土壤重金屬監(jiān)測過程與質量控制分析

李揚璇

（廣州華鑫監(jiān)測技術有限公司，廣東 廣州 510663）

土壤是人類賴以生存的物質基礎。如果土壤中重金屬的含量超過相關標準后，將會導致土壤遭到破壞。而土壤的品質直接影響人們的生活、財產(chǎn)安全。土壤環(huán)境質量的監(jiān)控和保護，對于保障人民的生命安全有著十分重要的意義。在具體的土壤監(jiān)測工作中，要運用多種手段，以保證監(jiān)測結果可靠，為后續(xù)土壤利用工作提供依據(jù)。

1 土壤重金屬的來源

土壤中重金屬的來源主要有八大類。

第一是礦場。鉛、鋅礦常伴生鎘，而銅礦和金礦經(jīng)常出現(xiàn)伴生情況，一些礦場周圍地面重金屬的含量相對較高。此外，由于“三廢”治理的不到位，在實際開采時會造成重金屬超標。這類情況在湖南、云南、貴州、廣西等地區(qū)更為突出。同時，由于南部的酸性土地較多，土壤中的 Cd等元素含量較高，更容易被其它作物所吸收。

第二是工廠。其中，冶金、電鍍、塑料、電池、化工等行業(yè)是重金屬污染的重要來源，其中以污水、灰渣、煙塵等“三廢”為污染環(huán)境。主要集中在東北地區(qū)，長三角、珠三角等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)比較集中的地區(qū)。

第三是飼料。當前，很多飼料廠在豬、雞等農(nóng)畜的飼料中加入低檔的硫酸銅和砷粉。因為這種添加劑能殺滅家禽的寄生蟲，提高家畜的體質，還能使豬的肉質發(fā)紅。飼料中的重金屬含量過高，會對人體造成直接的傷害。

第四是肥料。肥料也是重金屬元素的主要來源，特別是部分磷鉀肥、復肥中重金屬鎘、鉻、鉛、砷等重金屬元素的含量較高。由于我國的農(nóng)民習慣性使用過多的化肥，加之南部地區(qū)實行多季節(jié)種植，造成了大量的肥料濫用。

第五是殺蟲劑。農(nóng)藥中經(jīng)常會出現(xiàn)各種重金屬，例如：醋酸苯汞、砷酸鉛等。在中國，殺蟲劑用量比全球平均值高2.5個百分點。根據(jù)統(tǒng)計，我國每年施用的殺蟲劑中，只有0.1%對害蟲有效，99.9%的殺蟲劑卻會對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的污染。

第六是地下河。由于我國北部水資源短缺，很多地區(qū)的居民生活和生產(chǎn)使用的主要水源是地下水，但是很多地區(qū)的土壤中存在著大量的重金屬。我國目前存在的地下水污染有三大類：工業(yè)、城市生活污水、農(nóng)村非點源污染。根據(jù)國家環(huán)境保護總局有關部門的報告，我國有63%的城市的地下水資源達到了I～III級，37%的城市達到了 IV～ V級。

第七是公路污染。由于汽車尾氣排放、輪胎（磨損）添加劑等重金屬的存在，造成了道路兩旁土壤中鉛、鋅等重金屬及 PFCs的污染。雖然已經(jīng)推行了幾年的無鉛化燃料，但是以前路邊的泥土中積累重金屬的并不會馬上被清除。

第八是生活廢水。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，使用未經(jīng)治理的工業(yè)廢水或生活污水，都會造成重金屬鎘、砷、鉛、汞等重金屬的侵染。特別是在我國北部，因缺水，利用工業(yè)廢水來澆灌的現(xiàn)象非常常見，其中海、遼、黃、淮四大區(qū)域的污染耕地占到了全國85%以上。

2 土壤重金屬的危害

在城鎮(zhèn)化進程中，由于工業(yè)廢水排放、污水灌溉、化肥、殺蟲劑的大量使用、機動車排放過多，導致了土壤中含有大量重金屬。土壤中的重金屬不僅改變了土壤成分、結構和功能，而且還會造成作物產(chǎn)量下降和嚴重的健康損害。如果土壤中的重金屬濃度超過了一定的標準，會導致農(nóng)產(chǎn)品中的某些重金屬被植物所吸附，再經(jīng)過種植、運輸、銷售，最終進入到消費者的生活中，對人體造成一定的危害。當前經(jīng)濟快速增長，土地資源日益緊張，土地污染問題也加劇了資源的過度消耗，這種現(xiàn)象如果得不到制止和處理，就會影響經(jīng)濟的增長。圖1具體體現(xiàn)了土壤中各種重金屬對人體所造成的危害。

圖1 土壤中各種重金屬對人體所造成的危害圖

3 重金屬土壤污染監(jiān)測

3.1 土壤樣品采集

首先，在現(xiàn)場取樣時，要根據(jù)土壤污染狀況，選取相應的表層土壤進行取樣，并對土壤進行預處理，去除雜質，將土壤中的雜質用試紙包封起來。其次，要在樣品上作好標記，將取樣時間、地點等參數(shù)記錄下來，對樣品進行科學地編號，以確保樣品信息的完整和準確。儲存樣品時，要有相應的樣品庫房，依照有關規(guī)范進行儲存。同時，要依據(jù)有關資料進行跟蹤檢查，避免在監(jiān)控啟動之前發(fā)生差錯，同時還要有一份樣品表格，上面要有具體的取樣紀錄，以便對樣品進行精確的監(jiān)測，準確土測定壤中的重金屬含量。

