5土壤污染监测

第五章土壤污染监测植物圈第一节土壤基本知识第二节土壤环境质量监测方案第三节土壤样品的采集与加工管理第四节土壤样品的预处理第五节土壤污染物的测定一、土壤组成与背景值判断土壤是否受到污染或污染程度的标准。土壤本底值。地质学：指在各区域正常地质地理条件和地球化学条件下元素在各类自然体中的正常含量。环境科学：未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。地球表层的岩石经过风化作用，逐渐破坏成疏松的、大小不等的矿物颗粒（称为母质）。而土壤是在母质、气候、生物、地形、时间等多种成土因素综合作用下形成和演变而成的。土壤组成很复杂，总体来说是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机质、水分和空气等固、液、气三相组成的。（一）土壤矿物质图5.1-1土壤矿物质一、土壤矿物质的矿物组成1、原生矿物质：它是各种岩石经受不同的物理风化，仍遗留在土壤中的一类矿物，其原来的化学组成没有改变。2、次生矿物质：它大多是由原生矿物质经风化后形成的新矿物。二、土壤矿物质的化学组成土壤矿物质元素的相对含量与地球表面岩石圈元素的平均含量及其化学组成相似。岩石圈和土壤的某些元素及其化合物含量见表。土壤中氧、硅、铝、铁、钙、钠、镁、钾八大元素约占96%以上，其余诸元素含量甚微，称微量元素。三、土壤机械组成土壤粒径的大小影响着土壤对污染物的吸附和解吸能力。土壤机械组成的分类是以土壤中各粒级含量的相对百分比作为标准。国际制采用三级分类法，即根据砂粒（0.02—2mm）、粉砂粒(0.002—0.02mm)和粘粒(0.002mm)在土壤中的相对含量，将土壤分成砂土、壤土、粘壤土、粘土四大类和十二级,而我国将土壤质地分为三组十一种。（二）土壤有机质图5.1-2土壤有机质质（三）土壤水和空气图5.1-3土壤水和空气气全国土壤背景值，μg/kg元素算术均值几何均值元素算术均值几何均值As11.29.2K1.861.79Cd0.0970.074Ag0.1320.105Co12.711.2Be1.951.82Cr61.053.9Mg0.780.63Cu22.620.0Ca1.540.71F478440Ba469450Hg0.0650.040B47.838.7Mn583482Al6.626.41Ni26.923.4Ge1.701.70Pb26.023.6Sn2.602.30Se0.2900.215Sb1.211.06V82.476.4Bi0.370.32Zn74.267.7Mo2.01.20Li32.529.1I3.762.38Na1.020.68Fe2.942.73“七·五”攻关二、土壤污染天然污染源：矿物风化后自然扩散、火山灰人为污染源：污染物种类化学污染物生物类污染物放射性污染物重金属硫化物氟化物农药农药、化肥、污灌气、液、固迁移土壤污染的危害作物减产食品品质下降水环境质量退化大气环境质量下降生态系统退化食物链污染土壤污染的特点隐蔽难恢复后果严重持久性强三、土壤质量标准土壤环境质量标准（GB15618—1995）；无公害农产品蔬菜产地土壤环境质量指标（GB/T18407—2001）；无公害农产品茶叶产地土壤环境质量指标（NY5020—2001）。土壤环境质量标准值(GB15618—1995)，mg/kg级别一级二级三级土壤pH自然背景6.56.5～7.57.56.5项目镉≤汞≤砷水田≤旱田≤铜农田≤果园≤铅≤铬水田≤旱地≤0.200.151515353590900.300.303040501502502501500.300.5025301002003003002000.601.020251002003503502501.01.53040400400500400300六六六≤滴滴锑≤0.050.050.500.501.01.0无公害农产品蔬菜地土壤环境质量指标(GB/T18407.1—2001)，mg/kg项目指标pＨ6.5pＨ=6.5～7.5pＨ7.5总汞≤0.30.51.0总砷≤403025铅≤100150150镉≤0.30.30.6六价铬≤150200250六六六≤０.50.50.5四、土壤环境质量监测方案资料的收集监测项目土壤监测的目的土壤质量现状监测；污染物土地处理的动态监测；土壤污染事故监测；背景值调查。