土壤重金屬監(jiān)測(cè)淺析

張召文

摘要：土壤是地球上生物賴以生存的重要組成部分。文章從國內(nèi)土壤重金屬污染現(xiàn)狀談起，從土壤的采樣、樣品的處理制備、樣品的檢測(cè)分析方法以及整個(gè)檢測(cè)過程總質(zhì)量控制等方面對(duì)土壤重金屬監(jiān)測(cè)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：重金屬監(jiān)測(cè)；重金屬污染；土壤采樣；樣品制備；樣品檢測(cè)；總質(zhì)量控制 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：X833 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0124-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.060

1 我國土壤重金屬污染現(xiàn)狀

土壤是地球環(huán)境的主要組成部分之一，主要指地球表面能夠生長(zhǎng)植被的地表層，是介于大氣、巖石、水和生物之間的構(gòu)成部分。大部分的土壤是由沙石和黏土以及各種有機(jī)物等成分混合而成的。土壤是大部分動(dòng)物、植物、微生物等賴以生存的基本物質(zhì)，土壤的優(yōu)劣直接影響我們的日常生活、生產(chǎn)以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

重金屬是指相對(duì)密度高于5的金屬元素及其化合物，其中在我們生活中能引起土壤污染的重金屬主要指鉛、汞、鎘、鋅、鉻、銅、鎳和類金屬砷等元素化合物。在環(huán)境污染中土壤的重金屬污染要比水體、空氣等污染更加隱蔽難測(cè)，并且土壤的自我修復(fù)能力相對(duì)水體和空氣來說較弱，一旦重金屬進(jìn)入環(huán)境土壤中的含量高于土壤的自身修復(fù)能力時(shí)，就會(huì)在土壤中形成污染并且不斷積累長(zhǎng)期存在，從而對(duì)土壤造成嚴(yán)重的破壞和污染。土壤被重金屬污染后，一旦在受污染的農(nóng)田里種植作物將會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物受到污染，最終經(jīng)過農(nóng)作物污染到食品，同時(shí)，被污染的土壤通過雨水滲透，水體流經(jīng)地表等過程造成江河、地下水等水體污染，一旦被人飲用將會(huì)給人體帶來極大的傷害

隨著我國城市化建設(shè)，工業(yè)及化學(xué)化工等領(lǐng)域的發(fā)展，加上農(nóng)業(yè)上對(duì)農(nóng)藥化肥等化工產(chǎn)品的應(yīng)用導(dǎo)致環(huán)境內(nèi)被重金屬污染的土壤逐年增加，對(duì)我們的人身健康和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了巨大的危害。根據(jù)我國農(nóng)業(yè)部的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國目前受污染的農(nóng)田灌溉區(qū)多達(dá)140*104公頃，其中被重金屬所污染的區(qū)域占總污染灌溉區(qū)的60%以上。我國每年有超過1200萬噸的農(nóng)作物被重金屬所污染，每年因?yàn)橹亟饘傥廴径鴮?dǎo)致的糧食減產(chǎn)高于1000多萬噸，每年農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失超過200億元人民幣。同時(shí)由于糧食含鎘量超標(biāo)會(huì)引起“痛痛病”，砷過量會(huì)導(dǎo)致肺癌、皮膚癌以及幾乎所有的重金屬過量都會(huì)引起人的神經(jīng)錯(cuò)亂、頭暈頭痛、關(guān)節(jié)病變、各種癌癥和結(jié)石等，所以土壤重金屬污染已經(jīng)嚴(yán)重危害到人類及畜類的健康。

2 土壤重金屬監(jiān)測(cè)治理辦法

根據(jù)我國環(huán)保監(jiān)測(cè)法案發(fā)現(xiàn)，土壤重金屬監(jiān)測(cè)在各種環(huán)境常規(guī)監(jiān)測(cè)里面逐漸占據(jù)了重要地位，其中對(duì)于灌溉區(qū)及各種農(nóng)田的土壤監(jiān)測(cè)已經(jīng)變得尤為重要。

