第五章 土壤质量监测.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 土壤质量监测,第一节 概述,第二节 土壤样品的采集,第三节 土壤样品的制备、保存和预处理,第四节 土壤污染物的测定,1,本章要求：,熟悉按照监测目的我国土壤质量监测的分类，熟悉土壤背景值的含义。,掌握我国土壤质量监测技术路线的具体内容。,掌握区域土壤环境背景值监测中土壤样品随机采样的具体方法及优缺点。,熟悉农田土壤采样的采样类型，掌握混合样的采样方法并会具体应用。,熟悉建设项目土壤环境评价监测采样布点的一般要求。,2,本章要求：,熟悉污染事故监测土壤样品的采集：固态、液态污染物的采样，,熟悉土壤样品制备时，根据不同的分析目的，需过不同筛孔。熟悉土壤样品风干的具体容。,了解土壤样品的保存方法。,了解土壤样品的预处理方法有哪些，掌握全分解法中普通酸分解法加入的酸有哪些。,熟悉土壤样品水分、重金属分析分析的简单要求。,3,相关标准文本,HJ/T 166-2004土壤环境监测技术规范,HJ 333-2006 温室蔬菜产地环境质量评价标准,GB 15618-1995 土壤环境质量标准,HJ 332-2006 食用农产品产地环境质量评价标准,4,第一节 概述,土壤是指连续覆盖于地球陆地表面具有肥力的疏松物质，是随气候、生物、母质、地形和时间因素而变化的的历史自然体。,一、土壤的组成,土壤矿物质：是岩石经过物理和化学风化而形成的。“土壤骨骼”。,土壤有机质：土壤中含碳有机化合物的总称。是土壤形成的主要标志。“土壤肌肉”,土壤水分：来自大气降水和灌溉等。土壤溶液。“土壤的血液”,土壤空气：存在于土壤空隙中。与大气有相同和不同之处。,5,二、土壤污染,土壤污染是指人类活动所产生的污染物质通过各种途径进入土壤，其数量超过了土壤的容纳和净化能力，而使土壤的性质、组成及性状等发生变化，并导致土壤的自然功能失调，土壤质量恶化的现象。明显标志：土壤生产能力降低。,土壤污染源：天然污染源和人为污染源。,人为：工业废水、城市污水、固体废物、农药、话费、牲畜排泄物以及大气沉降物。,6,土壤污染物：凡进入土壤并影响土壤的理化性质和组成，导致土壤的自然功能失调的和土壤质量恶化的物质，统称为土壤污染物。,土壤污染按性质分为：有机污染物、金属污染物、放射性污染物和病原微生物。,7,三、土壤监测的目的,1.土壤质量的现状监测,判断土壤是否被污染及污染状况，并预测发展变化趋势。,2.土壤污染事故监测,需要调查分析主要污染物，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。,3.污染土地处理的动态监测,确定的含量是否达到了危害的临界值，需要进行定点长期动态监测，以保护土壤生态环境。,8,4.土壤背景值调查,在环境科学中，,土壤背景值是指未受或少受人类活动影响下，尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。,土壤背景值的调查就是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，了解元素的丰缺状况，为保护土壤生态环境、合理施用微量元素及地方病因的探讨与防治提供依据。,9,四、我国土壤监测技术路线与监测项目,1.土壤监测技术路线,以农田土壤监测为主，以污水灌溉的农田和有机食品基地为监测重点，开展农田土壤例行监测工作。对全国大型的有害固体废弃物堆放场周围土壤、污水土地处理区域和对环境产生潜在污染的工厂遗弃地开展污染调查，并对典型区域开展跟踪监视性监测，逐步完善我国土壤环境监测技术和网络体系。,10,2.监测项目,必测项目：,基本项目有pH、阳离子交换量；重点项目有镉、铬、汞、砷、镍、铜、锌等。