土壤重金屬監測過程與質量控制分析

湯大山(江蘇省徐州環境監測中心，江蘇 徐州 221000)

1 土壤重金屬監測的意義

土壤是生態系統的重要組成部分之一，而且也是動植物生長的必要條件。如果土壤中含有較多的重金屬，會通過植物吸收最終作用于人類，影響人體的健康。根據2020年第二次全國污染普查的公告，2017年全國水污染排放量中重金屬(鉛、汞、鎘、鉻和類金屬砷)182.54 t，對生態環境造成了極大的壓力。而當前我國正處于經濟深度轉型的關鍵時期，打造環境友好型社會、推進可持續發展以及促進人與自然和諧發展十分重要，所以必須重視土壤重金屬污染的問題，借助土壤重金屬監測來針對性的治理和保護土壤環境[1]。

重金屬對人體有著極大的危害，例如鉛超標會引起痙攣、顫抖，影響智力發育，甚至造成死亡；砷超標會影響細胞的代寫，引起皮膚疾病和心血管疾病，而砷廣泛的應用于殺蟲劑和農藥，每年都有大量的排放。在這種情況下，土壤重金屬監測就顯得尤為重要，借助監測可及時發現土壤的重金屬污染，為后續的環境治理和保護提供數據支持。另外，土壤重金屬監測也有助于發現污染的源頭，對于控制污染物排放也有著重要的意義。因此，近幾年國家持續強調土壤重金屬監測的作用，并且出臺了嚴格的措施，以此來推動可持續發展戰略的落實。而《土壤污染防治行動計劃》的頒布與實施為加強土壤污染防治，逐步改善土壤環境質量提供了政策的依據與支持。

2 土壤重金屬監測過程分析

2.1 土壤樣品的制備

制備土壤樣品首先要取樣，這需要根據土壤重金屬監測的內容選擇一定厚度的地表土壤，取樣點的選擇要合理，盡可能均勻分布在監測取樣，同時也要能代表監測區域的整體情況。取樣后要人工去除土壤中的雜質，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間和地點等參數，同時對樣品進行編號[2]。

取樣的新鮮土壤不可直接進行檢測，需要經過特殊的處理。一般而言，取樣的土壤會在實驗室進行制備，首先對土壤進行風干，待其成為半干狀態后控制土壤的粒徑，將大的壤快碾壓至薄膜狀態，之后吹風至完全干透。干透后的土壤樣品還需要過篩和研磨，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程中要避免太陽直射，否則會影響土壤中重金屬的比重，影響土壤重金屬監測結果的精度[3]。

2.2 試劑和設備的準備

從當前的實際情況來看，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，常用監測方法有原子熒光法、原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體發射光譜法、電感耦合等離子體質譜法，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 土壤重金屬監測所需試劑

2.3 試驗分析

土壤重金屬監測的實驗分析主要包括以下四個部分：

(1)樣品消解。在土壤試驗分析開始之前要進行樣品消解，用高純度的消解試劑來避免土壤測試的過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，試劑的濃度可根據土壤重金屬監測的需求來進行選擇。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，待樣品冷卻后再進行下一步的操作。

(2)樣品測試。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，然后按照規定的步驟操作儀器，最后根據儀器測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測結果的精密性，還需要進行平行樣品監測試驗，具體的操作是選擇30%的土壤樣品作為獨立樣本和平行樣本，借助樣本的對比可保障土壤樣品消解的重現性，以此來判斷分析儀器的穩定性和判定土壤重金屬監測結果的精密度。

(4)準確度分析。為保證土壤重金屬監測結果的準確性，應選取土壤標準樣品進行驗證，通常是選取幾個不同金屬含量的土壤標樣，每個標樣稱取幾個，并采用與土壤樣品相同的消解步驟同時消解，取得的消解液再與樣品消解液同時分析，將分析結果比照標準值及不確定度，來判斷同一批次土壤樣品的準確與否，從而確定結果的可信度。