3.2 樣品制備

根據(jù)測定設備和測定的項目要求，對同一種試樣進行不同的處理，每一種粒度的試樣都有一定的需求。檢驗既要檢驗整個試樣的總重，還要檢驗各種大小試樣的質量。因此必須特別留意：受污染的試樣必須單獨放置在一個干燥的房間，而且不能與其它試件在一個試樣間進行過濾；樣品的編號應在風干、研磨和分裝過程中始終保持一致；對樣品的標簽進行定期的檢驗，防止樣品的標記模糊和遺失。對每個儀器進行擦洗，防止交叉感染。

3.3 監(jiān)測土壤前處理

首先，取樣時，土壤標記應與土壤保持一致，不得混淆，取樣時的取樣編號應保持一致。第二，樣品制作時，每次樣品加工后都要進行擦拭（清洗），防止樣品間相互污染。第三，及時發(fā)現(xiàn)一些具揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機物質或可提取性有機物質，而這些物質是不需要進行制備的。

3.4 土壤試樣監(jiān)測

3.4.1 激光誘導擊穿光譜法

該技術主要應用于對樣品的聚焦和汽化。需要用監(jiān)測設備，對采樣地區(qū)土壤中的重金屬元素進行采集，再由計算機進行分析[1]，從而確定其中的重金屬含量和種類。對樣品和組份進行量化和質量監(jiān)控，并對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行精確地分析。同時，對較干凈的試樣進行持續(xù)的測試，其結果更準確，且監(jiān)控手段也更可信。

3.4.2 X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜是一種比較好的監(jiān)測手段，可以根據(jù)在 X射線中的組成和含量的改變來定性和定量分析。具有無損監(jiān)測、成本低等優(yōu)點，能實現(xiàn)多個樣品的同時監(jiān)測和現(xiàn)場監(jiān)測。因此，在土壤監(jiān)測中的應用非常普遍，特別是在土壤中的重金屬含量監(jiān)測中，有著舉足輕重的地位。采用便攜式 X射線光度計，可以迅速測定出土壤中的Cr、Ni等元素，并與ICP-OES測試的數(shù)據(jù)有很好的關聯(lián)度[2]。因此，這種儀器既能確保監(jiān)測精度，又能節(jié)省監(jiān)測費用。

3.4.3 免疫法

采用免疫法分析土壤重金屬含量，監(jiān)測主要采用抗體反應原理，采用酶聯(lián)免疫吸附（ELISA）技術，以及免疫熒光技術進行快速監(jiān)測。這種監(jiān)測方法具有靈敏度高和快速監(jiān)測的優(yōu)點，但也有與重金屬組合成化合物的缺點。為了確保分析結果的準確性，分析人員必須選擇化合物。

4 土壤重金屬監(jiān)測質量控制

4.1 采樣控制

首先，要檢驗整個試樣的總重，還要檢驗各種大小試樣的質量。采樣時的土壤標簽與土壤始終放在一起，嚴禁混錯，樣品名稱和編碼始終一致。第二，必須在每處理一份樣后把制樣工具擦(洗)干凈，嚴防交叉污染[3]。第三，分析揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機物，或可萃取有機物時，無需制樣，應將新鮮樣品按特定的方法進行樣品前處理。

為了確保樣品的一致性，相關工作人員要嚴格按照有關土壤中重金屬的縮分工藝，將其制成樣品，并將其分成100 g每份，進行無污染的馬瑙球磨，直到它們都能穿過100目（0.149 mm）的孔徑。將處理后的試樣分成每份15～20 g，然后用密封袋裝好，以備進行重金屬含量的分析，剩余的樣品則作為副樣進行保存。

4.2 樣品運輸

樣品搬運時應采用樣品盒，防止樣品丟失、混淆或污染，取樣員將樣品轉交給樣品主管。若要遠距離運送，應使用密閉的集裝箱，并注明標記，緊固時要注意防潮。在樣品交接過程中，取樣員和樣品管理人員要將取樣記錄表和樣品標簽逐一對照，以保證樣品的正確。

4.3 樣品保存

樣品保存庫應干燥通風，避免陽光直射樣品，無交叉污染，防霉，防鼠蟻，蟲害等作用。既要保證樣品的安全，又要處理好樣品的相關資料，保證樣品的采集速度和質量。在出貨和清運時，必須有相關的記錄。

4.4 精密性控制

為降低土壤樣品中的雜質對測量準確率的影響，需要對測量數(shù)據(jù)進行校正。制作質量管理卡片，并依據(jù)樣品檢驗的范圍，對檢驗的正確與否進行評價。因此，監(jiān)測人員需要對問題的成因進行分析，并再次檢驗。當兩個并行樣品的成功幾率達不到要求時，監(jiān)測人員就需要增加并行樣品的數(shù)目，或者對樣品進行反復監(jiān)測。

4.5 準確性控制

要保證土壤中重金屬含量的監(jiān)測質量，必須對其進行精確地監(jiān)測，尤其是缺少質量監(jiān)控樣品時，該辦法對保證監(jiān)控的精度起到很大的作用[4]。在加入和循環(huán)過程中，同一批次的樣品要有20%的樣品。由于符合要求，且回收量監(jiān)控。因此，本工藝在無實驗條件下仍能維持較高的精確度。另外，有關的試驗資料應該被記錄下來，并進行儲存，以供以后參照及追蹤，以符合監(jiān)督的相關需要。

5 結語

總而言之，土壤重金屬的監(jiān)控程序和質量監(jiān)控是確保監(jiān)測數(shù)據(jù)具有代表性、準確性、完整性和可比性的保障，只有這樣才能夠得到全面、準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，為今后的技術研發(fā)奠定基礎，進而促進土地污染治理工作。同時，要確保所有工作人員能夠嚴格按照相關的采樣、樣品制備、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)中的標準要求，重視土壤樣品檢驗過程的每個細節(jié)，最終準確測出土壤中的重金屬含量。