浅谈土壤重金属监测与质量管理

杨 希

(山西省长治市环境监测站业务调度室山西长治046000)

1 引言

随着我国工、农业的快速发展，大量未经妥善处理的工业“三废”和城镇生活污水肆意向农田排放，未经处理的固体废弃物也转移到农田，已造成农田土壤环境的显性污染和潜性污染。土壤污染、质量退化、生态环境遭到破坏，这已成为我国农村社会经济可持续发展的最重大问题之一。通过有效可靠地监测了解土壤污染现状、评价土壤环境质量，已成为控制土壤污染进一步加剧的关键，也是广大环境工作者的首要工作。本文主要针对农田土壤中重金属的监测过程和质量管理的相关问题进行探讨。

2 土壤重金属污染状况

土壤重金属污染指的是由于人类的活动，造成土壤中含有的微量有害元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，这时便产生了土壤重金属污染。

引起土壤污染的重金属一般包括 Hg、Pb、Cd、Cr、As等具有显著生物毒性的金属元素，以及具有一定毒性的Zn、Cu、Ni等。引起土壤重金属污染的来源，主要是人们使用的农药、化肥，以及污泥和大气沉降等，比如汞污染主要是来自于含有汞的废水中，而镉和铅污染则主要来自工业冶炼排放的废弃物。由于重金属具有一定的特性，其在土壤中具有很小的移动性，不容易随着水的淋浇而流失，也不能被微生物降解，因此，一旦通过食物链进入到人体内，会产生较大的潜在危害，因此，对土壤中重金属的监测是一项重要的内容。

3 土壤重金属监测程序

本文主要是以一般农田土壤的综合污染型土壤为样本进行监测分析来简单探讨土壤中重金属的监测与质量管理。

3.1 监测过程

3.1.1 采样布点

土壤监测按不同的污染类型来确定监测布点方法。综合污染型土壤监测单元布点采用综合放射状、均匀、带状布点法。

3.1.2 样品的采集与保存

对于土壤重金属监测过程的实验，是针对一般性的农田土壤污染情况，所以只需要采集地表0～20cm的表层土壤作为监测样品，样品为农田土壤混合样。在进行采样时需要将表层的草皮、石头等杂物去除，在布设的采样位置通过蛇形布点的方法进行多点采样，在不同的采样点采取的土壤质量应当尽量保持相同，并且将在布点采集的土壤样本进行均匀混合，采用四分法取最终的样品重量应当在1kg左右。当样本采集完成后，需要利用密封而且洁净的塑料袋碱性保存，并且对样本的信息进行标注，包括采集的时间、编号等，然后送往实验室。在进行样本采集的同时，利用全球卫星定位系统(GPS)对样本的位置进行精确的定位，同时在样本采集的周围进行拍照记录，确保每个样本都详细地附上编号等信息，为后期的数据分析提供依据。

3.1.3 土壤样品制备

土壤样本送到实验室之后，要先进行制备，制备的过程应当参照《土壤元素的近代分析方法》、《环境监测》，以及相关国家标准的相关规定作为依据。制备的过程较为复杂，首先需要将样本进行风干，将样本放置在白色的磁盘内，放在避光、通风的位置进行慢慢的风干，达到半干状态时将土块进行压碎压匀，去除其中存在的植物根茎、石块等杂物，并且将样本铺成薄层，在室温下不断翻动。需要注意的是，要避免阳光的直射与其他杂质的掺入而导致二次污染。当土壤样本充分风干之后，再经过研磨、过筛、缩分等步骤，将样本制备成粒度小于200目的试样，用来实验和分析。

3.2 样品测试

3.2.1 设备与试剂

设备：Optima 2100 DV电感耦合等离子体发射光谱仪，玻璃同心雾化室，用于 Cr、Cu、Mn、Ni、Zn、Co、Pb、Cd等8种元素的分析;DMA80全自动直接测汞仪，用于土壤中汞含量的直接分析;ETHOS E全自动微波消解仪，用于土壤消解;Labtech电热板。

试剂：标准溶液，SPEX ICP标样;其余试剂HNO3、HCl、HF、HClO4均为优级纯试剂。

3.2.2 样品消解

土壤消解试剂的选择要考虑试剂纯度和试剂种类两个因素。监测土壤时，选用高纯的消解试剂可以减少消解过程可能引入的污染。土壤样品的消解大都采用多元酸分解法。应用广泛的分析样品制备硝酸、盐酸、高氯酸等都是良好的微波吸收体。高氯酸能完全分解有机物质，但热浓高氯酸同有机物质及容易氧化的无机物接触时，有可能发生爆炸，所以在微波制样中不使用高氯酸。

3.2.3 样品处理与分析结果

经过制备的土壤样本的含水率与土壤颗粒的粒度是影响监测结果的重要因素。土壤样本中的含水率充分体现了土壤的风干程度，其对于土壤中金属元素的含量的测量结果会产生一定的影响。本次研究活动主要是采用国家标准土壤水分测定法中的相关规定，确保土壤样本的含水率保持在2.3% ～2.8%的范围内，该数值可以作为对样本平均含水量进行分析的依据。土壤颗粒粒度越小越均匀，则检测结果的真实性就越高。采用无须消解可以直接分析土壤中汞含量来考察土壤粒度对分析结果的影响，以消除消解等因素对分析结果的干扰分析结果，如表1所示。

表1 土壤颗粒粒度对分析结果的影响 (以Hg元素含量为例)

从表1中可以看出，200目的土壤颗粒的两次测量结果基本一致，也可以看出该方法具有较高的重现性。而随着土壤颗粒粒度的不断增加，测量结果的差异也越来越大，没有经过筛分的测量结果更是存在着较大的差异，测量结果不具有可比性。由此也可以看出，土壤颗粒粒度越小结果越可靠，而200目的粒度对于监测活动来说是最为合适的。

4 土壤重金属质量控制

质量控制使误差控制在容许限度内，使分析数据在给定的置信水平内，从而达至所要求的精密度和准确度。由于本课题涉及的土壤样品数量较大，无法实现同批次消解，为保证测定结果的精密度和准确度，消除批内和批次间的系统误差十分重要。

4.1 精密度分析

批内精度可采用进行适当的平行样的测定，有助于减少偶然误差，也有助于估计同批测定的精密度。而批次间精度则可设置质控样进行控制。平行双样测定不合格率(95%)时，除对不合格者重新平行双样测定外，应再增加测定10% ～20%平行双样，直到合格率≥95%以上。

4.2 准确度分析

加标回收测定是检验测定结果准确度的一种方法，尤其是没有质控样品时经常使用加标回收的方法进行准确度的质量控制。在一批试样中随机抽取10%～20%的试样进行加标回收测定，当同批试样较少时，应适当加大测定率，每批同类试样不应少于2个。

5 结语

当前，随着人们对土壤重金属污染的重视程度不断的增强，学术界关于土壤重金属监测的相关研究理论日渐增多，也提出了不同的研究方法满足不同的研究需求。随着科学技术的不断发展，土壤重金属监测技术也向着更为安全、快速、易操作等方向发展，并且最终形成一套科学的、系统的监测体系，以此促进我国土壤监测技术的不断发展。

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