3 土壤重金屬監測中的質量控制措施

3.1 樣品控制

土壤的樣品直接關系到監測的結果，因此一定要對樣品進行嚴格的控制。從當前的實際情況來看，我國有土壤環境質量取樣標準，各地方也根據實際情況采取了進一步的完善措施。但是仍需要嚴格的進行把控，這樣才能有效提高土壤重金屬監測的精確性。首先在采樣時要進行合理的分析，明確監測的目的，這樣才能為后續取樣工作的開展奠定基礎。其次，在取樣的過程中要深入進行土壤背景調查分析，確定重金屬元素的種類和含量，并且針對性地分析其變化趨勢。之后，在取樣的過程中合理地布設取樣點，保證所取的樣品具有代表性。需要注意的是，采樣點不能設置在堆肥邊、田邊或表層土被破壞的區域，采樣點也可采用梅花形布點、棋牌室布點等方法，這需要根據實際的需求合理的進行選擇。另外，樣品袋也要確保其完整無損，所貼的標簽有清晰、明確的信息，以此來保證原始樣品能夠滿足檢測的需求。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一步的均勻混合，以此來為后續的監測工作開展奠定基礎[4]。

3.2 檢測過程控制

為了保證監測的精度，要對同一樣品在規定的條件下進行重復的測試，對比測試的結果，如果結果存在較大的誤差，則證明檢測過程存在問題，需進一步的完善。另外，還可采用精密性分析的方式，建立對應的平行試驗樣本，以此來把控監測的精度，并通過標準樣品來確定實驗結果的準確性。

實驗儀器和實驗試劑對監測的結果也有一定的影響，因此也要針對性的采取把控措施。首先相應的測試儀器需定期的維護和保養，嚴格按照操作手冊來進行相關操作。其次，還需定期的校核實驗儀器的測試精度，如果發現問題后及時的調整，這樣才能降低實驗儀器對監測結果的影響。另外對于實驗試劑而言，其通常有保存條件的要求，所以也要按照相關的標準進行保存和使用。除此之外，實驗試劑也有保質期，因此可采用標簽來對試劑進行分類和標識，以此來降低實驗試劑對監測結果的影響[5]。

土壤重金屬監測離不開實驗人員的參與，因此為了有效把控土壤重金屬監測的質量，需要對實驗人員進行針對性的培訓，一方面要培訓土壤重金屬監測的規范操作流程，確保每個實驗人員都具備相應的能力，另一方面要培訓儀器和試劑的使用，土壤監測的各個流程均需要理論知識與實踐操作，這就要求從事該行業的人員需要持證上崗，如環境監測行業就要求必須通過理論及操作的上崗證考試，取得上崗證，才可以持證上崗，這樣參與相關項目的監測及分析測試工作才可以盡量減少人為因素對監測結果的影響。當然土壤環境監測還可不斷引進新的技術和設備，用更為先進的手段來提高土壤重金屬監測的準確性和精密度。

4 結語

土壤重金屬含量超標對生態環境有著較大的影響，而且也會影響動植物和人類。隨著我國工農業的不斷發展，每年都有大量的重金屬被排放到生態環境系統中，有很多無法被自然環境降解，它們通過不斷的積累，最終導致土壤重金屬超標。因此為了有效保護土壤生態環境，需要重點把控土壤重金屬監測的工作，借助土壤重金屬監測發現土壤中重金屬的種類和含量的變化趨勢，進而采取針對性的宏觀調控以及微觀的具體防護和治理措施。基于此，本文分析了土壤重金屬監測的意義，從土壤樣品的制備、試劑和設備的準備兩方面探究了土壤重金屬監測的全過程，最后從樣品控制和檢測過程控制兩個方面總結了土壤重金屬監測中的質量控制措施，希望可以借此給土壤重金屬監測的相關研究提供一定的參考。