环境中重金属元素监测全过程论述

李莉 邹家素

摘要：近几年，环境管理工作受到了广泛关注，尤其是对重金属污染的管理，因其不易降解，不仅会通过食物链在人体中富集影响身体健康，还会导致人与自然失去平衡造成环境危害。因此环境中重金属的监测尤为重要。本文分析了环境中重金属的危害，并从重金属的采样、样品的前处理、仪器的选择等方面论述了重金属监测的全过程。

关键词：环境监测;重金属元素;监测全过程

Abstract：In recent years， the environmental management work has received the widespread attention，especially the management of heavy metals pollution， It is difficult degradation ， it can enrichment in the human body through the food chain impact on health， can also lead to lose the balance between human and nature resulting in environmental hazards.So heavy metal elements monitoring in the environment is particulartly important. This paper analyzes the harm of heavy metals in the environment， and discusses the whole process of heavy metals monitoring from the aspects of heavy mental sampling， sample pretreatment and equipment selection.

Key words：Environmental monitoring;Heavy metal elements;The whole process of monitoring

在市場经济全面发展的背景下，环境中重金属污染越来越严重，它主要来源于工业污染，其次是交通污染和生活垃圾污染。工业污染大多通过废渣、废水、废气排入环境，交通污染主要为汽车尾气排放，生活垃圾如废旧电池、破碎照明灯、没用完的化妆品等。重金属可以通过食物链，进入人体阻碍生物大分子的重要生理功能，取代生物大分子中的必须元素，影响并改变生物大分子的功能从而影响人体的生长发育和生理代谢，另外，有研究表明重金属元素对植物生长发育的各个阶段都产生不利影响，亦可以对农产品产生直接的毒性效应，影响农产品的品质和产量。正因为重金属元素具有易富集难降解的特性，很难建立有效且可逆的治疗方案，所以重金属的环境监测工作尤为重要。

在环境监测中，要结合重金属元素的特性建立对应的监测计划，有效落实完整的监测过程，确保能提升监测质量，获取有代表性的、准确的监测结果，为后续制定管理监督政策奠定坚实基础。本文从重金属的采样、样品的前处理、仪器的选择等方面论述了重金属监测的全过程。

1 样品的采集

监测数据的准确性，在一定程度上取决于能否采集到有效的样品，其是对分析结果进行统筹分析和综合监管，合理判定分析研究对象最为基础的要求。

1.1 采样点位及采样频次的选择

要保证现场采集的样品具有一定的代表性，前期应针对样本的来源以及周围的环境进行现场踏勘、资料查阅等，了解其生态环境，从而制定适宜的、具有针对性的采样方案，必要时可以进行预采样。在实际操作过程中，必须按照相关的标准进行。当将固体污染物或土壤作为研究对象时，由于其样品的不均一性，需根据地域环境的差别，对多个地方进行取样，根据实际需求，制定单元采集的方式。将空气和废气中重金属元素作为研究对象时，尽量以无风天气以及常温天气为主。而在雨天以及大风天不仅仅是增加了采样难度，还需对对重金属大气污染情况展开多元化分析。另外，根据样本浓度，确定采样时间以获得区别于本底的有效样品尤为重要。而采样频次则应针对不同的采样内容，以较低采样频次获得较为完整的监测数据为原则来确定。

1.2 样品容器的选择

针对不同介质中的重金属监测，存储容器也存在差异。水样中金属元素的测定所用的采样容器一般为聚乙烯瓶，土壤或固体样品一般用聚乙烯袋，对于大气颗粒物中重金属元素的分析，应根据测试金属元素选择相应的吸收液或不同材质的吸附滤膜、滤筒。其样本的保存需选择密闭性较好的容器，能够有效防止样本与外界空气等物质接触。使用前均需对容器进行全面清洁。

综上所述，样品的采集要结合重金属含量以及规范化操作技术进行监管，夯实样本采集应用基础，并要建立质量监督模式，维护结果准确性和精确度。

2 样品的前处理

要想保证环境监测中重金属元素分析的准确度，应对水和废水、固体以及气体介质中的样品进行针对性处理，确保不同样品中目标元素能完全溶出检测。

2.1 水和废水样品处理

根据监测目的不同，可分别测定可溶性金属元素含量和全量。可溶性金属元素利用孔径为0.45μm滤纸予以过滤处理，加入适量的硝酸溶液，使pH<2，待测金属元素能有效溶解在溶液中。金属全量量一般对应的氯化酸消解处理综合试验分析。消解过程是前处理中关键步骤，因此需对消解过程中的具体流程进行综合监督，优化处理控制效果。

