土壤环境监测核心技术综合规范.doc

土壤环境监测技术规范 本规范适适用于全国区域土壤背景、农田土壤环境、建设项目土壤环境评价、土壤污染事故等类型监测。依据该技术规范要求可大致归纳出土壤环境监测所要含相关键点：采样准备布点和样品数容量样品采集样品流转样品制备样品保留土壤分析测定分析统计和监测汇报土壤环境质量评价质量确保和质量控制。1采样准备1.1组织准备由含有野外调查经验且掌握土壤采样技术规程专业技术人员组成采样组，采样前组织学习相关技术文件，了解监测技术规范。1.2资料搜集搜集包含监测区域交通图、土壤图、地质图、大百分比尺地形图等资料，供制作采样工作图和标注采样点位用。搜集包含监测区域土类、成土母质等土壤信息资料。搜集工程建设或生产过程对土壤造成影响环境研究资料。搜集造成土壤污染事故关键污染物毒性、稳定性和怎样消除等资料。搜集土壤历史资料和对应法律（法规）。搜集监测区域工农业生产及排污、污灌、化肥农药施用情况资料。搜集监测区域气候资料（温度、降水量和蒸发量）、水文资料。搜集监测区域遥感和土壤利用及其演变过程方面资料等。1.3现场调查现场踏勘，将调查得到信息进行整理和利用，丰富采样工作图内容。1.4采样器具准备1.1.1工具类：铁锹、铁铲、圆状取土钻、螺旋取土钻、竹片和适合特殊采样要求工具等。1.1.2器材类：GPS、罗盘、摄影机、胶卷、卷尺、铝盒、样品袋、样品箱等。1.1.3文具类：样品标签、采样统计表、铅笔、资料夹等。1.1.4安全防护用具：工作服、工作鞋、安全帽、药品箱等。1.1.5采样用车辆1.5监测项目和频次监测项目分常规项目、特定项目和选测项目；监测频次和其对应。常规项目：标准上为GB 15618土壤环境质量标准中所要求控制污染物。特定项目：GB 15618土壤环境质量标准中未要求控制污染物，但依据当地环境污染情况，确定在土壤中积累较多、对环境危害较大、影响范围广、毒性较强污染物，或污染事故对土壤环境造成严重不良影响物质，具体项目由各地自行确定。选测项目：通常包含新纳入在土壤中积累较少污染物、因为环境污染造成土壤性状发生改变土壤性状指标和生态环境指标等，由各地自行选择测定。 2布点和样品数容量2.2布点方法2.2.1简单随机将监测单元分成网格，每个网格编上号码，决定采样点样品数后，随机抽取要求样品数样品，其样本号码对应网格号，即为采样点。随机数取得能够利用掷骰子、抽签、查随机数表方法。相关随机数骰子使用方法可见GB10111利用随机数骰子进行随机抽样措施。简单随机布点是一个完全不带主观限制条件布点方法。5.2.2分块随机依据搜集资料，假如监测区域内土壤有显著多个类型，则可将区域分成几块，每块内污染物较均匀，块间差异较显著。将每块作为一个监测单元，在每个监测单元内再随机布点。在正确分块前提下，分块布点代表性比简单随机布点好，假如分块不正确，分布点效果可能会适得其反。2.2.3系统随机将监测区域分成面积相等几部分（网格划分），每网格内布设一采样点，这种布点称为系统随机布点。假如区域内土壤污染物含量改变较大，系统随机布点比简单随机布点所采样品代表性要好。2.3基础样品数量2.3.1由均方差和绝对偏差计算样品数用下列公式可计算所需样品数：N=t2s2/D2式中：N为样品数；t为选定置信水平（土壤环境监测通常选定为95%）一定自由度下t值（附录A）；s2为均方差，可从先前其它研究或从极差R（s2=（R/4）2）估量；D为可接收绝对偏差。示例：某地土壤多氯联苯（PCB）浓度范围013mg/kg，若95%置信度时平均值和真值绝对偏差为1.5 mg/kg，s为3.25 mg/kg，初选自由度为10，则N=（2.23）23.25）2/（1.5）2=23因为23比初选10大得多，重新选择自由度查t值计算得：N=（2.069）2（3.25）2/（1.5）2=2020个土壤样品数较大，原因是其土壤PCB含量分布不均匀（013 mg/kg），要降低采样样品数，就得牺牲监测结果置信度（如从95%降低到90%），或放宽监测结果置信距（如从1.5 mg/kg增加到2.0 mg/kg）。