环境检测

土壤是农业生产与生态系统的基础，但若受到重金属污染，会通过食物链累积威胁人体健康。土壤重金属检测作为污染防控的核心环节，其常见指标与专业仪器设备的选择直接影响检测结果的准确性与可靠性。本文将系统梳理土壤重金属检测的关键指标，并介绍常用仪器设备的原理与应用场景。

土壤重金属检测的常见指标

根据《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618-2018）与《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准》（GB 36600-2018），土壤重金属检测的必测指标包括镉（Cd）、铅（Pb）、铜（Cu）、锌（Zn）、铬（Cr）、汞（Hg）、砷（As）7项。这些指标覆盖了土壤中最常见、毒性最强且易通过食物链累积的重金属，是土壤环境质量评估的核心参数。

镉是土壤重金属污染中“累积性最强”的元素之一，即使低浓度也会在水稻、蔬菜中大量富集，长期摄入会导致肾损伤、骨痛病；铅对人体神经系统、造血系统有不可逆损害，儿童血铅超标会影响智力发育；汞以甲基汞形式存在时毒性剧增，会破坏中枢神经系统；砷虽为类金属，却具有强致癌性，长期接触会增加肺癌、皮肤癌风险。这些必测指标的检测结果直接关联土壤污染风险等级划分（如“风险筛选值”“风险管制值”）。

除必测指标外，选测指标需根据区域污染特征确定。例如，矿区周边土壤常需检测镍（Ni）、钴（Co）（来自矿石冶炼尾矿）；化工园区附近需关注锑（Sb）、钒（V）（来自化工原料泄漏）；电子垃圾拆解区需加测锡（Sn）、镉（已列必测）等。选测指标的补充能更精准反映土壤污染的“区域特异性”，避免“一刀切”的检测模式。

土壤重金属检测的常用仪器设备

原子吸收光谱仪（AAS）是土壤重金属检测的“经典设备”，原理是利用基态原子对特征波长光的吸收程度定量。它分为火焰原子吸收（FAAS）与石墨炉原子吸收（GFAAS）：FAAS适用于铜、锌等含量较高（mg/kg级）的元素，分析速度快（每样约1分钟）；GFAAS灵敏度更高（检测限可达ng/mL级），适合镉、铅等痕量（μg/kg级）元素检测。AAS的优点是成本适中、准确性高，缺点是无法同时检测多元素，适合单元素批量分析。

原子荧光光谱仪（AFS）主要用于汞、砷、硒等元素的检测，核心原理是“氢化物发生法”——将待测元素转化为易挥发的氢化物（如AsH3、Hg蒸汽），再通过原子荧光强度定量。AFS的灵敏度比AAS更高（汞检测限可达0.01μg/L），且线性范围宽（3-5个数量级），是我国农用地土壤汞、砷检测的“主流设备”，尤其适合南方酸性土壤的痕量分析。

电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）与电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）是“多元素同时分析”的核心设备。ICP-OES利用等离子体（约10000K）激发待测元素产生特征发射光谱，可同时检测20-30种元素（如铜、锌、铬），分析速度快（每样约3分钟），适合土壤多元素批量检测；ICP-MS则是将等离子体中的离子引入质谱仪，通过质荷比定量，检测限可达pg/mL级（比ICP-OES高100-1000倍），适用于镉、汞等超痕量元素的精准分析，但设备成本（约200-500万元）与维护费用较高，多用于科研或高端检测机构。

X射线荧光光谱仪（XRF）是“无损检测”的代表，原理是利用X射线激发土壤样品中的原子产生特征荧光，无需前处理（或仅需压片）即可快速分析。XRF分为台式与便携式两种：台式XRF适用于实验室精准分析（检测限可达mg/kg级），便携式XRF可现场快速筛查（如矿区、污染场地的应急检测），分析时间仅需30秒-5分钟。XRF的优点是无二次污染、速度快，缺点是对痕量元素（如镉<0.5mg/kg）检测准确性稍低，适合初步筛查或大范围土壤污染调查。

电化学分析仪（如阳极溶出伏安法，ASV）是“低成本痕量分析”的选择，原理是利用电极表面的氧化还原反应（待测离子先沉积在电极上，再溶出产生电流）定量。ASV的检测限可达ng/mL级，适用于镉、铅等痕量元素，且设备便携（手持电化学分析仪仅重数百克），适合污染事故的现场快速检测（如农药厂泄漏后的应急监测）。但其缺点是抗干扰能力较弱，需对样品进行预处理（如去除有机质、调整pH），避免土壤中腐殖酸、阳离子的干扰。