土壤重金属监测技术研究

摘要：针对土壤重金属污染问题日益严重的局面，如何提高重金属污染监测精度和速度是亟待解决的问题。文章立足于我国土壤重金属污染现状，重点介绍了实验室监测法和现场快速监测法，认为前者精度高、耗时长、成本高，后者成本低、耗时短、精度相对较低。此外，土壤重金属污染监测是确保我国粮食安全的基础，具有重要的现实意义。

关键词：实验室监测法;现场快速监测法;土壤重金属监测

中图分类号：X833 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）11-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.027

Research on monitoring technology of soil heavy metals

Liu Ying

（Shandong Liaocheng Ecological Environment Monitoring Center，Liaocheng Shandong 252000，China）

Abstract：In view of the increasingly serious problem of soil heavy metal pollution， how to improve the accuracy and speed of heavy metal pollution monitoring is an urgent problem to be solved.Based on the current status of soil heavy metal pollution in my country， this article focuses on the laboratory monitoring method and the on-site rapid monitoring method.It is believed that the former has high accuracy， time-consuming and high cost， and the latter has low cost， short time and relatively low accuracy.In addition，soil heavy metal pollution monitoring is the basis for ensuring my countrys food security and has important practical significance.

Key words：Laboratory monitoring method;On-site rapid monitoring method;Soil heavy metal monitoring

土地资源是人类赖以生存的基础，土壤的质量影响着土地资源的利用途径以及效率，间接地影响着人们的身体健康和安全[1-5]，如土壤重金属污染等。重金属元素在土壤中的活动性较小，不容易随着地表水体的淋滤作用等而迁移，且难以被微生物等降解，即重金属元素一般具有弱活动性、难降解、毒性大、易随生物迁移聚集的特征[5]，可通过农作物摄入牲畜及人体内[6]。根据全国土壤污染调查信息显示，我国土壤重金属污染总超标率为16.1%，占全国耕地面积的1/6[7]，加强土壤重金属污染治理迫在眉睫。而土壤重金属监测是评价土壤是否存在重金属污染的重要依据[8]，因此，加强土壤重金属监测技术、方法研究具有十分重要的现实意义。

1 土壤重金属污染的危害及监测现状

土壤重金属污染是指由于人类活动对自然环境造成的扰动，导致土壤中的某些重金属元素比原来的含量高很多，由此引发的生态环境问题[9]。 常见的土壤重金属污染元素主要有砷、铜、锌、铅、镉等，潜在的有害元素主要有锰、硒、锡等。引起土壤重金属污染的诱因主要包括：化肥、农药因素，化肥及农药中含有不同类型的重金属元素，随着使用量的大规模增加导致重金属元素在土壤中聚集;“三废”排放因素，如：工业用水、废气、含重金属固体废弃物等未处理或者处理不当等，容易造成重金属元素污染。土壤重金属污染对人体健康危害较大，主要表现在：重金属元素中毒，随着食物、肉类等摄入人体内，由于重金属元素不易排出，在体内聚集进而引起重金属中毒;通过乳汁等传递至下一代，如Pb元素，摄入体内后不易排出，但是可以随着乳汁等进入婴儿体内，对婴幼儿产生较大的影响。

土壤重金属污染对人类生存的威胁是巨大的，加強土壤重金属污染治理迫在眉睫，而土壤重金属监测是治理的前提。随着监测技术以及检测技术的快速发展，不同监测技术的灵敏度显著提升，使得土壤重金属污染监测精度明显提高，如：高光谱遥感监测方法、荧光光谱技术、X射线荧光分析方法、AAS法、AFS法和XRF法等，总体上可分为实验室监测法和现场快速监测法两大类。

2 土壤重金属监测技术

2.1 实验室监测法

实验室监测法是比较传统的一种方法，它是在实验室中利用相关仪器对采集的土壤样品开展重金属元素测试的监测方法[10]。实验室监测法具有干扰少、精度高、稳定性强等优势，同时具有成本高、制样耗时长、操作复杂等缺点。实验室监测法主要有分光光度法、原子荧光光谱法、吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、极谱分析法等[6]。实验室监测法主要通过工作人员外业采集样品，将采集的土壤样品送至实验室进一步分析测试，因此，获得土壤重金属污染信息的周期较长。如电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS法），在土壤重金属元素检测中应用较为广泛，主要针对Zn、Cd、Pb、Cu、Cr、Mn等元素，所测数据具有良好的线性变化，其精密度均小于4%，准确度介于98.2%～103.6%之间，说明该方法在重金属元素检测中应用效果良好。此外，前人为对比研究该方法的准确性，对岩石和土壤样品中的40余种元素进行了测试，其测定值与标准样品测定值的吻合度极高，各个元素之间的相对标准差小于4.2%，说明该检测方法具有良好的精密度和准确度，同时该方法具有操作简便、适合批量检测的优点，在土壤重金属监测方面具有广阔的应用前景。

2.2 现场快速监测法

现场快速监测法是指在现场对土壤开展重金属元素监测的方法，具有效率高、灵活性强等优点，但精确度仍有待提高。现场快速监测法主要有X射线荧光光谱法、免疫分析法、酶抑制法、磁化率技术法、激光诱导击穿光谱技术等[7]。现场快速监测法是现阶段常用的监测方法，即工作人员在农田中即可完成检测目的，能够较快地获取土壤重金属污染的种类以及程度，但其精度低于实验室监测法。如便携式 X 射线荧光光谱仪（便携式XRF测定仪）是最为常用的现场快速检测方法之一，具有低成本、高效率和无损检测的特征，可实现一键测试30余种元素，具有较高的准确度和精密度，尤其是Pb、Cu、Zn、As等元素。本文通过对某地区土壤系统监测后，结果表明所检测的Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、As元素的检出限介于0.62～8.01 mg/kg之间，准确度范围为93.5%～108.1%，精密度均小于6.5%;同时，将同一批次样品送至实验室，采用电感耦合等离子体质谱法对其进行了对比实现，结果

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表明两种方法所获的Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、As元素异常具有良好的一致性，说明本次检测效果良好。

3 结束语

土壤重金属污染是威胁我国粮食安全的主要问题之一，加之我国又是农业大国，对社会的危害性更大。因此，如何有效地监测土壤重金属含量及变化是亟待解决的问题，鉴于此，本文着重讲述了土壤重金属元素污染的危害性和监测现状，认为常用的监测方法包括实验室监测法和现场快速监测法两大类型，前者精度高、耗时长、成本高，后者成本低、耗时短、精度相对较低。此外，土壤重金属污染监测也是生态文明建设的重中之重，是建设“绿水青山”的前提。

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收稿日期：2020-09-21

作者简介：刘颖（1979-），女，汉族，工程硕士，高级工程师，研究方向为环境监测。