2.2 固体样品处理

在目标区域内获取重金属固体样品后，就要进行相应的样品制备。采集的样品风干后，剔除其中的砂砾、碎石、植物残体等，然后通过四份法取样，利用研磨工具对样品进行粗磨、细磨后制备成100目土壤样品用于金属元素的分析。样品需测定浸出态时，根据测定目的依据HJ/T299、HJ/T300、HJ557等标准方法对样本添加相应的浸提剂进行处理，以获对目标元素待测溶液。需测定样品中全量金属元素时，需借助各种酸在高温环境下，破坏土壤晶格结构和土壤中的有机质成分，溶出土壤中的重金属。常用的消极体系有：硝酸-氢氟酸-浓硫酸、王水-高氯酸、盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸消解，需根据不同的固体或土壤性质和测定的元素选择不同的酸体系以达到较好的消解目的。

2.3 固定污染源废气和空气中采集样品处理

固定污染源废气和空气中重金属含量的分析，样品用滤筒或滤膜进行采集吸附，其前处理多采用加酸后，用超声浸提或用高温消解，其方法和原理类似于固体样品的前处理。

3 常用的前处理仪器

3.1 超声浸提

利用大功率超声消解仪进行超声处理，时间一般控制在1h之内，静置24h取上清液进行分析处理。需要注意的是，超声消解多辅助于其他的消解方法作用于样品的处理，相较于传统前处理方式能有效缩短消解时间，并且能提升消解效率，加之这种处理方式的操作效果较为简单，因此应用范围较为广泛。

3.2 电热板消解

电热板设备简单易得，危险性小，适用于多种类型的样品大批量的消解，因此其应用最为广泛，但其消解时间长、酸用量较大，存在加热不均匀的问题。

3.3 微波消解

借助高温高压的处理方式对密闭消解罐等进行综合分析，其消化在密封状态下进行，试剂无挥发损失、减少了试剂用量，降低了环境危害，特别是对于一些易挥发组分如砷、硒、汞的测定，提高了分析准确度。但微波消解不适合大批量样品的分析，且存在部分消解位置消解不完全的现象。

3.4 全自动石墨消解

加酸、赶酸以及加热定容等方式能实现全程自动化，加热均匀、样品污染小、操作简单、可处理大批量样品，减少实验室人员的劳动成本，降低试剂对人员的危害程度。

以上所有前处理方式的消解容器必须保持清洁，避免因反复使用附着在容器壁上的残留物不易清洗，而带来的外源性污染，特别是具有一定深度的微波消解管，更应通过酸浸泡24h以上或加酸同样品消解的全程序清洁消解管，在下次使用之前确认消解容器内无肉眼可见附着物。除此之外，根据实验室条件、监测的重金属项目，选择高效的简便前处理方式，以提高监测效率。

4 测试仪器的选择

重金属测定常用的仪器有电感耦合等离子体发射光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪、原子吸收分光光度仪等，根据监测目标元素、质量管理目标、仪器的检出限、灵敏度等选择相应的测试仪器。比如砷、汞除了可以选择ICP、ICP-MS外，还可以选择原子荧光光度仪，或测汞仪。现在X射线荧光光谱仪，因其不需要对土壤样品进行前处理，测定简单高效也逐渐应用于土壤重金素元素的测定。

5 结语

总而言之，重金属的污染监测是生态环境监督管控的重要方面，结合国家相关规范和标准，优化从采样到分析的全过程，保证环境监测工作的真实性和准确性，建立更加有效的重金屬污染防范和治理方案，为保护环境和健康安全管理工作的顺利开展奠定基础。

参考文献

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[2]陈昌盛.污染土壤分析样品的采集与制备[J].城市建设理论研究（电子版），2018（4）：157.

[3]刘玥.环境监测现场采样的影响因素及细节问题[J].建材与装饰，2020（1）：180-181.

收稿日期：2020-04-14

作者简介：李莉（1979-），女，汉族，本科学历，副高级工程师，研究方向为环境监测。