淺談土壤重金屬監(jiān)測與質(zhì)量管理

楊 希

(山西省長治市環(huán)境監(jiān)測站業(yè)務(wù)調(diào)度室山西長治046000)

1 引言

隨著我國工、農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，大量未經(jīng)妥善處理的工業(yè)“三廢”和城鎮(zhèn)生活污水肆意向農(nóng)田排放，未經(jīng)處理的固體廢棄物也轉(zhuǎn)移到農(nóng)田，已造成農(nóng)田土壤環(huán)境的顯性污染和潛性污染。土壤污染、質(zhì)量退化、生態(tài)環(huán)境遭到破壞，這已成為我國農(nóng)村社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的最重大問題之一。通過有效可靠地監(jiān)測了解土壤污染現(xiàn)狀、評價土壤環(huán)境質(zhì)量，已成為控制土壤污染進一步加劇的關(guān)鍵，也是廣大環(huán)境工作者的首要工作。本文主要針對農(nóng)田土壤中重金屬的監(jiān)測過程和質(zhì)量管理的相關(guān)問題進行探討。

2 土壤重金屬污染狀況

土壤重金屬污染指的是由于人類的活動，造成土壤中含有的微量有害元素在土壤中的含量超過背景值，過量沉積而引起的含量過高，這時便產(chǎn)生了土壤重金屬污染。

引起土壤污染的重金屬一般包括 Hg、Pb、Cd、Cr、As等具有顯著生物毒性的金屬元素，以及具有一定毒性的Zn、Cu、Ni等。引起土壤重金屬污染的來源，主要是人們使用的農(nóng)藥、化肥，以及污泥和大氣沉降等，比如汞污染主要是來自于含有汞的廢水中，而鎘和鉛污染則主要來自工業(yè)冶煉排放的廢棄物。由于重金屬具有一定的特性，其在土壤中具有很小的移動性，不容易隨著水的淋澆而流失，也不能被微生物降解，因此，一旦通過食物鏈進入到人體內(nèi)，會產(chǎn)生較大的潛在危害，因此，對土壤中重金屬的監(jiān)測是一項重要的內(nèi)容。

3 土壤重金屬監(jiān)測程序

本文主要是以一般農(nóng)田土壤的綜合污染型土壤為樣本進行監(jiān)測分析來簡單探討土壤中重金屬的監(jiān)測與質(zhì)量管理。

3.1 監(jiān)測過程

3.1.1 采樣布點

土壤監(jiān)測按不同的污染類型來確定監(jiān)測布點方法。綜合污染型土壤監(jiān)測單元布點采用綜合放射狀、均勻、帶狀布點法。

3.1.2 樣品的采集與保存

對于土壤重金屬監(jiān)測過程的實驗，是針對一般性的農(nóng)田土壤污染情況，所以只需要采集地表0～20cm的表層土壤作為監(jiān)測樣品，樣品為農(nóng)田土壤混合樣。在進行采樣時需要將表層的草皮、石頭等雜物去除，在布設(shè)的采樣位置通過蛇形布點的方法進行多點采樣，在不同的采樣點采取的土壤質(zhì)量應(yīng)當盡量保持相同，并且將在布點采集的土壤樣本進行均勻混合，采用四分法取最終的樣品重量應(yīng)當在1kg左右。當樣本采集完成后，需要利用密封而且潔凈的塑料袋堿性保存，并且對樣本的信息進行標注，包括采集的時間、編號等，然后送往實驗室。在進行樣本采集的同時，利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)對樣本的位置進行精確的定位，同時在樣本采集的周圍進行拍照記錄，確保每個樣本都詳細地附上編號等信息，為后期的數(shù)據(jù)分析提供依據(jù)。

3.1.3 土壤樣品制備

土壤樣本送到實驗室之后，要先進行制備，制備的過程應(yīng)當參照《土壤元素的近代分析方法》、《環(huán)境監(jiān)測》，以及相關(guān)國家標準的相關(guān)規(guī)定作為依據(jù)。制備的過程較為復雜，首先需要將樣本進行風干，將樣本放置在白色的磁盤內(nèi)，放在避光、通風的位置進行慢慢的風干，達到半干狀態(tài)時將土塊進行壓碎壓勻，去除其中存在的植物根莖、石塊等雜物，并且將樣本鋪成薄層，在室溫下不斷翻動。需要注意的是，要避免陽光的直射與其他雜質(zhì)的摻入而導致二次污染。當土壤樣本充分風干之后，再經(jīng)過研磨、過篩、縮分等步驟，將樣本制備成粒度小于200目的試樣，用來實驗和分析。

