土壤重金屬監(jiān)測(cè)過(guò)程與質(zhì)量控制分析

史 芳

（河北省唐山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，河北唐山 063000）

雖然我國(guó)的工業(yè)化生產(chǎn)不斷進(jìn)步，但在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多的廢料，這些廢料對(duì)環(huán)境造成了極大的污染，其中就包括土壤重金屬超標(biāo)。這種環(huán)境污染隱蔽性較強(qiáng)，不僅會(huì)影響周邊環(huán)境，更是會(huì)影響居民的身體健康，所以必須要做出有效的治理措施。在治理之前要先針對(duì)土壤重金屬含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析其含量數(shù)據(jù)，并根據(jù)具體情況來(lái)落實(shí)防治措施。為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在進(jìn)行土壤重金屬監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)該做好質(zhì)量控制，嚴(yán)格開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作。

1 土壤重金屬監(jiān)測(cè)過(guò)程

1.1 實(shí)地采樣

為了保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須嚴(yán)格進(jìn)行采樣工作，在實(shí)地采樣過(guò)程中，需要根據(jù)重金屬監(jiān)測(cè)內(nèi)容，選擇一定厚度的地表層來(lái)采取樣品，然后對(duì)樣品進(jìn)行處理，清除其中的雜質(zhì)，再裝入樣品袋密封保存。其次，在樣品上做好標(biāo)記，記錄好采樣時(shí)間、地點(diǎn)等參數(shù)，采集的樣品還要科學(xué)編碼，這樣才能保證樣品信息完整、準(zhǔn)確。儲(chǔ)備樣品時(shí)要建立相關(guān)的樣品庫(kù)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求保存，并且根據(jù)記錄信息進(jìn)行跟蹤、檢查，避免監(jiān)測(cè)開(kāi)始前就出現(xiàn)錯(cuò)誤，另外要有詳細(xì)的樣品表單，上面要有采樣的詳細(xì)記錄，這樣才能準(zhǔn)確分析出樣品的結(jié)果，也就是土壤中重金屬含量是否超標(biāo)。

1.2 樣品制備

采集好的樣品必須要帶到實(shí)驗(yàn)室中，進(jìn)行樣品制備工作，按照相關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，首先要把樣品進(jìn)行風(fēng)干處理。在風(fēng)干工作進(jìn)行到一半時(shí)，需要做土壤粒徑控制，也就是把較大的土壤塊壓碎鋪平直到成為薄膜的狀態(tài)，再繼續(xù)風(fēng)干處理，完成后就可以過(guò)篩、研磨，讓土壤樣品處于一定標(biāo)準(zhǔn)，也就是粒徑低于200目，這樣后續(xù)監(jiān)測(cè)時(shí)更為方便。樣品制備過(guò)程，看起來(lái)并不復(fù)雜，但要注意的細(xì)節(jié)有很多，例如樣品不能被太陽(yáng)直射，這樣會(huì)造成元素比重失調(diào)，還有要避免樣品受到污染，防止化學(xué)組成改變，所以樣品制備的實(shí)驗(yàn)室，必須保持干凈、整潔，這樣才能保證樣品按照要求進(jìn)行制備，從而準(zhǔn)確完成相關(guān)工作。

1.3 監(jiān)測(cè)方法

（1）激光誘導(dǎo)擊穿光譜法，是一種較為有效的監(jiān)測(cè)方法，這種方法利用激光進(jìn)行會(huì)聚，從而使樣品發(fā)生氣化，儀器可以針對(duì)光學(xué)收集系統(tǒng)對(duì)原子、離子光譜進(jìn)行收集，通過(guò)光纖耦合到儀器的入射狹縫，最終傳輸?shù)接?jì)算機(jī)當(dāng)中，并由內(nèi)置的公式，計(jì)算出土壤重金屬含量與濃度。這種方法具有明顯的監(jiān)測(cè)優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)多種元素進(jìn)行定量、定性的同時(shí)監(jiān)測(cè)，而且可以監(jiān)測(cè)多種形態(tài)的樣品，例如液態(tài)、溶膠態(tài)等，都能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的分析，有著較高的分析效率。對(duì)污染相對(duì)較小的樣品，還能做到連續(xù)監(jiān)測(cè)的效果，從而保證了監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以該方法是比較可靠的土壤重金屬監(jiān)測(cè)方法。

（2）酶抑制法目前在土壤監(jiān)測(cè)中使用的比較少，但實(shí)際效果還是比較好的，但是需要針對(duì)樣品進(jìn)行處理，這樣才能監(jiān)測(cè)出準(zhǔn)確的結(jié)果，而且該方法還需要繼續(xù)研究，尤其是針對(duì)土壤重金屬監(jiān)測(cè)。酶抑制法主要是利用了土壤中的重金屬與酶發(fā)生結(jié)合，從而改變酶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與活性等，再通過(guò)電或光信號(hào)采集定性、定量的分析。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是監(jiān)測(cè)速度快，而且操作簡(jiǎn)單方便，并且不需要較高的成本，但是缺陷也比較明顯，精準(zhǔn)度會(huì)稍低于其他方法，所以使用時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇，當(dāng)然也可以配備酶的識(shí)別元件，以提高監(jiān)測(cè)結(jié)果，彌補(bǔ)監(jiān)測(cè)方法的不足。

