土壤檢測方法總則

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土壤檢測方法總則

 

一、方法概要

  本方法總則係依據土壤特性及待檢測項目性質,提供土壤檢測的樣品保存、樣品處理及測定等的綜合指引,作為執行土壤樣品指定項目檢測的參考。

二、適用範圍

  本總則為土壤中重金屬、有機污染物含量的檢測概述。詳細的檢測方法參見表一表二圖一。對於土壤採樣的採樣工具選擇與使用、現場簡易篩選的方法、採樣點規劃及採樣的品管作業等,詳見「土壤採樣方法 NIEA S102.60B」。

三、干擾

(一)溶劑、試劑、玻璃器皿及其他樣品處理過程中所用的器皿,皆可能對樣品分析造成誤差及 / 或干擾。必須在設定的分析條件下,進行方法空白分析,證明其無干擾。必要時需在全玻璃系統內進行試劑及溶劑的純化。

(二)實驗室中常用塑膠物品易造成鄰苯二甲酸酯污染,必須避免使用塑膠製品。鄰苯二甲酸酯常被用做可塑劑,且極易自塑膠物質中被萃取出來,必須執行一系列的品質管制加以避免。

(三)執行揮發性有機化合物檢測時,濃度較低樣品極易被同一實驗室中處理其他樣品的有機溶劑所污染。二氯甲烷極易穿透容器或管線造成污染,故應有適當的防止措施如隔離實驗場所、獨立的空調設施等。

(四)無機項目的樣品瓶不論是硼矽玻璃、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、或鐵氟龍等材質,可依下述的清洗程序,以降低因容器所致的污染:清潔劑、自來水洗滌、1:1 硝酸淋洗、自來水沖洗、以 1:1 鹽酸淋洗、自來水沖洗,最後以試劑水洗淨(註 1)。

四、設備及材料

(一)樣品容器

1.廣口塑膠瓶或(厚)塑膠袋:容量 1 L 或以上的塑膠瓶,或耐重的塑膠袋,使用於無機項目(如重金屬)的檢測分析。

2.直(廣)口玻璃瓶:容量 500 mL、1 L,瓶蓋附鐵氟龍墊片,使用於有機污染物檢測用。如為檢測揮發性有機物項目,則使用容積 125 mL 或以下的直口玻璃瓶,瓶中土樣需盡量裝滿,瓶蓋附鐵氟龍墊片;或依檢測方法的規定使用。

3.採樣襯管:詳見「土壤採樣方法」。

4.其他污染項目樣品容器,參考各標準檢驗方法規定。

(二)樣品前處理設備

1.重金屬類:加熱的消化設備,可參考各檢測方法規定。

2.有機物

(1)揮發性化合物:使用吹氣捕捉、頂空進樣或蒸餾處理的設備等,參考各檢測方法規定。

(2)半揮發性化合物:使用索氏萃取、超音波萃取、超臨界流體萃取等處理方法,及 / 或使用淨化裝置等,參考各檢測方法規定。

(三)分析儀器

1.重金屬類:可選用火焰式原子吸收光譜儀(FLAA)、電熱式原子吸收光譜儀(GFAA)、感應耦合電漿原子發射光譜儀(ICP)、感應耦合電漿質譜儀(ICP - MS)、汞偵測儀或其他適當分析儀器等,詳見各檢測方法規定。

2.有機物類:使用層析分析方法,包括氣相層析儀(GC / FID、PID、ELCD、ECD、NPD、FPD)、高效能液相層析儀(HPLC)、氣相層析質譜儀(GC / MS)或其他適當分析儀器。參考各檢測方法規定。

(四)實驗室安全防護設備

1.抽氣設備:於樣品前處理區或產生污染區,及分析儀器排氣口處裝設。依待測物的性質與濃度,設置適當的隔離或獨立空間。

2.緊急洗眼器、沖洗淋浴設備及消防設施。

五、試劑

(一)除非另有說明,否則所有檢測用的試藥,必須是分析試藥級。若須使用其他等級試藥,則在使用前必須確認該試劑的純度足夠高,不致降低檢測結果的準確度。

(二)試劑水:方法中所謂的水若無特別指定,皆指試劑水。

1.一般試劑水:適用於重金屬及一般檢測分析。通常由自來水先經過初濾及離子交換樹脂處理,再經全套玻璃蒸餾器或更進一步的離子交換樹脂處理,需避免蒸餾器受污染。試劑水需符合空白試驗的規範。

