土壤環(huán)境重金屬監(jiān)測質(zhì)量控制探討

張崇君

（雷潤檢測科技（廣州）有限公司，廣東 廣州 510450）

土壤大多數(shù)無機污染物主要是重金屬污染，重金屬污染微生物難以降解，導(dǎo)致重金屬逐漸累積，甚至?xí)ㄟ^食物鏈進入到人體，對人類的身心健康產(chǎn)生不利的影響。[1]因此利用科學(xué)技術(shù)對土壤中重金屬監(jiān)測，對確定污染物的含量、遷移情況，對人類的健康發(fā)展尤為重要。土壤重金屬監(jiān)測質(zhì)量是關(guān)鍵因素，在此從“人、機、料、法、環(huán)”等方面闡述淺見。

1 監(jiān)測人員

土壤重金屬監(jiān)測需配備相應(yīng)的現(xiàn)場采樣人員、實驗室檢測人員、報告審核人員和簽發(fā)人員。土壤樣品采集人員應(yīng)具備環(huán)境監(jiān)測、土壤采樣等專業(yè)知識，掌握現(xiàn)場土壤樣品采集、保存與流轉(zhuǎn)等技術(shù)要求，熟悉有關(guān)快篩檢測設(shè)備的操作方法。實驗室檢測人員需具備土壤樣品制備、流轉(zhuǎn)、保存、分析、質(zhì)控等環(huán)節(jié)的技術(shù)能力，掌握土壤重金屬檢測技術(shù)。報告審核人員以及簽發(fā)人員應(yīng)了解相應(yīng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和排放標(biāo)準(zhǔn)，具備對監(jiān)測結(jié)果的符合性進行判定的能力，熟悉報告編制及審核要求等環(huán)節(jié)。簽發(fā)人員具有豐富的土壤監(jiān)測專業(yè)技術(shù)知識，從事生態(tài)環(huán)境監(jiān)測3年以上，具有中級工程師及以上專業(yè)技術(shù)職稱，未有相應(yīng)職稱的具備同等能力亦可。

同時檢測實驗室應(yīng)對采樣人員、檢測人員和校核簽發(fā)人員制定相應(yīng)的培訓(xùn)計劃及人員監(jiān)督計劃，確保所涉及人員專業(yè)能力持續(xù)提升，人員質(zhì)量有效監(jiān)管，進而提升土壤重金屬監(jiān)測質(zhì)量。

2 監(jiān)測的工具設(shè)備

土壤重金屬監(jiān)測應(yīng)配備相應(yīng)的采樣設(shè)備，相應(yīng)的鉆探設(shè)備，場地調(diào)查土壤監(jiān)測時一般鉆探設(shè)備鉆取采，采樣用具使用非金屬材質(zhì)，應(yīng)該使用木鏟、搪瓷盤、聚乙烯托盤或木質(zhì)托盤。如需采用金屬鉆頭破土?xí)r，應(yīng)用竹刀清除與狀態(tài)接觸面的土壤。例如場地調(diào)查土壤用鉆探設(shè)備鉆取得巖芯，應(yīng)用竹刀把與鉆探設(shè)備接觸的巖芯表面土壤刮去。有條件的配備X射線熒光光譜儀等便攜式快速測定儀，現(xiàn)場對土壤金屬含量進行快速篩查。

盛裝容器使用廣口玻璃瓶或聚乙烯密封袋，使用前需經(jīng)過驗收，不得有重金屬目標(biāo)物檢出。運輸存儲設(shè)備應(yīng)配備帶溫度顯示的便攜式冷藏箱，冷藏箱內(nèi)也可以配置經(jīng)過校準(zhǔn)后的溫度計，保存溫度應(yīng)在4 ℃以下。風(fēng)干設(shè)備使用木質(zhì)托盤或塑料托盤，有條件的配置土壤風(fēng)干機等輔助設(shè)備，加快土壤風(fēng)干進程。前處理普遍采用電熱板消解法和微波消解法，應(yīng)配置電熱板或微波消解儀，電熱板/微波消解儀等前處理設(shè)備應(yīng)經(jīng)過校準(zhǔn)驗收合格后方可投入使用。

土壤重金屬分析儀器主要是運用原子吸收光譜儀、原子熒光光譜儀、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀和X射線熒光光譜儀。檢測實驗室應(yīng)根據(jù)自身條件配備相應(yīng)的檢測分析儀器，儀器應(yīng)經(jīng)過校準(zhǔn)/檢定，校準(zhǔn)/檢定結(jié)果經(jīng)確認合格后方可投入使用，并制定好年度校準(zhǔn)計劃和期間核查計劃，確保儀器運行狀態(tài)良好。