（3）作為一種監(jiān)測(cè)速度較快的方法，免疫分析法確實(shí)有著明顯的優(yōu)勢(shì)，該方法利用了抗原與抗體反應(yīng)的原理，在其中一種為已知的情況下判斷另一種，想要使用這種方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還要了解免疫熒光技術(shù)、酶聯(lián)免疫吸附技術(shù)等。免疫分析法的優(yōu)點(diǎn)在于監(jiān)測(cè)速度快，并且靈敏度較高，缺點(diǎn)是需要制備特異性好的抗體，也就是選擇與重金屬可以結(jié)合的化合物，所以這種方法需要監(jiān)測(cè)人員，針對(duì)化合物進(jìn)行篩選，這樣才能使用在土壤重金屬監(jiān)測(cè)中，并得出準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

（4）生物傳感分析法是一種新的監(jiān)測(cè)技術(shù)，主要是通過(guò)在電極或生物膜上附著蛋白質(zhì)或酶，從而與樣品進(jìn)行結(jié)合，最終發(fā)生變化信號(hào)，轉(zhuǎn)變成可以采集的光或電信號(hào)，只要采集信號(hào)就能對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行定性、定量分析。該方法需要相應(yīng)設(shè)備的支持，例如酶生物傳感器、DNA傳感器等，這些儀器在重金屬監(jiān)測(cè)過(guò)程中，會(huì)起到至關(guān)重要的作用；其次生物傳感分析法，擁有較高的靈敏度、穩(wěn)定性等，監(jiān)測(cè)速度也非常快，擁有極為明顯的優(yōu)勢(shì)。不過(guò)在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，由于其特性會(huì)增加多種重金屬污染監(jiān)測(cè)難度，畢竟土壤中的重金屬是多種復(fù)合型污染，所以就需要多酶生物傳感器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

（5）X射線熒光光譜法，是一種較為有效的監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)樣品對(duì)X射線的吸收隨成分及含量變化，進(jìn)行定性或定量的分析方法。該方法可以針對(duì)土壤中的重金屬元素進(jìn)行快速測(cè)定，而且具有無(wú)損、成本較低等優(yōu)勢(shì)，并且可以多元素同時(shí)進(jìn)行分析以及原地監(jiān)測(cè)，所以應(yīng)用相對(duì)比較廣泛，尤其是在土壤重金屬監(jiān)測(cè)中，可以發(fā)揮出重要作用。便攜式X射線熒光光譜儀，可以快速估算土壤中常見(jiàn)的重金屬元素Cr、Ni等含量，檢測(cè)結(jié)果與ICP-OES檢測(cè)結(jié)果相關(guān)性較好，所以該方法可以大范圍推廣，利用該設(shè)備保證監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性的同時(shí)，還能節(jié)約監(jiān)測(cè)成本。

（6）目前電感耦合等離子質(zhì)譜法（ICP-MS）得到了迅速的發(fā)展，該方法在元素定量分析、同位素分析以及形態(tài)分析等領(lǐng)域中比較出色。其工作原理是待檢樣品處理成溶液后，引入ICP并在高溫環(huán)境下離子化，樣品溶液中的多種元素，被提取到高真空質(zhì)譜儀中，經(jīng)過(guò)質(zhì)量篩選器篩選，特定質(zhì)荷比的離子被傳輸與檢測(cè)。目前該方法已經(jīng)使用在土壤重金屬監(jiān)測(cè)中，并且提供了出色的基礎(chǔ)保障，通過(guò)對(duì)土壤的測(cè)定，可以分析出土壤樣品中的Li、Be等25種元素，實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性非常高，而且具有極高的效率，除了較高的技術(shù)能力，該方法還有很多優(yōu)勢(shì)，所以將會(huì)成為未來(lái)的主流監(jiān)測(cè)方法。

（7）月前，土壤磁化率技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在土壤重金屬監(jiān)測(cè)中，尤其是城市環(huán)境污染調(diào)查工作，可以有效利用該方法，去監(jiān)測(cè)土壤中的重金屬含量。土壤磁化率技術(shù)的原理，是通過(guò)可間接反映污染狀況與環(huán)境變化，對(duì)比土壤侵蝕前后的磁化率變化，從而可以判定土壤侵蝕的強(qiáng)度，用途也相對(duì)比較廣泛，可以應(yīng)用在農(nóng)田重金屬污染監(jiān)測(cè)中，針對(duì)土壤表層體積磁化率來(lái)監(jiān)測(cè)以及評(píng)價(jià)，土壤中的重金屬污染情況，這個(gè)方法監(jiān)測(cè)效果比較顯著。除此之外，該技術(shù)可以節(jié)約監(jiān)測(cè)成本，這一點(diǎn)是比較重要的，目前大多數(shù)的監(jiān)測(cè)技術(shù)設(shè)備價(jià)格昂貴，所以造成了一定的使用限制，而土壤磁化率技術(shù)不但可以實(shí)現(xiàn)大面積、快速估算等，還能節(jié)省大量資金投入。

