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中國土壤環(huán)境監(jiān)測方法現(xiàn)狀、問題及建議

文章分類:新聞動態(tài)人氣:2,615 次訪問發(fā)表時間:2018-06-29

綜述了目前中國現(xiàn)行的土壤環(huán)境監(jiān)測國家標(biāo)準(zhǔn)方法和環(huán)保、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法,指出國家標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法側(cè)重于土壤污染物的檢測,而農(nóng)業(yè)和林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法側(cè)重于土壤營養(yǎng)元素及其有效態(tài)、理化指標(biāo)的檢測。針對現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)方法存在的一些問題(如檢測的土壤污染物種類少、部分方法先進性不足、土壤環(huán)境監(jiān)測的基礎(chǔ)研究薄弱以及方法的標(biāo)準(zhǔn)化尚待完善等),提出加強土壤監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法的頂層設(shè)計、合理增加土壤污染物的控制種類,及時更新方法、發(fā)展多組分測定方法,加強標(biāo)準(zhǔn)方法研究的系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性,以及逐步增加原位監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法等建議,為土壤監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展提供借鑒和參考。

土壤是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),關(guān)系人民群眾身體健康和美麗中國建設(shè),加強土壤環(huán)境保護是推進生態(tài)文明建設(shè)和維護國家生態(tài)安全的重要內(nèi)容。2016年國務(wù)院印發(fā)的《土壤污染防治行動計劃》中,就明確提出完成土壤環(huán)境監(jiān)測等技術(shù)規(guī)范制修訂、形成土壤環(huán)境監(jiān)測能力、建設(shè)土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、深入開展土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查、定期對重點監(jiān)管企業(yè)和工業(yè)園區(qū)周邊開展監(jiān)測等工作任務(wù)。監(jiān)測方法是監(jiān)測工作的基礎(chǔ),只有完善土壤環(huán)境監(jiān)測方法體系,加強土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)水平,才能保障監(jiān)測的科學(xué)性、規(guī)范性、準(zhǔn)確性以及評價結(jié)果的客觀性和合理性,從而掌握土壤環(huán)境的真實狀況,進一步推進土壤環(huán)境監(jiān)管。

根據(jù)質(zhì)量管理體系的要求,環(huán)境監(jiān)測應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)分析方法。中國土壤標(biāo)準(zhǔn)分析方法分為國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兩大類。國家和環(huán)保行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法側(cè)重土壤環(huán)境污染檢測,農(nóng)業(yè)、林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法則主要側(cè)重土壤營養(yǎng)元素及其有效態(tài)、理化指標(biāo)的檢測。筆者對目前中國土壤環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法進行綜述,指出存在的問題,并提出針對性的建議。

1 土壤污染物及其監(jiān)測方法

土壤污染物包括無機物(重金屬、酸、鹽等),有機物,化學(xué)肥料,農(nóng)藥(殺蟲劑、殺菌劑及除草劑),放射性物質(zhì),寄生蟲,病原菌和病毒等;近年來,一些新型污染物(如獸藥、抗生素、溴化阻燃劑、全氟化合物等)在土壤中的賦存、遷移等也成為研究熱點。

目前多數(shù)土壤監(jiān)測方法針對的是土壤中的無機物和有機物,按測定方式可分為2種:采樣后實驗室測定(又稱異位測定)和現(xiàn)場測定(又稱原位測定)。

實驗室測定方法中,針對土壤中的無機物,有光學(xué)分析法(如原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、原子熒光光譜法、X射線熒光光譜法等),儀器聯(lián)用法〔如電感耦合等離子體-質(zhì)譜法(ICP-MS)等〕,以及電化學(xué)法(如極譜分析法)和以特定化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的化學(xué)分析方法。其中光學(xué)分析法適用范圍廣,靈敏度較高,操作便捷,應(yīng)用廣泛;儀器聯(lián)用法可實現(xiàn)定性、定量分析,檢測靈敏度高、重現(xiàn)性好,但儀器較昂貴;極譜法選擇性好,可測定組分線性范圍寬,能實現(xiàn)連續(xù)測定,但易造成汞污染;化學(xué)分析法操作簡便,但樣品前處理復(fù)雜,靈敏度和選擇性都較低,目前使用較少。針對土壤中的有機物,分析方法主要有色譜分析法〔如氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC)〕,以及色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法〔如氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)和高效液相色譜-質(zhì)譜法(HPLCMS)〕。

