环境检测

农业土壤重金属污染会通过“土壤-作物-人体”食物链威胁食品安全与健康，准确检测是风险管控的核心。而关键指标的确定与检测方法的合理选择，直接决定结果的可靠性——前者聚焦高风险元素，后者匹配检测需求与实验室能力。本文围绕这两大核心展开，为农业土壤重金属检测提供专业指引。

农业土壤重金属检测的核心指标及限值要求

农业土壤重金属检测的核心指标需结合“污染风险-作物吸收-人体危害”三者关联确定，主要包括镉（Cd）、铅（Pb）、汞（Hg）、砷（As）、铬（Cr）五大类，部分地区需关注铜（Cu）、锌（Zn）过量问题。这些指标的限值依据《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018），按土壤pH值区分筛选值（提示风险）与管控值（需采取措施）。

镉是最受关注的指标：土壤中镉易被水稻、蔬菜吸收（富集系数达10-100倍），进入人体后累积于肾脏，引发肾损伤、骨软化症。标准中，pH≤5.5时镉筛选值为0.3mg/kg、管控值1.5mg/kg；pH5.5-6.5时筛选值0.4mg/kg、管控值2.0mg/kg。

铅移动性弱但累积性强：主要富集于耕作层与作物根部，长期暴露会损伤人体神经系统（儿童更敏感）。pH≤5.5时铅筛选值70mg/kg、管控值400mg/kg；pH5.5-6.5时筛选值90mg/kg、管控值500mg/kg。

汞挥发性与毒性强：土壤汞会通过大气沉降进入作物，还能转化为毒性更强的甲基汞。标准中汞筛选值0.15mg/kg（不分pH）、管控值1.0mg/kg。

砷具有强致癌性：被蔬菜、粮食吸收后，长期摄入增加皮肤癌、肺癌风险。pH≤5.5时砷筛选值30mg/kg、管控值150mg/kg；pH5.5-6.5时筛选值与管控值同前。

铬的毒性取决于价态：六价铬（Cr⁶⁺）毒性是三价铬的100倍，易被作物吸收。pH≤5.5时铬筛选值150mg/kg、管控值1000mg/kg；pH5.5-6.5时筛选值与管控值同前。

铜、锌虽为作物必需元素，但过量会抑制生长：GB 15618-2018中，pH≤5.5时铜筛选值50mg/kg、锌150mg/kg，超出需关注生态风险。

土壤样品采集与前处理的关键要点

检测准确性首先依赖样品代表性。农业土壤采样需按地块特征布点：面积＜10亩用五点法（梅花形/对角线），＞10亩用蛇形/棋盘式；采样深度为0-20cm耕作层，每个点取1kg土壤，混合后四分法缩分至1kg，装干净聚乙烯袋。

样品制备需避免污染：土壤自然风干（忌阳光直射/高温），去除石子、残体后，用玛瑙研钵研磨，过20目筛（物理分析）或100目筛（重金属检测）——禁用铁质研钵，防止金属污染。

前处理核心是将重金属从固体转为可溶态。常用酸消解体系为硝酸-盐酸-氢氟酸-高氯酸：称0.5g过100目筛土壤，加10mL硝酸、5mL盐酸、5mL氢氟酸、2mL高氯酸，电热板低温加热至清亮（4-6小时），冷却定容至50mL。微波消解更高效：样品与酸入密闭罐，微波加热至180℃保持30分钟，减少汞、砷等挥发性元素损失。

消解需控温：电热板＜200℃（防高氯酸爆炸），微波按仪器程序升温；消解液需澄清无残渣，否则补酸重消。

原子吸收光谱法（AAS）的应用与选择

原子吸收光谱法（AAS）是传统主流方法，基于原子对特征谱线的吸收定量，分火焰（FAAS）与石墨炉（GFAAS）两类。

火焰AAS用乙炔-空气火焰原子化，操作简单、速度快，检测限0.1-1mg/kg，适合铅、镉、铜、锌等中高浓度元素。比如测土壤锌，线性范围0.1-5mg/L，回收率90%-110%，RSD＜5%。

石墨炉AAS用石墨管加热原子化，检测限低至0.001-0.01mg/kg，适合痕量镉、铅检测。测镉时需加磷酸二氢铵作基体改进剂，消除铁、铝干扰，线性范围0.005-0.05mg/L，回收率85%-115%。

火焰AAS成本低、维护简单，适合基层；石墨炉AAS灵敏度高但速度慢，适合准确定量。

原子荧光光谱法（AFS）的优势与适用范围

原子荧光光谱法（AFS）基于原子光激发后发射的荧光强度定量，对砷、汞、硒、锑等元素极具优势。其原理是：砷被还原为三价砷（As³⁺），与硼氢化钠反应生成砷化氢（AsH₃）；汞被还原为原子态汞（Hg⁰），这些气态物质进入原子化器，在空心阴极灯激发下发射荧光，强度与浓度成正比。

AFS检测限极低（砷、汞达0.001mg/kg），干扰小。比如测土壤砷，需用硫脲-抗坏血酸还原五价砷，线性范围0.01-0.5mg/L，回收率85%-115%。

AFS操作简单、成本低于ICP-MS，是基层检测砷、汞的首选；测汞需用冷原子荧光法（不加热），避免挥发损失。

电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）的批量检测能力

电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）利用高频等离子体（10000K）激发元素发射特征谱线，通过谱线强度定量。其核心优势是多元素同时检测——一次进样测10-20种元素，分析速度快（每样约2分钟），适合批量普查。

ICP-OES线性范围宽（1-1000mg/L），检测限0.01-0.1mg/kg，适合铅、镉、铜、锌等中浓度元素。比如测农田土壤多元素，回收率80%-120%，RSD＜8%。

局限性是灵敏度略低，不适合痕量元素（如ppb级镉）；高盐土壤（沿海地区）会导致等离子体不稳定，需稀释或用耐高盐雾化器。

电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）的痕量分析能力

电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）是灵敏度最高的方法，原理是：样品被等离子体离子化后，质谱仪按质荷比（m/z）分离检测，定量元素浓度。

ICP-MS检测限达0.0001-0.001mg/kg（ppb级），能测超痕量元素（如铂、钯），还可分析同位素（如汞同位素比值），适合科研或标准物质定值。一次进样测50种以上元素，效率极高。

局限性是成本高（仪器超百万）、环境要求严（需100级洁净室）、基质效应明显（土壤盐分/有机质抑制离子化）——需用基体匹配法（标准溶液模拟样品基质）或标准加入法校正。

比如测痕量镉（0.01mg/kg），ICP-MS线性范围0.001-0.1mg/L，回收率90%-110%，RSD＜5%，远超其他方法。

检测方法选择的核心原则

方法选择需综合四大因素：

1、检测目的：筛查用快速法（ICP-OES、AFS），准确定量用高灵敏度法（石墨炉AAS、ICP-MS）；

2、待测元素：砷、汞选AFS，痕量镉、铅选石墨炉AAS，多元素同时测选ICP-OES/ICP-MS；

3、实验室条件：基层用火焰AAS、AFS，县级用石墨炉AAS、ICP-OES，科研用ICP-MS；

4、成本与效率：火焰AAS、AFS成本低（每样5-10元），适合批量；ICP-MS成本高（每样50-100元），适合高价值样品。

需强调的是，方法需符合国家标准：如镉用GB/T 17141-1997（石墨炉AAS），砷用GB/T 22105-2008（AFS），汞用GB/T 17136-1997（冷原子AAS）。