,选测项目：,影响产量项目有全盐量、硼、氟；污水灌溉项目有氰化物、硫化物、挥发酚、苯并芘、石油类等；农药残留项目包括有机氯农药、有机磷农药及其他农药；其他污染项目如硒、氟等。,11,监测项目和监测频次,12,第二节 土壤样品的采集,一、采样准备,1.收集资料和现场调查,土壤污染分布不均匀，采样根据检测目的而定。采样前要进行调查研究，调查评价区域的自然条件、土壤性状、农业生产情况以及污染历史与现状。,还要进行现场调查。,13,2.采样工具和器材,采样工具有：铁锹、铁铲、圆状取土钻、螺旋取土钻、竹片以及适合特殊采样要求的工具等。,采样器材有：GPS、罗盘、照相机、胶卷、卷尺、铝盒、样品袋、样品箱等。,另外还要准备安全防护用品，如工作服、工作鞋、安全帽、药品相等。,14,3.采样点布设原则,必须遵照“随机”布点原则：简单随机、分块随机和系统随机。,简单随机：,简单随机布点是一种完全不带主观限制条件的布点方法。,网格编号-确定采样点样品数-随机采样。,实质是网格,编号,，从中选样。,分块随机：实质是根据类型分块，每块都有样。,在正确分块的前提下，分块布点的代表性比简单随机布点好，如果分块不正确，分块布点的效果可能会适得其反。,系统随机,：,实质是网格布点法，每格都采样。,如果区域内土壤污染物含量变化较大，系统随机布点比简单随机布点所采样品的代表性要好。,15,“随机”布点原则 示意图,16,二、区域环境背景土壤采样,1.采样单元划分,全国土壤环境背景值监测一般以土类为主；省、自治区、直辖市级的土壤环境背景值监测以土类和成土母质母岩类型为主；省级以下或条件许可或特别工作需要的土壤环境背景值监测可划分到亚类或土属。,2.野外选点,采样点宜选在被采土壤类型特征明显、剖面发育完整、层次较清楚、无侵入体的地方；地形相对平坦、稳定、植被良好的地点；不施或少施化肥、农药的地块；离铁路公路至少300m以上的地方。注意：不可采样点位。,17,3.采样,一般监测采集表层土，采样深度为020cm,。,对于特殊要求的监测，必要时可选择部分采样点采集剖面样品。,挖掘剖面使观察面向阳，表土和底土分两侧。,剖面规格一般为长1.5m、宽0.8m、深1.2m。,一般每个剖面采集A（表层、淋溶层）、B（亚层、沉积层）、C（风化母岩层、母质层）三层样。,采样次序自下而上，先采剖面的底层样品，再采中层样品，最后采上层样品。测量重金属的样品尽量用竹片或竹刀取出与金属采样器接触的部分土壤，再用其取样。,剖面每层样品采集1kg左右，装入样品袋。样品袋一般由棉布缝成，如潮湿样品可内衬塑料袋（供无机化合物测定）或将样品置于玻璃瓶内（供有机化合物测定）。,18,三、农田土壤采样,1.监测单元,监测单元划分主要考虑土壤类型、农作物种类、耕作制度、商品生产基地、保护区类型、行政区划等要素的差异，同一单元的差别应尽可能地缩小。,2.布点,根据调查目的、调查精度和调查区域环境状况等因素确定监测单元。,19,布点：,大气污染型土壤的固体废物污染：以污染源为中心放射状布点，在主导风向和地表水径流的方向适当增加采样点(离污染源的距离远于其他点)；,灌溉水污染、农用固体废物污染、化学物质污染：均匀布点；,灌溉水污染监测单元按照水流方向带状布点，采样点自纳污口起由,密,渐疏；,综合污染型土壤采用综合放射状、均匀、带状布点法。,20,剖面样品：,剖面样品：了解污染物在土壤中的垂直分布，采集剖面样品。,每个层次的样品单独采样、测定，不能混合。,采样次序自下而上，先采剖面的底层样品，再采中层样品，最后采上层样品。,21,农田土壤混合样：,一般农田土壤环境监测采集耕作层土样，种植一般农作物采 020cm，种植果林类农作物采 060cm。,为了保证样品的代表性，减低监测费用，采取采集混合样的方案。,每个土壤单元设 37 个采样区，,单个采样区可以是自然分割的一个田块，也可以由多个田块所构成，其,范围以 200m200m 左右为宜,。