土壤重金属监测过程与质量控制分析

汤大山(江苏省徐州环境监测中心，江苏 徐州 221000)

1 土壤重金属监测的意义

土壤是生态系统的重要组成部分之一，而且也是动植物生长的必要条件。如果土壤中含有较多的重金属，会通过植物吸收最终作用于人类，影响人体的健康。根据2020年第二次全国污染普查的公告，2017年全国水污染排放量中重金属(铅、汞、镉、铬和类金属砷)182.54 t，对生态环境造成了极大的压力。而当前我国正处于经济深度转型的关键时期，打造环境友好型社会、推进可持续发展以及促进人与自然和谐发展十分重要，所以必须重视土壤重金属污染的问题，借助土壤重金属监测来针对性的治理和保护土壤环境[1]。

重金属对人体有着极大的危害，例如铅超标会引起痉挛、颤抖，影响智力发育，甚至造成死亡；砷超标会影响细胞的代写，引起皮肤疾病和心血管疾病，而砷广泛的应用于杀虫剂和农药，每年都有大量的排放。在这种情况下，土壤重金属监测就显得尤为重要，借助监测可及时发现土壤的重金属污染，为后续的环境治理和保护提供数据支持。另外，土壤重金属监测也有助于发现污染的源头，对于控制污染物排放也有着重要的意义。因此，近几年国家持续强调土壤重金属监测的作用，并且出台了严格的措施，以此来推动可持续发展战略的落实。而《土壤污染防治行动计划》的颁布与实施为加强土壤污染防治，逐步改善土壤环境质量提供了政策的依据与支持。

2 土壤重金属监测过程分析

2.1 土壤样品的制备

制备土壤样品首先要取样，这需要根据土壤重金属监测的内容选择一定厚度的地表土壤，取样点的选择要合理，尽可能均匀分布在监测取样，同时也要能代表监测区域的整体情况。取样后要人工去除土壤中的杂质，然后装入试样袋密封保存。需要注意的是，密封后要在取样袋记录时间和地点等参数，同时对样品进行编号[2]。

取样的新鲜土壤不可直接进行检测，需要经过特殊的处理。一般而言，取样的土壤会在实验室进行制备，首先对土壤进行风干，待其成为半干状态后控制土壤的粒径，将大的壤快碾压至薄膜状态，之后吹风至完全干透。干透后的土壤样品还需要过筛和研磨，保障土壤样品的粒径低于200目。需要注意的是，在土壤样品制备的过程中要避免太阳直射，否则会影响土壤中重金属的比重，影响土壤重金属监测结果的精度[3]。

2.2 试剂和设备的准备

从当前的实际情况来看，土壤样品前处理方法有电热板法、水浴加热法、微波消解法、石墨消解法等，常用监测方法有原子荧光法、原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法，需用到的仪器有原子荧光光谱仪、石墨炉原子吸收分光光度仪、火焰原子吸收分光光度仪、测汞仪、ICP和IPC-MS仪等，需用到的试剂如表1所示。

表1 土壤重金属监测所需试剂

2.3 试验分析

土壤重金属监测的实验分析主要包括以下四个部分：

(1)样品消解。在土壤试验分析开始之前要进行样品消解，用高纯度的消解试剂来避免土壤测试的过程中受到不必要的污染。土壤样品的消解一般采用多元消解法，取定量的样品放入消解罐中，然后加入多元酸，如盐酸和硝酸等，试剂的浓度可根据土壤重金属监测的需求来进行选择。土壤样品消解完成后有的还需要在其中滴加高氯酸，之后在150 ℃的电热板上加热3～5 min，待样品冷却后再进行下一步的操作。

(2)样品测试。将处理好的样品放入特定的仪器中，如玻璃同心雾化室和IPC-MS，然后按照规定的步骤操作仪器，最后根据仪器测得的各种金属元素的浓度和取样量以及土壤的水分即可确定土壤中重金属的含量。

(3)精密程度分析。为保障土壤重金属监测结果的精密性，还需要进行平行样品监测试验，具体的操作是选择30%的土壤样品作为独立样本和平行样本，借助样本的对比可保障土壤样品消解的重现性，以此来判断分析仪器的稳定性和判定土壤重金属监测结果的精密度。