2.不含有機物試劑水:適用於有機物檢測。一般指試劑水中干擾物的濃度低於有機待測物的方法偵測極限。可將自來水經由活性碳吸附床處理,或由純水製造系統製造而得。

3.不含揮發性有機物試劑水:適用於揮發性物質分析用的不含有機物試劑水。可將上述試劑水煮沸 15 分鐘後,保持水溫在 90 ℃,同時於水中通入惰性氣體 1 小時,趁熱裝入密閉容器內放冷備用。

(三)儲備標準品:儲備溶液可由純標準品自行配製或購置經確認的標準品。參見各特定檢測方法中敘述。

(四)內部標準品:為待測物的溴化物、氟化物或同位素異構物,或是類似待測物的化合物但不可能存在於環境樣品中者。在上機分析前方加入各樣品中。參見各特定檢測方法中敘述。

(五)擬似標準品:為不具化學活性且不存在於環境樣品中者,其化學組成及表現與待測物相仿。擬似標準品的回收率是用來檢查異常的基質影響和整批樣品分析過程等,必須於樣品進行處理前,加入每一樣品、空白樣品和基質樣品添加樣品中。擬似標準品的類別,參見各特定檢測方法中敘述。

六、採樣與保存

(一)土壤採樣與保存規定詳見「土壤採樣方法」及各特定檢測方法中敘述,表三說明檢測最少需要量與保存方式。

(二)如為檢測非揮發性成份,將樣品放置於乾淨的器皿中,目視以手剔除石礫、樹枝等雜物後,自然風乾(約需 7 至 10 天)或以 30 ±4 ℃ 烘箱烘乾或冷凍乾燥(註 2)。風乾過程需偶而將團粒(如粒徑 > 15 mm)剝散,以免土壤因脫水而緊密膠結,並有利於乾燥速度。風乾完成後,以木鎚打碎,以 2 mm(10 mesh)標準篩篩出 < 2 mm土壤(需全部過篩),再經過研磨使其全部通過 20 mesh(孔徑 0.84 mm)標準篩,再充分混合均勻裝入樣品瓶中保存(註 3)。

(三)檢測揮發性有機化合物樣品在分析前,不應作任何處理以免擾動樣品造成分析誤差。

(四)待測有機項目的玻璃樣品瓶與瓶蓋的墊片使用前需先以清潔劑及水清洗,繼以試劑水沖洗,再放入 100 ℃ 的烘箱內烘乾 1 小時(註 4)。

七、步驟

  土壤的檢測需依待測物的特性並參考方法的適用範圍,選擇適當方法據以執行。以下分別依照基本性質、重金屬及有機物分類說明(參見圖一)。

(一)基本性質:檢測土壤基本性質的項目與方法很多,包括質地分析、密度、陽離子交換容量(CEC)、交換性鹼及鹼土金屬及其他項目,可參見相關土壤分析手冊或資料進行分析。本檢測方法總則僅列出可輔助污染管制檢測方法中所需的基本性質項目,包括可將土壤濕基換算為乾基的「土壤中水分含量測定方法 &mdash 重量法」及「土壤中氫離子濃度指數(pH 值)測定方法」。

(二)重金屬:以前處理消化方法使待測金屬成為溶解性離子狀態,再選用原子吸收、原子發射或質譜法加以分析。

1.樣品前處理:以前處理消化方法使待測金屬成為溶解性離子狀態,再選用原子吸收、原子發射或質譜法加以分析。

(1)王水消化法:土壤樣品以王水在加熱迴流下消化處理,參考「土壤中重金屬檢測方法 - 王水消化法」。

(2)汞檢測的消化法:土壤樣品以硫酸、硝酸及高錳酸鉀消化,參考「土壤、固體或半固體廢棄物中總汞檢測方法 -冷蒸氣原子吸收光譜法」。

(3)砷檢測的消化法:土壤樣品以 9.6 M 鹽酸消化,參考「土壤中砷檢測方法 - 砷化氫原子吸收光譜法」。

(4)其他使用硝酸 / 鹽酸 / 過氧化氫的酸消化法、以氫氟酸 / 硝酸 / 及 / 或鹽酸的微波消化法及鹽酸部分萃取法等,各為特定檢測的目的使用不在本總則內敘述。