,每个采样区的样品为农田土壤混合样。,22,农田土壤混合样采集方法：,（,1）对角线布点法,：,适用于污灌农田土壤，对角线分 5 等份，以等分点为采样分点；,（2）梅花,形布,点法：,适用于面积较小，地势平坦，土壤组成和受污染程度相对比较均匀的地块，,设分点 5 个左右；,（3）棋盘式法：,适宜中等面积、地势平坦、土壤不够均匀的地块，设分点 10个左右；受污泥、垃圾等固体废物污染的土壤，,分点应在 20 个以上；,（4）蛇形法：,适宜于面积较大、土壤不够均匀且地势不平坦的地块，,设分点 15 个左右,，多用于农业污染型土壤。各分点混匀后用四分法取 1kg 土样装入样品袋，多余部分弃去。,23,24,农田土壤混合样采集方法示意图,(a)对角线布点法,(d)蛇形布点法,(c)棋盘式布点法,(b)梅花形布点发,25,3.土壤监测项目与监测频次,26,4.采样方法,采样筒取样：,适合表层土样的采集。,土钻取样：,钻至一定的深度后，提出，用挖土勺挖出土样。,挖坑取样：,适用于采集分层的土样。先用铁锹挖一个坑，平整一面坑壁，并用干净的取样小刀或小铲刮去坑壁表面15cm的土，然后再所需层次内采样0.51kg装入容器内。,27,四、建设项目土壤环境评价监测采样,每 100 公顷占地不少于 5 个且总数不少于 5 个采样点，其中小型建设项目设 1 个柱状样采样点,大中型建设项目不少于 3 个柱状样采样点,特大性建设项目或对土壤环境影响敏感的建设项目不少于 5 个柱状样采样点。,28,1 非机械干扰土,采样点以污染源为中心放射状布设为主，在主导风向和地表水的径流方向适当增加采样点（离污染源的距离远于其它点）；以水污染型为主的土壤按水流方向带状布点，采样点自纳污口起由密渐疏；综合污染型土壤监测布点采用综合放射状、均匀、带状布点法。,此类监测不采混合样，,混合样虽然能降低监测费用，但损失了污染物空间分布的信息，不利于掌握工程及生产对土壤影响状况。,表层土样采集深度 020cm；每个柱状样取样深度都为 100cm，分取三个土样：表层样（020cm），中层样（2060cm），深层样（60100cm）。,29,2 机械干扰土,采样总深度由实际情况而定，一般同剖面样的采样深度,。,随机深度采样：,本方法适合土壤污染物水平方向变化不大的土壤监测单元，采样深度由下列公式计算：,深度=剖面土壤总深RN,分层随机深度采样：,本采样方法适合绝大多数的土壤采样，土壤纵向（深度）分成三层，每层采一样品，每层的采样深度由下列公式计算：,深度=每层土壤深RN,规定深度采样：,本采样适合预采样（为初步了解土壤污染随深度的变化，制定土壤采样方案）和挥发性有机物的监测采样，表层多采，中下层等间距采样。,30,机械干扰土采样方式示意图,31,五、污染事故监测土壤采样,如果是固体污染物抛洒污染型，等打扫后采集表层 5 cm 土样，采样点数不少于 3 个。,如果是液体倾翻污染型，污染物向低洼处流动的同时向深度方向渗透并向两侧横向方向扩散，每个点分层采样，事故发生点样品点较密，采样深度较深，离事故发生点相对远处样品点较疏，采样深度较浅。采样点不少于 5 个。,如果是爆炸污染型，以放射性同心圆方式布点，采样点不少于 5 个，爆炸中心采分层样，周围采表层土（020 cm）。,事故土壤监测要设定 23 个背景对照点，各点（层）取 1kg 土样装入样品袋，有腐蚀性或要测定挥发性化合物，改用广口瓶装样。含易分解有机物的待测定样品，采集后置于低温（冰箱）中，直至运送、移交到分析室。,32,六、城市土壤采样,城区内大部分土壤,被道路和建筑物覆盖，,只有小部分土壤栽植草木,。只对种植草木的土壤采样。,采样层次：,城市土壤主,分两层采样，上层（030 cm）可能是回填土或受人为影响大的部分，另一层（3060 cm）为人为影响相对较小部分。两层分别取样监测。