自然环境社会环境土壤类型植被背景值土地利用水土流失自然灾害水系地下水地质地形地貌气象土壤环境的监测项目物理指标：土壤质地、土壤水分、孔隙度、容重、温度、毛细作用等；生物指标：土壤动物如蚯蚓数量、微生物种群、土壤酶等；化学指标：酸碱性、氮、磷、钾等养分含量、有机质、各种污染物包括重金属和有毒非金属、氟化物、农药残留量、石油及其产品等。土壤优先监测物5.2.2我国土壤常规监测项目目目五、采样点的布设布设原则合理地划分采样单元。哪里有污染就在哪里布点。采样点不能设在田边、沟边、路边、肥堆边水土流失严重或表层土被破坏处。采样点布设方法对角线布点法面积较小、地势平坦的污灌或污染河水灌溉的田块。梅花形布点法面积较小、地势平坦、土壤物质和污染程度较均匀的地块。污水入口采样点布设方法棋盘式布点法中等面积、地势平坦、地形完整开阔的地块，≥10个点。受固体废物污染的土壤，≥20个点。蛇形布点法面积较大、地势不平坦、土壤不够均匀的田块。放射状布点法大气污染型土壤。网格布点法地形平缓的地块。农用化学物质污染型土壤、土壤背景值调查。采样点布设方法六、土壤样品的采集与加工管理土壤样品的类型、采样深度及采样量混合样品：了解土壤污染状况农作物的耕地：采集0～20cm果林类的耕地：采集0～60cm采样量：1kg六、土壤样品的采集与加工管理剖面样品：了解土壤污染深度时。土壤剖面土层示意图土壤剖面挖掘示意图A层(耕作层)B层(亚层、淀积层)C层(风化母岩层、母质层)底岩层剖面规格一般为长1.5m、宽0.8m、深1.0m，采集A、B、C三层土样。过渡层（AB、BC）一般不采样。当地下水位较高时，挖至地下水出露时止。土壤剖面A、B、C层示意图六、土样的采集与加工管理在山地土壤土层薄的地区，B层发育不完整时，只采A、C层样。干旱地区剖面发育不完整的土壤，采集表层（0～20cm）、中土层（50cm）和底土层（100cm）附近的样品。采样时间和频率在农作物收获期采样测定，必测项目一年测定一次，其他项目3～5年测定一次。六、土壤样品的采集与加工管理制成满足分析要求的土壤样品；测定不稳定的项目用新鲜土样（如游离挥发酚、NH3-N、NO3－-N、Fe2+）;稳定项目用风干土样。程序是：风干磨细过筛混合分装六、土壤样品的采集与加工管理土壤样品四分法示意图土壤浸出液制备：测pH、CO32-、总碱度、Ca2+、Mg2+、K+等可溶性物质。浸提剂：无CO2蒸馏水。七、土壤样品的预处理土壤样品分解酸分解法碱熔分解法高压釜密闭分解法微波炉加热分解法土壤样品提取方法有机污染物的提取无机污染物的提取土壤污染物测定中应注意的几个问题：监测项目：金属、非金属、有机物土壤监测的特点——样品的代表性问题要重视采样前的调研工作采样前应调研当地的：自然条件、农业情况、土壤性状、污染历史及现状测定方法：与水、空气相同或相似重量法容量法分光光度法原子吸收法色谱法结果表达：烘干土为基准——mg/kg(烘干土样)物理分析取风干样品100—200g，放在木板上用圆木棍辗碎，经反复处理使土样全部通过2mm孔径的筛子，将土样混均储于广口瓶内，作为土壤颗粒分析及物理性质测定。1927年国际土壤学会规定通过2mm孔径的土壤用作物理分析，通过1mm或0.5mm孔径的土壤用作化学分析。化学分析根据分析项目不同而对土壤颗粒细度有不同要求。土壤监测中，称样量会对分析结果的准确与否产生较大影响。一般常根据所测组分及称样量决定样品细度。1、分析有机质、全氮项目，应取一部分已过2mm筛的土样，用玛瑙研钵继续研细，使其全部通过60号筛（0.25mm）。2、用原子吸收光度法（AAS法）测Cd、Cu、Ni等重金属时，土样必须全部通过100号筛0.150mm（尼龙筛）。3、研磨过筛后的样品混匀、装瓶、贴标签、编号、储存。注：网筛规格有两种表达方法，一种以筛孔直径的大小表示；另一种以每英寸长度上的孔数来表示，孔数愈多，孔径愈小。土样保存土壤保存原则：1、一般土壤样品需保存半年至一年，以备必要时查核之用。