土壤分析检测的故事——访中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所分析测试中心陕红副研究员

民以食为天，农业是第一产业，是人类社会的衣食之源、生存之本，也是国民经济的基础。农业发展与生态环境息息相关，当前土地退化、土壤荒漠化及盐碱化、水土流失等现象十分严重，农业用水污染及由此导致的农田土壤污染、农药和化肥污染也时有发生。生态破坏、污染加剧等问题，严重影响着农业的持续发展和粮食的安全。

为了保障国家粮食安全，提升土壤资源保护和利用水平，2022年，时隔近40年，我国再一次开启了“第三次全国土壤普查”。查清不同生态条件、不同利用类型土壤质量及其障碍退化状况，摸清特色农产品产地土壤特征、后备耕地资源土壤质量、典型区域土壤环境和生物多样性等，全面查清农用地土壤质量家底。

分析检测技术发展，是进行大规模土壤普查的底气。近期，仪器信息网特别采访了中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所分析测试中心陕红副研究员，深入了解其团队在相关领域分析检测方面所做的工作，并就其中分析检测的难点以及分析仪器技术及应用等进行了深入的交流。

中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所分析测试中心陕红副研究员

中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所分析测试中心（以下简称分析测试中心）是在中日农业技术研究发展中心公共实验室的基础上，于2005年成立。陕红表示，分析测试中心是研究所的检测支撑部门，拥有国家计量认证（CMA）和中国合格评定国家认可委员会组织的实验室认可（CNAS）资质，在为所内科研项目提供支撑的同时，也承接来自社会面的分析测试工作。

目前，分析测试中心主要开展土壤、植物、水、农用固体废弃物等环境介质中无机元素及其形态分析、有机污染物及农药残留检测以及稳定同位素分析和溯源研究等工作。作为其中无机分析检测的负责人，陕红及团队依托现有的仪器设备，开展了大量不同类型环境样品中无机元素相关分析技术和方法研究探索工作。特别是在土壤重金属检测、植物中元素形态分析、农膜重金属分析等方面建立了一系列先进的分析方法，有力支撑了研究所内多项研究项目的实施。经过多年发展，分析测试中心在相关方法建立和探索方面积累了大量经验和成果，也与众多其他科研单位展开合作，为他们解决分析难题。“很多地方单位遇到难题时都会找到我们，让我们帮忙来建立方法。”

土壤分析有效去除基体干扰很关键

为了应对所内、所外的分析测试需求，分析测试中心配备了大量先进的仪器设备。由于分析测试中心主要面向科研项目，样品种类繁多，样品间差异也大，这对于仪器的性能、抗干扰能力等都提出了很高的要求。据陕红介绍，在无机分析领域，主要配备的原子吸收光谱仪、ICP-OES、ICP-MS等均来自珀金埃尔默公司。

谈农业，肯定离不开土壤，分析测试中心日常接触最多的就是土壤样品了。陕红介绍到，土壤成分复杂，不同地区的土壤也存在差异，其样品分析时基体干扰也较大，所以，土壤分析对仪器提出了更高的要求。而在有效减轻基体干扰方面，珀金埃尔默的仪器有着技术优势。她举例说到，当时选择珀金埃尔默的原子吸收，就是看中其塞曼扣背景技术。另外，珀金埃尔默ICP-MS的碰撞反应池配备了三路反应气体，抗干扰能力强；同时锥孔比较大，在长时间进行高盐样品检测时，有效克服了由于锥孔堵塞造成的仪器灵敏度和稳定性降低的问题。

实验室仪器一角

同时，仪器皮实耐用也是珀金埃尔默仪器的一大优点。分析测试中心在2010年购置了珀金埃尔默的一台 ICP-OES，十多年内，仅仅在实验室搬家装修时请过一次工程师，“这十来年，大的部件从来没有出过问题。”而同期采购的珀金埃尔默ICP-MS，按照规定本来要进入报废周期，但仪器依旧可以正常使用，目前还作为“替补队员”承担着常规检测任务。

因为多年使用下来的良好体验，在今年采购ICP-MS时，测试中心的采购技术小组经过严格评估再次选择了珀金埃尔默。“我们这次选择了新款的仪器，感觉到经过这些年的技术发展，珀金埃尔默的仪器在灵敏度、抗干扰能力以及应用范围等方面都有了明显进步。例如，近期，为了更好地与所内研究课题结合起来，我们着手在单细胞分析研究领域做一些扩展。而珀金埃尔默的ICP-MS仪器为该领域的科研工作提供了很好的技术支撑，期待后续我们会产出一些不错的成果。”

土壤检测方法、标准、技术 还能更进一步

在聊到目前土壤分析检测遇到的问题时，陕红提到，目前的土壤中无机元素检测方法，虽然比较健全，但是还有很多可提升改进的地方。她举了一个例子，例如土壤中有效态元素分析，目前不同的元素需要不同的浸提剂来提取。“这就造成我测一种元素要做一遍前处理上机测试，测另一种元素要换一个方法再重复一遍这个过程。”而实际上，现在的仪器技术，完全可以实现多元素的同时测定，受限于前处理方法，很难实现多种有效态元素同时检测，影响了效率。陕红进一步说，就拿现在行业内最大的热点“土壤三普”工作来说，为了摸清我国土壤质量的家底，有效态元素方面包含数十项检测指标，工作量巨大。“如果能解决这个问题，进一步优化检测方法，将大大提升检测工作的效率。”

除此之外，相关标准的缺乏也对土壤检测工作有一些影响。以往土壤中无机元素分析主要是利用原子吸收光谱来做，相关国标也大多基于此建立方法。随着分析测试方法的快速进步，在土壤检测领域，ICP-MS在检测灵敏度、元素种类覆盖度等方面具有显著的技术优势，近年来在各大实验室的配置率也显著提升。但是受限于标准滞后，一定程度上限制了很多CMA和CNAS实验室的工作开展。“未来，在标准制修订方面，我们需要再向前推一步。”

此外，陕红也提出，分析测试实验室在实际工作中，会遇到各种各样的问题，希望厂商在技术支持方面能够更多样化。从用户的实际需求出发，结合不同领域实验室的特点，给予用户更多个性化的指导。她也表示，就无机元素分析领域来说，与珀金埃尔默的工程师有很好的沟通配合。特别是在开展新的应用方面，工程师给与了实验室很多支持。例如，在进行元素形态分析方法探索时，珀金埃尔默的技术工程师在前期提供了很多帮助；近期在开展单细胞分析时，工程师也上门为实验室进行了培训。“大家相辅相成、互相配合，就会更容易的去解决一些问题，也对我们双方发展都有一个很好的推动。”

后记：

在采访中，笔者发现陕红老师对每一个指标的检测过程可谓了若指掌，每每谈到哪里是难点，实验过程中需要注意哪些问题，总是能脱口而出。这无疑都体现了她在检测工作中扎实的技术功底和深厚积淀。在采访的最后她也谦虚地表示：“作为一线实验室，我们做的很多东西可能不够‘高大上’，说的很多问题比较琐碎，但是都是我们实际日常工作中遇到的，希望能给大家一点帮助。”

在国家大力推动加快农业农村现代化、确保粮食安全，以及积极开展第三次全国土壤普查的大背景下，土壤检测，作为提升土壤资源保护和利用水平的重要一环，必将迎来持续增长。笔者也期待分析仪器厂商能够为土壤检测提供更多创新的方法和仪器，继续为中国的可持续发展贡献力量。