2.檢測儀器:可使用下述的儀器

(1)原子吸收光譜儀:依原子化裝置不同,分為火焰式原子吸收光譜儀(FLAA)、電熱式原子吸收光譜儀(GFAA)、檢測砷的氫化式原子吸收光譜儀(HGAA)、或檢測汞的冷蒸氣原子吸收光譜儀(CVAA)。

(2)感應耦合電漿原子發射光譜儀(ICP - AES)。

(3)感應耦合電漿質譜儀(ICP - MS)。

(三)有機物:各種前處理方法對土壤有機待測物的萃取或回收程度不同,須依土壤特性及待測化合物性質,選擇適當的樣品製備、萃取及 / 或淨化方法處理樣品,再選擇適當的檢測方法所使用的儀器設備執行檢測。以下分別敘述:

1.檢測半揮發性有機物(含多氯聯苯、有機氯等)的樣品製備、萃取及 / 或淨化:樣品的處理應參考方法的適用範圍選擇,有索氏萃取法、超音波萃取法及超臨界流體萃取法。詳見表一

  如處理後的萃液基質複雜或有干擾產生時,則再經適當的淨化方法予以淨化,可選擇的淨化方法如:礬土管柱淨化法、矽酸鎂淨化法、矽膠淨化法、膠滲透淨化法、酸鹼分配淨化法、去硫淨化法、硫酸 / 高錳酸鉀淨化法等,詳見表一

2.檢測揮發性有機物的樣品製備與萃取:依待測物的特性選擇不同的前處理方法,詳各方法的適用範圍。針對水溶性低者,可選擇土壤中揮發性有機物檢測 - 頂空進樣法、土壤中揮發性有機物檢測 - 吹氣捕捉進樣法;針對水溶性高者,則宜使用土壤中揮發性有機物檢測 - 真空蒸餾法。詳見表一

3.檢測儀器:各種儀器對各類有機物的靈敏度不同,依檢測數據的目標需求,可選用的儀器有:與氣相層析儀(GC)連接適當的偵測器(如 FID、ECD、FPD、PID、ELCD、NPD 等)、氣相層析質譜儀(GC / MS)或是高效能液相層析儀(HPLC)。

4.測定方法:

(1)各類有機化合物的檢測須依據各特定檢測技術,詳見表二

(2)除表二所列相關檢測技術,必要時亦可考慮使用氣相層析儀 / 霍式紅外線偵測器(GC / FTIR),可提出有機異構物的光譜圖供判定分析用。

(3)部分有機化合物檢測鑑定可使用免疫化學法(Immunoassay methods),其快速篩選流程可提供即時的污染狀況。

(4)同免疫化學法部分有機化合物使用篩選分析(Screening methods),可由樣品的半定量濃度快速提供污染狀況,或供進行標準檢測方法時稀釋倍數的參考。

八、結果處理

(一)單位:除非另有規定,否則皆使用國際單位系統(IS)表示,土壤通常以 mg / kg(乾基)表示,高濃度時可用 % 表示。

(二)有效數字:檢測數據應依據檢測結果表示,不因為數值運算、乘上稀釋倍數或特定參數而增加有效位數。

九、品質管制

(一)品質管制係為監控檢測過程在規範下執行,土壤檢測的品管規定依據各特定檢測方法執行。

(二)以 20 個樣品數為一個分析批次;不足 20 個樣品則仍以一個批次計。

(三)檢測品質管制意義及要求

1.檢量線(Calibration curve):完成檢量線製作後,必須以另一不同來源或不同批號的標準品在檢量線中間濃度確認。另每批次分析結束時 / 或每隔 20 個樣品後,檢量線必須以檢量線中間濃度查核。

2.準確度(Accuracy):分析檢測值與真值或可接受參考值間的符合程度。準確度可由分析參考標準樣品或品管樣品的回收率 % 表示。

3.精密度(Precision):樣品重覆分析檢測多次,其檢測值間的符合程度。可由樣品重覆多次檢測值計算其相對標準偏差(Relative standard deviation簡稱RSD)、或是計算二次重覆分析測值的相對差異(Relative percent difference 簡稱RPD)表示。

4.基質(Matrix):組成樣品的主要物質,即土壤。

5.空白(Blank):每批次分析檢測時應同時分析,依其目的有如下二種

(1)方法空白(Method blank)又稱試劑空白:用以確認樣品在分析檢測過程是否受到污染。通常以水或乾淨的基質為樣品,或依檢測方法的規定,以與待測樣品相同的檢測方法處理分析,所測得的值為方法空白值。方法空白中的待測物濃度應至少不能高於下述二種情況的最高者時,方能被接受:

