土壤环境重金属监测质量控制探讨

张崇君

（雷润检测科技（广州）有限公司，广东 广州 510450）

土壤大多数无机污染物主要是重金属污染，重金属污染微生物难以降解，导致重金属逐渐累积，甚至会通过食物链进入到人体，对人类的身心健康产生不利的影响。[1]因此利用科学技术对土壤中重金属监测，对确定污染物的含量、迁移情况，对人类的健康发展尤为重要。土壤重金属监测质量是关键因素，在此从“人、机、料、法、环”等方面阐述浅见。

1 监测人员

土壤重金属监测需配备相应的现场采样人员、实验室检测人员、报告审核人员和签发人员。土壤样品采集人员应具备环境监测、土壤采样等专业知识，掌握现场土壤样品采集、保存与流转等技术要求，熟悉有关快筛检测设备的操作方法。实验室检测人员需具备土壤样品制备、流转、保存、分析、质控等环节的技术能力，掌握土壤重金属检测技术。报告审核人员以及签发人员应了解相应环境质量标准和排放标准，具备对监测结果的符合性进行判定的能力，熟悉报告编制及审核要求等环节。签发人员具有丰富的土壤监测专业技术知识，从事生态环境监测3年以上，具有中级工程师及以上专业技术职称，未有相应职称的具备同等能力亦可。

同时检测实验室应对采样人员、检测人员和校核签发人员制定相应的培训计划及人员监督计划，确保所涉及人员专业能力持续提升，人员质量有效监管，进而提升土壤重金属监测质量。

2 监测的工具设备

土壤重金属监测应配备相应的采样设备，相应的钻探设备，场地调查土壤监测时一般钻探设备钻取采，采样用具使用非金属材质，应该使用木铲、搪瓷盘、聚乙烯托盘或木质托盘。如需采用金属钻头破土时，应用竹刀清除与状态接触面的土壤。例如场地调查土壤用钻探设备钻取得岩芯，应用竹刀把与钻探设备接触的岩芯表面土壤刮去。有条件的配备X射线荧光光谱仪等便携式快速测定仪，现场对土壤金属含量进行快速筛查。

盛装容器使用广口玻璃瓶或聚乙烯密封袋，使用前需经过验收，不得有重金属目标物检出。运输存储设备应配备带温度显示的便携式冷藏箱，冷藏箱内也可以配置经过校准后的温度计，保存温度应在4 ℃以下。风干设备使用木质托盘或塑料托盘，有条件的配置土壤风干机等辅助设备，加快土壤风干进程。前处理普遍采用电热板消解法和微波消解法，应配置电热板或微波消解仪，电热板/微波消解仪等前处理设备应经过校准验收合格后方可投入使用。

土壤重金属分析仪器主要是运用原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪和X射线荧光光谱仪。检测实验室应根据自身条件配备相应的检测分析仪器，仪器应经过校准/检定，校准/检定结果经确认合格后方可投入使用，并制定好年度校准计划和期间核查计划，确保仪器运行状态良好。

3 监测使用的试剂

实验室对土壤重金属监测应配备目标物的标准溶液，标准溶液为有证国家标准物质，并配备有证标准质控样，质控样的目标浓度与所测土壤浓度级别相当，有条件的应配备几种不同浓度的标准质控样。实验室需对标准溶液和标准质控样制定期间核查计划并实施。

实验室所用到的其他试剂应符合检测标准的要求，硝酸、盐酸、高氯酸等一般要求使用优级纯。所有的标准溶液、标准质控样和试剂均需通过验收合格后方可使用。

4 土壤重金属监测流程

4.1 土壤采集

土壤采集参考中国生态环境部发布的《土壤监测技术规范》HJ166-2004和中国环境监测总站发布的《土壤样品采集技术规定》。根据监测目的确定采样深度，分为表层土采样、分层采样和剖面采样[2]。表层采样一般采集0～0.2 m土壤，为了使样品有代表性，重金属采样一般使用混合采样，设定在20×20 m区域内多点取土，布点方法有对角线法、棋盘式法和蛇形法等，各点等量混合后合成一个样品。若土壤明确或疑似污染渗透到深层，应当采用分层采样法采集土壤样品。采样深度一般为0～0.2 m、0.5±0.1 m、1±0.1 m和1.5±0.1 m等，用取土钻采集分层土壤样品。若是场调土壤监测则按场调要求深度采样，可使用钻探设备分层采样。特殊要求的监测需采用剖面采样时，剖面的长宽深规格一般为1.5 m×0.8 m×1.2 m。土壤重金属采样量一般为1 kg，混合需均匀混合后按四分法弃取，留下所需的土壤样品量装入保存容器。

土壤样品采集时，由采样人填写样品标签和采样记录；样品标签包含但不限于以下信息：样品编号、采样时间、点位名称、监测因子、样品状态和采样人等。样品标签一式两份，一份放入土壤盛装容器内，一份贴土壤盛装容器上。