2.1 土壤樣品采集

在各種環(huán)境監(jiān)測(cè)中土壤的監(jiān)測(cè)和水質(zhì)、大氣的監(jiān)測(cè)不同，水體和大氣均為流體，污染源混入后較易融合，由于大部分水體氣體等污染物可在限定范圍內(nèi)均勻分布，對(duì)于監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的采樣工作來說相對(duì)簡(jiǎn)單，代表性樣品容易采集。然而土壤中的重金屬污染物的轉(zhuǎn)移、混合等相對(duì)大氣、水體中的污染物更加困難，分布不均勻，各地點(diǎn)的污染程度差異很大，即便是采取多點(diǎn)、多次的采樣方法，采取的樣品也具有極大的局限性，因此土壤的監(jiān)測(cè)中，由于采樣的局限性所造成的誤差對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于實(shí)驗(yàn)的分析過程中造成的誤差。所以為了使監(jiān)測(cè)過程中采集的土壤樣品具有代表性，使監(jiān)測(cè)結(jié)果能反映土壤重金屬污染的真實(shí)情況，應(yīng)盡量降低采樣所造成的誤差。

對(duì)于土壤采樣點(diǎn)的布置既要考慮到土壤的綜合情況，也需依據(jù)實(shí)際的土壤污染情況和實(shí)際的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目確定。對(duì)于被重金屬污染的土壤進(jìn)行樣品采集，一般主要是采集表層的土壤，樣品采集深度約0～20cm。同時(shí)采樣布點(diǎn)的方法主要包括對(duì)角線布點(diǎn)法和梅花形布點(diǎn)法以及棋盤式布點(diǎn)法與蛇形布點(diǎn)法等方法，土壤采集過程中應(yīng)該對(duì)采樣點(diǎn)地勢(shì)、受污染程度以及土壤受污染程度等因素綜合考慮，然后選擇不同的布點(diǎn)方法，并且需要一年里在同一采樣地點(diǎn)進(jìn)行兩次監(jiān)測(cè)對(duì)比，采樣的同時(shí)要詳細(xì)記錄采樣的時(shí)間、編號(hào)、GPS定位等信息。

2.2 土壤樣品制備

土壤樣品的制備首先需要將采集的土壤樣品混合攪勻后反復(fù)按四分法進(jìn)行篩選取舍，最終需要留下1～2千克樣品供實(shí)驗(yàn)分析使用。在樣品制備過程中為了避免受細(xì)菌真菌等微生物的作用引起土壤發(fā)霉變質(zhì)，需要將樣品放置在陶瓷樣品盤內(nèi)或塑料薄膜上在通風(fēng)避光的環(huán)境下進(jìn)行風(fēng)干，當(dāng)樣品達(dá)到半風(fēng)干狀態(tài)時(shí)，需要將土壤樣品進(jìn)行處理，結(jié)節(jié)壓碎，同時(shí)去除樣品中的石塊，篩出殘余動(dòng)植物肢體等其他雜物。然后將篩選后的樣品均勻地鋪展成薄層狀，放在陰涼通風(fēng)處緩慢風(fēng)干，切勿將樣品放在陽光下直接曝曬同時(shí)需要經(jīng)常翻動(dòng)樣品。在樣品風(fēng)干的同時(shí)還要注意防止酸性和堿性等氣體以及其他灰塵等污染源對(duì)樣品造成二次污染。待樣品充分風(fēng)干后，通過研磨、篩分、縮分等規(guī)范的處理操作步驟，制備成粒度小于200目的最終樣品。最后將樣品混勻、裝瓶、貼標(biāo)簽、編號(hào)、儲(chǔ)存。樣品存儲(chǔ)時(shí)要盡量避免潮濕、高危、酸堿氣體和日光直曬等因素的影響，且制備的土壤顆粒越小越均勻最終的分析結(jié)果越準(zhǔn)確。

