农田土壤重金属污染监测及质量控制研究

张波　李恒（宿州市环境保护监测站，安徽　宿州　234000）

农田土壤重金属污染监测及质量控制研究

张波李恒
（宿州市环境保护监测站，安徽宿州234000）

农田土壤是粮食作物赖以生存的自然资源，因此需做好农田土壤保护工作，使其免受重金属污染。而这就需要广大环境监测人员掌握先进的检测技术和方法，不断提高监测质量，及时分析农田土壤重金属污染现状，为采取相关保护对策提供现实依据。

土壤；重金属；污染监测；质量控制

随着矿产资源的大量开发、工业化进程的加快以及农药、化肥的使用，农田土壤中的汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）等微量金属元素在土壤中的含量超过了背景值，过量沉积引起的农田土壤中的金属污染威胁着农作物的生长和农产品安全。我国首次土壤普查中，有近20%的耕地存在镉、砷、铅、镍等重金属超标，重金属通过农作物的吸收最终进入食物链，影响食品安全，危及人类健康。

1　农田土壤重金属监测技术分析

土壤重金属污染监测为农田土壤防治提供现实依据，帮助人们准确了解农田土壤污染现状，有针对性地提出修复、防治措施。目前，用于土壤重金属污染监测的方法主要有实验室监测和现场快速监测两类［1］。

1.1实验室监测

实验室监测是一种较为传统的土壤监测技术，该技术主要是通过对监测样本农田的土壤采样，并对样本进行监测，从而分析农田土壤中的重金属成分。目前，实验室中对土壤监测的方法主要如下。

1.1.1原子吸收光谱法。通过蒸气相中被测金属基态原子对其原子共振辐射的吸收强弱来测定被测土壤样品中金属元素含量。原子吸收光谱法具有适用范围广、灵敏度高等优点，但不足之处是对多种元素的直接测定效果较差，操作复杂，成本较高。

1.1.2原子荧光光谱法。利用原子蒸气吸收一定波长的光辐射后被激发，并发射原子荧光，在满足试验条件后，辐射强度与被监测样土中的分析物原子浓度呈正比，根据荧光波长分析土壤中的重金属元素。该法简便、易操作、灵敏度高，但不足之处是应用范围较小，需要添加特定试剂方能达到荧光分析目的。

1.1.3电化学分析法。化学分析法是实验室监测方法中最基础的监测方式，也是最准确的监测技术［2］。以电化学分析法为例，该方法主要是基于物质在溶液中和电极上的电化学性质所建立的一种分析方法，具有操作便捷、易自动化操作、快速且灵敏的优点，但不足之处是容易受到一定的离子干扰。

1.2现场快速监测技术

农田土壤的实验室监测常常受到空间、运输、储存等因素影响，不仅需要大量的人力、物力，还常常需要较长时间。因此，现场快速监测技术近年来受到人们的关注，现场快速监测技术被逐渐开发并应用到了农田土壤的监测中。

1.2.1激光诱导击穿光谱技术监测（LIBS）。该方法是经过聚透镜系统传输到激光器，在样品表面高能量光斑，由激光器提供光源激发出等离子状态，光学采集系统将采集到的等离子体的发射普线，通过光纤把光学信号传导至光谱仪，进行时间和空间的分辨，根据测量的等离子体发射光谱的波长和强度，由计算机分析待测样土元素的组成及其含量。LIBS可以在同一时间对待测样品中的多个元素进行分析，效率高，分析方便，可以做到连续监测。其不足之处是该技术对诸如环境气体压力、种类、被测样土物理或化学性质等因素依赖较多，对现场试验测定的条件要求较高。

1.2.2磁化率技术。在对农田土壤成分监测分析的过程中，磁化率能够快速监测出土壤的磁化程度、水分和有机岩等数据。磁化率监测技术监测土壤所得到的磁化率越高，说明该土壤中的重金属含量越高，利用监测土壤磁化程度来监测土壤被重金属所污染的程度。与其他常规的化学方法相比，磁化率监测仪器结构紧凑、易携带，灵敏度高、重复性好，不需要大批量土壤样品采集、效率高等诸多优势。不足之处是磁化率不能准确判断农田土壤中的重金属污染来源和单一污染元素的污染程度。

2　农田土壤重金属监测质量保证

2.1提升实验室监测质量

在实验室中对样土进行监测，要提高该监测质量，首先要做到对样土采集的准确性，保证所采集的样土具有一定的代表性，根据对样品的分析最终判断区域内的土壤重金属污染现状；其次是尽量降低干扰性，即无论是样土的采集还是后期的试验数据分析都要尽量排除外界干扰，监测人员要全身心地投入到监测工作中；再次是在样土分析过程中，进一步拓宽分析范围，积极利用线性分析来完善监测数据，提高监测质量。

2.2做好监测各环节的质量控制

依据《土壤环节监测技术规范》《土壤环节质量标准》和《农田土壤环境质量监测技术规范》等要求，做好农田土壤监测每个环节的质量控制。一是样品制备。含水率和土壤颗粒粒度是影响制备样品分析的重要因素，应设置多个土壤样品监测其平均含水率，保证土壤粒度小且均匀，提高分析结果的可靠性。二是消解试剂的选择。在选择土壤消解试剂时尽量考虑其纯度（可通过空白试验消除试剂误差）和试剂的种类，可考虑硝酸-氢氟酸-高氯酸的多元混酸消解法作为土壤消解方法［3］。三是提升系统分析精密度，采用适当的平行样进行控制。

2.3其他

综合上述各种方法的优势和不足，要提升农田土壤监测质量，还需要解决好如下问题。一是二次污染及安全问题。要把操作安全和二次污染作为农田土壤重金属污染监测首要考虑的问题，监测操作前要严格进行人员培训，实际操作时要对测试样品的强酸、强碱进行消解，防止二次污染。二是效率及成本问题。无论是实验室监测还是现场监测，衡量监测效果和质量的重要指标之一便是监测所需的时间，要提升样品的快速处理效果，以及多种元素并行高效检测。便携式重金属检测仪器价格较高，难以普及推广，在满足监测质量和效果的前提下，研发低成本、便携式设备。三是检测限问题。评价检测手段的重要指标是要保证这一技术具有良好的重复性和低检测限，提高检测的稳定性和灵敏度。

3　结语

随着工程化、城市化进程的加快，农田土壤所受到的重金属污染形势十分严峻，既产生了严重的环境污染，也影响到了广大群众的身心健康。因此，需在不断改进土壤重金属监测技术的基础上，探索改进监测技术方法，提升监测质量，保障土壤安全。

［1］龚海明，马瑞峻，汪昭军.等.农田土壤重金属污染监测技术发展趋势［J］.中国农学通报，2013（2）：140-147.

［2］季晓春.关于农田土壤重金属污染监测技术发展趋势研究［J］.农业与技术，2015（13）：30.

［3］陈皓，何瑶，陈玲.等.土壤重金属监测过程及其质量控制［J］中国环境监测，2010（5）：40-43.

X53

A

1674-7909（2016）12-40-2

张波（1975-），男，本科，中级，研究方向：环境监测。