土壤重金屬監(jiān)測(cè)過(guò)程與質(zhì)量控制分析

湯大山(江蘇省徐州環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 徐州 221000)

1 土壤重金屬監(jiān)測(cè)的意義

土壤是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，而且也是動(dòng)植物生長(zhǎng)的必要條件。如果土壤中含有較多的重金屬，會(huì)通過(guò)植物吸收最終作用于人類(lèi)，影響人體的健康。根據(jù)2020年第二次全國(guó)污染普查的公告，2017年全國(guó)水污染排放量中重金屬(鉛、汞、鎘、鉻和類(lèi)金屬砷)182.54 t，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大的壓力。而當(dāng)前我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)深度轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，打造環(huán)境友好型社會(huì)、推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展以及促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展十分重要，所以必須重視土壤重金屬污染的問(wèn)題，借助土壤重金屬監(jiān)測(cè)來(lái)針對(duì)性的治理和保護(hù)土壤環(huán)境[1]。

重金屬對(duì)人體有著極大的危害，例如鉛超標(biāo)會(huì)引起痙攣、顫抖，影響智力發(fā)育，甚至造成死亡；砷超標(biāo)會(huì)影響細(xì)胞的代寫(xiě)，引起皮膚疾病和心血管疾病，而砷廣泛的應(yīng)用于殺蟲(chóng)劑和農(nóng)藥，每年都有大量的排放。在這種情況下，土壤重金屬監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要，借助監(jiān)測(cè)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)土壤的重金屬污染，為后續(xù)的環(huán)境治理和保護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。另外，土壤重金屬監(jiān)測(cè)也有助于發(fā)現(xiàn)污染的源頭，對(duì)于控制污染物排放也有著重要的意義。因此，近幾年國(guó)家持續(xù)強(qiáng)調(diào)土壤重金屬監(jiān)測(cè)的作用，并且出臺(tái)了嚴(yán)格的措施，以此來(lái)推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的落實(shí)。而《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的頒布與實(shí)施為加強(qiáng)土壤污染防治，逐步改善土壤環(huán)境質(zhì)量提供了政策的依據(jù)與支持。

2 土壤重金屬監(jiān)測(cè)過(guò)程分析

2.1 土壤樣品的制備

制備土壤樣品首先要取樣，這需要根據(jù)土壤重金屬監(jiān)測(cè)的內(nèi)容選擇一定厚度的地表土壤，取樣點(diǎn)的選擇要合理，盡可能均勻分布在監(jiān)測(cè)取樣，同時(shí)也要能代表監(jiān)測(cè)區(qū)域的整體情況。取樣后要人工去除土壤中的雜質(zhì)，然后裝入試樣袋密封保存。需要注意的是，密封后要在取樣袋記錄時(shí)間和地點(diǎn)等參數(shù)，同時(shí)對(duì)樣品進(jìn)行編號(hào)[2]。

取樣的新鮮土壤不可直接進(jìn)行檢測(cè)，需要經(jīng)過(guò)特殊的處理。一般而言，取樣的土壤會(huì)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行制備，首先對(duì)土壤進(jìn)行風(fēng)干，待其成為半干狀態(tài)后控制土壤的粒徑，將大的壤快碾壓至薄膜狀態(tài)，之后吹風(fēng)至完全干透。干透后的土壤樣品還需要過(guò)篩和研磨，保障土壤樣品的粒徑低于200目。需要注意的是，在土壤樣品制備的過(guò)程中要避免太陽(yáng)直射，否則會(huì)影響土壤中重金屬的比重，影響土壤重金屬監(jiān)測(cè)結(jié)果的精度[3]。

2.2 試劑和設(shè)備的準(zhǔn)備

從當(dāng)前的實(shí)際情況來(lái)看，土壤樣品前處理方法有電熱板法、水浴加熱法、微波消解法、石墨消解法等，常用監(jiān)測(cè)方法有原子熒光法、原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法，需用到的儀器有原子熒光光譜儀、石墨爐原子吸收分光光度儀、火焰原子吸收分光光度儀、測(cè)汞儀、ICP和IPC-MS儀等，需用到的試劑如表1所示。

