浅谈土壤分析中检测项目的结果计算
作者：七月，广电计量团队
笔者将在本文中浅谈对土壤水分含量的理解和部分分析标准结果计算的差异，并就土壤详查所涉及项目给出实验室实际检测工作中统一的结果计算方法。前言土壤水分含量是土壤检测项目中大部分参数计算的基础数据，是否正确理解土壤水分含量概念和选用合适分析标准，直接关系到其他参数计算的准确性，严重者将影响国家掌握土壤环境质量实际状况。
目前，土壤详查计划检测项目中各分析标准中关于各检测项目的结果计算并不太统一，有些标准不明确当中水分的测试方法，有些标准甚至是错用水分参数。
若均全按各分析标准差异化的执行，对大批量的检测工作无疑是高效检测的绊脚石。
1概念有关土壤水分含量相关的术语定义，笔者并未能在国家或行业标准、规范中查得明确的术语定义，以下概念解释基于笔者所接触到的标准或规范所整理：
1.1分析基水分：
土壤样品在℃烘干至恒重，样品中损失的质量占样品烘干前质量的质量百分比。计算公式表示为公式（1）：
1.2干基水分：土壤样品在℃烘干至恒重，样品中损失的质量占样品烘干后质量的质量百分比。计算公式表示为公式（2）：
2标准乱象2.1《土壤水分测定法》NY/T52-（原GB-87）
适用范围：不适用于石膏性土壤和有机质20%以上的土壤。
烘干温度：℃±2℃。
恒重要求：烘烤规定时间后一次称重即为“恒重”。
标准中计算公式给出了分析基和干基的计算公式。
2.2《森林土壤含水量的测定》LY/T-
适用范围：只适用于森林土壤。
烘干温度：℃，没有给出允许的温度偏差。
恒重要求：称样20g时，前后两次称重相差不大于0.05g即为恒重。
概念指的是自然湿土，是烘干损失质量与烘干土质量比例再乘以，单位为g/kg。除单位换算，概念上相当于新鲜土样干基水分。
2.3《土壤干物质和水分的测定重量法》HJ-
适用范围：适用于所有类型土壤。
烘干温度：±5℃。
恒重要求：以4h烘干时间间隔，两次连续称重前后差值不超过最终测定质量的0.1%。
此标准将“水分含量”定义为在℃下从土壤中蒸发的水的质量占干物质质量的质量百分比。显然这样的定义与NY/T52-的干基水分一致，但使用“水分含量”这就不能明显与分析基水分区别。
此标准还有一个概念“干物质含量”，由定义和计算公式看可以看出干物质含量与分析基水分的关系：
2.4《土壤质量铜、锌的测定火焰原子吸收分光光度法》GB/T-
《土壤质量镍的测定火焰原子吸收分光光度法》GB/T-
《土壤质量铅、镉的测定KI-MIBK萃取火焰原子吸收分光光度法》GB/T-
《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》GB/T-
此类标准中，元素浓度计算公式涉及到土壤水分含量f（%），标准中以附录形式给出水分含量的简单测试过程以及计算公式。该公式与分析基水分计算公式意义一致，即：
2.5《土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第1部分土壤中总汞的测定》GB/T22.1-
《土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第2部分土壤中总砷的测定》GB/T22.2-
《土壤总铬的测定火焰原子吸收分光光度法》HJ-
《中性土壤阳离子交换量和交换性盐基的测定》NY/T-
此类标准中，元素浓度计算公式涉及到土壤水分含量f（%），但标准中并未给出f（%）的测试方法或计算公式，这就需要分析人员自己判断f（%）应该采用哪个测试方法。（NY/T-用H表示风干土样的含水率，意义与f相同。）
2.6《土壤质量氟化物的测定离子选择电极法》GB/T-
此类标准，测试所用土壤样品跟元素含量分析一样选用风干并过目筛的样品。但其结果计算公式直接采用目样品的质量，并未对称样量进行水分扣除。
2.7《土壤氰化物和总氰化物的测定分光光度法》HJ-
《土壤和沉积物多环芳烃的测定气相色谱-质谱法》HJ-
《土壤和沉积物酚类化合物的测定气相色谱法》HJ-
《土壤和沉积物多氯联苯的测定气相色谱-质谱法-解密》HJ-
此类标准使用新鲜土壤进行测试，同时对新鲜土壤采用HJ-进行干物质含量分析，计算结果时使用干物质含量（Wdm）对称样量进行水分扣除。
2.8《森林土壤有机质的测定及碳氮比的计算》LY/T-