,布点方式：,城市土壤监测点以网距 2000 m 的网格布设为主，功能区布点为辅，每个网格设一个采样点。对于专项研究和调查的采样点可适当加密,。,33,第三节 土壤样品的制备、保存和预处理,一、土壤样品的制备,1,、,制样工作室要求,分设风干室和磨样室。,风干室朝南（严防阳光直射土样），通风良好，整洁，无尘，无易挥发性化学物质。,34,2 制样工具及容器,风干用白色搪瓷盘及木盘；,粗粉碎用木锤、木滚、木棒、有机玻璃棒、有机玻璃板、硬质木板、无色聚乙烯薄膜；,磨样用玛瑙研磨机（球磨机）或玛瑙研钵、白色瓷研钵；,过筛用尼龙筛，规格为 2100 目；,装样用具塞磨口玻璃瓶，具塞无色聚乙烯塑料瓶或特制牛皮纸袋，规格视量而定。,35,3.制样程序,风干：,在风干室将土样放置于风干盘中，摊成 23 cm 的薄层，适时地压碎、翻动，拣出碎石、砂砾、植物残体,。,样品粗磨,：,在磨样室将风干的样品倒在有机玻璃板上，用木锤敲打，用木滚、木棒、有机玻璃棒再次压碎，拣出杂质，混匀，,并用四分法取压碎样，过孔径 0.,850,mm(20 目)尼龙筛。,过筛后的样品全部置无色聚乙烯薄膜上，并充分搅拌混匀，再采用四分法取其两份，一份交样品库存放，另一份作样品的细磨用。,粗磨样可直接用于土壤 pH、阳离子交换量、元素有效态含量等项目的分析。,36,细磨样品,：,用于细磨的样品再用四分法分成两份，,一份研磨到全部过孔径 0.25,0,mm（60 目）筛，用于农药或土壤有机质、土壤全氮量等项目分析；另一份研磨到全部过孔径 0.15,0,mm（100 目）筛，用于土壤元素全量分析。,制样过程。,样品分装,:,研磨混匀后的样品，分别装于样品袋或样品瓶，填写土壤标签一式两份，瓶内或袋内一份，瓶外或袋外贴一份。,注意事项,:,制样过程中采样时的土壤标签与土壤始终放在一起，严禁混错，样品名称和编码始终不变；制样工具每处理一份样后擦抹（洗）干净，严防交叉污染；分析挥发性、半挥发性有机物或可萃取有机物无需上述制样，用新鲜样按特定的方法进行样品前处理。,37,38,二、土壤样品的保存,样品库要求：保持干燥、通风、无阳光直射、无污染；要定期清理样品，防止霉变、鼠害及标签脱落。样品入库、领用和清理均需记录。,对于易分解或易挥发等不稳定组分的样品要采取低温保存的运输方法，并尽快送到实验室分析测试。,测试项目需要新鲜样品的土样，采集后用可密封的聚乙烯或玻璃容器在 4以下避光保存，样品要充满容器。避免用含有待测组分或对测试有干扰的材料制成的容器盛装保存样品，测定有机污染物用的土壤样品要选用玻璃容器保存。具体保存条件见,下表,。,39,新鲜样品的保存条件和保存时间,40,分析取用后的剩余样品一般保留半年，预留样品一般保留2 年。,41,三、土壤样品的预处理,主要有湿法消化、干法灰化、溶剂提取和碱熔法。,1、湿法消化：两种以上的酸与土壤加热浓缩，除去有机物。,普通酸分解法：,准确称取 0.5 g(准确到 0.1 mg，以下都与此相同)风干土样于聚四氟乙烯坩埚中，用几滴水润湿后，加入 10 mL,HCl,（1.19g/mL），于电热板上低温加热，蒸发至约剩 5 mL 时加入15 mL,HNO3,（1.42g/mL），继续加热蒸至近粘稠状，加入 10 ml,HF,（1.15g/mL）并继续加热，为了达到良好的除硅效果应经常摇动坩埚。最后加入,5 ml HClO4,（1.67g/Ml），并加热至白烟冒尽。对于含有机质较多的土样应在加入,HClO4,之后加盖消解，土壤分解物应呈白色或淡黄色(含铁较高的土壤)，倾斜坩埚时呈不流动的粘稠状。用稀酸溶液冲洗内壁及坩埚盖，温热溶解残渣，冷却后，定容至 100 mL 或 50 mL，最终体积依待测成分的含量而定。,42,2、,干灰化法,3、溶剂提取,溶剂提取法：,DTPA(二乙三胺五乙酸)浸提液可测定有效态 Cu、Zn、Fe 等。,振荡浸提法：酚类、油类等的提取。