水质监测与分析-土壤质量监测

第四章第四章土壤质量监测土壤质量监测第一节第一节土壤基本土壤基本知知识识第二节第二节土壤样品采集土壤样品采集第三节第三节土壤样品的保存与加工管理土壤样品的保存与加工管理第四节第四节土壤样品的预处理土壤样品的预处理第五节第五节土壤污染物的测定土壤污染物的测定第一节第一节土壤基本知识土壤基本知识一、土壤组成一、土壤组成土壤是指陆地地表具有肥力并能生长植物的疏土壤是指陆地地表具有肥力并能生长植物的疏松表层。它介于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之松表层。它介于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间，是环境中特有的组成部分。间，是环境中特有的组成部分。土壤是由矿物质、土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分和空气等固、液、气三相组成的。和空气等固、液、气三相组成的。土壤土壤固相(占容积的50％)空隙矿物质(质量占固相总质量的95％～98％)有机质和生物（质量占固相总质量的2％～5％）土壤溶液空气土壤溶液和空气占土壤总体积的50％，且二者之间经常处于彼此消长的状态。一、土壤组成一、土壤组成土壤矿物质是由岩石经风化而来的，一般占土壤固体部分质量的95％～98％。矿物质直接影响土壤性质，又是植物矿质养分的主要来源，故同土壤肥力有密切关系。1.1.土壤矿物质的组成土壤矿物质的组成（1）原生矿物质：岩石经过物理风化作用被破碎形成的碎屑，其原来的化学组成没有改变。（2）次生矿物质：原生矿物质经过化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构均有所改变。((一一))土壤矿物质土壤矿物质2.2.土壤化学组成土壤化学组成氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁八大元素含量约占96％以上，与岩石中各元素的含量相似。3.3.土壤机械组成土壤机械组成指不同大小颗粒（沙砾、粉粒、黏粒）的相对含量。不同粒径的矿物质颗粒的成分和物理化学性质有很大差异，如对污染物的吸附、解吸和迁移、转化能力，有效含水量及保水、保温能力等。我国土壤质地分类参见表5.1；国际制土壤质地分类见表5.2。((一一))土壤矿物质土壤矿物质表4.1我国土粒分级标准0.0050.005～～0.0010.001粗黏粒粗黏粒黏粒黏粒粗沙砾粗沙砾粉粒粉粒细砾细砾粗砾粗砾粒径粒径/mm/mm颗粒名称颗粒名称1010石块石块1010～～33石砾石砾0.0010.001细黏粒细黏粒0.010.01～～0.0050.005细粉粒细粉粒0.05～～0.010.01粗粉粒粗粉粒0.250.25～～0.050.05细沙砾细沙砾11～～0.250.25沙砾沙砾33～～11表4.2国际制土壤质地分类类别55~7510~550~300~550~350~200~4545~750~350~3525~4525~4525~4545~6565~100砂质黏土壤质黏土粉砂质黏土黏土重黏土黏土类55~8530~550~400~3020~4545~8515~2515~2515~25砂质黏壤土黏壤土粉砂质黏壤土黏壤土类55~8540~550~550~4535~4545~1000~150~150~15砂质壤土壤土粉砂质壤土壤土类85~1000~150~15砂土及壤质砂土砂土类沙砾(0.02~2mm)粉沙砾(0.002~0.02mm)黏粒(0.002mm)质地名称各级土粒质量分数/％质地分类zz由进入土壤的植物、动物、微生物残体及施入土壤的有机由进入土壤的植物、动物、微生物残体及施入土壤的有机肥料经分解转化逐渐形成，通常可分为非腐殖物质和腐殖肥料经分解转化逐渐形成，通常可分为非腐殖物质和腐殖物质两类；是土壤物质两类；是土壤形成的重要基础，与土壤矿物质共同构形成的重要基础，与土壤矿物质共同构成土壤的固相部分。成土壤的固相部分。zz土壤有机质中含有大量营养元素，分解后可提供植物生长土壤有机质中含有大量营养元素，分解后可提供植物生长发育的需要，是植物养分的重要来源。