此类标准所用土壤样品跟元素含量分析一样选用风干并过目筛的样品，计算结果时使用K2（将风干土换算到烘干的水分换算系数）对称样量进行水分扣除。不难理解：
2.9《固体废物22种金属元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》HJ-
《固体废物金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法》HJ-
全国土壤污染状况详查项目中《详查计划检测项目和采用的分析方法一览表》推荐金属元素的分析标准参考HJ-和HJ-，这两个标准中有“固态和可干化的半固态固体废物”的元素含量测试方法，土壤样品我们可以作为“固态固体废物”来对待参考着两个标准分析。
但是这两个标准计算的是采集状态时的金属含量，与土壤标准换算到干土中的含量不一致。
2.10《土壤和沉积物挥发性有机物的测定顶空或气相色谱-质谱法》HJ-
此类标准使用新鲜土壤进行测试，计算结果时使用含水率w对称样量进行水分扣除。标准正文指出含水率w按HJ执行。由前文可知HJ所测水分为干基水分，并不适合用来扣除称样的水分。
2.11《土壤和沉积物挥发性有机物的测定吹扫捕集/气相色谱-质谱法》HJ-
此类标准使用新鲜土壤进行测试，计算结果时使用含水率w对称样量进行水分扣除。标准正文指出含水率的测定方法，类似于（2.4）的情况，不同的是使用新鲜土测试。
3统一土壤分析中检测项目的结果计算方法
3.1现状分析首先我们得明确土壤分析中检测项目含量的意义。怎么样的结果计算方式或表达方式才能体现检测结果的准确性和可比性？以新鲜土为基准，以风干土为基准，还是烘干土为基准？
应当以烘干土为基准！烘干土壤的质量（m烘）是不会随时间推移而改变,一定称样量的待测样品(无论新鲜土还是风干土)所含待测物质的绝对质量（mx）也是不变的。因此以烘干土质量计算的待测物质的含量（wx=mx/m烘）是不变的。
而新鲜土的质量（m鲜）和风干土的质量（m风）随着保存环境条件的变化或时间的延长，会因挥发水分或受潮而变化，而且不同实验室间环境条件不尽相同，风干程度也无法保证一致，使用这两个质量计算出的待测物质含量是有差别的、是变化的，可比性不强。
日常的土壤分析中是同时检测多个项目的，第2节提到的检测项目及标准均为全国土壤污染状况详查计划里要求的。如果完全按照各个标准独立执行，会存在两个突出的问题：
a各标准计算待测物质的基准不是完全一致。有的以烘干重量为基准（2.4，2.7，2.8，2.11）；有的以风干重为基准（2.6）；有的以新鲜土为基准（2.9）；有的甚至理解不到用哪个基准（2.5，2.10）。
b即使均以烘干重量为基准，但各个标准的将称样量转化成烘干重量的方式不一致。有的用乘以（1-风干土的分析基水分f）修正；有的用乘以新鲜土干物质含量Wdm修正；有的用乘以将风干土换算到烘干的水分换算系数K2修正；有的用乘以新鲜土的含水率w修正。这里最主要的问题就是水分分析和干物质含量的分析标准不一致，记录不能统一共用。严格按照各标准要求，就会产生重复的类似的分析步骤和记录。
3.2统一计算方法既然确定了以烘干土壤为基准计算各检测项目含量更能体现检测结果的准确性和可比性，则需要对各分析标准的计算方法进行统一整理。笔者认为统一使用HJ-中的干物质含量Wdm对称样质量进行修正最为合理。计算公式参照公式（3）
aHJ-适用于所有类型土壤。
b“干物质含量”概念比“水分”概念更明确，不会产生分析基和干基的差异理解。
cHJ-的“恒重”要求为严格的恒重条件。NY/T52-只是规定烘干时间，一次称重即为恒重，未能真实体现恒重意义。
d使用Wdm比使用(1-f)看起来更简洁。
在实际工作中，特别是批量土壤检测多项参数时，我们按HJ-来计算以下两个参数，仅产生两套数据记录，却能覆盖辅助其他检测项目的结果结算。
①新鲜土的干物质含量。适用于采用新鲜土直接进行测试的项目，如2.7，2.10，2.11。
②风干土的干物质含量。适用于采用风干土进行测试的项目，如2.4，2.5，2.6，2.8，2.9。
需要注意的是，从计量认证审核角度考虑，以上做法需写进各个分析标准的作业指导书中，且需要说明充足的修改理由。另外，干物质含量的记录需要明确标识是新鲜土的还是风干土的。
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