現(xiàn)場測定方法中,針對無機污染物和有機污染物,測定方法分別有便攜式X 射線熒光光譜法和便攜式氣相色譜-質(zhì)譜法等。

2 中國土壤環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法現(xiàn)狀

土壤環(huán)境污染監(jiān)測中常用的標(biāo)準(zhǔn)方法是國家標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。迄今為止,中國有51個涉及土壤監(jiān)測的國家和環(huán)保行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法,其中無機物和有機物監(jiān)測方法分別為23個(表1)和17個(表2),3個放射性監(jiān)測方法(表3),8個土壤理化性質(zhì)及其他監(jiān)測方法(表4)。

  23個無機物監(jiān)測方法涵蓋了55種無機組分,包括33個元素總量(As、Cd、Co、Mn等),7種氧化物(SiO2、Al2O3等),7種鹽類(氰化物、硫酸鹽等)以及9種元素有效態(tài)(Cu、Fe 等)。涉及的前處理方法有3種:酸消解、堿熔和浸提(提取液有二乙烯三胺五乙酸、碳酸氫鈉、氯化鉀、氯化鋇等溶液)。酸消解方法最為常用,又分為2種體系(常壓和高壓),消解液有鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸、鹽酸-硝酸(王水)等。測定方法主要有8種:ICP-MS、波長色散X 射線熒光光譜法、火焰原子吸收分光光度法、石墨爐原子吸收分光光度法、原子熒光法、分光光度法、離子選擇電極法和重量法等。

17個有機物監(jiān)測方法涉及161個組分的測定,其中絕大多數(shù)是集樣品前處理和分析一體的方法,也有獨立的樣品前處理方法,如《土壤和沉積物有機物的提取加壓流體萃取法》(HJ 783—2016)。樣品前處理方法有6種:頂空、吹掃捕集、索氏提取、加壓流體萃取、微波萃取和超聲波提取等。分析方法有5種:GC、GC-MS、HPLC、高分辨GC-高分辨MS以及高分辨GC-低分辨MS等。161個測定組分中,包括16種多環(huán)芳烴,18種多氯聯(lián)苯單體,67種揮發(fā)性有機物,17種二惡英類,10種有機磷,8種有機氯,21種酚類以及丙烯醛、丙烯腈、乙腈和毒鼠強。

3個放射性監(jiān)測方法中,涉及钚和鈾2個元素,測定方法有放射化學(xué)分析法、固體熒光法和分光光度法等。

8個理化指標(biāo)等方法中,涉及5個測定指標(biāo)(電導(dǎo)率、氧化還原電位、有機碳、可交換酸度、干物質(zhì)和水分等),以及5種測定方法(電極法、滴定法、重量法、分光光度法和非分散紅外法等)。另外,農(nóng)業(yè)、林業(yè)也有土壤檢測標(biāo)準(zhǔn)方法,主要側(cè)重于土壤營養(yǎng)元素及其有效態(tài)、理化指標(biāo)的檢測,詳見表5和表6。農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法中,有21個涉及無機元素及其有效態(tài)測定的方法,有15個涉及土壤理化指標(biāo)的方法;林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法針對的是森林土壤,有15個涉及無機元素及其有效態(tài)測定的方法,有13個涉及土壤理化指標(biāo)的方法。

  3 中國土壤環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法存在的問題

3.1 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中監(jiān)測污染物的數(shù)量不足

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)方法中,未覆蓋目前中國生產(chǎn)、使用、排放的大量化學(xué)品及特征污染物。

一方面,特征污染物明確、但無標(biāo)準(zhǔn)方法監(jiān)測。如正在修訂的《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險篩選指導(dǎo)值》中,雖然規(guī)定了酞酸酯類、石油烴類、毒殺酚、滅蟻靈等污染物的風(fēng)險指導(dǎo)值,但目前尚缺標(biāo)準(zhǔn)方法,給該“指導(dǎo)值”的實際執(zhí)行造成技術(shù)瓶頸。

