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土壤检测实验室的能力建设与空间布局

1概述

土壤是经济社会可持续发展的物质基础,保护好土壤环境是推进生态文明建设和维护国家生态安全的重要内容。为落实《土壤污染防治行动计划》,自然资源行业和环境保护行业从不同的视角开展了大量的土壤样品测试。为了提高财政资金的使用效率,建立一个满足各类土壤指标要求的试验室非常重要。实验室既要综合考虑取样、样品处理方法与技术、测试方法选择、仪器设备的选型与配套,又要考虑实验室的水、电、气供应方案、实验室的职业健康防护与安全、实验室的废气、废水、固体废弃物处理;同时为了更有效的利用实验室的各类资产,合理配置仪器设备的数量和实验室的空间布局非常重要。笔者结合北京市土地资源质量综合地质评价的测试任务、城市副中心建设项目中的测试任务以及农业农村部门、园林绿化部门的测试任务工作,完成了相关土壤实验室的建设。

2土壤检测实验室建设标准要求

土壤检测实验室需要满足《多目标区域地球化学调查规范(1∶)》(DZ/T 0258-2014)、《生态地球化学评价样品分析技术要求》(DD2005-03)的测试标准需要;环境土壤类检测实验室需要满足《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166-2004)、《场地环境调查技术导则》(HJ )、《土壤环境质量标准》(GB-2018)等规范的需要。环境类检测实验室对实验室产生的废气、废水、固体废弃物的处理以及实验人员的职业健康防护用具的配置标准。实验室竣工验收须符合《检验检测实验室技术要求验收规范》(GBT-2018)要求。

3土壤检测实验室应具备的基本测试能力

3.1无机元素类测试能力

为完成土壤地质背景调查,Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Hg等54项是基本指标。54种指标的方法检出限参照《多目标区域地球化学调查规范(1∶)》(DZ/T 0258-2014)标准要求执行。

3.2无机元素有效态类测试能力

有效铜、有效锌、有效铁、有效锰、碱解氮、铵态氮、速效钾、缓效钾、有效磷、有效硒等13项指标是农业、林业、区域地质调查中必测的指标。元素有效态检测的方法检出限要符合《生态地球化学评价样品分析技术要求(试行)》(DD2005-03)规定。

3.3有机测试能力

满足氯甲烷、氯乙烯、溴甲烷、氯乙烷、丙酮、氯仿等70项VOC类指标测试要求。满足苯胺、苯酚类、亚硝基胺类、有机氯农药类、多环芳类等76种以上SVOC类指标测试要求。满足C6-C9、C10-C40石油烃等指标的测试需要。按照土壤详查的技术要求VOC的法检出限在0.2~3.2mg/kg之间;SVOC的法检出限在0.02~2.1mg/kg之间;土壤中石油烃(C6-C9)的测定检出限,当取样量为5.0g时,方法检出限为0.04mg/kg;土壤中石油烃(C10-C40)的测定检出限,当取样量为10.0g时,方法检出限为6.0mg/kg。

4测试指标方法流程与仪器配套要求

4.1无机元素类测试指标的主要测试方法流程与配套仪器

从精密度、准确度、效率和成本综合考虑,通常采用ICP-MS 测11种痕量元素,包括:Bi、Cd、Ce、La、Mo、Pb、Sc、Th、Tl、U、W。采用OES测8种元素,即:铍(Be)、钴(Co)、铜(Cu)、锂(Li)、MgO、Na2O、Ni(镍)、锌(Zn)元素。参考标准为《区域地球化学样品分析方法》(DZ/T0279-2016)。

参照《土壤和沉积物汞、砷、硒、铋、锑的测定微波消解/原子荧光法》(HJ 680-2013)的方法,采用原子荧光法测试土壤中的汞、铋、砷、锑、硒。

采用《土壤和沉积物无机元素的测定(波长色散X射线荧光光谱法)》(HJ 780-2015)方法,一般测试土壤中二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、三氧化二铁(Fe2O3)、氧化钙(CaO)、氧化钾(K2O)、溴(Br)、氯(Cl)、磷(P)、铷(Rb)、硫(S)等20个元素。

采用WPP2平面光栅摄谱仪测试土壤中的银、硼、锡。测试总碳、总氮采用EA3000全自动C、N测定仪。测试总有机碳采用CS-3600系列立式管式炉碳硫分析仪。

4.2有机类测试指标与配套仪器

有机类测试仪器主要采用GCMS、GC、LC,随着测试要求的提高,液相色谱三重四级杆和气象色谱三重四级杆仪器也普遍配置。前处理仪器主要采用固相萃取仪、加速溶剂萃取仪、抽真空浓缩仪、冷冻干燥机、超声波萃取仪等。

5实验室的空间布局与功能设计

5.1实验室的交叉污染问题防控

实验室在进行测试过程中要主动避开相互干扰的测试流程。最常见的如挥发性有机物的测试和半挥发性有机物的前处理在空间的距离上要有保障,避免半挥发性有机物前处理过程中采用的丙酮、正己烷、二氯甲烷等溶剂影响VOC指标的测试。无机测试过程中,采用盐酸消解样品的前处理室要和XRF测试仪器保持安全距离,空气中的氯离子会影响XRF对氯元素的测试精度。