2.3 土壤樣品監(jiān)測(cè)分析

土壤樣品監(jiān)測(cè)之前需對(duì)其進(jìn)行消解，通常采用多元酸分解法，需使用高純度的消解試劑，以避免或減少消解過程中對(duì)樣品造成二次污染。

重金屬的定性定量檢測(cè)方法主要包括原子吸收分光光度法、分光光度法、等離子體發(fā)射光譜法、原子熒光分光光度法，這些方法在不斷改進(jìn)與修正的過程中已經(jīng)逐漸形成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及國家標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)土壤里重金屬檢測(cè)方法大都需要大型昂貴的檢測(cè)儀器設(shè)備，一般需要專業(yè)的人員進(jìn)行樣品測(cè)量分析，整個(gè)分析過程錯(cuò)綜復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集時(shí)間較長(zhǎng)，分析成本高，所以對(duì)于土壤重金屬的檢測(cè)目前國內(nèi)水平還需要改進(jìn)提高。

土壤重金屬監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及分析方法及監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)方法來源如下：

第一，《鎘 原子吸收光譜儀石墨爐原子吸收分光光度法》（GB/T 17141-1997）；《原子吸收光譜儀 KI-MIBK 萃取原子吸收分光光度法》（GB/T 17140-1997）。

第二，《汞 測(cè)汞儀冷原子吸收法》（GB/T 17136-1997）。

第三，《砷 分光光度計(jì)二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法》（GB/T 17134-1997）；《分光光度計(jì)硼氫化鉀-硝酸銀分光光度法》（GB/T 17135-1997）。

第四，《銅 原子吸收光譜儀火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17138-1997）。

第五，《鉛 原子吸收光譜儀石墨爐原子吸收分光光度法》（GB/T 17141-1997）；《原子吸收光譜儀 KI-MIBK 萃取原子吸收分光光度法》（GB/T 17140-1997）。

第六，《鉻 原子吸收光譜儀火焰原子吸收分光光度法》（HJ 491-2009）。

第七，《鋅 原子吸收光譜儀火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17138-1997）。

第八，《鎳 原子吸收光譜儀火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17139-1997）。

3 土壤重金屬監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制

土壤檢測(cè)質(zhì)量控制主要是為了確保所出具的土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確性、代表性、精密性、完整性和可比性。質(zhì)量控制要涉及土壤檢測(cè)的全部過程，包括精密度和準(zhǔn)確度分析兩個(gè)方面。

同批次樣品的精密度分析通常是通過對(duì)平行樣的測(cè)定，將誤差控制在合理的范圍內(nèi)，而批次間樣品的精密度分析則一般是設(shè)置質(zhì)控樣控制精密度。

準(zhǔn)確度的兩種分析方法包括加標(biāo)回收測(cè)定和標(biāo)土測(cè)定法。在沒有質(zhì)量控制的樣品制備過程中通常采用加標(biāo)回收的測(cè)定方法完成準(zhǔn)確的質(zhì)量控制，即在同一批土壤樣品中隨機(jī)選取一定量的樣品進(jìn)行加標(biāo)回收測(cè)定，如果同批樣品量不足時(shí)要適當(dāng)對(duì)樣品加大測(cè)定率，且每批次同類的試樣至少兩個(gè)。

4 結(jié)語

隨著社會(huì)的進(jìn)步，我國化工行業(yè)發(fā)展日新月異，同時(shí)在這些行業(yè)的發(fā)展過程中所帶來的各種環(huán)境問題也日漸體現(xiàn)出來，其中土壤重金屬污染也與日俱增，土壤中重金屬的監(jiān)測(cè)分析也變得必不可少。目前國內(nèi)關(guān)于重金屬檢測(cè)的前沿技術(shù)也一直在研究之中，并向著操作簡(jiǎn)便、迅速、精準(zhǔn)、安全等方向發(fā)展，相信最終會(huì)形成一套系統(tǒng)、科學(xué)的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方案，真正做到重金屬對(duì)土壤的污染的監(jiān)督控制預(yù)防。

參考文獻(xiàn)

[1] 熊毅.中國土壤[M].北京：科學(xué)出版社，1987.

