第九章土壤质量监测

第九章污染土壤的环境质量监测•土壤环境质量是指土壤环境(或土壤生态系统)的组成、结构、功能以及所处状态的综合体现与定性、定量的表述。•土壤环境质量监测是土壤环境质量评价的基础，目的是准确、及时、全面地反映土壤环境质量现状及发展趋势，为土壤环境管理、污染源控制、环境规划等方面提供科学依据。•土壤环境质量评价是指在研究土壤环境质量变化规律的基础上，按一定的原则、标准和方法，对土壤污染程度进行评定，或是对土壤对人类健康适宜程度进行评定，目的是提高和改善土壤环境质量，并提出控制和减缓土壤环境不利变化的对策和措施。污染土壤环境质量监测的分类•常规监测：又称例行监测或监视性监测，是污染土壤环境质量监测工作中量最大面最广的一种监测类型。•持例监测：又称特定目的监测或应急监，根据特定目的一般又可分为以下四种类型(1)污染事故监测；(2)仲裁监测；(3)考核验证监测；(4)咨询服务监测。科研监测污染土壤环境质量监测的程序•现场调查监测计划设计优化布点•样品采集样品处理与保存分析测试数据处理等。自然环境方面的资料•土壤类型•植被•区域土壤元素背景值•土地利用•水土流失•自然灾害•水系•地下水•地质•地形地貌•气象社会环境方面的资料•工农业生产布局•工业污染源种类及分布•污染物种类及排放途径和排放量•农药和化肥使用状况•污水灌溉及污泥施用状况•人口分布•地方病土壤质量标准规定了土壤中污染物的最高允许浓度或范围，是判断土壤质量的依据。我国颁布的标准有：•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）我国的农业、林业、地质以及卫生部门己相继制定了一些有关土壤质量的国家或行业标准和规范，如：•土壤中铜的卫生标准（GB11728–89）•土壤中砷的卫生标准（GB8093–87）•土壤水分测定法（GB7172–87）•土壤有机质的测定法（GB9834–88）•森林土壤含水量的测定（GB7833–87）•森林土壤pH值的测定（GB7859–87）•森林土壤阳离子交换量的测定（GB7863–87）•森林土壤盐基饱和度的测定（GB7867–87）项目指标pＨ6.5pＨ=6.5～7.5pＨ6.5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•监测土壤质量标准要求测定的项目，判断土壤是否被污染及污染水平，并预测其发展变化趋势。土壤质量现状监测•调查分析引起土壤污染的主要污染物，确定污染的来源、范围和程度，为行政主管部门采取对策提供科学依据。土壤污染事故监测•在进行污水、污泥土地利用、固体废弃物的土地处理过程中，对残留的污染物进行定点长期动态监测，既能充分利用土地的净化能力，又可防止土壤污染。污染物土地处理的动态监测•通过分析测定土壤中某些元素的含量，确定这些元素的背景值水平和变化。土壤背景值调查用于农业灌溉的闸门内充满了污水汉中“5·23”剧毒物品对土壤的渗漏污染现场照片•背景值要求测定土壤中各种元素的含量；•污染事故监测仅测定可能造成土壤污染的项目；•土壤质量监测测定影响自然生态和植物正常生长及危害人体健康的项目。根据监测目的确定：合理地划分采样单元。对于土壤污染监测，哪里有污染就在哪里布点。采样点不能设在田边、沟边、路边、肥堆边及水土流失严重或表层土被破坏处。根据监测目的、区域范围大小及其环境状况等因素确定。一般每个采样单元最少设3个采样点。单个采样单元内采样点数可按下式估算：式中：n——每个采样单元布设的最少采样点数；s——样本相对标准偏差，即变异系数；t——置信因子，当置信水平为95%时，t值为1.96；d——允许偏差，当规定抽样精度不低于80%时，d取0.2。2dtsn•适用于面积较小、地势平坦的污水灌溉或污染河水灌溉的田块。对角线布点法•适用于面积较小、地势平坦、土壤物质和污染程度较均匀的地块。梅花形布点法•适用于中等面积、地势平坦、地形完整开阔的地块，一般设10个以上分点。该法也适用于受固体废物污染的土壤，应设20个以上分点。棋盘式布点法蛇形布点法•适用于面积较大、地势不很平坦、土壤不够均匀的田块。放射状布点法•适用于大气污染型土壤。网格布点法•适用于地形平缓的地块。农用化学物质污染型土壤、土壤背景值调查常用这种方法。对于综合污染型土壤，还可以采用两种以上布点方法相结合的方法。包括土壤样品预处理方法和分析测定方法。分析测定常用原子吸收分光光度法、分光光度法、原子荧光法、气相色谱法、电化学分析法及化学分析法等。选择分析方法的原则：第一，标准方法；第二，权威部门规定或推荐的方法;第三，自选等效方法。