试论我国土壤中主要元素的监测技术及难点

王娟 李立家 张思维

摘 要：本文讲述了土壤中主要元素监测过程中，使用的技术和遇到的难点，主要从三方面进行，如在土壤样品的分解，重视添加酸类体系的种类和顺序。然后排除土壤基体干扰，最后分析了其他影响因素，旨在为解决技术难点，提出理论参考。

关键词：土壤；主要元素；检测技术；难点

0 前言

土壤是人们生活和工作的基础，我国土地资源比较丰富，但是很多地区土壤污染不容乐观，其中重金属污染最为严重，对人们、动物和植物生命健康带来威胁。因此，土壤中元素的监测技术很重要，可帮助有关部门采取有效措施和手段，降低土壤污染，需要我国环境监测部门做好主要元素的监测，并采取有效策略，提升我国土壤质量。

1 土壤样品的分解

现在我国制定的环境保护质量标准，以全量元素浓度展开，土壤中元素的测定，也是在全分解基础上进行，不但有X射线荧光光谱技术，还使用其他技术对样品进行消解。现在我国土壤中的分解可使用酸或者碱消解，其中酸消解使用比较广泛，下面就对此开展讨论。土壤样品的分解指在精准定量的条件下进行的，此过程中可能出现样品分解不全面或者损失的情况，导致监测结果不准确。因此要正确看待彻底消解工作，从下面两點进行，第一，完全破坏土壤矿物的晶格，这样才能令其完全进入消解溶液，去除有机杂质[1]。第二，消解过过程中，样品不能因为被氧化或者其他的原因出现折损。分解时使用的酸类物质、加入时间、添加顺序、温度管理与各个环节的掌握，都可对上述两方面产生影响。

我国监测时土壤样品分解主要使用：盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸体系，郑红艳等学者调查发现，该体系的酸类物质就能令土壤样品彻底分解，并且保证检测的几种元素测定值在标准范围内。该体系在土壤消解过程中的作用为：

盐酸完成对样品中无机物的分解，利用盐酸中氯离子的化学形式，完成对金属的分解，起到消解金属氧化物的作用；硝酸自身具有强氧化性，用于有机物的消解，在高温状态下，产生棕黄色烟气；氢氟酸的可打破土壤的晶格，释放其中包含的金属元素，如镉和铅等，还可分解出三价铁离子；高氯酸是氢氟酸的补充，因其具有超强分解功能，可以和含羟基结合，生产高氯酸酯，在高温环境下，容易产生爆炸的危险，因此需先加入硝酸，待有机物溶解完成后，只剩余少部分有机物再放入高氯酸。所以土壤样品分解中，酸类放置的顺序为：盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸，在放入酸类的时候，逐渐提升温度，最高不要超过175℃。如果此过程中，酸类顺序错误，就会出现分解不完全的情况。另外，我国不同地区的土壤在分解的时候，实验方法存在差异性，如东北土壤中有机物质较高，需要放入较多的硝酸和高氯酸；而南方个别地区属于沙壤土，需要放入较多的氢氟酸。

2 排除土壤基体干扰

我国进行土壤主要元素的监测时，因其基体成分复杂并且比重较大，排出基体的干扰是监测中的重难点，可以使用两种方法消除土壤样品的基体干扰：

第一，对样品中的干扰因素进行处理，一般使用掩蔽消除或者加入基体改良剂的手段，将干扰元素利用化学反应变成新的物质。对干扰元素的消除，主要依赖该物质和待测土壤样品不同，建立有针对性的测试条件，进而起到消除干扰的作用。例如镉与铅的测定中，可加入磷酸氢二胺降低干扰因素，并提升土壤温度到250℃；铬元素的的测定中，可加入氯化铵，起到助溶剂的功能，降低干扰元素对此实验的抑制。第二，使用检测仪器矫正技术，该技术有很多，如：自吸收等背景矫正、石墨炉原子吸收赛曼矫正与冷等离子体屏蔽技术等等，都对土壤基体干扰起很大作用。另外，不同区域的土壤中，干扰因素有很大不同，如盐碱土中含盐量较高，在检测元素的时候，就可添加适当的机体改良剂等。

土壤样品中基体干扰的另一种体现形式，就是试样溶液基体复杂，和单一基体溶液相比，盐度、张力和黏度等，不只是物理差别大，很多基体中的化学性质相差也很大，令检测目标信号值和标准曲线浓度点不匹配，最终结果误差大。一旦土壤样品黏度与原数值不一样，在仪器中的分析速度也不同，出现信号值差异。如果土壤样品中的表面张力和标准曲线不同，则会出现气溶胶和物化速度的差异化，也会产生信号值差异。此问题会造成元素检测值不准确，基于此，可以使用工作曲线法进行调节。

3 其他影响因素

要想提升土壤样品元素检测精准性，就要重视更多的细节，影响样品检测结果因素有的很多，如含量较低并且被大家熟知的元素来说，空白值的把握是样品确定量的关键环节，以铅和镉的监测为例，尽量使用纯度高，容易消解的酸类，消解过程中，器皿等工具不能交叉使用，避免出现污染情况，还注意环境的清洁性，防止空气中的灰尘和杂质等进入实验器皿中，减少污染[2]。另外，分解后的土壤不使用带盖器皿保存，这样会随着时间的推移，土壤中的酸性物质将器皿壁上的金属物质析出，检测结果不准确。

土壤在分解过程中，使用的计量和粒径也会对最终检测值产生影响，因此，对于含量少的元素，可增加样品质量，这样就能精准测量出所含物质含量；对于含量较高的元素，可减少样品质量，也能精准测量并计算元素的含量。现在我国对土壤样品粒径检测的标准为：不高于0.14mm，最标准的土样粒径不高于0.074mm。可知，土壤粒径越小，对分解和监测工作越有利。

4 结论

综上所述，我国早期就开展土壤主要元素监测工作，并针对多种污染元素进行测定，2017年开展全国范围内的土壤监测工作，对不同的地区土壤进行监测。并解决该技术中的多个难点问题，主要有：排除土壤基体干扰、土壤样品的分解等，制定出与我过土壤情况相符的环境保护策略。

参考文献

[1]朱静，雷晶，张虞等.关于中国土壤环境监测分析方法标准的思考与建议[J].中国环境监测，2019，35（02）：1-12.

[2]胡冠九，陈素兰，王光.中国土壤环境监测方法现状、问题及建议[J].中国环境监测，2018，34（02）：10-19.

作者简介：

王娟（1990.06--）；性别：女；籍贯：湖北省老河口市；学历：本科；毕业于湖北师范学院；现有职称：无；研究方向：环境监测。