另一方面,如何確定企業(yè)用地的特征監(jiān)測因子難度更大。企業(yè)用地類型多樣,人類活動強度大,涉及各種化學(xué)品和生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的污染物,種類繁多,污染源類型復(fù)雜。在《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險篩選指導(dǎo)值(三次征求意見稿)》中,結(jié)合行業(yè)生產(chǎn)特征、污染物理化和毒性性質(zhì),將污染物項目分為9類:金屬與無機物、脂肪烴及其衍生物、單環(huán)芳烴及其衍生物、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯與二口惡英、有機農(nóng)藥、石油烴和鄰苯二甲酸酯,共包括121項土壤污染因子。但實際污染場地中,污染因子不限于這121項。如何合理篩選并科學(xué)監(jiān)測特征污染物,從而進一步有效管控其環(huán)境、健康風(fēng)險,是目前面臨的一個難題。

3.2 一些標(biāo)準(zhǔn)方法長期沒有修訂,新技術(shù)、方法難有法定地位

正在修訂的《農(nóng)用地環(huán)境土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中,測定土壤中六六六和滴滴涕的方法(GB /T14550—2003),還規(guī)定可以用填充柱分離方法,而目前幾乎很少有監(jiān)測單位自行填充色譜柱,普遍是購買商品化毛細管柱進行分離測定。又如,原子吸收分光光度法是測定重金屬所用的普遍方法,但以該方法為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)方法-銅/鋅、鎳、鉛/鎘的測定方法是1997年頒布的,且分散在GB/T 17138、GB/T 17139和GB/T 17141等3個標(biāo)準(zhǔn)中,意味著要分析1個樣品中的這5種元素時,至少要使用3種不同的標(biāo)準(zhǔn)方法,人力成本較高,時效性也不好。

3.3 土壤環(huán)境監(jiān)測基礎(chǔ)性研究較少,對標(biāo)準(zhǔn)方法的完整性、系統(tǒng)性、科學(xué)性技術(shù)支持不足

3.3.1 土壤粒徑規(guī)定不統(tǒng)一

無機樣品測定時要求的粒徑不統(tǒng)一(2.0、0.85、0.15、0.075mm等),使得樣品研磨環(huán)節(jié)時效性、可比性較差;有機樣品測定時是否研磨、研磨的尺度要求不一,實際操作時無所適從。

土壤粒徑是影響土壤光譜的重要因素之一,隨著土壤粒徑的減小,土壤光譜反射率呈現(xiàn)不同幅度的升高,小于0.154mm的土壤粒徑對土壤光譜反射率的影響最大?!锻寥拉h(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166—2004)的“常規(guī)監(jiān)測制樣過程圖”中規(guī)定,土壤樣品自然風(fēng)干、用四分法取壓碎樣、粗磨后,過孔徑2mm尼龍篩后可進行樣品入庫存檔,但在其中8.3.2小節(jié),又規(guī)定過孔徑0.25mm尼龍篩后,用于樣品庫存放以及土壤pH、陽離子交換量、元素有效態(tài)含量等項目的分析,前后規(guī)定有矛盾。測定土壤pH時,有要求研磨成粒徑為0.25mm的,也有要求磨成2mm的,所得的數(shù)據(jù)可比性如何,還有待商榷。

《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166—2004)還規(guī)定,土壤元素全量分析是用研磨到全部過孔徑0.15mm篩的樣品,這個規(guī)定有些片面,如X射線熒光光譜法測定就需要將土壤樣品研磨后過0.075mm篩。該規(guī)范中,要求用于農(nóng)藥測定的樣品,要研磨到全部過孔徑0.25mm篩,而早期的有機氯測定,的確是將樣品研磨成粒徑為0.25mm的,但通常土壤有機物(特別是易揮發(fā)、易分解等有機物)分析是用新鮮樣品,摻拌無水硫酸鈉或粒狀硅藻土研磨成“細粒狀”或“流砂狀”,有的分析方法不要求過篩,有的要求過1mm的金屬篩。

3.3.2 酸消解體系不統(tǒng)一

元素混酸(王水-高氯酸-氫氟酸)全溶、王水(部分全溶)、硝酸-過氧化氫法等前處理所用試劑體系不同,結(jié)果也不同,相應(yīng)的結(jié)果評價體系并未一一建立,使得有些測定結(jié)果不可比、也無法評判。

鹽酸-硝酸-高氯酸-氫氟酸的混酸“全酸”體系對樣品進行消解,獲得的是元素的全量,即將土壤晶格中的元素也一并提取出來;而其他一些酸浸漬法(如鹽酸-硝酸溶浸法、硝酸-硫酸-高氯酸溶浸法以及硝酸溶浸法等),對土壤中部分元素則是不完全的消解提取,測得的元素含量結(jié)果比“全酸”體系的測定結(jié)果要低。使用不同的前處理方法得到的分析結(jié)果,用同一個評價標(biāo)準(zhǔn)如《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618—1995)進行評價,不僅數(shù)據(jù)不可比,結(jié)論也不科學(xué)。

