新形势下土壤环境监测方法与质量管理提升研究

临沂市生态环境局费县分局 魏同军

长期以来，人类对土地环境污染的认识同大气环境污染和水域环境污染一样存在着落后性，这源于土地环境污染具有隐蔽化的特性。土地环境污染并不像大气环境污染和水污染那样使得人类有直接的感官反应，让人类识别土地环境污染变得非常困难。而随着人类环境卫生意识的增强及其对食品安全监督管理工作的重视，承载人类家园的农田及其栽培经济作物的农村生产土地，遭受环境污染程度直接关系着人们的生活水平。2016年，国务院政府办公室颁布了《土地污染防控行为规划》，明确了进行土地环境监测等新技术标准制定、建立国家土地环境监测能力、建立我国土地环境监测服务网络、深入开展我国生态环境质量调查、定期对国家重点监管公司和工业园区的周边环境进行检测等工作任务。为此，我国启动了全面摸清土地环境污染状况的具体行动规划，先后推进了我国农用地土壤环境污染现状详查和重要行业企业土地污染现状详查工作，并分别在2018年和2020年底前完成了相应的工作规划。

一、土壤污染现状

在20世纪70年代以前，中国土地环境污染只产生在局部地区，且主要为点源环境污染[1]。但由于国民经济的高速发展，迅速建立的连片工业区、使得垃圾日益增多，而且不断积聚在土地中，久而久之，生态环境的压力越来越严峻，甚至发生了大规模的区域性环境污染情况，严重危害着生态环境质量。土壤污染类型存在多样性，如果按照污染性质划分，可以把土壤污染类型分成高放射性活度物质污染、次生物污染、低有机质污染、高重金属污染等。

（一）土壤生物污染

土壤生物学环境污染，是指细菌、寄生虫等危害生物进入土壤环境，损害土壤生态系统，造成土壤环境品质的降低。造成土壤生态环境污染的主要原因，是人畜排泄物、工业污水、医疗垃圾等。这些污水中含有痢疾细菌、肝炎病毒、伤寒杆菌蛔虫等多种致病细菌，有些细菌可以自然净化，甚至消失，但也有一些细菌会在土壤中大量滋生，对土壤和环境造成破坏，严重影响作物的生长。如果人们吃了被污染的土地上生长的农作物，很有可能会对人体造成间接的伤害，甚至是直接接触到被污染的土地，都有可能引发一些疾病，对人体的健康造成危害。在土壤中，病原虫和蠕虫在土壤中的分布最为普遍，据统计，全世界至少有10.5%的人感染过一种或多种寄生虫[2]。

（二）土壤有机物污染

土地中有机合成污染物的重要来源为染料、喷涂、塑胶生产、化工厂垃圾、杀虫剂等，其中杀虫剂是最重要的有机合成环境污染产物。而土地杀虫剂污染物通常有两种，分别为有机合成磷和有机氯杀虫剂，另外土地中有机合成污染物还涉及一些持久性的有机合成污染物，包括多环芳烃、磺酰脲类除草剂、有机磷类杀虫药等。可以确定的是，在农作物生产中，化学农药的影响很大，并具体反映到了作物病虫害防控等方面，能够提升农民的经济效益，但是，在具有这些效益的同时，过量的化学杀虫剂又给农业生态环境造成了很大压力，使其面临着巨大的农业生态环境问题。被杀虫剂长时间污染的土地会产生显著的酸化现象，同时其土地营养物质也会大幅缺乏，土地的生态活力也会减弱，不利于土壤中微生物的成长，从而导致土地空隙率减少，极易产生土地板结。

但由于该指数具有一些限制性因素，它可以表现出其在土地中的丰富程度，而无法把植物中有机质污染物的含量和生态危险性合理预测起来。土地中有机污染物的赋存形状，直接决定着其迁移转化能力和生态有效性，所以了解土壤有机污染物赋存形状便成了关键。所以，土地有机污染物的赋存形状也是评价土地和作物中有机污染物风险的关键。因为这一类污染的化学组成有着很大的危害性和复杂性，且危害性很大，在水土环境治理中应优先控制这一类的环境污染产物。正基于此，必须妥善处理挥发性的有机污染物，以保证水土环境及生态安全性。

（三）土壤重金属污染

土壤重金属污染的产生因素，主要为环境中重金属污染及其物质，其来源广泛，包含汽车尾气以及矿山、化学、金属加工、冶金等产业所排出的污水、废气、工业废渣，此外还有杀虫剂和肥料等。重金属污染对环境有很大的危害，通常来讲，环境污染元件主要包含镉、钴、铅、锰、铜等。植物和动物大量富集环境中的重金属，会对人体和动物的健康产生一定的影响，从而引起骨痛病、水俣病和肿瘤等。特别是铅对人体的健康有很大的危害，尤其是会损害人体的骨髓、神经系统等。而另外对身体危害很大的还有三价铬和六价铬，三价铬具有致畸致残的风险，而六价铬的身体危害性则比它更甚，最严重的时候甚至会导致鼻咽癌和肺癌[3]。

