土壤重金属的监测与质量控制研究

该文首先针对土壤重金属污染的概念进行了阐述，并分析了土壤重金属污染的主要来源与危害，接着对土壤重金属污染的主要监测技术做了简要的介绍，最后对土壤重金属监测质量的控制进行了总结，通过该文的研究能够在一定程度上提升土壤重金属污染监测的准确性，为我国的土壤安全提供保障。

1 土壤重金属污染的概念

土壤重金属污染是指在土壤中含有大量的Hg、Cd、Pb、Zn等有毒的重金属元素，这些重金属元素在土壤中与土壤中的无机物和有机物发生化学反应生成无法被微生物分解的新型混合物，这些含有毒素的混合物一方面大量积累引发土壤发生质变，另一方面被土壤中的植物甚至是粮食吸收，最终进入人体，对人类的身体健康造成严重的威胁。众所周知，土壤的吸附性极强，且重金属极难分解，因此土壤中的重金属无法轻易地排除，只能被动地存在于土壤之中。

2 土壤重金属污染的主要来源与危害分析

2.1 农业化肥污染

为了保证粮食的产量，人们使用化肥的剂量越来越大。化肥中含有大量的重金属元素，如镉，另外农业生产使用的农药中含有的汞和砷也是导致土壤重金属污染的主要因素。

2.2 工业污染

21世纪以来，我国工业产业中象钢铁加工行业、电解铝行业、煤矿开发以及石油开采等行业蓬勃发展，这些工业行业都是高耗能、高污染行业，在生产过程中产生大量的工业废渣和工业废水，这些工业污染物分别以固态和液态的方式进入土壤中，对土壤造成重金属污染。

2.3 灌溉污染

为了节约水资源，提高水源的利用率，一些地区经常使用生活污水进行农田灌溉。虽然在进行农田灌溉前污水处理厂会对生活污水进行适当地处理，但无法避免仍有部分重金属元素存在，因此使用这样的生活污水对农田进行灌溉，污水中含有的重金属会随着水源直接渗透到土壤中，对土壤造成重金属污染。

2.4 汽车尾气污染

随着汽车保有量的提升，汽车尾气排放量剧增，汽车尾气中的铅污染会与土壤充分接触，慢慢改变土壤的结构性质，造成土壤污染。

2.5 居民生活垃圾污染

当前我国垃圾处理厂数量有限，垃圾处理技术也有待提高，多数的生活垃圾都是通过掩埋的方式进行集中处理，生活垃圾中如果存在废旧电池、电器或者金属，在掩埋过后自身的重金属就会慢慢地渗入土壤中，造成土壤污染。

3 土壤重金属污染的主要监测技术

当前我国主要的土壤重金属污染监测技术包括光谱监测技术和电化学分析监测技术，下面我们就这些技术进行逐一的介绍分析。

3.1 光谱监测技术

3.1.1 原子吸收光谱监测

原子吸收光谱监测又被称为原子吸收分光光度分析监测，它的监测原理是气态原子可以吸收一定波长的光辐射，通过利用待测组分原子蒸气对特征物质的吸收作用进行定量分析的方法。这种利用原子吸收光谱法对土壤中重金属污染进行监测的技术，具有较高的灵敏度和准确性，操作简单快捷。但是该方法也存在一些弊端，象无法对土壤中的非金属污染元素进行监测，另外如果土壤中存在多种重金属污染元素也无法一次性监测。

3.1.2 原子荧光光谱监测

原子荧光光谱监测是对原子在辐射能激发下发射的荧光强度进行收集和测定，并根据荧光强度与待测物中该元素的含量成正比的原理计算分析出待测元素含量的方法。具体操作步骤与原子吸收光谱监测类似，同样使用空心阴极灯向待测元素原子蒸汽中发射一条入射光，这时待测元素会产生原子荧光，荧光的强度与待测元素的浓度成一定比例关系，通过荧光强度就能够计算出待测元素在待测物中的含量。

3.1.3 电感耦合等离子体发射光谱监测

这种监测方法利用了原子和离子在电感耦合等离子炬的激发下，会产生特征辐射、发射特征光谱，并通过对这种特征光谱进行定量分析，从而计算出土壤中各元素的含量的方法。该方法运用电感耦合等离子体光谱仪得以实现，监测也更为简单快捷，另外分析精度高、样品范围广也是电感耦合等离子体发射光谱监测的主要特点，如今该技术在土壤重金属污染监测中已经得到了广泛的应用。

3.1.4 电感耦合等离子体发射质谱监测

这种方法中样品由载气带入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气体中被充分蒸发、解离、原子化和电离，转化成的带电荷的正离子经离子采集系统进入质谱仪，质谱仪根据离子的质荷比即元素的质量数进行分离并定性、定量分析。在一定范围内，元素质量数处多对应的信号响应值与其浓度成正比。该方法分析精度更高，在土壤重金属污染监测中已经得到了广泛的应用。

3.1.5 X射线荧光光谱分析 (XRF)

XRF荧光光谱仪是利用XRF监测原理实现对各种元素成分进行快速、准确、无损分析。一台典型的X射线荧光 (XRF) 仪器由激发源 (X射线管) 和探测系统组成，X射线管产生入射X射线 (一次X射线) ，激发被测样品。受激发的样品中每一种元素会放射出二次X射线，并且不同的元素所放射出的二次X射线具有不同的能量特性和波长特性。探测系统测量这些放射出来的二次X射线的能力和数量，然后仪器软件将探测系统收集到的信息转换成样品中各种元素的种类和数量。

3.2 电化学分析监测技术

电化学分析监测技术主要是通过电化学传感器对土壤中的重金属含量进行监测的技术，这种监测技术以其高度自动化的特点被广泛地应用于土壤重金属含量现场快速监测之中。当然，电化学分析监测技术也存在一定的缺点，它经常会受到土壤中大分子颗粒物或者有机物的影响，导致分析测量结果存在一定的误差，因此设计研发人员应该以传感器的抗干扰性为主要研究对象，努力设计出更精准的监测仪器。

4 土壤重金属监测质量的控制

4.1 样品采集质量控制

要想保证土壤重金属监测的质量，样品选择具有合理性和代表性是前提和基础。因此在样品采集前应该先对现场进行充分的地质勘查，根据勘查结果制定完整详细的采样方案。需要注意的是在采样过程中一定按照方案中的位置和数量进行采集，防止采样过程中土壤受到污染，并做好相应的采样记录。

4.2 监测准确度、精密度控制

每批样品应至少测定10%的平行双样，如果平行双样的监测结果不符合监测准确标准，那么需要添加10%的平行双样重新进行监测，直至监测结果达到合格标准。考虑到基体干扰，每批样品应测定一个基体加标和一个基体重复加标，控制加标回收率在70%～130%，也可以使用有证标准样品代替加标，其测定值在标准要求的范围内。

4.3 报告数据质量控制

最后要对土壤重金属监测报告的数据进行质量控制，建立数据质量保证责任制度，确保每一环节都不存在可疑数据和问题数据。

5 结语

在当前背景下，人们的环保意识逐渐提升，尤其是对土壤重金属污染问题的关注程度逐年增大，因此相关技术人员应该积极创新土壤重金属的监测方法和技术，并且对土壤污染源进行合理的控制和管理，促进我国土壤污染的治理，更好的实行可持续发展战略。

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