2 土壤重金屬監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制措施

2.1 精密性分析

（1）質(zhì)量控制也就是針對(duì)土壤重金屬監(jiān)測(cè)過(guò)程，進(jìn)行合理的控制、分析，尤其是影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的因素，必須要控制住，這樣才能保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、合理性。土壤重金屬監(jiān)測(cè)過(guò)程中，需要用到非常多的樣品，所以要保證實(shí)驗(yàn)的精密性，通過(guò)有效的質(zhì)量控制手段，來(lái)保證土壤重金屬監(jiān)測(cè)結(jié)果。針對(duì)同一批次的土壤樣品，實(shí)驗(yàn)人員可以做平行樣品實(shí)驗(yàn)，通過(guò)平行監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)，來(lái)降低整體的偶然誤差，提高同一批次內(nèi)的土壤重金屬監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)度。對(duì)于不同批次的樣品，實(shí)驗(yàn)人員也可以通過(guò)建立質(zhì)量控制樣本的方法，來(lái)降低整個(gè)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的誤差，如果監(jiān)測(cè)樣品無(wú)法達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，必須重新對(duì)樣品進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在原有的監(jiān)測(cè)方式上，添加10%的平行雙樣，必須保證實(shí)驗(yàn)合格率達(dá)到95%左右，否則需要一直進(jìn)行實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)。

（2）為保證樣品消解的有效性，應(yīng)該根據(jù)相關(guān)監(jiān)測(cè)要求抽選30%的樣品進(jìn)行平行樣品監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，每批消解土壤重金屬監(jiān)測(cè)樣品中，應(yīng)該確保至少含有質(zhì)量控制樣品1個(gè)、平行樣品2個(gè)以及獨(dú)立樣品5個(gè)。這是確保最終土壤重金屬含量分析的關(guān)鍵，所以要保證各樣品監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，并且利用有效的方法來(lái)監(jiān)測(cè)出相應(yīng)結(jié)果，這樣才能滿足后續(xù)的監(jiān)測(cè)需求。實(shí)驗(yàn)期間注意把偏差控制在規(guī)定的范圍以內(nèi)，監(jiān)測(cè)數(shù)值必須與檢出限相當(dāng)，另外每一批的樣品監(jiān)測(cè)時(shí)，都要監(jiān)測(cè)高、中、低三種元素含量的平行質(zhì)控樣，并且保證其監(jiān)測(cè)值在一定范圍內(nèi)。

2.2 準(zhǔn)確性分析

想要保證土壤重金屬監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)人員可以采取加標(biāo)回收的測(cè)量方法，來(lái)進(jìn)行土壤重金屬監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性分析，尤其是在缺少質(zhì)量控制樣本的情況下，這種方法能夠起到很大的作用，最大程度保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度。加標(biāo)回收的方法操作時(shí)，需要把同一批次的樣品每份抽取20%，通過(guò)加標(biāo)回收監(jiān)測(cè)，這種方法就算在實(shí)驗(yàn)條件缺少的情況下，依然能保持較高的準(zhǔn)確性，所以要利用好該方法，保證土壤重金屬監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、合理性，避免實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)較大的數(shù)據(jù)誤差。除此之外要做好相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，盡量保證數(shù)據(jù)按照監(jiān)測(cè)結(jié)果保存，這樣方便備查與追溯，滿足后續(xù)的監(jiān)測(cè)需求。

3 結(jié)束語(yǔ)

土壤中的重金屬如果出現(xiàn)超標(biāo)的問(wèn)題，將會(huì)帶來(lái)極為嚴(yán)重的后果，尤其是對(duì)動(dòng)植物與人類，會(huì)有比較大的傷害，所以土壤重金屬監(jiān)測(cè)是非常重要的，必須由專業(yè)的部門來(lái)落實(shí)監(jiān)測(cè)工作。土壤中含有的重金屬不但無(wú)法被分解，還會(huì)不斷地增加、累積，最終超過(guò)含量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)人們的身體健康造成極大的威脅，所以監(jiān)測(cè)工作必須要得到落實(shí)，而且要做好監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制。相關(guān)部門必須創(chuàng)新監(jiān)測(cè)技術(shù)，利用更先進(jìn)的監(jiān)測(cè)方法，將土壤中的重金屬含量準(zhǔn)確分析，這樣就能提前預(yù)防措施，從而降低土壤重金屬帶來(lái)的危害。