土壤重金属浓度过高会直接危害到粮食作物的健康生长，并使得其产品质量降低。而土壤重金属浓度过高的土地，根本就无法保障粮食作物的健康成长，在这个状况下，其生产品质也势必大打折扣。如过多的镉出现于在地中会危害粮食作物的光合强度，使其叶绿酸浓度降低，进而致使作物失绿，生物酶活力降低；过多的铅出现在土地中则会危害粮食作物的健康长成，进而致使产品质量降低；过多的汞出现于土地中也会产生有毒物质，而这些物质都会危害到土地中的细菌活性，不但减少了农田土壤肥力，而且不利于粮食作物的茁壮生长与发育。

（四）土壤放射性污染

由于国民经济和科技的快速发展，科学、地理、医学、工农业等领域也迎来了快速发展，这同时也表明了更多的放射性污染物开始进入到了土地中。人类一般可以把土地的放射性污染产物源分成两种，分别为天然资源和人造资源。虽然目前，人类还未发觉自然界中放射核素对人类的生命具有危险，但可以说明土地放射性污染大部分都是由人为原因所引起的，包括开采、冶炼、核事故等。但是，一旦被辐射污染，或者被其他放射性物质污染，那么土壤就。土壤中常见的放射性核素为 131 I、240 Pu、90 Sr、134 Cs、137 Cs。

一般来说，辐射污染是一种非常隐蔽的物质，一旦进入到土壤中，就很难被发现，并且由于放射性物质的持续时间是0.5%，随着辐射的不断累积，这种辐射会破坏土壤的生态平衡，导致土壤发生变异，土壤中的植物也会受到辐射污染。而这种植物通过食物链直接传播到人类，就会对人类健康产生极大的不良影响，而更重大的这种不良影响就会遗留给人类后代。氡子体的辐射风险超过了人体的总辐射风险，是一种主要的致癌物，氡已经成为引起肺癌的主要原因[4]。

（五）土壤污染特点

综上所述，中国土壤污染的主要特点如下：

（1）一旦发生严重土壤污染，较难恢复生产，单靠切断主要污染源也无济于事。

（2）由于重金属污染物质长期无法降解，也就意味着如果土地上遭受重金属污染物质，在短期内基本上是不可逆的土地破坏，而且必须花费很久时间才能慢慢消除。

（3）土壤污染存在着不均匀性。各地土质特点有所不同，而物质在土中的移动也不是有规则的，而且移动缓慢，所以在土质中污染并不均匀。

（4）和大气、水体一样，由于土地的污染物质比较难转移、扩散和稀释，所以其污染物质会持续累积，并逐步扩大。

（5）土污染有隐蔽化和滞后性，因此很难从土壤污染一开始就判断污染性质，因此一般都是在污染后才做相应的检验判断其特性。

二、土壤污染物监测方法

针对中国土壤污染日趋严重的问题，以及有关中国土壤污染问题的监测方法国内外许多研究者都进行了大量研究。当前对土壤污染的检测方式，大多是针对土壤中的重金属和有机质进行分析。

（一）土壤重金属监测方法

常规的方法是电化学法、分光光度法、ICP-AES法、ICP-AES法、ICP-MS法、ICP-MS法、X-荧光光谱法、原子荧光法、分子吸收光谱法等。田媛等于2001年利用ICP-MS法，对不同地区不同地区的土壤进行了不同的重金属元素（Cd、As、Hg）的测定，并比较了不同土壤中不同微量元素的含量差异。王天顺等在2006年利用石墨炉的分子吸收光谱技术，对土壤中镉、铅进行了定性和空间分割，验证了该方法的准确性和检测极限，同时也得到了Cd、Pb元素的对应变异系数。

（二）土壤有机物监测方法

关于土壤中的有机质，方法上一般有反射干扰光谱法、离子色谱法、荧光及其传感器法、有效液相色谱法、化学气相色谱法、分光光度法等。直到目前，GC是最受政府重视的一种主要方法，GC是一种常用的方法，GC通常和质谱结合使用，综合了顶空、吹扫、收集等多种预处理方法，对VOCs进行定量分析。王琳利用吹扫-收集GC技术，对土壤中的二十多种挥发性有机物进行了分析，并采取了优化的吹扫时间和环境温度等技术参数，使用2g土壤，目标物质方法的检出限介于0.02-1.00μg/kg，检测结果的精密性和加标问卷回收率都相当高。该研究成果证实了所采用的检测方式是具备可行性的。钟岩通过静态顶空进样技术对土壤试样进行了预处理，采用GC-MS法测定了37种挥发性有机物，通过计算得到的最小浓度值在0.39-1.76μg/kg之间，添加后的平均回收率为6.98%-111.2%,RSD平均值为3.1%-10.0%，操作简单，分析时间短，灵敏度高。采用静压顶空-气态联用与捕集-气相色谱/MS联合测定土壤中的挥发性有机物，在全球都是使用得最为普遍的VOCs测定方法。