5.3.2由变异系数和相对偏差计算样品数N=t2s2/D2可变为：N=t2CV2/m2式中：N为样品数；t为选定置信水平（土壤环境监测通常选定为95%）一定自由度下t值（附录A）；CV为变异系数（%），可从先前其它研究资料中估量；m为可接收相对偏差（%），土壤环境监测通常限定为20%30%。没有历史资料地域、土壤变异程度不太大地域，通常CV可用10%30%粗略估量，有效磷和有效钾变异系数CV可取50%。2.4布点数量土壤监测布点数量要满足样本容量基础要求，即上述由均方差和绝对偏差、变异系数和相对偏差计算样品数是样品数下限数值，实际工作中土壤布点数量还要依据调查目标、调查精度和调查区域环境情况等原因确定。通常要求每个监测单元最少设3个点。区域土壤环境调查按调查精度不一样可从2.5km、5km、10km、20km、40km中选择网距网格布点，区域内网格结点数即为土壤采样点数量。农田采集混合样样点数量见“6.2.2.2混合样采集”。建设项目采样点数量见“6.3建设项目土壤环境评价监测采样”。城市土壤采样点数量见“6.4城市土壤采样”。土壤污染事故采样点数量见“6.5污染事故监测土壤采样”。3样品采集样品采集通常按三个阶段进行：前期采样：依据背景资料和现场考察结果，采集一定数量样品分析测定，用于初步验证污染物空间分异性和判定土壤污染程度，为制订监测方案（选择布点方法和确定监测项目及样品数量）提供依据，前期采样可和现场调查同时进行。正式采样：根据监测方案，实施现场采样。补充采样：正式采样测试后，发觉布设样点没有满足总体设计需要，则要进行增设采样点补充采样。面积较小土壤污染调查和突发性土壤污染事故调查可直接采样。3.1区域环境背景土壤采样3.1.1采样单元采样单元划分，全国土壤环境背景值监测通常以土类为主，省、自治区、直辖市级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尤其工作需要壤环境背景值监测可划分到亚类或土属。3.1.2样品数量各采样单元中样品数量应符合“5.3基础样品数量”要求。3.1.3网格布点网格间距L按下式计算：L=（A/N）1/2式中：L为网格间距；A为采样单元面积；N为采样点数（同“5.3样品数量”）。A和L量纲要相匹配，如A单位是km2则L单位就为km。依据实际情况可合适减网格间距，合适调整网格起始经纬度，避开过多网格落在道路或河流上，使样品更具代表3.1.4野外选点首先采样点自然景观应符合土壤环境背景值研究要求。采样点选在被采土壤类型特显著地方，地形相对平坦、稳定、植被良好地点；坡脚、洼地等含有隶属景观特征地不设采样点；城镇、住宅、道路、沟渠、粪坑、坟墓周围等处人为干扰大，失去土壤代表不宜设采样点，采样点离铁路、公路最少300m以上；采样点以剖面发育完整、层次较清楚、侵入体为准，不在水土流失严重或表土被破坏处设采样点；选择不施或少施化肥、农药地作为采样点，以使样品点尽可能少受人为活动影响；不在多个土类、多个母质母岩交错分面积较小边缘地域布设采样点。3.1.5采样采样点可采表层样或土壤剖面。通常监测采集表层土，采样深度020cm，特殊要求测（土壤背景、环评、污染事故等）必需时选择部分采样点采集剖面样品。剖面规格通常长1.5m，宽0.8m，深1.2m。挖掘土壤剖面要使观察面向阳，表土和底土分两侧放置。通常每个剖面采集A、B、C三层土样。地下水位较高时，剖面挖至地下水出露时为止；地丘陵土层较薄时，剖面挖至风化层。对B层发育不完整（不发育）山地土壤，只采A、C两层；干旱地域剖面发育不完善土壤，在表层520 cm、心土层50 cm、底土层100 cm左右样。水稻土根据A耕作层、P犁底层、C母质层（或G潜育层、W潴育层）分层采样(图6-1对P层太薄剖面，只采A、C两层（或A、G层或A、W层）。对A层尤其深厚，沉积层不甚发育，一米内见不到母质土类剖面，按A层520 cm、A/B层6090 cm、B层100200 cm采集土壤。草甸土和潮土通常在A层520 cm、C1层（或B层）50 cm、C2层100120 cm处采样。采样次序自下而上，先采剖面底层样品，再采中层样品，最终采上层样品。测量重金属样品尽可能用竹片或竹刀去除和金属采样器接触部分土壤，再用其取样。