1. 引言
土壤是生物生存和人类社会可持续发展的重要物质基础。近几十年,我国工业、矿业、农业的粗放式发展导致土壤环境不断恶化,土壤中有害物质逐渐增加,已超过土壤本身的自净能力,它们通过农作物、地表水及地下水威胁着生态环境、食品安全及公众健康,阻碍社会经济的可持续发展 [1] [2] [3]。一直以来,我国对土壤环境污染不够重视,导致基础调查薄弱,资料缺乏。2016年,国家正式发布《土壤污染防治行动计划》,全面开始进行土壤环境质量调查。土壤环境监测点位多,覆盖面广,参与人员多,项目繁杂,耗时长,为保证监测数据的代表性、准确性、精密性、可比性及完整性,质量保证和质量控制工作非常重要 [4] [5]。
2. 土壤环境监测中质量保证工作的重要性
土壤污染指人类活动向土壤中引入有害物质,土壤污染非常复杂,污染物在水平和垂直方向的分布不均匀,时间、空间变化规律也很难寻找。另外,土壤环境监测环节很多,从布点、采样到分析和评价,涉及的人员众多,步骤繁琐,因此,土壤环境监测具有很大的不确定性。许多人只关注土壤污染监测的统计结果,而忽视了监测本身的统一性及一致性。土壤环境监测是一项长期的工作,数据的偏差通常随时间无规律地变化,如果没有对人为误差的严格控制,可能会导致做出错误的判断。
数据的代表性及一致性是研究比较的前提,为了保证土壤环境监测的一致性和代表性,需要建立一套评估监测数据的体系,对数据时间、空间分布、使用方法及方法溯源建立标准,通过对监测数据的内容、来源、质量、结构等进行说明与判定,定量土壤监测的不确定性,对土壤环境监测实行质量保证。该工作使土壤环境监测的统计结果与真实环境变化相符,从而获得正确的结论与变化趋势 [6]。另外,土壤环境监测质量控制体系是土壤监测的管理指导,它明确规定了各个步骤的管理标准,据此对现有工作进行调整,可以提高土壤环境监测的管理水平 [7] [8]。
3. 土壤环境监测中质量保证工作的主要内容
土壤环境监测流程长,步骤多,每一环节都可能对最终结果产生影响。如果没有相应的质控措施,很可能造成监测误差。土壤环境监测可以分成布点、采样、制样、分析和数据处理及报告审核几个部分,现将各部分引起误差的因素、质控要求及措施归纳列于表1 [9] [10] [11] [12]。通过对各部分可能产生误差的因素进行识别,并针对性地采取质量控制措施,可以有效地控制监测数据的质量。
Table 1. Factors identification, quality control requirements and specific measures in soil environmental monitoring
表1. 土壤环境监测中各环节要素识别、质控要求与具体措施
4. 土壤环境监测质量保证存在的问题
土壤环境监测开展数年来,质量保证工作逐步实现制度化,2013年,国家颁布了《2013年土壤环境质量试点监测质量保证和质量控制方案》,2016年以后,每年进行的国家网土壤监测工作报告都附有质量控制工作报告。然而,在实际工作中,土壤监测质控工作还存在一些问题,归结如下:
4.1. 人员综合素质有待提高
大气和水的监测工作进行得较早,土壤环境监测是监测系统的一项新工作,实验室工作量增加,导致监测人员、仪器设备变得更加紧张,由于工作责任心不强,监测任务多,一些地方存在“重结果,轻质控”的现象,把质量控制工作作为监测工作的负担,虽然有成熟的质量控制制度,但没有很好地落实,出现现场采样记录填报不及时,不分析现场平行样品等情况;另外,报告编制、审核人员对前端土壤监测过程不熟悉,造成监测报告质量控制工作流于形式;质量控制人员对土壤监测知识缺乏足够的认知,部分质量控制工作没有抓住重点,缺乏对产生误差环节的有效把控。
4.2. 对现场采样的质量保证工作不够重视
研究表明:土壤样品采集时产生的误差在整个土壤样品检测中占比最大,采样时操作不当会影响样品的代表性,使后续分析及评估工作受到很大影响 [13] [14]。因此采样时的质量控制工作非常重要。很多地方由于质控人员少,现场工作繁琐,外出麻烦等原因,存在重视实验室分析质量控制、忽视现场采样的质量控制工作的问题。另外,由于质控人员不熟悉现场采样的步骤,缺乏野外采样知识和技能,进行现场质量控制工作时没能抓住重点环节,质控工作针对性不强,影响采集土壤样品的代表性。