三、土壤环境检测产品质量保障与产品质量监控管理体系措施

（一）环境信息的收集

在进行土壤环境监测前，首先要对土壤环境进行全面的研究，由于土壤与多种因素之间存在着紧密的联系，因此要尽可能搜集和了解这一地区的自然状况，以便更好地获得土壤环境监测结果。挖掘出相应的环境信息，以便更好地进行相应的土壤质量监测，从而达到更好的效果。

（二）土壤采样的质量控制措施

取样工作是土地品质检测整个过程中必不可少的步骤，由于取样影响检测的准确度，所以必须要重视对取样的关注度。首先，土地品质检测的取样分工要清楚，整个取样环节要统一技术和业务流程，标准化取样方式，必须配备完善的取样设施并保持其整洁性，避免交叉污染，必须有效实施现场空白、现场平行等质控措施，并且还必须配置有经验的土地品质监测人员并对取样人员能力实施有效考核。其次，在土地质取样中，还必须在有针对性的地方选择合适的取样布点方式，即可以代表整片地方的整体状况，并且严格记录所采集地区的取样信息内容。最后，要充分考虑对各种污染实行各种采样深度，并选择适当的取样方法和容器材料实施对土地的采集。取样方法按照环境监测的实际需要实施各种方法的收集，如VOCs的土地样本就应该单独收集，以减少对其他原因所产生的影响；而其他类型的土地监测则必须将样品转送到广口罐中并加以密封贮存，要装满和压实。

（三）土壤样品的保存和流转

（1）标本保管。土壤标本的保存应遵循行业技术标准，包括现场临时存放、标本转送、标本试验中存放等。根据检验项目选用适当的方法，但必须保证样品的品质，最常用的方法是在样品桶内加入适当的保护剂，并对样品的实际取样时间、样品保存日期等进行记录。在传送样品时，尽量降低环境对样品的干扰，必须在保温桶中通过冷冻方法帮助其保持效果，或者使用温度控制方法在四摄氏度的黑暗环境保存，以同时减少对紫外线的干扰。

（2）取样流转。在试样装运之前，由抽样校核员对标记、现场位置信息、记录数据进行逐项检查，便于事后审查。在运输过程中，应采取适当的措施，防止损坏、沾污和混杂，并将其及时送达样品准备地点，以确保交接工作的顺利进行。在样品转移时，最重要的是要保证样品的真伪，不被其他材料所替代和污染，检测运输、贮存、取样数量、交接流程等。在运输期间，也要有空载试样装置，以便进行品质管理，降低取样误差。

（四）样品处理

鉴于土地的广泛应用特点，造成对其环境污染的可能性大大增加，而采样处理方式以及对土壤污染的分析也多种多样，因此针对不同的检测要求，也给出了土壤污染的处理方式。加强对土壤试样经过风干、粗磨、粉碎、筛选、混匀、收缩、分包等细致的生产过程的品质管理。为了防止交叉污染，本工艺的设计可以满足不同颗粒尺寸均匀的土样。在采样生产中，土壤样品的起始浓度要维持不变，而在有机物质的测定中，要注意样品的保质期。

（五）样品分析测试

对土壤样品进行检测时，应按照事先确定的检测方法进行，采用不同的检测方法时，应按照技术规范选择最适合的检测方法，并严格执行质量控制、曲线检测、精密度和精度监测。如果采用非规范的方法，为了确保数据的稳定性，必须严格按照标准的规定来确定。

四、结论

虽然中国土壤已经具备了一定的自净能力，但是如果中国土壤所携带的污染超出了它可以自净的最大范围，土壤污染问题仍然会存在，尤其不利于中国经济社会的发展。为了更好地处理当前中国土地环境污染问题，当前土壤环境污染防御工作的重心应为研发土壤环境监测方法与技术。对环境监测工作人员来说，土壤检测方法才是技术基础，只有建立健全的土壤环境监测方法与管理体系，提高土壤环境监测技术，提高检测的科学化、规范化、准确率，才能保证环境评价结论的客观性与合理性，从而了解真正的生态环境，并切实进行生态环境监督。