A、方法偵測極限的 2 倍

B、批次樣品最低濃度的 5 %

(2)運送空白(Trip blank)及現場空白(Field blank):檢測揮發性有機物的樣品在運送過程中須確認樣品是否受到污染。可將水裝入與樣品容器相同的另一瓶內密封,帶至採樣地點,再隨同樣品運回實驗室,視同一樣品進行檢測分析,其測值為運送空白。如在採樣地點且於開始採樣時,將此試劑水瓶蓋打開迄採樣作業結束時再蓋緊,則此試劑水瓶為現場空白。

6.重覆分析(Duplicate):同一樣品重覆分析二次,所得測定值計算其相對百分比偏差 R 認定分析的精密度。重覆分析亦有基質重覆分析(Matrix duplicate)、基質添加重覆分析(Matrix spike duplicates)的不同。每批次分析檢測時應擇一併同分析。

7.添加分析(Matrix spike):添加已知濃度的濃縮標準品於一樣品中,並使添加濃度為:圖解圖示 當樣品濃度低於方法空白 5 倍時,添加與原樣品相近的濃度;圖解圖示 當樣品濃度高於方法空白 5 倍時,添加檢量線中間濃度或管制標準(監測基準)的濃度。再與原樣品經過相同程序處理分析計算其添加回收率 P,可檢測樣品的基質效應與檢測方法的誤差。每批次分析檢測時應併同分析。

8.實驗室品管樣品(Laboratory control sample):一含有基質且待測物濃度為已知的樣品,目的在於檢查整個檢測方法的效率。可使用經確認方法濃度的樣品(如標準參考樣品SRM),其測定值須在可接受範圍內,否則應停止檢測並尋找原因。每個月最少應併同樣品分析一次。

十、參考資料

(一)U.S. EPA. Test Methods for Evaluating Solid Waste Physical / Chemical Methods, SW - 846. Chapter One &rdquoQuality Control&rdquo, 1992, Chapter Two &ldquoChoosing The Correct Procedure&rdquo, 2000, Chapter Three &ldquoInorganic Analytes&rdquo, 2000, Chapter Four &rdquoOrganic Analytes&rdquo, 2000.

(二)ISO / DIS 11464: Soil quality - Pretreatment of samples for physico - chemical analysis, 1992.

(三)行政院環境保護署,「土壤採樣方法 NIEA S102.60B」,民國九十年。

 

註1:不得用鉻酸清洗無機檢測項目的玻璃器皿,特別是需分析樣品中的鉻時。市售非鉻清潔劑(如:Nochromix)可作為鉻酸清潔劑的替代品,但其清潔成效必須有符合分析品質管制需求的書面證明。(鉻酸亦不得用於塑膠瓶的清洗)。

註2:任何一種預處理方法皆會影響部分土壤性質,剔除雜物時應儘量回收附著其上的土壤樣品。烘乾方法因乾燥速度較快,可降低微生物作用的影響。乾燥、研磨、過篩等預處理工作最好能在個別獨立的空間中進行,並避免樣品間的交互污染。風乾或烘乾的土樣厚最好不超過 15 mm,風乾時須避免直接日曬,並使用不吸水的容器。對受有機性污染的土壤樣品必須採取特殊措施,避免與皮膚接觸,且在乾燥過程必須注意通風與排氣等。

註3:敲碎或研磨、過篩後,皆應將土壤樣品重新混合。若檢測樣品量小於 2 g,則需另取經過 2 mm 篩的代表性土樣至少 20 g 進一步研磨,使通過 250 &mu m 篩網後,再進行檢測或依檢測方法的規定進行。

註4:瓶蓋墊片不宜加熱過久,如加熱 105 ℃ 超過 1 小時,矽烷會開始劣化。

註5:本方法總則引用的公告方法名稱及編碼,以環保署最新公告者為準。

 

 

表一 待測有機物土壤樣品製備、萃取與淨化方法一覽表

有機物類別

製備與萃取

淨化方法

非鹵有機物

頂空進樣、吹氣捕捉、真空蒸餾

 

揮發性芳香族及鹵化物

頂空進樣、吹氣捕捉

 

揮發性有機物

頂空進樣、吹氣捕捉、真空蒸餾

 

