggestions are put forward for correct use.

Key words：Soil and sediment;Inductively coupled plasma mass spectrometry;Aqua regia extraction;Metal elements

近年来国家对土壤采集及监测过程的监督力度加大，对数据的准确性提出了更高的要求[1]。为了规范土壤监测过程、保证土壤监测数据的准确可靠，国家不断出台新的监测标准或修订原有监测标准，旨在为环境监测者提供理论依据。鉴于环境监测数据的法律效应，能否正确理解并使用这些监测标准以得到正确的数据至关重要。笔者在实际应用中发现许多基层环境监测人员和相关人员对2016年国家颁布的《土壤和沉积物 12种金属元素的测定 王水提取-电感耦合等离子体质谱法》（HJ803-2016）[2]认识不足导致使用过程中出现迷惑甚至错误。

1 该国标制定的意义

随着工业的快速发展，重金属带来了日益严重的土壤污染问题[3]。为了准确测定土壤中金属元素的含量，国内外制定了大量的监测标准方法。相比国内使用最广泛的硝酸-盐酸-氢氟酸-高氯酸的四酸全分解方法，国外土壤测定前处理方法多使用王水提取或类王水提取法[4-5]。这就避免了消解过程中使用大量酸对环境的二次污染，同时也降低了对环境监测人员的人身危害。因而该标准方法使用王水提取法是建立与发展与国际接轨的新型土壤测定前处理方法的一次尝试，对提高环境监测能力，不断提高我国土壤和沉积物监测的科学化具有重要意义。

2 实际使用过程中易产生的问题

2.1 未认识到其与现行其他土壤和沉积物中金属元素测定标准方法的差异

《土壤和沉积物 12种金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法》（HJ803-2016）与现行其他土壤和沉积物中重金属元素镉、铬、铜、镍、铅、锌的测定方法标准存在差异：监测的对象为王水提取的土壤中金属元素的含量，而非四酸法消解的金属元素的总量。

全分解方法是目前环境监测领域使用最多的土壤前处理方法，其原理为使用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸四种酸，特别是使用氢氟酸将土壤的晶格结构完全破坏，最终消解为澄清或近澄清的溶液，使土壤中的全部金属均溶解于溶液中。

王水提取土壤中金属元素的原理是利用王水的氧化性，氯离子的络合性以及氯气、亚硝酰氯和氯离子的催化作用将土壤中的有机质氧化，并将土壤中的金属元素转化为易溶的可测态。由于王水无法破坏土壤的晶格结构，其提取出的多为有效态金属和由于环境导致的或土壤本身置于晶格之外的全部或大多数非有效态金属元素，无法将晶格内金属元素提取。所以其提取出的金属元素的含量并非土壤中的全部元素。因而王水提取法测定的土壤中金属元素的含量与全分解方法测定的数值具有一定的差异[6]。研究表明，除镉元素外，通过王水提取的其他金属元素的含量较四酸法消解的元素含量低，與土壤标准样品的保证值存在较大的出入，特别是铬元素，相对偏差达到20%-30%，其他元素也存在不同程度的偏差。

在环境监测领域，该标准（HJ803-2016）颁布之前，监测标准中使用最多的土壤金属元素监测标准均为测定元素总量的方法，所以王水回流消解法对于环保行业重金属元素的监测来说接触甚少，导致部分监测人员未认识到王水提取效率问题，导致对测定数据产生错误认识。

2.2 该标准使用过程中存在一定的局限性

上文中对比了全分解和王水提取两种方法测定土壤中部分金属元素测定值的差别，王水提取出的土壤中的金属元素的含量与四酸法消解测定的金属元素的含量存在明显不同，因而使用时应有所区别。特别是在目前国家开展的诸多土壤调查及能力验证考核方面，更应该根据调查目的和监测结果的要求正确选择监测方法。

2.2.1 目前与该标准配套的质量评价标准较少

目前国家的土壤环境质量评价标准涉及的基本项目中重金属元素镉、铬、铜、镍、铅、锌的监测均使用四酸消解测定土壤中金属元素的总量，《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）和《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB36600-2018）中，测定金属元素时现有标准为全分解方法的仍推荐使用全分解方法，仅涉及其他无全分解方法的元素才使用王水提取方法;且目前国家在开展的土壤环境质量调查、农用地土壤污染状况调查、重点行业企业建设用地土壤污染状况调查工作中多要求使用全分解的方法。选择王水提取法测定土壤中金属元素的含量，无法使用现行的质量评价标准对其进行评价，因此，该标准方法在目前的评价体系中使用较少。

2.2.2 缺少与该标准配套的标准物质

根据土壤环境监测技术规范的要求，测定土壤中金属元素含量的质量控制措施可以使用有证标准物质或者加标回收率，目前国家在售的土壤标准物质包括ESS和GSS系列，但是其给出的保证值均为各元素的总量，王水提取出的金属元素的含量暂无相应的质量控制标准样品，因而在对测定数据进行有效质控时，须使用加标回收率的方法。

3 建议

3.1 标准制定部门应加强对基层监测人员的宣贯力度

国家应加强宣贯工作，可在向省级单位宣贯后委托省级单位对市县级单位进行宣贯。详实地解释标准方法制定的目的、意义、与原标准方法的差异及使用的选择等。加深监测人员对标准方法的认识和理解，更好地加以应用。

3.2 基层监测及相关人员应针对不同目的正确选择监测方法

基层监测人员应加强学习，对新标准方法，认真研究其制定目的，使用注意事项及与已有标准方法之间的区别，认真做好方法验证工作，从而全面掌握监测方法。在日常监测工作中针对不同的目的正确选择方法标准，以期得到最理想的效果。

3.3 相关部门应尽快完善相关的环境监测标准、质量标准体系

目前土壤監测中金属元素的监测标准方法多集中于原子吸收分光光度法、原子荧光法，这些方法在测定金属元素时，每次仅能测定一种元素，工作强度大，给基层监测工作带来诸多不便，因而，相关部门应尽快完善监测方法及质量标准体系，为基层工作者的工作提供更多的理论依据。

参考文献

[1]陆泗进，王业耀，何立环.中国土壤环境调查、评价与监测[J].中国环境监测，2014，30（6）：19-26.

[2]国家环境保护局，环境技术监督局.HJ803-2016，土壤和沉积物十二种金属元素的测定王水提取-电感耦合等离子体质谱法[S].北京：中国标准出版社，2016.

[3]张桃林.科学认识和防治耕地土壤重金属污染[J].土壤，2015，47（3）：435-439.

[4]Vane B. Ondiere， M.O.V.， Austin A. Ochieng Assessment of Heavy Metal Contamination in Lake Elementaita Drainage Basin，Kenya[J]. IJSRSET， 2017，3（5）：283-289.

[5]Alghanmi，S.I.，Al Sulami，A.F.，El-Zayat，T.A.;etc，Acid leaching of heavy metals from contaminated soil collected from Jeddah，Saudi Arabia： kinetic and thermodynamics studies[J].International Soil and Water Conservation Research， 2015，3（3）：196-208.

[6]胡冠九，陈素兰，王光.中国土壤环境监测方法现状、问题及建议[J].中国环境监测，2018，34（2）：10-20.

收稿日期：2020-05-04

作者简介：马珊（1988-），女，汉族，硕士研究生，工程师，研究方向为环境监测。