剖面每层样品采集1kg左右，装入样品袋，样品袋通常由棉布缝制而成，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）。采样同时，由专员填写样品标签、采样统计；标签一式两份，一份放入袋中，一份系在袋口，标签上标采样时间、地点、样品编号、监测项目、采样深度和经纬度。采样结束，需逐项检验采样统计、样袋标签和土壤样品，如有缺项和错误，立即补齐更正。将底土和表土按原层回填到采样坑中，方可离开现场,并在采样示意图上标出采样地点,避免下次在相同处采集剖面样。3.2农田土壤采样3.2.1监测单元土壤环境监测单元按土壤关键接纳污染物路径可划分为：(1)大气污染型土壤监测单元；(2)浇灌水污染监测单元；(3)固体废物堆污染型土壤监测单元；(4)农用固体废物污染型土壤监测单元；(5)农用化学物质污染型土壤监测单元；(6)综合污染型土壤监测单元（污染物关键来自上述两种以上路径）。监测单元划分要参考土壤类型、农作物种类、耕作制度、商品生产基地、保护区类型、行政区划等要素差异，同一单元差异应尽可能地缩小。3.2.2布点依据调查目标、调查精度和调查区域环境情况等原因确定监测单元。部门专题农业产品生产土壤环境监测布点按其专题监测要求进行。大气污染型土壤监测单元和固体废物堆污染型土壤监测单元以污染源为中心放射状布点，在主导风向和地表水径流方向合适增加采样点（离污染源距离远于其它点）；浇灌水污染监测单元、农用固体废物污染型土壤监测单元和农用化学物质污染型土壤监测单元采取均匀布点；浇灌水污染监测单元采取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单元布点采取综合放射状、均匀、带状布点法。3.2.3样品采集3.2.3.1剖面样特定调查研究监测需了解污染物在土壤中垂直分布时采集土壤剖面样，采样方法同3.1.5。3.2.3.2混合样通常农田土壤环境监测采集耕作层土样，种植通常农作物采020cm，种植果林类农作物采060cm。为了确保样品代表性，减低监测费用，采取采集混合样方案。每个土壤单元设37个采样区，单个采样区能够是自然分割一个田块，也能够由多个田块所组成，其范以200m200m左右为宜。每个采样区样品为农田土壤混合样。混合样采集关键有四种方法（1）对角线法：适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）梅花点法：适适用于面积较小，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、土壤不够均匀地块，设分点10个左右；受泥、垃圾等固体废物污染土壤，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地块，设分点15个左右，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，多出部分弃去。样品标签和采样统计等要求同6.1.5。3.3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建设项目不少于5个柱状样采样点。3.3.1非机械干扰土假如建设工程或生产没有翻动土层,表层土受污染可能性最大，但不排除对中下层土壤影响。生产或将要生产造成污染物，以工艺烟雾（尘）、污水、固体废物等形式污染周围土壤环境，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径流方向合适增加采样点（离污染源距离远于其它点）；以水污染型为主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取综合放射状、均匀、带状布点法。这类监测不采混合样，混合样即使能降低监测费用，但损失了污染物空间分布信息，不利于掌握工程及生产对土壤影响情况。表层土样采集深度020cm；每个柱状样取样深度全部为100cm，分取三个土样：表层样（020cm），中层样（2060cm），深层样（60100cm）。3.3.2机械干扰土因为建设工程或生产中，土层受到翻动影响,污染物在土壤纵向分布不一样于非机械干扰土采样点布设同6.3.1。