3.3.3 元素形態(tài)分析、有效態(tài)分析,在不同的場合概念不明確

在評估環(huán)境效應(yīng)時,往往不用土壤中元素總量數(shù)值,因為元素的遷移性、生態(tài)有效性、在生物體中的積累能力(又稱生物可給性),與該元素在環(huán)境中存在的物理形態(tài)及化學(xué)形態(tài)密切相關(guān)。生物可給性指化學(xué)物質(zhì)被吸收的能力和可能的毒性,是研究不同的形態(tài)被生物吸收或在生物體內(nèi)積累的過程。

元素在環(huán)境中的物理形態(tài)與化學(xué)形態(tài)分析即為“形態(tài)分析”,目前廣泛應(yīng)用的形態(tài)分析方法是由TESSIER等提出的土壤樣品重金屬元素順序提取法,該方法利用化學(xué)性質(zhì)不同的提取劑選擇提取樣品中不同相態(tài)的金屬元素,先后分別提取5態(tài):可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳水合氧化物結(jié)合態(tài)、有機物和硫化物結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài),有學(xué)者將這種方法歸為物理形態(tài)分析。化學(xué)形態(tài)分析又可以分為篩選形態(tài)、分組形態(tài)、分配形態(tài)以及個體形態(tài)等分析。

環(huán)境中的土壤元素有效態(tài)與生物可給性概念密切相關(guān),它與作物吸收效率有關(guān),指在植物生長期內(nèi)能夠被植物根系吸收的元素,其土壤中的含量與作物的吸收有較高的相關(guān)性。多數(shù)測定中有效態(tài)的提取液是二乙烯三胺五乙酸-氯化鈣-三乙醇胺(DTPA-CaCl2-TEA)緩沖溶液,可浸提出土壤中的銅、鐵、錳、鋅、鎘、鈷、鎳、鉛等元素。也有用0.1mol/L HCl或水浸提土壤中有效硼的,還有用1mol/L乙酸銨-對苯二酚溶液浸提有效態(tài)錳,用草酸-草酸銨溶液浸提有效態(tài)鉬,用pH為4.0的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液、0.02mol/L H2SO4、0.025%或1%的檸檬酸溶液浸提硅。酸性土壤中有效硫用H3PO4-HAc溶液浸提,中性或石灰性土壤中有效硫用0.5mol/L NaHCO3溶液浸提。土壤中有效鈣、鎂、鉀、鈉用1mol/L NH4Ac浸提,土壤中有效態(tài)磷用0.03mol/L NH4F-0.025mol/L HCl或0.5mol/L NaHCO3浸提。由于各元素有效態(tài)的浸提方法不同,至今針對污染元素有效態(tài)的限值標(biāo)準(zhǔn)還很難形成。

在一些應(yīng)用場合下,元素“形態(tài)分析”“有效態(tài)分析”概念并不很清晰,分析方法有差異,會造成不同分析方法所獲得的監(jiān)測結(jié)果可比性差,從而引起監(jiān)測信息發(fā)布時的混亂,也難以成為污染土壤的健康風(fēng)險判斷和評估等工作的科學(xué)技術(shù)支撐。

3.4 在方法的標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化方面尚有許多工作待開展

3.4.1 缺少原位監(jiān)測方法標(biāo)準(zhǔn)

至今,為數(shù)不多的土壤原位(現(xiàn)場)監(jiān)測方法,只是用于污染物的初步、快速篩查,以定性、半定量為主,檢測范圍有限,靈敏度也不高,沒有形成方法標(biāo)準(zhǔn),所得測定結(jié)果不能作為科學(xué)決策及環(huán)境管理的主要依據(jù)。

