第四章-土壤监测方法课件.ppt

1、 土壤质量监测 一、一、土壤组成土壤组成 土壤是地球表层的岩石经过生物圈、大气圈和水圈土壤是地球表层的岩石经过生物圈、大气圈和水圈的综合影响演变而成的。因母岩、气候、生物、地形、的综合影响演变而成的。因母岩、气候、生物、地形、时间等多种成土因素综合作用的不同，形成了各种类时间等多种成土因素综合作用的不同，形成了各种类型的土壤。型的土壤。土壤质量监测 土壤矿物质：原生矿物质；次生矿物质土壤矿物质：原生矿物质；次生矿物质 土壤有机质土壤有机质 土壤生物土壤生物 土壤溶液土壤溶液 土壤空气土壤空气土壤的肥力特性及其重要性土壤的肥力特性及其重要性n1 1、土壤的本质属性、土壤的本质属性肥力肥力 指土壤

2、能同时并不断地供应和调节植物在生长指土壤能同时并不断地供应和调节植物在生长 过程中所需要的过程中所需要的水分、养分、空气、热量水分、养分、空气、热量的能力的能力n2 2、土壤的物质组成、土壤的物质组成 矿物质、有机质、水分、空气矿物质、有机质、水分、空气n 3 3、土壤与农业生产的关系、土壤与农业生产的关系 (1)(1)土壤是农业生产最基本的自然资源土壤是农业生产最基本的自然资源 (2)(2)土壤是一种永续性的可更新资源土壤是一种永续性的可更新资源（一）土壤矿物质（一）土壤矿物质土壤矿物质土壤矿物质定义定义组成土壤的基本物质，约占土壤固体部分总重量的组成土壤的基本物质，约占土壤固体部分总重量的

3、90%90%以上，有土壤骨骼之称以上，有土壤骨骼之称作用作用土壤矿物质的组成和性质直接影响土壤的物理性质土壤矿物质的组成和性质直接影响土壤的物理性质、化学性质。土壤矿物质是植物营养元素的重要供、化学性质。土壤矿物质是植物营养元素的重要供给源，按其成因可分为原生矿物质和次生矿物质给源，按其成因可分为原生矿物质和次生矿物质土壤矿物质的矿物组成土壤矿物质的矿物组成 1 1、原生矿物质：它是各种岩石经受不同的物理风化，仍遗、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留在土壤中的一类矿物，其原来的化学组成没有改变 2 2、次生矿物质：它大多是由原生矿物

4、质经化学风化后形成、次生矿物质：它大多是由原生矿物质经化学风化后形成的新矿物的新矿物 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。作为标准。国际制国际制采用三级分类法，即根据沙粒（采用三级分类法，即根据沙粒（0.020.022mm2mm）、粉沙粒）、粉沙粒(0.002(0.0020.02mm)0.02mm)和粘粒和粘粒(0.002mm)(300m)300m)n、采样、采样 na a、按不同剖面采样：在各层次中心自下而上采样，切忌混

5、、按不同剖面采样：在各层次中心自下而上采样，切忌混淆层次，混合采样；淆层次，混合采样；nb b、对不同地形处样品有不同规定；、对不同地形处样品有不同规定；nc c、采样点按有关规定实行、采样点按有关规定实行（一）土壤样品加工处理（一）土壤样品加工处理 1 1、土样的风干、土样的风干 野外采集样品野外采集样品运到实验室运到实验室在塑料薄膜上或在塑料薄膜上或瓷盘内风干瓷盘内风干达半干状态达半干状态压碎，除石块压碎，除石块、残根等杂物、残根等杂物铺成薄层，阴铺成薄层，阴凉处风干凉处风干2 2、磨碎与过筛、磨碎与过筛 l 进行物理分析时，取风干样品进行物理分析时，取风干样品100100200g200g

6、，放在木板上用圆木棍，放在木板上用圆木棍辗碎，经反复处理使土样全部通过辗碎，经反复处理使土样全部通过2mm2mm孔径的筛子，作为土壤颗粒分孔径的筛子，作为土壤颗粒分析及物理性质测定析及物理性质测定l 作化学分析时，一般常根据所测组分及称样量决定样品细度作化学分析时，一般常根据所测组分及称样量决定样品细度l 分析有机质、全氮项目，应取一部分已过分析有机质、全氮项目，应取一部分已过2mm2mm筛的土，用玛瑙或筛的土，用玛瑙或有机玻璃研钵继续研细，使其全部通过有机玻璃研钵继续研细，使其全部通过6060号筛号筛(0.25mm)(0.25mm)。用原子吸收。用原子吸收光度法测光度法测CdCd、CuCu、

7、NiNi等重金属时，土样必须全部通过等重金属时，土样必须全部通过100100号筛号筛(尼龙筛尼龙筛)（二）样品管理（二）样品管理土壤保存原则：土壤保存原则：1 1、一般土壤样品需保存半年至一年，以备必要时查核之用。、一般土壤样品需保存半年至一年，以备必要时查核之用。2 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。、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 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、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。容器之一，该类贮器性能良好、价格便

8、宜且不易破损。4 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。、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）条件下保存在常温、阴凉、干燥、避阳光、密封（石腊涂封）条件下保存3030个月是可个月是可行的。行的。第五节第五节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定 土壤中污染项目的测定，属土壤中污染项目的测定，属痕量分析痕量分析和和超痕量分析超痕量分析 土壤分析结果以土壤分析结果以mg/kgmg/kg(烘干土烘干土)表示。表示。土壤污染物的测定实例土壤污染物的测定实例一、土壤水分一、土壤水分 测定土壤含水量，以便计算