3 監(jiān)測使用的試劑

實驗室對土壤重金屬監(jiān)測應(yīng)配備目標(biāo)物的標(biāo)準(zhǔn)溶液，標(biāo)準(zhǔn)溶液為有證國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，并配備有證標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣，質(zhì)控樣的目標(biāo)濃度與所測土壤濃度級別相當(dāng)，有條件的應(yīng)配備幾種不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣。實驗室需對標(biāo)準(zhǔn)溶液和標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣制定期間核查計劃并實施。

實驗室所用到的其他試劑應(yīng)符合檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求，硝酸、鹽酸、高氯酸等一般要求使用優(yōu)級純。所有的標(biāo)準(zhǔn)溶液、標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣和試劑均需通過驗收合格后方可使用。

4 土壤重金屬監(jiān)測流程

4.1 土壤采集

土壤采集參考中國生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《土壤監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》HJ166-2004和中國環(huán)境監(jiān)測總站發(fā)布的《土壤樣品采集技術(shù)規(guī)定》。根據(jù)監(jiān)測目的確定采樣深度，分為表層土采樣、分層采樣和剖面采樣[2]。表層采樣一般采集0～0.2 m土壤，為了使樣品有代表性，重金屬采樣一般使用混合采樣，設(shè)定在20×20 m區(qū)域內(nèi)多點取土，布點方法有對角線法、棋盤式法和蛇形法等，各點等量混合后合成一個樣品。若土壤明確或疑似污染滲透到深層，應(yīng)當(dāng)采用分層采樣法采集土壤樣品。采樣深度一般為0～0.2 m、0.5±0.1 m、1±0.1 m和1.5±0.1 m等，用取土鉆采集分層土壤樣品。若是場調(diào)土壤監(jiān)測則按場調(diào)要求深度采樣，可使用鉆探設(shè)備分層采樣。特殊要求的監(jiān)測需采用剖面采樣時，剖面的長寬深規(guī)格一般為1.5 m×0.8 m×1.2 m。土壤重金屬采樣量一般為1 kg，混合需均勻混合后按四分法棄取，留下所需的土壤樣品量裝入保存容器。

土壤樣品采集時，由采樣人填寫樣品標(biāo)簽和采樣記錄；樣品標(biāo)簽包含但不限于以下信息：樣品編號、采樣時間、點位名稱、監(jiān)測因子、樣品狀態(tài)和采樣人等。樣品標(biāo)簽一式兩份，一份放入土壤盛裝容器內(nèi)，一份貼土壤盛裝容器上。

4.2 土壤樣品制備

土壤樣品制備應(yīng)該分設(shè)風(fēng)干室和研磨室，風(fēng)干室應(yīng)朝南并嚴防陽光直射，通風(fēng)良好、無塵、整潔、無易揮發(fā)物質(zhì)。研磨室應(yīng)通風(fēng)良好，有除塵設(shè)施，研磨操作工位應(yīng)適當(dāng)隔離。

采集后的土壤制備需要先在風(fēng)干室將樣品風(fēng)干，將樣品全部置于木托盤、搪瓷托盤或聚乙烯托盤中，盤內(nèi)應(yīng)鋪一層牛皮紙，將土壤樣品攤成2～3 cm薄土層，適時翻動和壓碎，撿去土壤中混雜的磚瓦石塊和動植物殘體等。除了自然風(fēng)干，可采用土壤冷凍干燥機和風(fēng)干機等輔助設(shè)備進行干燥，但應(yīng)確保該輔助設(shè)備不會影響目標(biāo)物檢出。將風(fēng)干后的樣品放入聚乙烯封口袋中，用木棒、木槌碾壓敲打，逐次使用10目（2 mm）尼龍篩篩分，直至全部通過樣品篩。土壤重金屬監(jiān)測主要使用100目（0.149 mm）和200目（0.075 mm）粒徑的樣品。為保證土壤樣品分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，不可為使土壤樣品全部過篩而一次性將土壤樣品研磨至過小粒徑，應(yīng)采用逐級研磨，由粗及細邊磨邊篩的研磨方式，以免達不到粒徑分級標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 監(jiān)測土壤前處理

土壤重金屬總量監(jiān)測前處理制備方式主要有以下幾種：三酸消解法，微波消解法，堿熔法，根據(jù)監(jiān)測項目和經(jīng)濟效益選擇合適的前處理制備方式。特殊的土壤重金屬項目，如六價鉻應(yīng)采用堿溶液提取制備試樣，土壤中的砷、汞監(jiān)測適宜采用王水水浴法處理，有效態(tài)重金屬適宜使用DTPA浸提液浸提處理。同時做空白試驗、平行樣試驗和標(biāo)準(zhǔn)土壤質(zhì)控樣，空白試驗不加樣品，其余處理步驟同樣品前處理一致，每批次空白試驗不少于兩個。平行樣試驗和標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣每批次占樣品總數(shù)不少于5%，檢測標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定的按檢測標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