3.4.2 樣品前處理方法單獨成為標(biāo)準(zhǔn)還是融入分析方法中,缺乏頂層設(shè)計

美國EPA的方法體系是樣品前處理方法與分析方法相對獨立,使用時可以自由組合,但實驗室要有自己的標(biāo)準(zhǔn)操作程序(SOP),明確自己所用的前處理、分析方法。如EPA3000系列的方法為固體樣品有機物的前處理方法,其中EPA3540C方法為索氏提取、EPA3545A方法為加壓流體萃取、EPA3546A方法為微波萃取、EPA3550C方法為超聲波萃取等。而EPA8000系列為前處理后的有機樣品分析方法,如EPA8260是GC-MS法測定揮發(fā)性有機物;EPA8270D是GC-MS法測定半揮發(fā)性有機物;EPA8290A是高分辨GC-高分辨MS測定二惡英;EPA8318A是用HPLC 法測定氨基甲酸酯類等。中國的方法體系中,往往前處理和分析是“捆綁”在一個方法中的,如《土壤和沉積物多氯聯(lián)苯的測定氣相色譜-質(zhì)譜法》(HJ 743—2015)中,規(guī)定了微波萃取、超聲波萃取、索氏提取、加壓流體方法提取PCBs,并給出了具體的提取條件。但近期又有獨立的前處理方法標(biāo)準(zhǔn)頒布,如《土壤和沉積物有機物的提取加壓流體萃取法》(HJ 783—2016),規(guī)定該方法適用于土壤中有機磷農(nóng)藥、有機氯農(nóng)藥、氯代除草劑、多環(huán)芳烴、鄰苯二甲酸酯、多氯聯(lián)苯等物質(zhì)的提取。這樣一來,原有方法體系中“前處理+分析方法”的模式就被打破了?!扒疤幚?分析方法”的模式執(zhí)行簡單,規(guī)范性強,但若有新的前處理方法發(fā)展出來,由于重新考上崗證、將新方法納入質(zhì)量管理體系等工作需要一段時間,不能及時將新方法直接用于實踐;單純的前處理標(biāo)準(zhǔn)方法在具體實踐中比較靈活,但存在與原有“前處理+分析方法”的規(guī)定可能不一致的問題,且可能會有某些實驗室不制訂規(guī)范的作業(yè)指導(dǎo)書,選用前處理方法比較隨意,最終導(dǎo)致數(shù)據(jù)不可比。

今后是否沿用原有的體系,還是前處理方法相對獨立,需要從頂層設(shè)計上通盤考慮。

3.4.3 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制有待完善

以前的標(biāo)準(zhǔn)方法中,質(zhì)量保證與質(zhì)量控制的內(nèi)容較少;近年來頒布的標(biāo)準(zhǔn)方法中,從新方法制訂的角度,規(guī)定了“精密度”和“準(zhǔn)確度”等質(zhì)控指標(biāo),由多家實驗室對污染物分別進行多次重復(fù)測定而獲得。在日常樣品分析時,通常情況下分析人員無須對同一樣品進行3次以上的重復(fù)測定,也不太可能就一個樣品,去尋找其他實驗室來比對測定。因此,“精密度”和“準(zhǔn)確度”這2個質(zhì)控指標(biāo)在日常分析工作中指導(dǎo)意義并不大,需要研究制訂日常工作中實用、有效的質(zhì)控指標(biāo)及其評價標(biāo)準(zhǔn),尤其是不同土壤基質(zhì)下樣品的回收率、平行樣的測定偏差等量化評價指標(biāo)。

3.4.4 方法的先進性、普適性較難兼顧

標(biāo)準(zhǔn)方法的出臺,原則上需要1家方法研制單位和另外至少6家驗證單位,會導(dǎo)致一些需要用新型、價格較為昂貴的儀器(如高分辨GCMS、HPLC-MS-MS等)進行測定的污染物(如毒殺酚、多溴聯(lián)苯醚等),其標(biāo)準(zhǔn)方法不能及時制訂、頒布;而沒有標(biāo)準(zhǔn)分析方法,又導(dǎo)致一些新型儀器推廣使用受限,制約了新技術(shù)的發(fā)展。

又如X-熒光分析法,地質(zhì)部門已將其作為標(biāo)準(zhǔn)方法使用多年,實際工作中解決了批量樣品的快速、準(zhǔn)確檢測,但由于環(huán)保部門使用較少、配置儀器設(shè)備的單位較少,對該方法性能了解不全面、應(yīng)用經(jīng)驗不足,即使有標(biāo)準(zhǔn)方法頒布,在某些專項工作中還是不推薦使用。

4 中國土壤環(huán)境監(jiān)測方法發(fā)展建議

4.1 加強土壤監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法的頂層設(shè)計,合理增加土壤污染物的控制種類