各点取1kg装入样品袋，样品标签和采样统计等要求同6.1.5。采样总度由实际情况而定，通常同剖面样采样深度，确定采样深度有3种方法可供参考。3.3.2.1随机深度采样本方法适合土壤污染物水平方向改变不大土壤监测单元，采样深度由下列公式计算：深度=剖面土壤总深RN式中RN=01之间随机数。RN由随机数骰子法产生，GB10111推荐随机数骰子是由均匀材料制成正20面体，在20个面上，09各数字全部出现两次，使用时依据需产生随机数数选择对应骰子数，并要求好每种颜色骰子各代表位数。对于本规范用一个骰子，其出现数字除以10即为RN，当骰子出现数为0时要求此时RN为1。示例：土壤剖面深度（H）1.2m，用一个骰子决定随机数。若第一次掷骰子得随机数（n1）6，则RN1=（n1）/10=0.6采样深度（H1）=H*RN1=1.20.6=0.72（m）即第一个点采样深度离地面0.72m；若第二次掷骰子得随机数（n2）3，则RN2=（n2）/10=0.3采样深度（H2）=H*RN2=1.20.3=0.36（m）即第二个点采样深度离地面0.36m；若第三次掷骰子得随机数（n3）8，同理可得第三个点采样深度离地面0.96m；若第四次掷骰子得随机数（n4）0，则RN4=1（要求当随机数为0时RN取1）采样深度（H4）=H*RN4=1.21=1.2（m）即第四个点采样深度离地面1.2m；以这类推，直至决定全部点采样深度为止。3.3.2.2分层随机深度采样本采样方法适合绝大多数土壤采样，土壤纵向（深度）分成三层，每层采一样品，每层采样深度由下列公式计算：深度=每层土壤深RN式中RN=01之间随机数，取值方法同6.3.2.1中RN取值。3.3.2.3要求深度采样本采样适合预采样（为初步了解土壤污染随深度改变，制订土壤采样方案）和挥发性有机物监测采样，表层多采，中下层等间距采样。6.4城市土壤采样城市土壤是城市生态关键组成部分，即使城市土壤不用于农业生产，但其环境质量对城市生态系统影响极大。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，本规范中城市土壤关键是指后者，因为其复杂性分两层采样，上层（030 cm）可能是回填土或受人为影响大部分，另一层（3060 cm）为人为影响相对较小部分。两层分别取样监测。城市土壤监测点以网距 m网格布设为主，功效区布点为辅，每个网格设一个采样点对于专题研究和调查采样点可合适加密。6.5污染事故监测土壤采样污染事故不可预料，接到举报后立即组织采样。现场调查和观察，取证土壤被污染时间，依据污染物及其对土壤影响确定监测项目，尤其是污染事故特征污染物是监测关键。据污染物颜色、印渍和气味和结合考虑地势、风向等原因初步界定污染事故对土壤污染范围。假如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。假如是液体倾翻污染型，污染物向低洼处流动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。假如是爆炸污染型，以放射性同心圆方法布点，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，有腐蚀性要测定挥发性化合物，改用广口瓶装样。含易分解有机物待测定样品，采集后置于低温（冰箱）中，直至运输、移交到分析室。4样品流转4.1装运前查对在采样现场样品必需逐件和样品记录表、样品标签和采样统计进行查对，查对无误后分类装箱。4.2运输中防损运输过程中严防样品损失、混淆和沾污。对光敏感样品应有避光外包装。4.3样品交接由专员将土壤样品送到试验室，送样者和接样者双方同时清点核实样品，并在样品交接单上签字确定,样品交接单由双方各存一份备查。5样品制备5.1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，整齐，无尘，无易挥发性化学物质。5.2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5.3制样程序制样者和样品管理员同时核实清点，交接样品，在样品交接单上双方签字确定。