,索氏提取法：苯并芘、有机氯农药、有机磷农药和油类物质。,柱色谱法：用活性碳、硅胶、硅藻土等吸附剂吸附，然后洗脱，达到浓缩、分离、净化目的。,43,第四节 土壤中污染物的测定,一、土壤,干物质和水分的测定重量法,HJ613-2011,干物质含量,:,土壤中干残留物的质量百分比。,水分含量,:,指在105下从土壤中蒸发的水的质量占干物质量的质量百分比。,44,1、,方法原理,：,土壤样品在1055烘至恒重，以烘干前后的土样质量差值计算干物质和水分的含量，用质量百分比表示。,2、,试样的制备,风干土壤试样,:,取适量新鲜土壤样品平铺在干净的搪瓷盘或玻璃板上，避免阳光直射，且环境温度不超过40，自然风干，去除石块、树枝等杂质，过2mm,（10 目）,样品筛。将2mm的土块粉碎后过2mm样品筛，混匀，待测。,新鲜土壤试样,:,取适量新鲜土壤样品撒在干净、不吸收水分的玻璃板上，充分混匀，去除直径大于2mm的石块、树枝等杂质，待测。,注,：,测定样品中的微量有机污染物不能去除石块、树枝等杂质。因此，测定其干物质含量时不剔除石块、树枝等杂质。,45,3、测定步骤,风干土壤试样的测定：,具盖容器和盖子于1055下烘干1h，稍冷，盖好盖子，然后置于干燥器中至少冷却45min，测定带盖容器的质量m0，精确至0.01g。,用样品勺将1015g风干土壤试样转移至已称重的具盖容器中，盖上容器盖，测定总质量m,1,，精确至0.01g。,取下容器盖，将容器和风干土壤试样一并放入烘箱中，在1055下烘干至恒重，同时烘干容器盖。,盖上容器盖，置于干燥器中,至少冷却45min,，取出后立即测定带盖容器和烘干土壤的总质量m,2,，精确至0.01g。,46,新鲜土壤试样的测定,：,具盖容器和盖子于1055下烘干1h，稍冷，盖好盖子，然后置于干燥器中至少冷却45min，测定带盖容器的质量m0，精确至0.01g。,用样品勺将3040g新鲜土壤试样转移至已称重的具盖容器中，盖上容器盖，测定总质m,1,，精确至0.01g。,取下容器盖，将容器和新鲜土壤试样一并放入烘箱中，在1055下烘干至恒重，同时烘干容器盖。,盖上容器盖，置于干燥器中至少冷却45min，取出后立即测定带盖容器和烘干土壤的总质量m,2,，精确至0.01g。,47,4、结果计算及表示,48,二、土壤中铜、锌、铅、镉的测定的测定,铜、锌,：,火焰原子吸收分光光度法：,用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸消解通过100目的土样，使待测元素全部进入试液，加入硝酸镧溶液消除共存组分的干扰，定容。测定。,铅、镉,：,石墨炉原子吸收分光光度法,49,三、土壤 毒鼠强的测定 气相色谱法 HJ614-2011,方法原理,:,用乙酸乙酯提取土壤中的毒鼠强，提取液经净化浓缩后，以气相色谱分离，氮磷检测器检测，以保留时间定性，外标法定量。,50,试样的制备,：,将样品放置在搪瓷盘或不锈钢盘上，去除砂砾、植物根系等杂物，充分混匀。称取5g（精确至0.01g）土壤样品，加入同等重量的无水硫酸钠（4.2），充分混匀。用滤纸包好，放入,索氏提取器,中，加入100ml乙酸乙酯。水浴温度在8590下，以回流4次/h提取1216h。将,提取液,转移至150ml分液漏斗中，用20ml乙酸乙酯分别清洗索氏提取器两次，与提取液合并,。,51,52,安装净化装置,，控制流速46ml/min，用具塞磨口三角瓶收集洗脱液。用10 m1乙酸乙酯清洗玻璃层析柱，将洗脱液合并。将上述洗脱液移入200 ml氮吹管中，在60水浴温度，用高纯氮气吹扫浓缩至0.5 ml左右，用少量乙酸乙酯清洗氮吹管，再用乙酸乙酯定容至1.0 ml，然后转移至2ml螺口玻璃样品瓶中，密封，待测。,注：,在满足回收率要求的前提下，也可使用KD浓缩器或旋转蒸发等浓缩方法。,53,54,