HJ 1426-2025 土壤和沉积物 镉的测定 固体直接进样石墨炉原子吸收分光光度法标准立项发展报告

土壤和沉积物镉的测定固体直接进样/石墨炉原子吸收分光光度法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DeterminationofCadmiuminSoilandSedimentbySolidDirectInjection/GraphiteFurnaceAtomicAbsorptionSpectrophotometry发布日期：2025年摘要随着我国土壤污染防治攻坚战的持续深入，土壤和沉积物中重金属镉（Cd）的精准监测已成为环境管理的基础性工作。传统镉测定方法需经强酸消解等前处理流程，存在操作繁琐、耗时长、易引入交叉污染及使用大量强酸试剂等弊端。HJ1426-2025《土壤和沉积物镉的测定固体直接进样/石墨炉原子吸收分光光度法》作为生态环境部发布的最新行业标准，创新性地采用固体直接进样技术，从根本上简化了前处理流程，显著提升了分析效率与数据可靠性。本标准将于2026年7月1日正式实施，填补了我国在土壤固相直接进样测镉领域标准方法的空白。本报告系统阐述了该标准的立项背景、编制原则、技术路线、主要技术内容及创新点，并重点介绍了标准主要起草单位的业务基础与技术贡献，旨在为相关检测机构和科研人员提供翔实的标准解读与实施参考。关键词：土壤与沉积物；镉测定；固体直接进样；石墨炉原子吸收分光光度法；环境保护标准；重金属监测AbstractWiththecontinuousadvancementofChina'ssoilpollutionpreventionandcontrolcampaign,precisemonitoringofheavymetalcadmium(Cd)insoilandsedimenthasbecomefundamentaltoenvironmentalmanagement.Traditionaldeterminationmethodsrequireaciddigestionpretreatments,whicharecumbersome,time-consuming,pronetocross-contamination,andinvolvelargequantitiesofstrongacids.HJ1426-2025,*DeterminationofCadmiuminSoilandSedimentbySolidDirectInjection/GraphiteFurnaceAtomicAbsorptionSpectrophotometry*,anindustrystandardrecentlyissuedbytheMinistryofEcologyandEnvironment,innovativelyadoptssoliddirectinjectiontechnology,fundamentallysimplifyingpretreatmentproceduresandsignificantlyimprovinganalyticalefficiencyanddatareliability.ThisstandardwilltakeeffectonJuly1,2026,fillingthegapinChina'sstandardmethodsfordirectsolid-phasecadmiumdeterminationinsoil.Thisreportsystematicallyelaboratesonthestandard'sbackground,formulationprinciples,technicalroute,keytechnicalcontents,andinnovations,withemphasisontheleaddraftingorganization'stechnicalfoundationandcontributions,aimingtoprovidecomprehensiveinterpretationandimplementationguidancefortestinginstitutionsandresearchers.Keywords:Soilandsediment;Cadmiumdetermination;Soliddirectinjection;Graphitefurnaceatomicabsorptionspectrophotometry;Environmentalprotectionstandard;Heavymetalmonitoring第一章引言1.1立项背景镉是自然界中广泛分布的微量元素，也是对人体危害最严重的重金属之一。镉在人体内的生物半衰期长达10~30年，长期暴露可导致肾脏功能损伤、骨骼矿化障碍（骨痛病）及多种恶性肿瘤风险升高。土壤中的镉可通过农作物吸收进入食物链，对人体健康构成潜在威胁。近年来，我国多起镉米事件引发社会广泛关注，土壤镉污染问题已成为重大环境民生议题。生态环境部与自然资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国土壤环境状况总体不容乐观，重金属超标点位中镉位列首要污染物，其点位超标率在所有无机污染物中位居首位。2022年颁布实施的《中华人民共和国土壤污染防治法》明确要求建立土壤环境质量监测制度，对土壤中重金属等有毒有害物质进行监测。