土壤重金属检测方法之我见.doc

土壤重金屬檢測方法之我見 台灣地區於民國六十年代中興大學進行各重要土系的重金屬背景含量調查開始，環保署亦於七十年代末開始持續進行農業用地重金屬污染程度的全面調查，以及部分非農業用地（如住宅區、工業區等）的調查，除了建立詳盡的背景資料庫外，且陸續發現以台灣地區土壤重金屬含量等級區分出不同污染程度的土地，並推動後續管制作業。針對As、Hg以外的六種重金屬元素（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn），上述的研究與調查若為背景的全量調查，檢測方法使用土壤學界常用的多種強酸（如HNO3、H2SO4、HF、HClO4等）全量消化方法，少數使用王水消化法；其他以農業用地的考量而進行者，則以與植物吸收量有關的0.1 M鹽酸溶液萃取。然而，就環境管理的面向觀之，需要關心的層面應更廣，因為：一、土地利用非僅農業用途而已，固然植物可利用性應受到關切，但累積在土壤中的重金屬受到地表水與地下水溶出的潛勢亦不可忽略；二、各國環境管理策略的研擬趨向逐漸以健康風險為基礎，而健康風險中的暴露量評估基礎亦為攝入物中污染物的總含量，非為萃取量。故環保署於民國89年2月2日公告土壤及地下水污染整治法後，依台灣地區土壤重金屬含量等級區分表執行過渡時期土壤的管制作業，此表中六種重金屬元素檢測方法為0.1 M鹽酸溶液萃取。民國90年11月21日公告土壤污染監測基準及土壤污染管制標準，則以全量分析值訂定，並於民國91年1月17日公告土壤中重金屬檢測方法王水消化法。 當國內重金屬檢測方法受到管制標準值的訂定而改變時，各界難免質疑公告檢測方法的適用性。筆者認為至少可由各國在環境管制上所使用的檢測方法，以及0.1 M鹽酸萃取與王水消化結果是否能銜接其分別適用的管制作業，加以探討。 1、各國的檢測方法 表一所示為數個國家所採用的檢測方法，其中官方資料係指各國用以進行環境管制作業採用的檢測方法，在六種重金屬中，中、德以王水消化，美、日則為多種不同的強酸消化；非官方之學術性資料係指各國學術界常用的方法，如所列加拿大土壤科學學會（Canadian Society of Soil Science）修改自美國SW-846 3050B的方法，以及常被農業界採用的美國農藝學會（American Society of Agronomy）出版的方法。這些方法除了以HF破壞土壤晶格或以HClO4加強離子自晶格中溶出而被視為全量分析的方法以外，其他方法多被認為近似全量的方法。加拿大的方法更明白指出著眼於檢測受到土壤吸附的總重金屬量，而排除滯留於晶格中的量。 從陳尊賢教授及李達源於民國82年對台灣重要土系的重金屬背景全量調查發現，各重金屬元素最高測值約在管制標準的40%以內，累積頻度83%（平均值加上一倍標準偏差。以下以此值代表全量測值。）的測值約在管制標準的28%以內（表二），而公告的王水消化方法則為全量法的30至100%。假設這些背景調查採集的土壤樣品皆非受人為污染者，亦即其測值代表各土系土壤化育自然產生的（重金屬存在於晶格與吸附位置），表示王水消化法將低估最高達全量的70%。若再進一步與管制標準比較，則王水消化法將低估最高達管制標準的10%。所以王水消化法在背景調查時適法上的應用有此部分落差。至於在受污染調查與全量分析的差異方面的文獻極為缺乏，仍有待研究。 2、0.1 M鹽酸萃取與王水消化結果在其分別適用的管制標準中的比較 受污染土壤同步進行0.1 M鹽酸萃取與王水消化的比較研究並不多，茲以環境檢驗所第四組於民國90年對嘉義地區某農地的採樣研究舉例探討。該場址因環保局例行的監測工作中，原先以每公頃10個採樣點混成一個樣品，發現Cr與Zn含量達台灣地區土壤重金屬含量等級第五級標準，為界定污染範圍而由環檢所再以田坵塊為單位、密度為每公頃9個樣品（不混合），共採集22個樣品，平行進行0.1 M鹽酸萃取與王水消化。檢測結果的比較如表三所示。在這22個樣品中，達第三級標準（屬區分表中的背景值）的Cd、Cr、Zn即已達現行的管制標準；另外，少數達第四級標準（屬區分表中的觀察值）的Zn則並未達現行的管制標準，應屬待測樣品的不均勻性所造成的誤差。其他分別達第二、三、四級標準的Cu、Pb、Ni則尚未達現行的管制標準。上述結果顯示，過去以0.1 M鹽酸萃取所進行的調查中，據以進行的管制作業實則較現行的管制寬鬆，例如不需進一步處理的、屬於第三級的背景值極可能在今日已需列入管制。不容否認的是各種檢測方法皆有其適用性與其檢測值的意義，不論在精密、準確、穩定、時間的效率、成本等考量上，皆各有長短。較理想的是管制標準訂定時的參考基礎係依據明確的檢測方法所得的結果，或是為減少爭議，可採如德國的土壤管制標準中直接限定適用的檢測方法。表一、國內外土壤重金屬消化及/或檢測方法（一）官方資料國家元素主要試劑方法編號中華民國As9.6 M HCl、NaINIEA S310.61CHg王水、SnSO4NIEA M317.00CCd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn王水NIEA S321.61C美國AsSnCl2SW-846 7061AHgSnSO4或SnCl2SW-846 7471BCd、Cr、Cu、Ni、Pb、ZnHNO3H2O2及/或HCl（熱板）2. HNO3（微波）3. HNO3HFHCl（微波）1.SW-846 3050B2.SW-846 3051A3.SW-846 3052德國HgSnCl2或NaBH4DIN EN 1483:08.97As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn王水DIN ISO 11466:06.97日本As、Cd、Cu、Ni、ZnH2SO4HNO3HClO4 CrHNO3HClO4H2SO4 HgCa(OH)2助熔（測元素汞） （二）非官方之學術性資料國家元素主要試劑加拿大(Canadian Society of Soil Science)Cd、Cr、Ni、PbHNO3H2O2HCl美國(American Society of Agronomy) AsNaBH4HgH2SO4HNO3HCl/SnSO4CrHNO3HClO4HFH2SO4Cd、Cu、Ni、ZnHNO3H2SO4HFHClO4 表二 台灣地區重要土系重金屬背景全量與土壤污染物管制標準的關係元 素全量最高值對管制標準值的比率(%)全量累積80%頻度值對管制標準值的比率(%)王水消化測值對全量累積80%頻度值的比率(%)鎘（Cd）15145070鉻（Cr）402050銅（Cu）97接近100鎳（Ni）332880鉛（Pb）633050鋅（Zn）20134070 表三