建議結(jié)合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和污染控制標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)更新工作,將標(biāo)準(zhǔn)方法體系規(guī)范化、系統(tǒng)化的規(guī)劃和發(fā)展作為土壤監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法頂層設(shè)計的重點,例如,合理厘清標(biāo)準(zhǔn)方法與技術(shù)規(guī)范的關(guān)系;慎重考慮今后是將樣品前處理方法單獨設(shè)為一種系列標(biāo)準(zhǔn),與現(xiàn)有的實驗室分析標(biāo)準(zhǔn)系列并行,還是融入分析方法中,成為“一體化”的標(biāo)準(zhǔn);既繼續(xù)發(fā)揮經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)方法的作用、保持歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性,又兼顧和吸納先進、高效以及簡易、快速的監(jiān)測方法作為標(biāo)準(zhǔn)分析方法。

《國家環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)“十三五”發(fā)展規(guī)劃(征求意見稿)》中,擬新增14個無機物的標(biāo)準(zhǔn)測定方法,其中新增測定組分有硫化物、氟化物、Tl、Sn、六價鉻等;擬新增26個有機物的標(biāo)準(zhǔn)測定方法,其中新增測定組分有持久性有機污染物(PCB混合物、指示性毒殺酚、多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚、全氟辛基磺酸和全氟辛基羧酸、六溴環(huán)十二烷和四溴雙酚A),農(nóng)藥(苯氧羧酸類農(nóng)藥、阿特拉津和西瑪津、草甘膦、敵稗、代森錳鋅、殺蟲劑),酞酸酯類,烷基汞,總石油烴,揮發(fā)酚,醛/酮/醚類,苯胺類和聯(lián)苯胺類等;另外,還擬新增其他指標(biāo):有機化學(xué)物質(zhì)吸收常數(shù)、粒度、陽離子交換容量等標(biāo)準(zhǔn)方法。說明中國土壤監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法(尤其是有機物的標(biāo)準(zhǔn)方法)開發(fā)已經(jīng)受到一定的重視。建議在土壤目標(biāo)污染物的選擇上,針對農(nóng)田地塊,可以參考與土壤有關(guān)系的農(nóng)作物、食品殘留標(biāo)準(zhǔn)所控制的污染物(如相關(guān)食品安全國家標(biāo)準(zhǔn));針對企業(yè)用地,要在企業(yè)歷史調(diào)查基礎(chǔ)上,篩選特征污染因子,將與企業(yè)生產(chǎn)活動相關(guān)、對人體健康和土壤環(huán)境質(zhì)量影響較大、有可能對土壤(地下水)產(chǎn)生高風(fēng)險的污染物,初定為目標(biāo)污染物,同時要綜合考慮化合物特性(反應(yīng)降解、土壤吸附性、揮發(fā)性等),目前的分析測試技術(shù)水平以及國內(nèi)外土壤污染風(fēng)險評價情況等,確定目標(biāo)污染物,并參照國際方法、文獻中相對成熟的方法,建立目標(biāo)污染物的標(biāo)準(zhǔn)測試方法。

4.2 及時更新標(biāo)準(zhǔn)方法,大力發(fā)展多組分同時測定的高效方法

異位監(jiān)測主要包括化學(xué)實驗分析法和儀器分析法,目前幾乎很少使用化學(xué)分析法研究土壤重金屬、有機物,精度高、操作簡單、可同時測多個項目的儀器分析法(如GC、HPLC、ICP-AES、X射線熒光光譜法等),以及儀器聯(lián)用法是主流發(fā)展趨勢,從分光光度法、原子吸收分光光度法到ICP、ICP-MS,從色譜法到色譜-質(zhì)譜聯(lián)用,所能測的目標(biāo)物范圍更廣,監(jiān)測精度從mg/kg到μg/kg,再到ng/kg,痕量污染物的檢出限逐漸降低?!秶噎h(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)“十三五”發(fā)展規(guī)劃(征求意見稿)》中,新增的分析方法有ICP-AES、催化熱解-原子吸收法、HPLC-MS、GC-原子熒光法等,也吸納了儀器聯(lián)用的技術(shù)手段。食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)中,水果和蔬菜、糧谷、茶業(yè)中,分別同時測定500、475、448種農(nóng)藥殘留,這種多殘留的測定技術(shù)也值得環(huán)保領(lǐng)域借鑒。