4.2 土壤样品制备

土壤样品制备应该分设风干室和研磨室，风干室应朝南并严防阳光直射，通风良好、无尘、整洁、无易挥发物质。研磨室应通风良好，有除尘设施，研磨操作工位应适当隔离。

采集后的土壤制备需要先在风干室将样品风干，将样品全部置于木托盘、搪瓷托盘或聚乙烯托盘中，盘内应铺一层牛皮纸，将土壤样品摊成2～3 cm薄土层，适时翻动和压碎，捡去土壤中混杂的砖瓦石块和动植物残体等。除了自然风干，可采用土壤冷冻干燥机和风干机等辅助设备进行干燥，但应确保该辅助设备不会影响目标物检出。将风干后的样品放入聚乙烯封口袋中，用木棒、木槌碾压敲打，逐次使用10目（2 mm）尼龙筛筛分，直至全部通过样品筛。土壤重金属监测主要使用100目（0.149 mm）和200目（0.075 mm）粒径的样品。为保证土壤样品分析结果的准确性，不可为使土壤样品全部过筛而一次性将土壤样品研磨至过小粒径，应采用逐级研磨，由粗及细边磨边筛的研磨方式，以免达不到粒径分级标准。

4.3 监测土壤前处理

土壤重金属总量监测前处理制备方式主要有以下几种：三酸消解法，微波消解法，碱熔法，根据监测项目和经济效益选择合适的前处理制备方式。特殊的土壤重金属项目，如六价铬应采用碱溶液提取制备试样，土壤中的砷、汞监测适宜采用王水水浴法处理，有效态重金属适宜使用DTPA浸提液浸提处理。同时做空白试验、平行样试验和标准土壤质控样，空白试验不加样品，其余处理步骤同样品前处理一致，每批次空白试验不少于两个。平行样试验和标准质控样每批次占样品总数不少于5%，检测标准有规定的按检测标准执行。

4.4 土壤试样检测

土壤重金属样品经过前处理制备成上机试样，根据监测项目和试样浓度选择适宜的检测方法。重金属监测方法一般是原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、极谱法、滴定法和波长色散X射线荧光光谱法等。风干过100目筛的样品应先测样品含水率，土壤最终结果是去除含水率之后的结果。空白试样的结果应未检出，否则应查监测过程是否有污染，该批次应重新进行前处理。平行样的结果相对标准偏差应符合《土壤监测技术规范》HJ/T166-2004规定，检测标准有规定时执行检测标准。土壤标准质控样结果应在标准样品结果的置信范围内，否则应核查原因。

5 土壤重金属监测质量的控制措施

5.1 防止交叉污染

土壤重金属采样尽量采用非金属材质，如必须使用金属工具时，应用竹刀刮去与金属接触表面。场地调查土壤钻探取样时，每个点位采样前应清洗钻头，盛托用具，采样次序自上而下逐层采样，采集不同的土壤样品时应更换手套等用具。土壤样品在风干的时候，风干室的窗户应安装防尘网，通风良好、整洁，无易挥发性物质，避免阳光直射土壤样品，无酸或碱等污染。每层样品风干盘上下间距不少于30 cm，风干盘之间保持不少于10 cm间隔。研磨工位应互相独立，每研磨完一个样品工作台位应清理，重复利用的工具应清洗。电热板消解处理土壤样品时注意保持各个样品间的间距。

5.2 空白试验

空白试验是指不称取样品，按照土壤样品消解前处理相同的步骤进行空白试样制备。每批次样品至少做2个实验室空白，空白试样监测因子的测定结果应低于方法检出限。否则应查明原因，该批次样品重新消解处理。

5.3 精密性分析

出于对维护同批次土壤样品检测数据结果精准程度的考量，检测人员需要设定相对应的平行试验样品，依托对平行监测结果的对比分析达到减小土壤监测过程中产生偶然误差的目标，同时达到尽可能增高同批次土壤重金属监测结果数据精准程度的效果。每批次样品平行样品试验不低于样品总数的5%，测试结果相对标准偏差应符合《土壤环境监测技术规范》HJ166-2004要求，检测标准有要求时按检测标准执行。实践过程中，一旦发现被监测土壤样品未达到合格要求的现象，相关工作人员必须第一时间对相应土壤样品实施重金属含量的重新监测。

5.4 准确性分析

在展开土壤重金属监测的工作中，要求检测人员主要依托测试标准土壤样品方法完成对土壤监测的准确性分析，尽可能申购国家有证标准土壤样品，若无标准土壤样品则对土壤样品进行加标回收测试验证准确度。实践中，需要针对同一批次土壤监测样本中以每批次不少于5%的测试标准土壤样品或加标样品验证。标准土壤样品测试结果应在证书保证值范围内，加标回收率应符合相应检测标准要求，否则该批次样品应重新检测分析。

6 结语

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[2]。土壤监测数据质量对土壤污染程度排查、修复方案确定和治理效果评价有重要的意义。为了保证土壤环境监测数据具有代表性、准确性、精密性、完整性和可比性，土壤重金属监测质量控制至关重要[3]。监测单位和人员应严格按照技术标准和监测规范，落实质量控制措施，为环保事业添砖加瓦。