3.2 樣品測試

3.2.1 設(shè)備與試劑

設(shè)備：Optima 2100 DV電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，玻璃同心霧化室，用于 Cr、Cu、Mn、Ni、Zn、Co、Pb、Cd等8種元素的分析;DMA80全自動直接測汞儀，用于土壤中汞含量的直接分析;ETHOS E全自動微波消解儀，用于土壤消解;Labtech電熱板。

試劑：標準溶液，SPEX ICP標樣;其余試劑HNO3、HCl、HF、HClO4均為優(yōu)級純試劑。

3.2.2 樣品消解

土壤消解試劑的選擇要考慮試劑純度和試劑種類兩個因素。監(jiān)測土壤時，選用高純的消解試劑可以減少消解過程可能引入的污染。土壤樣品的消解大都采用多元酸分解法。應(yīng)用廣泛的分析樣品制備硝酸、鹽酸、高氯酸等都是良好的微波吸收體。高氯酸能完全分解有機物質(zhì)，但熱濃高氯酸同有機物質(zhì)及容易氧化的無機物接觸時，有可能發(fā)生爆炸，所以在微波制樣中不使用高氯酸。

3.2.3 樣品處理與分析結(jié)果

經(jīng)過制備的土壤樣本的含水率與土壤顆粒的粒度是影響監(jiān)測結(jié)果的重要因素。土壤樣本中的含水率充分體現(xiàn)了土壤的風干程度，其對于土壤中金屬元素的含量的測量結(jié)果會產(chǎn)生一定的影響。本次研究活動主要是采用國家標準土壤水分測定法中的相關(guān)規(guī)定，確保土壤樣本的含水率保持在2.3% ～2.8%的范圍內(nèi)，該數(shù)值可以作為對樣本平均含水量進行分析的依據(jù)。土壤顆粒粒度越小越均勻，則檢測結(jié)果的真實性就越高。采用無須消解可以直接分析土壤中汞含量來考察土壤粒度對分析結(jié)果的影響，以消除消解等因素對分析結(jié)果的干擾分析結(jié)果，如表1所示。

表1 土壤顆粒粒度對分析結(jié)果的影響 (以Hg元素含量為例)

從表1中可以看出，200目的土壤顆粒的兩次測量結(jié)果基本一致，也可以看出該方法具有較高的重現(xiàn)性。而隨著土壤顆粒粒度的不斷增加，測量結(jié)果的差異也越來越大，沒有經(jīng)過篩分的測量結(jié)果更是存在著較大的差異，測量結(jié)果不具有可比性。由此也可以看出，土壤顆粒粒度越小結(jié)果越可靠，而200目的粒度對于監(jiān)測活動來說是最為合適的。

4 土壤重金屬質(zhì)量控制

質(zhì)量控制使誤差控制在容許限度內(nèi)，使分析數(shù)據(jù)在給定的置信水平內(nèi)，從而達至所要求的精密度和準確度。由于本課題涉及的土壤樣品數(shù)量較大，無法實現(xiàn)同批次消解，為保證測定結(jié)果的精密度和準確度，消除批內(nèi)和批次間的系統(tǒng)誤差十分重要。

4.1 精密度分析

批內(nèi)精度可采用進行適當?shù)钠叫袠拥臏y定，有助于減少偶然誤差，也有助于估計同批測定的精密度。而批次間精度則可設(shè)置質(zhì)控樣進行控制。平行雙樣測定不合格率(95%)時，除對不合格者重新平行雙樣測定外，應(yīng)再增加測定10% ～20%平行雙樣，直到合格率≥95%以上。

4.2 準確度分析

加標回收測定是檢驗測定結(jié)果準確度的一種方法，尤其是沒有質(zhì)控樣品時經(jīng)常使用加標回收的方法進行準確度的質(zhì)量控制。在一批試樣中隨機抽取10%～20%的試樣進行加標回收測定，當同批試樣較少時，應(yīng)適當加大測定率，每批同類試樣不應(yīng)少于2個。

5 結(jié)語

當前，隨著人們對土壤重金屬污染的重視程度不斷的增強，學術(shù)界關(guān)于土壤重金屬監(jiān)測的相關(guān)研究理論日漸增多，也提出了不同的研究方法滿足不同的研究需求。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，土壤重金屬監(jiān)測技術(shù)也向著更為安全、快速、易操作等方向發(fā)展，并且最終形成一套科學的、系統(tǒng)的監(jiān)測體系，以此促進我國土壤監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展。

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