工业遗留场地土壤检测中重金属污染物的全量分析方法

工业遗留场地因历史生产活动常富集铅、镉、铬、汞等重金属污染物，其土壤重金属全量分析是污染风险评估、修复方案制定的核心依据。全量分析需准确测定土壤中重金属的总含量——涵盖矿物晶格结合态、有机物结合态等所有赋存形态，直接关系到场地环境管理的科学性与精准性。本文结合一线检测实践，系统梳理工业遗留场地土壤重金属全量分析的关键方法、前处理流程及质量控制要点，为检测人员提供可落地的实操参考。

工业遗留场地土壤重金属全量分析的核心目标与样本要求

工业遗留场地重金属全量分析的核心目标，是还原土壤中重金属的“总负荷”——区别于有效态分析（仅测生物可吸收部分），全量分析能真实反映场地污染的累积程度。例如，某化工厂储罐区土壤中的镉可能以硫化镉（CdS）形式存在，若仅测有效态会低估风险，全量分析才能为后续修复（如固化稳定化）提供准确依据。

样本采集需遵循“空间代表性”原则。工业场地通常采用网格布点法（如10m×10m网格），针对原生产设施（如车间地面、污水处理池）增设加密点；对于深层污染（如重金属垂直迁移至地下水层），需分层采集（0-0.5m、0.5-1m、1-2m），避免漏测深层土壤的重金属含量。采集的样本需装入清洁聚乙烯瓶（避免玻璃容器引入铅、镉），密封后4℃冷藏运输，防止湿度变化导致元素形态转化。

样本制备需严格控污。鲜土自然风干（避免暴晒，防止汞挥发）后，用玛瑙研钵研磨，过20目筛（用于酸消解）或100目筛（用于石墨炉AAS）。注意：研磨工具禁止使用铁质或不锈钢材质——这类工具会引入铁、锰等杂质，必须选用玛瑙或聚四氟乙烯。

土壤样本前处理：全量分析的关键前置步骤

前处理的核心是“彻底消解”——将固态重金属转化为可溶离子态。常用酸消解体系为“硝酸-盐酸-氢氟酸-高氯酸”四酸组合：硝酸氧化有机质，盐酸溶解碳酸盐，氢氟酸破坏硅酸盐晶格（释放包裹的重金属），高氯酸分解剩余有机物并赶酸。操作流程：取0.5g风干土样于聚四氟乙烯罐，加5mL硝酸、2mL盐酸、3mL氢氟酸、1mL高氯酸，预消解1h后，150℃赶酸至冒白烟，剩余1-2mL时冷却，用5%硝酸定容至25mL。

碱熔法适用于难酸溶元素（如铬、钛），常用熔剂为碳酸钠或过氧化钠。取0.2g土样与2g碳酸钠混合，马弗炉800℃熔融30min，冷却后用稀盐酸浸取。碱熔法消解彻底，但会引入大量钠基体，需通过稀释或基体匹配消除干扰。

前处理注意事项：汞、砷等易挥发元素需低温消解（如王水60℃水浴），避免高温损失；赶酸温度需≤180℃——过高会导致铅、镉挥发；消解罐需用10%硝酸浸泡24h，超纯水冲洗，防止交叉污染。

原子吸收光谱法（AAS）：传统可靠的全量分析技术

原子吸收光谱法（AAS）基于基态原子吸收特征光，分为火焰AAS（FAAS）和石墨炉AAS（GFAAS）。FAAS适合高浓度元素（如铜、锌，检出限0.05-0.5mg/kg），GFAAS适合低浓度元素（如镉、铅，检出限0.001-0.01mg/kg）。

以某电镀厂铅全量分析为例：采用GFAAS法，消解液加0.1%磷酸二氢铵（基体改进剂，抑制铅挥发），设定石墨管程序（干燥120℃30s、灰化450℃20s、原子化1800℃5s），测定283.3nm波长吸光度。结果显示，该厂土壤铅含量达560mg/kg，远超GB 36600-2018第一类用地筛选值（80mg/kg）。

AAS优势是操作简单、抗干扰强，但缺点是单元素测定——若需测多种元素，需多次消解，效率较低。

电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）：多元素同时分析的高效工具

ICP-OES利用等离子体激发元素发射特征光谱，可同时测定10余种元素（如铜、锌、铅、镉），适合工业场地“多污染物共存”的特点。其原理：待测元素进入6000-10000K的等离子体，被激发至高能态，返回基态时发射特征光谱，通过光谱强度计算含量。

以某钢铁厂土壤分析为例：ICP-OES一次消解可测铬、镍、锰等元素。设定氩气流量（冷却气15L/min、载气0.8L/min），选择特征谱线（铬267.7nm、镍232.0nm），结果显示铬含量达1200mg/kg（GB 36600第二类用地筛选值250mg/kg），镍达450mg/kg（筛选值190mg/kg）。

ICP-OES干扰解决：光谱干扰（如铁与锰谱线重叠）选次要谱线；基体干扰（高钙镁）稀释样本或基体匹配。

电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）：超痕量分析的终极选择

ICP-MS结合等离子体离子化与质谱高分辨率，可测ppt级痕量元素，是汞、砷等“低浓度、高毒性”元素的首选。原理：元素离子化后，按质荷比分离，检测离子流强度。

以某农药厂汞分析为例：汞易挥发，前处理用王水水浴消解（0.5g土样加5mL王水，60℃水浴2h），冷却后加10mL水，用硼氢化钾还原为汞蒸气，导入ICP-MS。设定射频功率1500W，选汞同位素202Hg，内标用锗72Ge校正漂移。结果显示，汞含量0.8mg/kg（GB 36600第一类用地筛选值0.38mg/kg）。

ICP-MS注意事项：进样系统需用10%硝酸浸泡24h，防记忆效应；样品需过0.45μm滤膜，防堵塞雾化器；内标物需与待测元素质量数接近（如测铅用铟）。

全量分析中的质量控制：确保数据准确的核心环节

空白样控制：每批做2个试剂空白，值需低于检出限1/2。若空白铅含量0.02mg/L，而样本消解液铅0.05mg/L，结果无效——需换试剂或清洁消解罐。

平行样控制：每批10%平行样，相对偏差≤10%（石墨炉AAS≤15%）。若平行样铅120mg/kg与150mg/kg（RSD20%），需重新采样或消解。

标准物质控制：每批插1个有证标准物质（如GBW07401），测定值需在标准值不确定度内。若GBW07401铅标准值23.5±1.2mg/kg，测定值20.1mg/kg——说明消解氢氟酸不足，未破坏硅酸盐。

加标回收控制：加标量为样本含量0.5-2倍，回收率90%-110%（汞、砷80%-120%）。若样本铅50mg/kg，加标50mg/kg后测95mg/kg（回收率95%），符合要求。