土壤检测需求激增 标准技术亟待完善——访中国科学院南京土壤研究所与环境分析测试中心主任唐昊冶工程师龚华

  土壤检测需求激增 标准技术亟待完善——访中国科学院南京土壤研究所土壤与环境分析测试中心主任唐昊冶&工程师龚华

  我国土壤污染防治修复方兴未艾，并将持续处于上升期。正如环境治理监测先行一样，土壤污染修复市场的崛起带动了土壤检测行业的发展。

  大地，涵藏万物、孕育生命，被誉为人类的母亲。伴随我国工业化的加快速度进行发展，“大地母亲”不断遭受着各种污染的伤害。近些年，沉默的土地在不断的污染积累中开始事故频发，“镉大米”“癌症村”“砷中毒”“血铅超标”等土壤污染带来的问题一次次冲击着公众的心理防线。土壤污染在危害人们健康的同时，也给地区经济发展带来重创，面对严峻的土壤污染现状，土壤分析检测作为开展土壤资源调查、土壤污染防治工作的基础，发挥着逐渐重要的作用。

  近期，仪器信息别采访了中国科学院南京土壤研究所土壤与环境分析测试中心主任唐昊冶及工程师龚华，就我国土壤研究及土壤分析检验测试领域现状、土地资源和土壤污染治理领域的新动态以及分析仪器在土壤研究中的应用及前景等内容做了深入的交流。

  中国科学院南京土壤研究所(以下简称：“南京土壤所”)建立于1952年，其历史可追溯到建国前的中央研究院地质调查研究所土壤研究室。作为我国土壤研究领域的带头人，南京土壤所已建立起完善的土壤学科体系，也成为中国专门从事土壤科学的综合性研究所。在中科院“率先行动”计划研究所分类改革过程中，南京土壤所成为首批特色研究所试点单位。

  多年来，南京土壤所聚焦农业安全和土壤生态环境保护，坚持基础研究和应用研发并举，积极承担国家重大科学技术任务并促进成果产出能力的提升。它旗下的土壤与环境分析测试中心是具有国家实验室认可(CNAS)和计量认证(CMA)资质的综合性检验检验测试的机构。作为研究所里的技术支撑部门，中心为各研究部、课题组提供坚实的数据基础，同时也为各课题的前沿研究需求，提供完善的解决方案。此外，中心也开展了土壤、水、植物和空气的理化分析，微量元素和重金属元素分析，同位素分析，有机物残留分析等相关检测工作。

  2014 年的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出，全国土壤总的点位超标率为16.1%，耕地超标点位为19.4%。整体看来，土壤污染的两大来源分别是农业与工业：以耕地为例，其主要污染物就包括镉、镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃等;与农业污染相比，工业污染主要是镉、砷、铬、铅等重金属的超标，虽然污染面积比较小但易富集、难去除、威胁更大、维持的时间更长。

  近年来，数起土壤重金属污染相关的事件被陆续曝光，比如河南省新乡市的“镉小麦”事件，该稻田周边土壤的镉含量竟为20.2mg/kg，已超过国家标准的67.3倍;湖南省衡东县的“儿童血铅超标”事件，却是源于近在咫尺的重金属污染企业等。

  土壤重金属污染已成为影响社会稳定的主要的因素和亟需解决的重大环境问题。不过令人欣慰的是，土壤环境保护工作正在受到慢慢的变多的关注：2016年国务院印发《土壤污染防治行动计划》(“土十条”)，这一计划的发布和实施可以说是土壤修复事业的一大里程碑;2018年由环保部起草的《中华人民共和国土壤污染防治法》颁布，这是我国首次制定专门的法律来规范土壤污染防治，该法律于2019年1月起施行。利好产业：土壤检测行业发展迅猛

  我国土壤污染防治修复方兴未艾，并将持续处于上升期。正如环境治理监测先行一样，土壤污染修复市场的崛起带动了土壤检测行业的发展。唐昊冶表示，随着“土十条”的深入推进实施，国家对于土壤环境质量调查的需求一天比一天突出，相关检测行业随之蒸蒸日上，土壤分析检测行业受到了慢慢的变多政府机构、企业、社会等各方的关注和投入。

  在政策利好的护航下，土壤检测行业发展势头迅猛。然而目前我国的土壤检测行业尚处于起步阶段，还面临很多的问题，比如土壤重金属检测有关标准的缺乏在某些特定的程度上制约着行业的发展。