监测项目监测分析方法方法来源必测元素镉石墨炉原子吸收分光光度法GB/T17141－1997KI－MIBK萃取原子吸收分光光度法总汞冷原子荧光法冷原子吸收法GB/T17136－1997总砷二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法GB/T17134－1997硼氢化钾－硝酸银分光光度法GB/T17135－1997氢化物－原子荧光法铜火焰原子吸收分光光度法GB/T17138－1997铅石墨炉原子吸收分光光度法GB/T17141－1997KI－MIBK萃取原子吸收分光光度法GB/T17140－1997总铬火焰原子吸收分光光度法GB/T17137－1997二苯碳酰二肼分光光度法锌火焰原子吸收分光光度法GB/T17138－1997镍火焰原子吸收分光光度法GB/T17139－1997六六六气相色谱法GB/T14550－1997滴滴涕气相色谱法GB/T14550－1997pHpH玻璃电极法包括实验用分析仪器、量器、试剂、标准物质及监测人员基本素质的质量保证，实验室内部质量控制，实验室间质量控制，监测结果的数据处理要求等。土壤样品的采集和处理是土壤分析工作的一个重要环节，采集有代表性的样品，是测定结果能如实反映土壤环境状况的先决条件。实验室工作者只能对来样的分析结果负责，如果送来的样品不符合要求，那么任何精密仪器和熟练的分析技术都将毫无意义。因此，分析结果能否说明问题，关键在于样品的采集和处理。一般了解土壤污染状况时采集混合样品：将一个采样单元内各采样分点采集的土样混合均匀制成。对种植一般农作物的耕地，只需采集0～20cm耕作层土壤；对于种植果林类农作物的耕地，采集0～60cm耕作层土壤。了解土壤污染深度时采集剖面样品：按土壤剖面层次分层采样。A层(耕作层)B层(亚层、淀积层)C层(风化母岩层、母质层)底岩层土壤剖面土层示意图土壤剖面挖掘示意图一般为长1.5m、宽0.8m、深1.0m，每个剖面采集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。现场记录实际采样深度，如0～20、50～65、80～100cm。在各层次典型中心部位自下而上采样，切忌混淆层次、混合采样。土壤剖面A、B、C层示意图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。•一般土壤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。采样时间和频率•填写土壤样品标签、采样记录、样品登记表。1份放入样品袋内，1份扎在袋口。•测定重金属的样品，尽量用竹铲、竹片直接采集样品。采样量及注意事项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+）;测定多数稳定项目用风干土样。程序是：风干-磨细-过筛-混合-分装盘式研磨筛分器土壤样品四分法示意图建立严格的管理制度和岗位责任制，按照规定的方法和程序工作，认真按要求做好各项记录。风干土样存于阴凉、干燥、的样品库内；新鲜土壤样品，放在玻璃瓶中，置于低于4℃的冰箱内存放，保存半个月。•又称消解法，是测定土壤中重金属常选用的方法。常用混合酸消解体系，必要时加入氧化剂或还原剂加速消解反应。酸分解法•将土壤样品与碱混合，在高温下熔融，使样品分解。碱熔分解法•将用水润湿、加入混合酸并摇匀的土样放入密封的聚四氟乙烯坩埚内，置于耐压的不锈钢套筒中，放在烘箱内加热（一般不超过180℃）分解。高压釜密闭分解法•将土壤样品和混合酸放入聚四氟乙烯容器中，置于微波炉内加热使试样分解的方法。微波炉加热分解法破坏土壤的矿物晶格和有机质，使待测元素进入试样溶液。土壤的不均一性是造成采样误差的最主要原因。土壤是固、气、液三相组成的分散体系，各种外来物进入土壤后流动、迁移、混合较难，所以采集的样品往往具有局限性。一般情况下，采样误差要比分析误差高得多。为保证样品的代表性，必须采取以下两个技术措施控制采样误差：（1）采样前要进行现场勘察和有关资料的收集，根据土壤类型、肥力等级和地形等因素将研究范围划分为若干个采样单元，每个采样单元的土壤要尽可能均匀一致。（2）要保证有足够多的采样点，使之能充分代表采样单元的土壤特性。采样点的多少，取决于研究范围的大小，研究对象的复杂程度和试验研究所要求的精密度等因素。采样点设置过少，所采样品的偶然性增加，缺乏足够的代表性；采样点设置过多，则增大了采样的工作量，浪费了人力、物力和财力。监测项目：金属、非金属、有机物土壤监测的特点——样品的代表性问题如果土壤均匀性差不易采集到具有代表性的样品采样误差分析误差造成导致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•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)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（测定要点：称取通过1mm孔径筛的土样10g于烧杯中，加无二氧化碳蒸馏水25mL，轻轻摇动后用电磁搅拌器搅拌1min，使水和土充分混合均匀，放置30min，用pH计测量上部浑浊液的pH值。土粒的粗细及水、土比例均对pH值有影响。一般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为宜，水土比增加，测得pH值偏高。