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。
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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
法參見表一至表二及圖一。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」。
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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)。
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四、設備及材料
(一)樣品容器
1.廣口塑膠瓶或(厚)塑膠袋:容量1L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500mL、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。
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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。
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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> 15mm)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< 2mm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)。
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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-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9.6M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(Immunoassaym
ethods),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(Screeningmet
hods),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。
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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。
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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(
Relat- ive 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R
PD)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(Mat
rix 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: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;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。
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十、參考資料
(一)U.S. EPA. Test Methods for Evaluating Solid Waste Physic
al/Chemical Methods, SW - 846. Chapter One "Quality Cont
rol", 1992, Chapter Two " Choosing The Correct Procedure
", 2000, Chapter Three "Inorganic Analytes", 2000, Chapt
er Four "Organic Analytes", 2000.
(二)ISO/DIS 11464: Soil quality-Pretreatment of samples fo
r 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2g,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250μm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。
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