有机质腐解后形成发育的需要，是植物养分的重要来源。有机质腐解后形成的腐殖质，能把土粒粘结成团粒结构。这种结构保水、保的腐殖质，能把土粒粘结成团粒结构。这种结构保水、保肥能力强，类似储存水肥的小仓库，随时供给植物吸收利肥能力强，类似储存水肥的小仓库，随时供给植物吸收利用。有机质是微生物的食物，土壤有机质丰富而其他条件用。有机质是微生物的食物，土壤有机质丰富而其他条件又适宜时，就能促进微生物的旺盛活动。又适宜时，就能促进微生物的旺盛活动。（二）土壤有机质（二）土壤有机质zz非腐殖物质：非腐殖物质：包括糖类化合物包括糖类化合物((如淀粉、纤维素如淀粉、纤维素等等))、含氮有机合物及有机磷和有机硫化合物。、含氮有机合物及有机磷和有机硫化合物。zz腐殖物质：腐殖物质：是植物残体中稳定性较大的木质素及是植物残体中稳定性较大的木质素及其类似物在微生物作用下，部分被氧化形成的一其类似物在微生物作用下，部分被氧化形成的一类特殊的高分子聚合物，具有芳环结构，苯环周类特殊的高分子聚合物，具有芳环结构，苯环周围连有多种官能团，如羧基、羟基、甲氧基及氨围连有多种官能团，如羧基、羟基、甲氧基及氨基等，使之具有表面吸附、离子交换、络合、缓基等，使之具有表面吸附、离子交换、络合、缓冲、氧化还原作用及生理活性等性能。冲、氧化还原作用及生理活性等性能。（二）土壤有机质（二）土壤有机质土壤中生活的微生物(细菌、真菌、放线菌、藻类等)及动物(原生动物、蚯蚓、线虫类等)对进入土壤的有机污染物的降解及无机污染物(如重金属)的形态转化起着主导作用，是土壤净化功能的主要贡献者。（三）土壤生物（三）土壤生物细菌放线菌蚯蚓线虫图4.1土壤微生物和动物土壤水分及其所含溶质的总称，溶有土壤中可土壤水分及其所含溶质的总称，溶有土壤中可溶成分的稀溶液，来源主要有：大气降水、降雪、溶成分的稀溶液，来源主要有：大气降水、降雪、地表径流、灌溉、地下水。地表径流、灌溉、地下水。((四四))土壤溶液土壤溶液浅层地下水浅层地下水农田灌溉农田灌溉河流河流雾雾雨雨雪雪图图4.24.2土壤溶液的来源土壤溶液的来源z土壤空气存在于未被水分占据的土壤孔隙中，来源于大气、生物化学反应和化学反应产生的气体(如甲烷、硫化氢、氢气、氮氧化物、二氧化碳等)。z积水的土壤通气不良，导致对植物的危害，茶树最忌积水，积水的土壤不应用于种茶树。((五五))土壤空气土壤空气二、土壤的基本性质二、土壤的基本性质((一一))吸附性吸附性与土壤中存在的胶体物质密切相关。与土壤中存在的胶体物质密切相关。土壤胶体：土壤胶体：无机胶体无机胶体有机胶体有机胶体有机－无机复合胶体有机－无机复合胶体对有机污染物（如有机磷和有机氯农药）和无对有机污染物（如有机磷和有机氯农药）和无机污染物（如机污染物（如HgHg2+2+、、PbPb2+2+、、CuCu2+2+、、CdCd2+2+等重金属离等重金属离子）有较强的吸附能力或离子交换吸附能力。子）有较强的吸附能力或离子交换吸附能力。((二二))酸碱性酸碱性土壤的酸碱度可以划分为九级：土壤的酸碱度可以划分为九级：pH4.5pH4.5为极强酸性土；为极强酸性土；pH=4.5pH=4.5～～5.55.5为强酸性土；为强酸性土；pH5.5pH5.5～～6.06.0为酸性土；为酸性土；pH6.0pH6.0～～6.56.5为弱酸性土；为弱酸性土；pH6.5pH6.5～～7.07.0为中性土；为中性土；pH7.0pH7.0～～7.57.5为弱碱性土；为弱碱性土；pH7.5pH7.5～～8.58.5为碱性土；为碱性土；pH8.5pH8.5～～9.59.5为强碱性土；为强碱性土；pH9.5pH9.5为极强碱性土。为极强碱性土。中国土壤的中国土壤的pHpH大多在大多在4.54.5～～8.58.5范围内，并呈东南范围内，并呈东南酸西北碱的规律。土壤的酸碱性直接或间接地影响酸西北碱的规律。土壤的酸碱性直接或间接地影响污染物在土壤中的迁移转化。污染物在土壤中的迁移转化。