表1 土壤重金屬監(jiān)測(cè)所需試劑

2.3 試驗(yàn)分析

土壤重金屬監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)分析主要包括以下四個(gè)部分：

(1)樣品消解。在土壤試驗(yàn)分析開(kāi)始之前要進(jìn)行樣品消解，用高純度的消解試劑來(lái)避免土壤測(cè)試的過(guò)程中受到不必要的污染。土壤樣品的消解一般采用多元消解法，取定量的樣品放入消解罐中，然后加入多元酸，如鹽酸和硝酸等，試劑的濃度可根據(jù)土壤重金屬監(jiān)測(cè)的需求來(lái)進(jìn)行選擇。土壤樣品消解完成后有的還需要在其中滴加高氯酸，之后在150 ℃的電熱板上加熱3～5 min，待樣品冷卻后再進(jìn)行下一步的操作。

(2)樣品測(cè)試。將處理好的樣品放入特定的儀器中，如玻璃同心霧化室和IPC-MS，然后按照規(guī)定的步驟操作儀器，最后根據(jù)儀器測(cè)得的各種金屬元素的濃度和取樣量以及土壤的水分即可確定土壤中重金屬的含量。

(3)精密程度分析。為保障土壤重金屬監(jiān)測(cè)結(jié)果的精密性，還需要進(jìn)行平行樣品監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，具體的操作是選擇30%的土壤樣品作為獨(dú)立樣本和平行樣本，借助樣本的對(duì)比可保障土壤樣品消解的重現(xiàn)性，以此來(lái)判斷分析儀器的穩(wěn)定性和判定土壤重金屬監(jiān)測(cè)結(jié)果的精密度。

(4)準(zhǔn)確度分析。為保證土壤重金屬監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)選取土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行驗(yàn)證，通常是選取幾個(gè)不同金屬含量的土壤標(biāo)樣，每個(gè)標(biāo)樣稱(chēng)取幾個(gè)，并采用與土壤樣品相同的消解步驟同時(shí)消解，取得的消解液再與樣品消解液同時(shí)分析，將分析結(jié)果比照標(biāo)準(zhǔn)值及不確定度，來(lái)判斷同一批次土壤樣品的準(zhǔn)確與否，從而確定結(jié)果的可信度。

3 土壤重金屬監(jiān)測(cè)中的質(zhì)量控制措施

3.1 樣品控制

土壤的樣品直接關(guān)系到監(jiān)測(cè)的結(jié)果，因此一定要對(duì)樣品進(jìn)行嚴(yán)格的控制。從當(dāng)前的實(shí)際情況來(lái)看，我國(guó)有土壤環(huán)境質(zhì)量取樣標(biāo)準(zhǔn)，各地方也根據(jù)實(shí)際情況采取了進(jìn)一步的完善措施。但是仍需要嚴(yán)格的進(jìn)行把控，這樣才能有效提高土壤重金屬監(jiān)測(cè)的精確性。首先在采樣時(shí)要進(jìn)行合理的分析，明確監(jiān)測(cè)的目的，這樣才能為后續(xù)取樣工作的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。其次，在取樣的過(guò)程中要深入進(jìn)行土壤背景調(diào)查分析，確定重金屬元素的種類(lèi)和含量，并且針對(duì)性地分析其變化趨勢(shì)。之后，在取樣的過(guò)程中合理地布設(shè)取樣點(diǎn)，保證所取的樣品具有代表性。需要注意的是，采樣點(diǎn)不能設(shè)置在堆肥邊、田邊或表層土被破壞的區(qū)域，采樣點(diǎn)也可采用梅花形布點(diǎn)、棋牌室布點(diǎn)等方法，這需要根據(jù)實(shí)際的需求合理的進(jìn)行選擇。另外，樣品袋也要確保其完整無(wú)損，所貼的標(biāo)簽有清晰、明確的信息，以此來(lái)保證原始樣品能夠滿足檢測(cè)的需求。除此之外，為了保證所取樣品的一致性和代表性，需充分的混合后再分裝，篩選后的樣品也要進(jìn)一步的均勻混合，以此來(lái)為后續(xù)的監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展奠定基礎(chǔ)[4]。

