土壤重金属监测过程与质量控制分析

李扬璇

（广州华鑫监测技术有限公司，广东 广州 510663）

土壤是人类赖以生存的物质基础。如果土壤中重金属的含量超过相关标准后，将会导致土壤遭到破坏。而土壤的品质直接影响人们的生活、财产安全。土壤环境质量的监控和保护，对于保障人民的生命安全有着十分重要的意义。在具体的土壤监测工作中，要运用多种手段，以保证监测结果可靠，为后续土壤利用工作提供依据。

1 土壤重金属的来源

土壤中重金属的来源主要有八大类。

第一是矿场。铅、锌矿常伴生镉，而铜矿和金矿经常出现伴生情况，一些矿场周围地面重金属的含量相对较高。此外，由于“三废”治理的不到位，在实际开采时会造成重金属超标。这类情况在湖南、云南、贵州、广西等地区更为突出。同时，由于南部的酸性土地较多，土壤中的 Cd等元素含量较高，更容易被其它作物所吸收。

第二是工厂。其中，冶金、电镀、塑料、电池、化工等行业是重金属污染的重要来源，其中以污水、灰渣、烟尘等“三废”为污染环境。主要集中在东北地区，长三角、珠三角等传统产业比较集中的地区。

第三是饲料。当前，很多饲料厂在猪、鸡等农畜的饲料中加入低档的硫酸铜和砷粉。因为这种添加剂能杀灭家禽的寄生虫，提高家畜的体质，还能使猪的肉质发红。饲料中的重金属含量过高，会对人体造成直接的伤害。

第四是肥料。肥料也是重金属元素的主要来源，特别是部分磷钾肥、复肥中重金属镉、铬、铅、砷等重金属元素的含量较高。由于我国的农民习惯性使用过多的化肥，加之南部地区实行多季节种植，造成了大量的肥料滥用。

第五是杀虫剂。农药中经常会出现各种重金属，例如：醋酸苯汞、砷酸铅等。在中国，杀虫剂用量比全球平均值高2.5个百分点。根据统计，我国每年施用的杀虫剂中，只有0.1%对害虫有效，99.9%的杀虫剂却会对环境产生严重的污染。

第六是地下河。由于我国北部水资源短缺，很多地区的居民生活和生产使用的主要水源是地下水，但是很多地区的土壤中存在着大量的重金属。我国目前存在的地下水污染有三大类：工业、城市生活污水、农村非点源污染。根据国家环境保护总局有关部门的报告，我国有63%的城市的地下水资源达到了I～III级，37%的城市达到了 IV～ V级。

第七是公路污染。由于汽车尾气排放、轮胎（磨损）添加剂等重金属的存在，造成了道路两旁土壤中铅、锌等重金属及 PFCs的污染。虽然已经推行了几年的无铅化燃料，但是以前路边的泥土中积累重金属的并不会马上被清除。

第八是生活废水。在农业生产中，使用未经治理的工业废水或生活污水，都会造成重金属镉、砷、铅、汞等重金属的侵染。特别是在我国北部，因缺水，利用工业废水来浇灌的现象非常常见，其中海、辽、黄、淮四大区域的污染耕地占到了全国85%以上。

2 土壤重金属的危害

在城镇化进程中，由于工业废水排放、污水灌溉、化肥、杀虫剂的大量使用、机动车排放过多，导致了土壤中含有大量重金属。土壤中的重金属不仅改变了土壤成分、结构和功能，而且还会造成作物产量下降和严重的健康损害。如果土壤中的重金属浓度超过了一定的标准，会导致农产品中的某些重金属被植物所吸附，再经过种植、运输、销售，最终进入到消费者的生活中，对人体造成一定的危害。当前经济快速增长，土地资源日益紧张，土地污染问题也加剧了资源的过度消耗，这种现象如果得不到制止和处理，就会影响经济的增长。图1具体体现了土壤中各种重金属对人体所造成的危害。

图1 土壤中各种重金属对人体所造成的危害图

3 重金属土壤污染监测

3.1 土壤样品采集

首先，在现场取样时，要根据土壤污染状况，选取相应的表层土壤进行取样，并对土壤进行预处理，去除杂质，将土壤中的杂质用试纸包封起来。其次，要在样品上作好标记，将取样时间、地点等参数记录下来，对样品进行科学地编号，以确保样品信息的完整和准确。储存样品时，要有相应的样品库房，依照有关规范进行储存。同时，要依据有关资料进行跟踪检查，避免在监控启动之前发生差错，同时还要有一份样品表格，上面要有具体的取样纪录，以便对样品进行精确的监测，准确土测定壤中的重金属含量。