[2] 魏復(fù)盛.土壤元素的近代分析[M].北京：中國環(huán)境

科學(xué)出版社，1992.

[3] 李斌，陳紅，李亮，郭文忠.我國菜田土壤重金屬

污染現(xiàn)狀及檢測(cè)技術(shù)分析[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，

2014，（4）.

[4] 劉候俊，韓曉日，李軍，韓立思.土壤重金屬污染現(xiàn)

狀與修復(fù)[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2012，（7）.

[5] 張繼舟，王宏韜，倪紅偉，馬獻(xiàn)發(fā)，袁磊.我國農(nóng)田

土壤重金屬污染現(xiàn)狀、成因與診斷方法分析[J].土壤

與作物，2012，（4）.

[6] 雷凌明.農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀與評(píng)價(jià)[D].西北農(nóng)

林科技大學(xué)，2015.

[7] 薛美香.土壤重金屬污染現(xiàn)狀與修復(fù)技術(shù)[J].廣東化

工，2007，（8）.

[8] 李想，張勇.我國蔬菜和蔬菜種植土壤的重金屬污染

現(xiàn)狀與一般規(guī)律[J].四川環(huán)境，2008，（2）.

[9] 所芳，賈銳魚.土壤重金屬污染研究現(xiàn)狀[J].中國西

部科技，2009，（16）.

[10] 劉鳳枝，徐亞平，馬錦秋.土壤中重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)

綜述[A].全國耕地土壤污染監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)研討會(huì)

論文集[C].農(nóng)業(yè)部環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，2006.

[11] 韓建麗.土壤污染現(xiàn)狀及其監(jiān)測(cè)防治[A].2015年中

國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].中國環(huán)境科學(xué)

學(xué)會(huì)，2015.

[12] 樊燕，劉洪斌，武偉.土壤重金屬污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)及

其合理采樣數(shù)的研究[J].土壤通報(bào)，2008，（2）.

[13] 閻波杰，潘瑜春，趙春江.區(qū)域土壤重金屬空間變

異及合理采樣數(shù)確定[A].國際農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管

理、檢測(cè)與溯源技術(shù)研討會(huì)論文集[C].國家農(nóng)業(yè)信

息化工程技術(shù)研究中心，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，北京農(nóng)業(yè)

信息化學(xué)會(huì)，北京農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)與農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)

技術(shù)研究中心，2008.

[14] 陳冠寧.藥材及其土壤中砷、汞、鉛、鎘、鉻檢測(cè)

方法研究[D].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[15] 楊希.淺談土壤重金屬監(jiān)測(cè)與質(zhì)量管理[J].綠色科

技，2012，（10）.

[16] 陳皓，何瑤，陳玲，劉海玲.土壤重金屬監(jiān)測(cè)過程

及其質(zhì)量控制[J].中國環(huán)境監(jiān)測(cè)，2010，（5）.

[17] 高海臣.土壤重金屬監(jiān)測(cè)與土壤環(huán)境質(zhì)量控制[J].科

技風(fēng)，2016，（17）.

[18] 王宇游，夏新，米方卓，陳純，馬芳.《土壤環(huán)境

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中六種重金屬測(cè)定精密度控制指標(biāo)研究

[J].土壤通報(bào)，2014，（6）.

[19] 陳恒.土壤重金屬監(jiān)測(cè)過程及其質(zhì)量控制[J].工程建

設(shè)與設(shè)計(jì)，2016，（12）.

（責(zé)任編輯：王 波）