2、储存样品应尽量避免日光、潮湿、高温和酸碱气体等的影响。3、玻璃材质容器是常用的优质贮器，聚乙烯塑料容器也属美国环保局推荐容器之一，该类贮器性能良好、价格便宜且不易破损。4、将风干土样、沉积物或标准土样等贮存于洁净的玻璃或聚乙烯容器之内。在常温、阴凉、干燥、避阳光、密封（石腊涂封）条件下保存30个月是可行的。八、土壤污染物的测定含水量的测定样品在105℃烘干、称重、计算100%烘干土样烘干土样风干土样）含水率（pH值的测定土样10g+蒸馏水25mL，轻轻摇动后用电磁搅拌器搅拌1min，放置30min，用pH计测量上部浑浊液的pH值。水、土比例：酸性土壤的水土比保持5∶1～1∶1；碱性土壤水土比以1∶1或2.5∶1。八、土壤污染物的测定可溶性盐分用一定量的水从一定量土壤中经一定时间浸提出来的水溶性盐分。八、土壤污染物的测定重量法比重计法电导法阴阳离子总和计算法测定方法重量法烘箱温度105℃初烘时间4hr冷却时间30min复烘时间1hr△W≤0.001g恒重操作恒重条件：15%过氧化氢可溶性盐分总量水浴蒸干恒重残渣烘至恒重105℃烘箱已恒重蒸发皿蒸干50～100mL滤液抽滤振荡新H2O水500mL重量法测定要点土样1000g配标液土样消解标液及样品测定结果计算分光光度法原子吸收法原子荧光法测定程序：金属化合物土壤中重金属分析项目测定方法镉土样经盐酸-硝酸-高氯酸(或盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸)消解后，萃取-火焰原子吸收法测定或石墨路炉原子吸收分光光度法测定汞土样经硝酸-硫酸-五氧化二钒或硫酸-硝酸-锰酸钾消解后，冷原子吸收法测定砷土样经硫酸-硝酸-高氯酸消解后，二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法测定土样经硝酸-盐酸-高氯酸消解后，硼氢化钾-硝酸银分光光度法测定土壤中重金属分析项目测定方法铬土样经硫酸-硝酸-氢氟酸消解后，高锰酸钾氧化，二苯碳酰二肼光度法测定或加氯化铵液火焰原子吸收分光光度法测定铜土样经盐酸-硝酸-高氯酸(或盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸)消解后，火焰原子吸收光度法测定铅土样经盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸消解后；萃取-火焰原子吸收法测定或石墨炉原子吸收分光光度法测定墨墨土壤监测项目测定方法六六六丙酮-石油醚提取，浓硫酸净化滴滴娣用带电子捕获检测器的气相色谱测定例：制革污泥及施含铬污泥土壤中Cr含量的测定编号使用污泥期限地形及肥力等级备注1＃未使用邻村坡地肥力21＃距岳村1km，2＃距岳村更近同时作为不被污染的空白2＃未使用邻村高地肥力33＃90-94年连用，80-90年间断使用岳村高地肥力34＃95-96年连用，83-90年间断使用岳村高地肥力35＃83-95年断续使用岳村坡地肥力26＃77-83年连用，83-95年间断使用岳村坡地肥力1样品编号及详细情况表1、浓H2SO4-H2O2消化法土样0.10～1.0g，放入150ml凯氏烧瓶内，依此加入硫酸钾约5g，无水硫酸铜约0.5g和H2SO420ml，瓶口插入小漏斗，将瓶斜置在电炉上加热，待大量白烟消除后，冷却，滴加1mlH2O2，继续加热，最后得到完全透明而无黑点的液体（约需用5小时）。1、浓H2SO4-H2O2消化法冷却至室温，全部转移到100ml容量瓶中，用离心机离心分离，取澄清液25ml，用酸性KMnO4氧化，用磷酸掩蔽铁，草酸掩蔽钼，用D.P.C显色，测定OD，从而计算出铬含量。2、KClO3熔融法称取试样1.5g±，在高温炉中灰化，用氯酸钾氧化，转移定容到100ml容量瓶中，离心过滤，取25ml用滤液，用磷酸掩蔽铁，草酸掩蔽钼，用D.P.C显色，测定OD，从而计算出铬含量。3、混合酸消化法土样0.10～1.00g，置于50ml聚四氟乙烯坩埚中。用水湿润土壤，小心按每毫克有机质量加入0.2mlHNO3，