3.2 样品制备

根据测定设备和测定的项目要求，对同一种试样进行不同的处理，每一种粒度的试样都有一定的需求。检验既要检验整个试样的总重，还要检验各种大小试样的质量。因此必须特别留意：受污染的试样必须单独放置在一个干燥的房间，而且不能与其它试件在一个试样间进行过滤；样品的编号应在风干、研磨和分装过程中始终保持一致；对样品的标签进行定期的检验，防止样品的标记模糊和遗失。对每个仪器进行擦洗，防止交叉感染。

3.3 监测土壤前处理

首先，取样时，土壤标记应与土壤保持一致，不得混淆，取样时的取样编号应保持一致。第二，样品制作时，每次样品加工后都要进行擦拭（清洗），防止样品间相互污染。第三，及时发现一些具挥发性、半挥发性有机物质或可提取性有机物质，而这些物质是不需要进行制备的。

3.4 土壤试样监测

3.4.1 激光诱导击穿光谱法

该技术主要应用于对样品的聚焦和汽化。需要用监测设备，对采样地区土壤中的重金属元素进行采集，再由计算机进行分析[1]，从而确定其中的重金属含量和种类。对样品和组份进行量化和质量监控，并对监控数据进行精确地分析。同时，对较干净的试样进行持续的测试，其结果更准确，且监控手段也更可信。

3.4.2 X射线荧光光谱法

X射线荧光光谱是一种比较好的监测手段，可以根据在 X射线中的组成和含量的改变来定性和定量分析。具有无损监测、成本低等优点，能实现多个样品的同时监测和现场监测。因此，在土壤监测中的应用非常普遍，特别是在土壤中的重金属含量监测中，有着举足轻重的地位。采用便携式 X射线光度计，可以迅速测定出土壤中的Cr、Ni等元素，并与ICP-OES测试的数据有很好的关联度[2]。因此，这种仪器既能确保监测精度，又能节省监测费用。

3.4.3 免疫法

采用免疫法分析土壤重金属含量，监测主要采用抗体反应原理，采用酶联免疫吸附（ELISA）技术，以及免疫荧光技术进行快速监测。这种监测方法具有灵敏度高和快速监测的优点，但也有与重金属组合成化合物的缺点。为了确保分析结果的准确性，分析人员必须选择化合物。

4 土壤重金属监测质量控制

4.1 采样控制

首先，要检验整个试样的总重，还要检验各种大小试样的质量。采样时的土壤标签与土壤始终放在一起，严禁混错，样品名称和编码始终一致。第二，必须在每处理一份样后把制样工具擦(洗)干净，严防交叉污染[3]。第三，分析挥发性、半挥发性有机物，或可萃取有机物时，无需制样，应将新鲜样品按特定的方法进行样品前处理。

为了确保样品的一致性，相关工作人员要严格按照有关土壤中重金属的缩分工艺，将其制成样品，并将其分成100 g每份，进行无污染的马瑙球磨，直到它们都能穿过100目（0.149 mm）的孔径。将处理后的试样分成每份15～20 g，然后用密封袋装好，以备进行重金属含量的分析，剩余的样品则作为副样进行保存。

4.2 样品运输

样品搬运时应采用样品盒，防止样品丢失、混淆或污染，取样员将样品转交给样品主管。若要远距离运送，应使用密闭的集装箱，并注明标记，紧固时要注意防潮。在样品交接过程中，取样员和样品管理人员要将取样记录表和样品标签逐一对照，以保证样品的正确。

4.3 样品保存

样品保存库应干燥通风，避免阳光直射样品，无交叉污染，防霉，防鼠蚁，虫害等作用。既要保证样品的安全，又要处理好样品的相关资料，保证样品的采集速度和质量。在出货和清运时，必须有相关的记录。

4.4 精密性控制

为降低土壤样品中的杂质对测量准确率的影响，需要对测量数据进行校正。制作质量管理卡片，并依据样品检验的范围，对检验的正确与否进行评价。因此，监测人员需要对问题的成因进行分析，并再次检验。当两个并行样品的成功几率达不到要求时，监测人员就需要增加并行样品的数目，或者对样品进行反复监测。

4.5 准确性控制

要保证土壤中重金属含量的监测质量，必须对其进行精确地监测，尤其是缺少质量监控样品时，该办法对保证监控的精度起到很大的作用[4]。在加入和循环过程中，同一批次的样品要有20%的样品。由于符合要求，且回收量监控。因此，本工艺在无实验条件下仍能维持较高的精确度。另外，有关的试验资料应该被记录下来，并进行储存，以供以后参照及追踪，以符合监督的相关需要。

5 结语

总而言之，土壤重金属的监控程序和质量监控是确保监测数据具有代表性、准确性、完整性和可比性的保障，只有这样才能够得到全面、准确的监测数据，为今后的技术研发奠定基础，进而促进土地污染治理工作。同时，要确保所有工作人员能够严格按照相关的采样、样品制备、运输等环节中的标准要求，重视土壤样品检验过程的每个细节，最终准确测出土壤中的重金属含量。