4.3 科學(xué)研究標(biāo)準(zhǔn)方法,加強其系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性

今后土壤監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法開發(fā)可緊緊圍繞土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、污染場地修復(fù)限值、農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等的需求,也可以將相對成熟的文獻方法進行標(biāo)準(zhǔn)適用性轉(zhuǎn)化,相對縮短方法標(biāo)準(zhǔn)研制的周期;在方法規(guī)定的細節(jié)方面進一步予以梳理(如元素篩分的粒徑相對統(tǒng)一),便于提高測定效率;在測定方法與評價標(biāo)準(zhǔn)的匹配性方面要予以重視,土壤元素總量、形態(tài)和有效態(tài)測定方法均各有側(cè)重,元素總量符合國家現(xiàn)行的土壤評價標(biāo)準(zhǔn)體系,且測定體系相對統(tǒng)一,結(jié)果可比性強;元素有效態(tài)能有效評估污染物可能的遷移、土壤污染對地下水的影響,更能反映環(huán)境效應(yīng),這些監(jiān)測的目的不同,均需要研究,不可厚此薄彼;另一方面,應(yīng)將總量、形態(tài)、有效態(tài)的評價方法與監(jiān)測方法一一匹配,不管是元素形態(tài)分析還是有效態(tài)分析,需要模擬植物在土壤中生長的實際情況與多種因素對形態(tài)及生物可給性的綜合影響,通過大量實測數(shù)據(jù),探索具有普適意義的生物可給性方法學(xué),并最終形成規(guī)范化的分析方法體系及可操作的控制標(biāo)準(zhǔn)體系。

4.4 鼓勵原位監(jiān)測方法的探索,使之盡可能準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)化

原位監(jiān)測可實現(xiàn)快速、非破壞、大面積地監(jiān)測土壤污染物,實驗周期短,目前研究熱點有便攜式X-熒光光譜、高光譜遙感探測、生物發(fā)光技術(shù)(針對無機物)、便攜式GC-MS(針對有機物)等,但技術(shù)大多處于定性或半定量化試驗階段,研究思路可借鑒,大面積推廣應(yīng)用仍需驗證。對區(qū)域土壤進行監(jiān)測時,可先用原位監(jiān)測進行前期摸底調(diào)查,然后有針對性地重點選擇異常點或面,用標(biāo)準(zhǔn)方法深入監(jiān)測。原位監(jiān)測的總體趨勢是向精度更高的微觀探索技術(shù)和節(jié)約時間成本的中觀、宏觀監(jiān)測技術(shù)發(fā)展,不僅可用遙感技術(shù)對土壤重金屬進行實地定位觀測,還可用不同時期的影像疊加,對比觀測土壤質(zhì)量變化情況;通過近紅外、熱紅外接收的遙感影像、光學(xué)偵測和修正(LIDAR)探測、計算得到組分含量,實現(xiàn)土壤污染物的定性、定量監(jiān)測。

5 結(jié)論

中國土壤監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法包括國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兩大類,其中國家標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重于土壤污染物的檢測,農(nóng)業(yè)和林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重土壤營養(yǎng)元素及其有效態(tài)、理化指標(biāo)的檢測。在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)方法中,監(jiān)測污染物的數(shù)量不足,一些標(biāo)準(zhǔn)方法長期未修訂導(dǎo)致新技術(shù)和新方法尚無法定地位,土壤環(huán)境監(jiān)測的基礎(chǔ)性研究較少,對標(biāo)準(zhǔn)的完整性、系統(tǒng)性、科學(xué)性技術(shù)支持不足,在方法的標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化方面尚有許多工作待開展。建議加強土壤監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法的頂層設(shè)計,合理增加土壤污染物的控制種類;及時更新標(biāo)準(zhǔn)方法,發(fā)展多組分同時測定的高效方法;科學(xué)研究標(biāo)準(zhǔn)方法,加強其系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性;鼓勵進行原位監(jiān)測方法的探索,使之盡可能地準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)化。

來源:《中國環(huán)境監(jiān)測》2018年2期

作者:胡冠九1,陳素蘭1,王光2

單位:1.國家環(huán)境保護地表水環(huán)境有機污染物監(jiān)測分析重點實驗室,江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心;2.中國環(huán)境監(jiān)測總站,國家環(huán)境保護環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制重點實驗室

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