3.2 檢測(cè)過(guò)程控制

為了保證監(jiān)測(cè)的精度，要對(duì)同一樣品在規(guī)定的條件下進(jìn)行重復(fù)的測(cè)試，對(duì)比測(cè)試的結(jié)果，如果結(jié)果存在較大的誤差，則證明檢測(cè)過(guò)程存在問(wèn)題，需進(jìn)一步的完善。另外，還可采用精密性分析的方式，建立對(duì)應(yīng)的平行試驗(yàn)樣本，以此來(lái)把控監(jiān)測(cè)的精度，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)試劑對(duì)監(jiān)測(cè)的結(jié)果也有一定的影響，因此也要針對(duì)性的采取把控措施。首先相應(yīng)的測(cè)試儀器需定期的維護(hù)和保養(yǎng)，嚴(yán)格按照操作手冊(cè)來(lái)進(jìn)行相關(guān)操作。其次，還需定期的校核實(shí)驗(yàn)儀器的測(cè)試精度，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)的調(diào)整，這樣才能降低實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響。另外對(duì)于實(shí)驗(yàn)試劑而言，其通常有保存條件的要求，所以也要按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保存和使用。除此之外，實(shí)驗(yàn)試劑也有保質(zhì)期，因此可采用標(biāo)簽來(lái)對(duì)試劑進(jìn)行分類(lèi)和標(biāo)識(shí)，以此來(lái)降低實(shí)驗(yàn)試劑對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響[5]。

土壤重金屬監(jiān)測(cè)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)人員的參與，因此為了有效把控土壤重金屬監(jiān)測(cè)的質(zhì)量，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行針對(duì)性的培訓(xùn)，一方面要培訓(xùn)土壤重金屬監(jiān)測(cè)的規(guī)范操作流程，確保每個(gè)實(shí)驗(yàn)人員都具備相應(yīng)的能力，另一方面要培訓(xùn)儀器和試劑的使用，土壤監(jiān)測(cè)的各個(gè)流程均需要理論知識(shí)與實(shí)踐操作，這就要求從事該行業(yè)的人員需要持證上崗，如環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè)就要求必須通過(guò)理論及操作的上崗證考試，取得上崗證，才可以持證上崗，這樣參與相關(guān)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)及分析測(cè)試工作才可以盡量減少人為因素對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響。當(dāng)然土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)還可不斷引進(jìn)新的技術(shù)和設(shè)備，用更為先進(jìn)的手段來(lái)提高土壤重金屬監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和精密度。

4 結(jié)語(yǔ)

土壤重金屬含量超標(biāo)對(duì)生態(tài)環(huán)境有著較大的影響，而且也會(huì)影響動(dòng)植物和人類(lèi)。隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，每年都有大量的重金屬被排放到生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中，有很多無(wú)法被自然環(huán)境降解，它們通過(guò)不斷的積累，最終導(dǎo)致土壤重金屬超標(biāo)。因此為了有效保護(hù)土壤生態(tài)環(huán)境，需要重點(diǎn)把控土壤重金屬監(jiān)測(cè)的工作，借助土壤重金屬監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)土壤中重金屬的種類(lèi)和含量的變化趨勢(shì)，進(jìn)而采取針對(duì)性的宏觀調(diào)控以及微觀的具體防護(hù)和治理措施?；诖?，本文分析了土壤重金屬監(jiān)測(cè)的意義，從土壤樣品的制備、試劑和設(shè)備的準(zhǔn)備兩方面探究了土壤重金屬監(jiān)測(cè)的全過(guò)程，最后從樣品控制和檢測(cè)過(guò)程控制兩個(gè)方面總結(jié)了土壤重金屬監(jiān)測(cè)中的質(zhì)量控制措施，希望可以借此給土壤重金屬監(jiān)測(cè)的相關(guān)研究提供一定的參考。