((三三))氧化氧化--还原性还原性因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机物因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机物质，使其具有氧化性和还原性，可以用氧化还原电位质，使其具有氧化性和还原性，可以用氧化还原电位((EEhh))来衡量。来衡量。EEhh300mV300mV：氧化体系起主导作用，土壤处于氧：氧化体系起主导作用，土壤处于氧化状态。化状态。EEhh300mV300mV：还原体系起主导作用，土壤处于还：还原体系起主导作用，土壤处于还原状态。原状态。zz判断土壤是否受到污染或污染程度的标准。判断土壤是否受到污染或污染程度的标准。zz土壤背景值又称土壤背景值又称土壤本底值土壤本底值，它代表一定环境，它代表一定环境单元中的一个统计量的特征值。单元中的一个统计量的特征值。zz背景值（地质学）：指在各区域正常地质地理背景值（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条件和地球化学条件下元素在各类自然体中的正常含量。正常含量。环境科学上：指在未受或少受人类影响的情况环境科学上：指在未受或少受人类影响的情况下，尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的下，尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量含量。。三、土壤背景值三、土壤背景值四、土壤污染四、土壤污染天然污染源：矿物风化后自然扩散、火山灰、地震天然污染源：矿物风化后自然扩散、火山灰、地震人为污染源：农药、化肥、污水灌溉、污泥（垃人为污染源：农药、化肥、污水灌溉、污泥（垃圾、工业废渣）施肥圾、工业废渣）施肥化学污染物化学污染物污染物种类污染物种类生物类污染物：病原微生物生物类污染物：病原微生物放射性污染物：放射性污染物：9090锶、锶、137137铯铯重金属重金属硫化物硫化物氟化物氟化物农药农药四、土壤污染四、土壤污染图图4.34.3汉中汉中““55··2323””剧毒物品对土剧毒物品对土壤的渗漏污染现场照片壤的渗漏污染现场照片图图44..44用于农业灌溉的闸门内充满了污水用于农业灌溉的闸门内充满了污水土壤白色污染丽江超市禁止适用塑料袋四、土壤污染四、土壤污染土壤污染特点土壤污染特点zz土壤污染比较隐蔽土壤污染比较隐蔽zz土壤被污染后很难恢复土壤被污染后很难恢复zz土壤污染后果严重土壤污染后果严重zz土壤污染持久性强土壤污染持久性强规定了土壤中污染物的最高允许浓度或范围，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。是判断土壤质量的依据。我国颁布的这类标准有土壤环境质量标准我国颁布的这类标准有土壤环境质量标准(GB(GB1561815618——1995)1995)、、无公害农产品蔬菜产地土壤环境质无公害农产品蔬菜产地土壤环境质量指标量指标(GB/T18407(GB/T18407——2001)2001)、、无公害农产品茶叶产无公害农产品茶叶产地土壤环境质量指标地土壤环境质量指标(NY5020(NY5020——2001)2001)；有的省；有的省((市市))还制定了这类地方标准。还制定了这类地方标准。五、土壤质量标准五、土壤质量标准表表4.34.3土壤环境质量标准值土壤环境质量标准值(GB15618(GB15618——1995)1995)单位：单位：mg/kgmg/kg土壤pH级别项目1.01.00.500.500.050.05六六六≤滴滴锑≤1.01.530404004005004003000.601.020251002003503502500.300.5025301002003003002000.300.303040501502502501500.200.15151535359090镉≤汞≤砷水田≤旱田≤铜农田≤果园≤铅≤铬水田≤旱地≤6.57.56.5～7.56.5自然背景三级二级一级表表4.44.4无公害农产品蔬菜地土壤环境质量指无公害农产品蔬菜地土壤环境质量指(GB/T18407.1(GB/T18407.1——2001)2001)单位：单位：mg/kg0.50.5０.5六六六≤250200150六价铬≤0.60.30.3