4.3. 分析实验室内部质量控制流于形式
众所周知,实验室内部质控至少要增加20%的工作量 [15],因此,工作量饱满的实验室认真做好质控工作有一定难度,有些实验人员采取一些方法应付质控工作,使实验室质控流于形式。比如很多地方的质控报告中密码样与平行、加标样品合格率均为100%,不符合实际情况 [14] [15];有的实验室加标回收实验加标量过高,其回收率不能反应土壤样品的数据质量;有的实验室使用有证标准物质,其浓度及基质与所分析的样品相差很远,则其分析结果不能代表同批次土壤样品的分析水平;一些实验室为了减少工作量,不进行现场平行样品的分析工作,使采样误差难以评估。实验人员责任心和专业知识的缺乏,导致一份份看似完美的质量控制报告后隐藏了很多问题,使土壤监测数据的可信度大打折扣。
4.4. 实验室外部质量控制操作方法单一,针对性不强
目前,环境监测实验室外部质量控制一般都采用上级或平级质控部门对实验室进行性能评价、质量控制考核的方法,有时也采用能力验证取代。由于实验室进行这些工作时均采取最优阵容,即最好的人员、最先进仪器及最佳条件,考核样品通常是不含基质的标样,或含简单基质的高浓度样品,因此其结果不能代表实验室常规样品分析水平,尤其是土壤样品分析水平。
4.5. 数据及报告的审核覆盖面不够
土壤监测报告是监测的最终结果,它源于对原始数据的汇总,分析,并在此基础上进行评价及预测,因此土壤监测报告审核的质量保证工作应该包括对土壤监测全程序的核查。但是,如果报告的编制及审核人不熟悉采样及分析,三级审核就会流于形式,难以对报告的质量进行有效的把控。
5. 主要问题的改进方法
针对土壤监测质量控制工作中的主要问题,建议针对性地采取下述措施:
5.1. 提高监测人员的素质
土壤监测包括样品的采集、制备和分析等,其中质量保证工作主要来源于监测人员的自我检查和行为约束,比如现场规范采集土壤样品、分析中进行仪器校准及质控样分析等,因此应创造多种途径培养监测人员,提高他们的综合素质,使他们无论在何种情况下,都能坚定地执行标准操作流程,将监测数据误差控制在允许范围内。除此以外,加强监测人员的培训,鼓励他们创新监测分析方法,提高土壤环境监测的工作质量。
5.2. 加强样品采集中的质量保证和质量控制
质控部门应对土壤样品采集活动进行有效的质量控制工作,详细核查采样计划,配合现场检查,从操作、工具到人员等诸多方面进行确认,要求采样人员熟悉采样方法、掌握工具使用及清洗方法、正确选择容器盛装样品,并按规范保存和运输等,尤其要正确采集现场平行样品,以确保采集到的土壤样品具有代表性。
5.3. 分析中要选取适合的质控方法
实验室的例行工作很多,应根据不同的任务和要求,选取适合的质量控制方法。比如国家网土壤监测要求全指标、全项目、全覆盖,因此每批次样品和项目分析必须使用空白、平行、质控样和加标回收的质控措施,而其他项目则在不违反质量控制规范的前提下,可以抓住关键,重点解决易产生误差的环节;对于新持证人员和经验丰富的老员工在批次质控时也可以区别对待,这样既节省时间、人力、物力,也可以有效地对监测数据的质量进行把控。
5.4. 建立土壤监测报告的核查制度,提高监测报告质量
土壤监测报告的质量控制工作应由末端前移至产生报告的整个过程,报告编制及审核人员应熟悉原始数据产生的所有环节,参与各环节的质量控制工作,明确可能的误差来源。应定期对报告进行纵向审核,以一定比例抽取监测报告有关的原始记录,包括采样记录、样品交接记录、制样记录及分析记录(含仪器使用校准记录)等,核实数据的可靠性,实现对监测报告的质量保证。
6. 结论
近几年,我国对土壤环境监测工作越来越重视,管理部门对土壤监测的要求也越来越高,而质量保证和质量控制工作是监测工作的基础和保障,因此,应予以高度重视,并在实际工作中全面落实,只有这样,才能全面提升土壤环境监测质量,使土壤环境监测能及时、准确、全面地反应土壤环境质量状况,并得出客观的发展趋势,为环境管理、规划和污染防治等工作提供有效的技术支持。