4.4 土壤試樣檢測

土壤重金屬樣品經(jīng)過前處理制備成上機試樣，根據(jù)監(jiān)測項目和試樣濃度選擇適宜的檢測方法。重金屬監(jiān)測方法一般是原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、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、極譜法、滴定法和波長色散X射線熒光光譜法等。風(fēng)干過100目篩的樣品應(yīng)先測樣品含水率，土壤最終結(jié)果是去除含水率之后的結(jié)果?？瞻自嚇拥慕Y(jié)果應(yīng)未檢出，否則應(yīng)查監(jiān)測過程是否有污染，該批次應(yīng)重新進行前處理。平行樣的結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)符合《土壤監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》HJ/T166-2004規(guī)定，檢測標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定時執(zhí)行檢測標(biāo)準(zhǔn)。土壤標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣結(jié)果應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)樣品結(jié)果的置信范圍內(nèi)，否則應(yīng)核查原因。

5 土壤重金屬監(jiān)測質(zhì)量的控制措施

5.1 防止交叉污染

土壤重金屬采樣盡量采用非金屬材質(zhì)，如必須使用金屬工具時，應(yīng)用竹刀刮去與金屬接觸表面。場地調(diào)查土壤鉆探取樣時，每個點位采樣前應(yīng)清洗鉆頭，盛托用具，采樣次序自上而下逐層采樣，采集不同的土壤樣品時應(yīng)更換手套等用具。土壤樣品在風(fēng)干的時候，風(fēng)干室的窗戶應(yīng)安裝防塵網(wǎng)，通風(fēng)良好、整潔，無易揮發(fā)性物質(zhì)，避免陽光直射土壤樣品，無酸或堿等污染。每層樣品風(fēng)干盤上下間距不少于30 cm，風(fēng)干盤之間保持不少于10 cm間隔。研磨工位應(yīng)互相獨立，每研磨完一個樣品工作臺位應(yīng)清理，重復(fù)利用的工具應(yīng)清洗。電熱板消解處理土壤樣品時注意保持各個樣品間的間距。

5.2 空白試驗

空白試驗是指不稱取樣品，按照土壤樣品消解前處理相同的步驟進行空白試樣制備。每批次樣品至少做2個實驗室空白，空白試樣監(jiān)測因子的測定結(jié)果應(yīng)低于方法檢出限。否則應(yīng)查明原因，該批次樣品重新消解處理。

5.3 精密性分析

出于對維護同批次土壤樣品檢測數(shù)據(jù)結(jié)果精準(zhǔn)程度的考量，檢測人員需要設(shè)定相對應(yīng)的平行試驗樣品，依托對平行監(jiān)測結(jié)果的對比分析達到減小土壤監(jiān)測過程中產(chǎn)生偶然誤差的目標(biāo)，同時達到盡可能增高同批次土壤重金屬監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)精準(zhǔn)程度的效果。每批次樣品平行樣品試驗不低于樣品總數(shù)的5%，測試結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)符合《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》HJ166-2004要求，檢測標(biāo)準(zhǔn)有要求時按檢測標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。實踐過程中，一旦發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測土壤樣品未達到合格要求的現(xiàn)象，相關(guān)工作人員必須第一時間對相應(yīng)土壤樣品實施重金屬含量的重新監(jiān)測。

5.4 準(zhǔn)確性分析

在展開土壤重金屬監(jiān)測的工作中，要求檢測人員主要依托測試標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品方法完成對土壤監(jiān)測的準(zhǔn)確性分析，盡可能申購國家有證標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品，若無標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品則對土壤樣品進行加標(biāo)回收測試驗證準(zhǔn)確度。實踐中，需要針對同一批次土壤監(jiān)測樣本中以每批次不少于5%的測試標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品或加標(biāo)樣品驗證。標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品測試結(jié)果應(yīng)在證書保證值范圍內(nèi)，加標(biāo)回收率應(yīng)符合相應(yīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)要求，否則該批次樣品應(yīng)重新檢測分析。

6 結(jié)語

土壤重金屬監(jiān)測是評價土壤是否存在重金屬污染的重要依據(jù)[2]。土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量對土壤污染程度排查、修復(fù)方案確定和治理效果評價有重要的意義。為了保證土壤環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)具有代表性、準(zhǔn)確性、精密性、完整性和可比性，土壤重金屬監(jiān)測質(zhì)量控制至關(guān)重要[3]。監(jiān)測單位和人員應(yīng)嚴格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測規(guī)范，落實質(zhì)量控制措施，為環(huán)保事業(yè)添磚加瓦。