酚類

索式萃取、超音波萃取

矽膠、膠滲透、酸鹼分配

鄰苯二甲酸酯類

索式萃取、超音波萃取

礬土、矽酸鎂、膠滲透

硝基芳香族和環酮

索式萃取、超音波萃取

矽酸鎂、膠滲透

多環芳香族

索式萃取、超音波萃取

礬土、矽膠、、膠滲透

氯化碳氫化合物

索式萃取、超音波萃取

矽酸鎂、膠滲透

苯胺及其衍生物

索式萃取、超音波萃取

矽酸鎂、膠滲透

氯系除草劑

見氯系除草劑方法

見氯系除草劑方法

有機氯殺蟲劑

索式萃取、超音波萃取

矽酸鎂、膠滲透、去硫

有機磷農藥

索式萃取

矽酸鎂

多氯聯苯

索式萃取、超音波萃取

矽酸鎂、矽膠、硫酸高錳酸鉀

胺基甲酸鹽

見胺基甲酸鹽檢測方法

見胺基甲酸鹽檢測方法

戴奧辛 / ?喃

見戴奧辛 / ?喃檢測方法

見戴奧辛 / ?喃檢測方法

 

 

表二 有機物檢測方法一覽表

有機物類別

GC / MS技術

特定 GC 技術

HPLC 技術

非鹵化碳氫化合物

 

FID

 

揮發性芳族及鹵化物

 

PID - ELCD

 

揮發性有機物

ˇ

   

酚類

 

FID

 

鄰苯二甲酸酯類

 

ECD

 

硝基芳族與環酮

 

ECD、NPD

 

多環芳香族

ˇ

 

ˇ

氯化碳氫化合物

 

ECD

 

苯胺及其衍生物

 

NPD

 

氯系除草劑

ˇ

   

有機氯殺蟲劑

 

ECD

 

有機磷農藥

 

FPD、NPD

 

多氯聯苯

 

ECD

 

半揮發性有機物

ˇ

   

胺基甲酸鹽

   

ˇ

戴奧辛 / ?喃

ˇ

   

GC 使用偵測器:

ECD 表示使用電子捕捉偵測器
ELCD 表示使用電解導電感應偵測器
FID 表示使用火焰離子化偵測器
FPD 表示使用火燄光度偵測器
NPD 表示使用氮磷偵測器

 

 

表三 土壤樣品檢測最少需要量與保存方式

檢測項目

最少樣品量(g)

容器(註 1)

保存方法

最長保存期限

水分

50

密閉玻璃或塑膠袋(瓶)

暗處,室溫

註 2

pH值

50

玻璃或塑膠袋(瓶)

室溫

180 天

重金屬

 

 

 

 

As、Cd、Cr、Cu、
Pb、Ni、Zn

100

玻璃或塑膠袋(瓶)

室溫

180 天

Hg

100

玻璃或塑膠袋(瓶)

4± 2℃冷藏

28 天

多氯聯苯

100

250 mL直口玻璃瓶
附鐵氟龍墊片

4± 2℃冷藏

(不規定)

半揮發性有機物、有機氯系農藥

250g(mL)×2

250 mL直口玻璃瓶
附鐵氟龍墊片

4± 2℃冷藏

14天(採樣至萃取)
40天(萃取至分析)

揮發性有機物

125g(mL)× 2

125 mL直口玻璃瓶
附鐵氟龍墊片

4± 2℃冷藏

14天(採樣至分析)

註1:
採樣襯管或採樣管:亦可作為樣品容器。
  (1)

塑膠襯管:適用於檢測無機項目。若使用塑膠襯管採集有機項目分析的土樣時,則不可作為保存容器。

  (2)

鐵氟龍襯管及金屬管:適用於各種成分。但銅管不適用於檢測銅的土樣。

註2:
土壤水分的保存期限依分析目的不同分為下述二種:
  (1) 現場採樣後瞭解水分含量時,應儘速進行測試,保存時避免水分逸失。
  (2) 計算乾基狀態下污染物濃度用時,應在污染物分析取樣同時進行水分測試。

 

 

土壤檢測方法流程圖

圖一 土壤檢測方法流程圖

 

 

土壤檢測方法流程圖〈續〉

圖一 土壤檢測方法流程圖(續)

 

本文取自行政院環保署檢測方法公告事項
中華民國91年1月17日環署檢字第0910003833號公告
自中華民國91年1月18日起實施
NIEA S103.60C

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