5.3.1风干在风干室将土样放置于风干盘中，摊成23 cm薄层，适时地压碎、翻动，拣出碎石、砂砾、植物残体。5.3.2样品粗磨在磨样室将风干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0.25mm(20目)尼龙筛。过筛后样品全部置无色聚乙烯薄膜上，并充足搅拌混匀，再采取四分法取其两份，一份交样品库存放，另一份作样品细磨用。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标分析。5.3.3细磨样品用于细磨样品再用四分法分成两份，一份研磨到全部过孔径0.25mm（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0.15mm（100目）筛，用于土壤元素全量分析。5.3.4样品分装研磨混匀后样品，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。5.3.5注意事项制样过程中采样时土壤标签和土壤一直放在一起，严禁混错，样品名称和编码一直不变；制样工具每处理一份样后擦抹（洗）洁净，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，用新鲜样按特定方法进行样品前处理。6样品保留按样品名称、编号和粒径分类保留。6.1新鲜样品保留对于易分解或易挥发等不稳定组分样品要采取低温保留运输方法，并立即送到试验室分析测试。测试项目需要新鲜样品土样，采集后用可密封聚乙烯或玻璃容器在4以下避光保留，样品要充满容器。避免用含有待测组分或对测试有干扰材料制成容器盛装保留样品，测定有机污染物用土壤样品要选择玻璃容器保留。具体保留条件见表9-1。6.2预留样品预留样品在样品库造册保留。6.3分析取用后剩下样品分析取用后剩下样品，待测定全部完成数据报出后，也移交样品库保留。6.4保留时间分析取用后剩下样品通常保留六个月,预留样品通常保留2年。特殊、珍稀、仲裁、有争议样品通常要永久保留。新鲜土样保留时间见“9.5新鲜样品保留”。6.5样品库要求保持干燥、通风、无阳光直射、无污染；要定时清理样品，预防霉变、鼠害及标签脱落。样品入库、领用和清理均需统计。10.2试验室质量控制10.2.1精密度控制10.2.1.1测定率每批样品每个项目分析时均须做20%平行样品；当5个样品以下时，平行样不少于1个。10.2.1.2测定方法由分析者自行编入明码平行样，或由质控员在采样现场或试验室编入密码平行样。10.2.1.2测定方法平行双样测定结果误差在许可误差范围之内者为合格。许可误差范围见表13-1。对未列出许可误差方法，当样品均匀性和稳定性很好时，参考表13-2要求。当平行双样测定合格率低于95%时，除对当批样品重新测定外再增加样品数10%20%平行样，直至平行双样测定合格率大于95% 。10.2.2正确度控制10.2.2.1使用标准物质或质控样品例行分析中，每批要带测质控平行双样，在测定精密度合格前提下，质控样测定值必须落在质控样确保值（在95%置信水平）范围之内，不然本批结果无效，需重新分析测定。10.2.4土壤标准样品土壤标准样品是直接用土壤样品或模拟土壤样品制得一个固体物质。土壤标准样品含有良好均匀性、稳定性和长久可保留性。土壤标准物质可用于分析方法验证和标准化，校正并标定分析测定仪器，评价测定方法正确度和测试人员技术水平，进行质量确保工作，实现各试验室内及试验室间，行业之间，国家之间数据可比性和一致性。中国已经拥有多个类土壤标准样品，如ESS系列和GSS系列等。使用土壤标准样品时，选择适宜标样，使标样背景结构、组分、含量水平应尽可能和待测样品一致或近似。假如和标样在化学性质和基础组成差异很大，因为基体干扰，用土壤标样作为标定或校正仪器标准，有可能产生一定系统误差。10.2.5监测过程中受到干扰时处理检测过程中受到干扰时，按相关处理制度实施。通常要求以下：停水、停电、停气等，凡影响到检测质量时，全部样品重新测定。仪器发生故障时，可用相相同级并能满足检测要求备用仪器重新测定。无备用仪器时，将仪器修复，重新检定合格后重测。