2023年发布的《土壤污染防治行动计划》进一步提出，到2030年，全国土壤环境质量稳中向好，农用地和建设用地土壤环境安全得到基本保障。这一系列政策部署对土壤镉监测方法的准确性、高效性和便捷性提出了更高要求。1.2现行方法局限性目前，我国测定土壤和沉积物中镉的标准方法主要包括：-HJ832-2017《土壤和沉积物金属元素总量的消解微波消解法》结合HJ766-2015《固体废物金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法》；-GB/T17141-1997《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》；-HJ737-2015《土壤和沉积物铍的测定石墨炉原子吸收分光光度法》（可参考用于镉测定）。上述方法均需先经过酸消解（电热板消解或微波消解）将土壤中的镉转移至溶液中再进行仪器分析。然而，传统前处理流程存在以下突出问题：1.操作流程冗长：完整的消解流程通常需要4~8小时，包含称样、加酸、消解、赶酸、定容、过滤等多个步骤，难以满足大批量样品的快速分析需求；2.试剂消耗量大：每批次样品消解需消耗数十至上百毫升高纯硝酸、盐酸、氢氟酸等强酸试剂，不仅增加分析成本，也带来废液处理的二次环境负担；3.易引入污染和损失：消解过程中引入的试剂、器皿和环境因素均可能造成样品污染，挥发损失和吸附损失则可能导致待测物的回收率偏低，影响数据质量；4.安全性问题：高温高压下使用强酸存在安全隐患，对操作人员健康造成潜在危害。因此，开发一种简便、快速、准确、绿色的土壤镉测定方法，成为环境监测行业的迫切需求。1.3标准制订意义固体直接进样/石墨炉原子吸收分光光度法（DirectSolidSampling-GraphiteFurnaceAtomicAbsorptionSpectrometry，简称DS-GFAAS）是一种成熟的现代分析技术。该技术将样品直接称量于石墨舟或石墨杯中，通过程序升温实现干燥、灰化、原子化等步骤，无需任何化学前处理。相较传统方法，该技术具有以下显著优势：免除消解步骤，单样品分析时间可缩短至10分钟内；几乎不使用化学试剂，实现绿色分析；减少样品转移步骤，有效避免待测物的损失与污染；方法检出限可达μg/kg级，满足痕量镉的分析需求。国际上，德国、美国等发达国家已将固体直接进样技术广泛应用于环境、食品、生物样品中重金属的日常监测。然而，我国长期以来缺乏相应的国家标准或行业标准方法，制约了该先进技术的规范化应用与推广。HJ1426-2025的发布填补了这一标准空白，对推动我国土壤重金属监测技术水平提升、完善环境监测标准体系具有重要意义。第二章标准编制总体思路2.1编制依据与原则本标准依据《生态环境标准管理办法》（生态环境部令第17号）和《国家生态环境标准制修订工作规则》（国环规标准〔2021〕1号）的相关规定，按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规则起草。标准编制工作遵循以下基本原则：（1）科学性编制组在充分调研国内外相关标准和分析技术文献的基础上，系统开展了方法研究实验，对灰化温度、原子化温度、基体改进剂用量、样品量等关键参数进行了优化验证，确保方法各项性能指标满足环境监测需求。（2）适用性标准的目标定位于我国各级生态环境监测站、科研院所和第三方检测机构的常规监测和应急监测需求，方法设计充分考虑了国产石墨炉原子吸收光谱仪的仪器条件和技术参数，确保标准的可推广性。（3）兼容性标准编制过程中参考了ISO15701《土壤质量—镉、铬、铅等的石墨炉原子吸收光谱法测定》以及美国环保署EPA7000B等国际先进标准方法框架，同时与我国现行有效的土壤环境质量标准限值相衔接，确保标准的协调一致。（4）创新性区别于传统方法的技术路线，本标准创新性地引入了基体改进剂与热解涂层石墨管联用技术，有效解决了复杂土壤基体干扰问题；同时制定了严格的质控措施，引入有证标准物质平行测定、基体加标回收和重复测定等多种质量控制手段，确保固体直接进样方法的数据质量。2.2技术路线标准编制采用"文献调研→方法建立→实验室验证→方法确认→形成标准文本"的技术路线。首先通过文献计量分析梳理国内外固体直接进样-石墨炉原子吸收法测定土壤镉的研究进展；随后在优化仪器条件和化学条件的基础上建立完整的方法体系；继而选取不同类型、不同污染水平的实际土壤和沉积物样品开展方法验证；最后经数据统计与评估，确定方法的检出限、测定下限、精密度和准确度等性能指标。2.3适用范围与干扰消除本标准适用于土壤和沉积物中镉的测定，样品类型涵盖农田土壤、城市土壤、工矿用地土壤、河流湖泊沉积物及海洋沉积物等。方法的线性范围覆盖0.5μg/L~5μg/L（相当于土壤中镉含量0.05mg/kg~2.5mg/kg，以称样量0.1g计），可满足《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）中镉的风险筛选值（pH≤7.5时为0.3mg/kg，pH>7.5时为0.6mg/kg）和《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB36600-2018）中第一类用地筛选值（20mg/kg）等管控限值的监测需求。针对土壤和沉积物中复杂的基体干扰问题，标准提出了化学改进与背景校正相结合的双重干扰消除策略。