  基于此，唐昊冶提到，目前国家标准将土壤利用类型分为农用地和建设用地，其中农用地标准更多关注农产品的生产，涉及重金属元素、有机物等指标。而建设用地的土壤标准更关注人体健康及人居环境，主要涉及挥发性有机物的指标。因此，土壤检测有关标准也需针对土壤类型作出相应调整。“当前土壤分析检测的新方法虽然较多，但是相关的标准却比较缺乏。目前我国土壤重金属分析相对应的国家标准均采用原子吸收分光光度计作为检验测试仪器。原子吸收分光光度法是一种经典的无机元素含量的检测的新方法，但此方法存在着分析干扰大，检测效率低，检出限受限等特点，不符合高效快速的发展的新趋势。另外，目前土壤重金属检测国标所覆盖的重金属元素种类有限，不能完全满足科研及社会需求。”龚华补充道。唐昊冶坦言，很多分析仪器最初并不是针对土壤领域研发的，比如有些仪器是针对材料分析而设计的，但随着土壤检测工作的深入开展，仪器抗复杂基体能力和成体系的解决方案将成为该领域未来关注的重点。

  此外，国际常用的方法中已采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)作为检验测试仪器，其可靠性得以证实。“对比国内外土壤重金属的检验测试标准，可发现国内的现行国标还远落后于发达国家，同时也未与国内分析技术的发展水平实现同步，所以迫切地需要制定此类国家标准以适应科研及社会的需求”。龚华说道。

  为了更好地解决这样一些问题，推动土壤分析检测行业健康良性发展，加速技术创新，中国土壤学会已正式批准设立“土壤分析技术委员会”。由南京土壤所主办的 “第一届全国土壤分析技术研讨会”即将于11月27-29日在南京举办。研讨会将围绕“现代分析技术在土壤学研究与实践中的应用”开展讨论，并将首次聚集土壤学科以外相关专家以及政府、行业、企业代表与土壤研究者一同探讨土壤领域分析技术及前沿应用发展;会上，土壤分析技术委员会将正式成立。“这一专门委员会的成立将为完善现行检验测试标准，推动现代分析技术在土壤学研究中的应用与理论研究，促进行业发展与技术创新，起到重要的带头作用。”唐昊冶介绍说。

  土壤与环境分析测试中心配备了珀金埃尔默公司(PerkinElmer)的电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)等仪器设施。这些光谱和质谱仪器在分析测试中心承担着非常繁重的检测任务。

  实验室部分仪器掠影龚华表示，土壤分析中常会遇到高盐基体样品，而珀金埃尔默公司的ICP-OES的耐高盐十字交叉雾化器可进饱和食盐水，具有非常好的耐高盐和强酸的特性，帮助其很好地解决了土壤样品的检测难题，而即开即用的优点，又最大限度地提高了分析效率;同时NexION 2000 ICP-MS具有四级杆的碰撞反应池，在去除质谱干扰上具备技术上的优势;四极杆反应池独有的电子稀释功能，实现了一个样品中几十种高低含量的元素一次性测量，减少了稀释带来的误差，也很好地保护了ICP-MS的检测器，同时该仪器具有优秀的扫描速率，可以很好地应用于纳米颗粒、单细胞领域的前沿研究。

  谈到对检验测试仪器软、硬件及技术服务的需求，唐昊冶表示，土壤样品种类多、样品间差异大、基体复杂、对仪器的抗干扰的能力有着特殊的要求。“复杂的基体也会提高仪器的维护频率和成本，希望仪器的维护步骤可以简单易操作，最好能有模块化的维护提醒，以利于新手操作。不仅如此，土壤与环境分析测试中心作为科研单位，希望仪器的软硬件能更加开放，以满足一些深入研究的检测需求。”他说道。

  此外，龚华提出，希望厂商在“前期服务”中给予用户更多的配合和支持。他举例说，就无机元素分析领域来说，珀金埃尔默的工程师做得很好，他们的光谱专家杨仁康老师一直致力开发土壤的快速消解和检测的新方法，传统的土壤消解需要4-5个小时，而珀金埃尔默的快速消解法可在一个小时左右完成，并将快速消解好的样品，成功应用于他们的原子吸收、ICP和ICP-MS上检测，既提高了工作效率，又很好地解决了传统消解办法本底不好控制的老大难问题。“他们能按照每个用户的需求提供量身定制的解决方案，这样的态度很值得赞扬。”

  近些年，我国针对土壤和地下水的分析检验测试的机构如雨后春笋般涌现，但许多检验测试的机构的团队管理上的水准、环境分析技术能力等还未跟上需求，数据质量和分析效率没有保证。采访中，唐主任提到，土壤与环境分析测试中心的定位更在于为行业提供技术指导和培训，帮助更多的地方检验测试的机构和第三方检测平台建设起来，从而更好地服务当地需求，推动行业做大做强。

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