(4)准确度分析。为保证土壤重金属监测结果的准确性，应选取土壤标准样品进行验证，通常是选取几个不同金属含量的土壤标样，每个标样称取几个，并采用与土壤样品相同的消解步骤同时消解，取得的消解液再与样品消解液同时分析，将分析结果比照标准值及不确定度，来判断同一批次土壤样品的准确与否，从而确定结果的可信度。

3 土壤重金属监测中的质量控制措施

3.1 样品控制

土壤的样品直接关系到监测的结果，因此一定要对样品进行严格的控制。从当前的实际情况来看，我国有土壤环境质量取样标准，各地方也根据实际情况采取了进一步的完善措施。但是仍需要严格的进行把控，这样才能有效提高土壤重金属监测的精确性。首先在采样时要进行合理的分析，明确监测的目的，这样才能为后续取样工作的开展奠定基础。其次，在取样的过程中要深入进行土壤背景调查分析，确定重金属元素的种类和含量，并且针对性地分析其变化趋势。之后，在取样的过程中合理地布设取样点，保证所取的样品具有代表性。需要注意的是，采样点不能设置在堆肥边、田边或表层土被破坏的区域，采样点也可采用梅花形布点、棋牌室布点等方法，这需要根据实际的需求合理的进行选择。另外，样品袋也要确保其完整无损，所贴的标签有清晰、明确的信息，以此来保证原始样品能够满足检测的需求。除此之外，为了保证所取样品的一致性和代表性，需充分的混合后再分装，筛选后的样品也要进一步的均匀混合，以此来为后续的监测工作开展奠定基础[4]。

3.2 检测过程控制

为了保证监测的精度，要对同一样品在规定的条件下进行重复的测试，对比测试的结果，如果结果存在较大的误差，则证明检测过程存在问题，需进一步的完善。另外，还可采用精密性分析的方式，建立对应的平行试验样本，以此来把控监测的精度，并通过标准样品来确定实验结果的准确性。

实验仪器和实验试剂对监测的结果也有一定的影响，因此也要针对性的采取把控措施。首先相应的测试仪器需定期的维护和保养，严格按照操作手册来进行相关操作。其次，还需定期的校核实验仪器的测试精度，如果发现问题后及时的调整，这样才能降低实验仪器对监测结果的影响。另外对于实验试剂而言，其通常有保存条件的要求，所以也要按照相关的标准进行保存和使用。除此之外，实验试剂也有保质期，因此可采用标签来对试剂进行分类和标识，以此来降低实验试剂对监测结果的影响[5]。

土壤重金属监测离不开实验人员的参与，因此为了有效把控土壤重金属监测的质量，需要对实验人员进行针对性的培训，一方面要培训土壤重金属监测的规范操作流程，确保每个实验人员都具备相应的能力，另一方面要培训仪器和试剂的使用，土壤监测的各个流程均需要理论知识与实践操作，这就要求从事该行业的人员需要持证上岗，如环境监测行业就要求必须通过理论及操作的上岗证考试，取得上岗证，才可以持证上岗，这样参与相关项目的监测及分析测试工作才可以尽量减少人为因素对监测结果的影响。当然土壤环境监测还可不断引进新的技术和设备，用更为先进的手段来提高土壤重金属监测的准确性和精密度。

4 结语

土壤重金属含量超标对生态环境有着较大的影响，而且也会影响动植物和人类。随着我国工农业的不断发展，每年都有大量的重金属被排放到生态环境系统中，有很多无法被自然环境降解，它们通过不断的积累，最终导致土壤重金属超标。因此为了有效保护土壤生态环境，需要重点把控土壤重金属监测的工作，借助土壤重金属监测发现土壤中重金属的种类和含量的变化趋势，进而采取针对性的宏观调控以及微观的具体防护和治理措施。基于此，本文分析了土壤重金属监测的意义，从土壤样品的制备、试剂和设备的准备两方面探究了土壤重金属监测的全过程，最后从样品控制和检测过程控制两个方面总结了土壤重金属监测中的质量控制措施，希望可以借此给土壤重金属监测的相关研究提供一定的参考。