在化学改进方面，标准推荐使用磷酸二氢铵-硝酸镁混合基体改进剂，通过提高镉的灰化温度（由300℃提升至500℃以上），有效消除氯化物基体干扰并稳定待测信号。在背景校正方面，标准规定采用氘灯背景校正或塞曼效应背景校正系统，其中塞曼效应校正对于高盐分样品的结构背景扣除效果更佳。标准还提出了基体匹配标准曲线法和标准加入法两种定量方式，供不同基体复杂程度的样品灵活选用。第三章标准主要技术内容3.1方法原理本标准所规定的方法基于石墨炉原子吸收光谱分析的基本原理。固体样品经精确称量后直接置于石墨舟中，由自动进样器将其导入石墨炉原子化器。在程序升温控制下，样品依次经历干燥（去除水分）、灰化（分解有机物、挥发部分基体组分）和原子化（镉化合物解离为基态原子）三个阶段。空心阴极灯发射的镉特征谱线（波长228.8nm）通过原子蒸气层时被基态镉原子选择性吸收，吸收强度与原子浓度符合朗伯-比尔定律。通过测量吸光度值，结合标准曲线或标准加入法进行定量分析。固体直接进样技术的关键在于：样品无需溶解即可完成原子化过程。现代石墨炉原子吸收光谱仪配备的高分辨率光路系统和快速数字信号处理技术，可以有效捕捉并量化固体样品原子化过程中产生的瞬态吸收信号，保障定量分析的精度和可靠性。3.2主要仪器与设备标准对仪器设备提出了明确要求：-石墨炉原子吸收光谱仪：配备石墨炉电源和程序升温控制系统，具有背景校正功能（氘灯或塞曼效应），光谱通带宽度可调至0.2nm~0.7nm，能够稳定记录228.8nm波长处的吸收信号；-固体自动进样器：可完成石墨舟的自动称量、样品导入和废弃石墨舟的排出，称量精度不低于0.01mg；-热解涂层石墨管：配备与固体进样器配套的热解涂层平台石墨管或石墨杯，有效降低记忆效应，延长石墨管使用寿命；-分析天平：感量0.01mg和0.1mg各一台；-镉空心阴极灯或无极放电灯：提供稳定的特征辐射光源。标准特别指出，固体直接进样系统必须配备精密的电子微量天平，以实现样品量和吸光度信号的同步记录，确保定量准确性。3.3试剂与材料标准涉及的试剂和材料在满足现有环境监测标准通用要求基础上，突出了绿色分析特征：-基体改进剂：磷酸二氢铵溶液（ρ=50g/L）和硝酸镁溶液（ρ=5g/L），或使用其混合溶液。基体改进剂的作用是提高镉的热稳定性，使灰化阶段可设置更高温度以充分去除基体干扰物；-镉标准储备溶液：购自有证的标准溶液（浓度1000mg/L），或用高纯金属镉（纯度不低于99.99%）按规范方法配制；-空白石墨舟：使用前应在与样品相同的升温程序下空烧至恒重，以消除石墨材料本底污染。3.4样品采集与制备样品的采集按照HJ/T166《土壤环境监测技术规范》和GB17378.3《海洋监测规范第3部分：样品采集、贮存与运输》执行。样品制备遵循以下关键要求：1.样品经自然风干或低温（不高于40℃）烘干后，剔除石子、植物根系等异物；2.用木槌或玛瑙研钵研磨，过0.15mm（100目）尼龙筛，确保样品粒度均匀，有利于微量称样的代表性；3.过筛后样品充分混匀，装入洁净的聚乙烯瓶或玻璃瓶中密封保存；4.分析前样品应在105℃±5℃烘干2h，于干燥器中冷却至室温后称量。3.5仪器分析条件标准规定了详细的程序升温条件作为方法参考。典型升温程序如表1所示：表1石墨炉程序升温参考条件|阶段|温度（℃）|升温时间（s）|保持时间（s）|载气流量||------|-----------|--------------|--------------|---------||干燥|90~120|20~30|10~20|300mL/min||灰化|400~600|15~25|20~30|300mL/min||原子化|1400~1800|0~2|3~5|停气||净化|2200~2500|1|2~3|300mL/min|实际工作中可根据仪器型号和样品基体特征，对温度和时间的设置进行适当优化，但必须保证基体干扰完全消除、待测物信号稳定且峰形良好。3.6校准曲线与定量方法标准推荐两种定量方法：（1）基体匹配标准曲线法在石墨舟中分别加入一定量的镉标准工作溶液和基体改进剂，在低温下烘干后按仪器程序测定吸光度，以吸光度对镉的质量（ng）绘制校准曲线。校准曲线的相关系数应不低于0.995。（2）标准加入法当样品基体组成复杂，难以找到合适的空白基体进行匹配时，采用标准加入法进行定量。在4~5份等量样品中分别加入不同量的镉标准溶液，测定后以外推法计算样品中镉的含量。3.7方法性能指标经多家实验室协同验证，本标准的方法性能指标如下：-方法检出限：0.02mg/kg（以称样量0.1g计）；-测定下限：0.08mg/kg（以称样量0.1g计）；-精密度：实验室相对标准偏差（RSD）在3.5%~10%之间（取决于样品镉含量水平），再现性相对标准偏差在12%以内；-正确度：对有证标准物质的测定结果均在证书给定不确定度范围内，实际样品加标回收率在85%~115%之间。上述性能指标满足或优于HJ737-2015、GB/T17141-1997等现行标准方法的对应要求，表明固体直接进样法在保证数据质量的前提下具备更高分析效率。第四章标准的创新点4.1首次建立土壤和沉积物中镉的固体直接进样标准方法HJ1426-2025是我国生态环境监测领域首个针对土壤和沉积物中镉测定的固体直接进样方法标准。该标准的发布结束了长期以来固体直接进样技术"有仪器、无标准"的尴尬局面，为各级环境监测机构应用该技术提供了标准化依据，有力推动了先进分析技术在我国环境监测领域的规范化应用。4.2实现全程绿色分