9、土壤中各种成分按烘干土为基准时测定土壤含水量，以便计算土壤中各种成分按烘干土为基准时的测定结果。的测定结果。测定方法：用百分之一精度的天平称取土样测定方法：用百分之一精度的天平称取土样202030g30g，置于，置于铝盒中，在铝盒中，在105105下烘（下烘（4 45h5h）至恒重。按下式计算水分重量占烘）至恒重。按下式计算水分重量占烘干土重的百分数：干土重的百分数：二、二、pHpH值值n 玻璃电极法玻璃电极法n 测定要点：测定要点：称取称取10g10g土样于烧杯中，加入无土样于烧杯中，加入无COCO2 2蒸馏蒸馏水水25ml25ml，轻摇后搅拌，轻摇后搅拌1 1分钟，放置分钟，放置2020分

10、钟，用分钟，用pHpH计测计测量上部混浊液的量上部混浊液的pHpH值。值。n 土样密闭保存，防止空气中氨，二氧化碳等气体土样密闭保存，防止空气中氨，二氧化碳等气体影响。影响。n 注意控制水土比。注意控制水土比。三、可溶性盐分三、可溶性盐分n土壤中锂，钠，钾全量测定土壤中锂，钠，钾全量测定AASAAS法法n消化消化 原理：原理：HF HF 和和 H H2 2SOSO4 4或或HClOHClO4 4相结合法；相结合法；HFHF能分解含有全部三种金能分解含有全部三种金属的硅酸盐矿物。然而，硅酸盐矿物不会完全分解，从而导致对这类元属的硅酸盐矿物。然而，硅酸盐矿物不会完全分解，从而导致对这类元素的一种或

11、多种含量估计偏低。所以第二种酸必须是一种氧化剂，使它素的一种或多种含量估计偏低。所以第二种酸必须是一种氧化剂，使它能分解样品中所有的有机质。且为了把元素释放到溶液中，混酸对于分能分解样品中所有的有机质。且为了把元素释放到溶液中，混酸对于分解碳酸盐也是必要的。解碳酸盐也是必要的。n HFHF酸通过酸通过F F与与SiSi反应形成反应形成SiFSiF4 4而分解硅酸盐，在强酸存在下加热时，而分解硅酸盐，在强酸存在下加热时，SiFSiF4 4挥发。有机质可被挥发。有机质可被HClOHClO4 4分解（分解（HClOHClO4 4在加热或浓缩时成为一种强氧在加热或浓缩时成为一种强氧化剂），且对化剂），

12、且对AASAAS干扰较小。干扰较小。n称取称取0.1G0.1G土样于聚四氟乙烯坩埚中，用少许水润湿，并加土样于聚四氟乙烯坩埚中，用少许水润湿，并加5ml 5ml HFHF和和0.5 ml HClO0.5 ml HClO4 4。在电热板上加热消化至有。在电热板上加热消化至有HClOHClO4 4烟雾出现为烟雾出现为止，冷却，再加止，冷却，再加5ml HF5ml HF，沙浴，坩埚顶部用铂盖盖住约十分之，沙浴，坩埚顶部用铂盖盖住约十分之九蒸干。冷却，加入九蒸干。冷却，加入2ml2ml水和数滴水和数滴HClOHClO4 4加热蒸干加热蒸干冷却。冷却。加入加入5ml HCL5ml HCL和和5ml5ml

13、水水电热板加热至土样完全溶解。电热板加热至土样完全溶解。n 样品转移至样品转移至50ml50ml容量瓶容量瓶过滤过滤稀释定容稀释定容AASAAS测定测定K,Na,K,Na,lili全量。全量。土壤常规监测项目及分析方法土壤常规监测项目及分析方法监测项目监测项目 监测仪器监测仪器 监测方法监测方法 方法来源方法来源 镉镉 原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪石墨炉原子吸收分光光石墨炉原子吸收分光光度法度法GB/T17141-1997GB/T17141-1997原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪KI-MIBKKI-MIBK萃取原子吸收萃取原子吸收分光光度法分光光度法GB/T17140-1997GB/T17140

14、-1997汞汞 测汞仪测汞仪冷原子吸收法冷原子吸收法GB/T17136-1997GB/T17136-1997砷砷 分光光度计分光光度计二乙基二硫代氨基甲酸二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法银分光光度法GB/T17134-1997GB/T17134-1997分光光度计分光光度计硼氢化钾硼氢化钾-硝酸银分光硝酸银分光光度法光度法GB/T17135-1997GB/T17135-1997铜铜原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪火焰原子吸收分光光度火焰原子吸收分光光度法法GB/T17138-199 7GB/T17138-199 7铅铅 原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪 石墨炉原子吸收分光光度法石墨炉原子吸收分光光度法

15、 GB/T17141-1997 GB/T17141-1997 原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪KI-MIBKKI-MIBK萃取原子吸收分光光度法萃取原子吸收分光光度法GB/T17140-1997GB/T17140-1997铬铬原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法GB/T17137-1997GB/T17137-1997锌锌原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法GB/T17138-1997GB/T17138-1997镍镍原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法GB/T17139-1997GB/T171

16、39-1997六六六和滴滴涕六六六和滴滴涕气相色谱仪气相色谱仪电子捕获气相色谱法电子捕获气相色谱法GB/T14550-1993GB/T14550-1993六种多环芳烃六种多环芳烃液相色谱仪液相色谱仪高效液相色谱法高效液相色谱法GB13198-91GB13198-91稀土总量稀土总量分光光度计分光光度计对马尿酸偶氮氯膦分光光度法对马尿酸偶氮氯膦分光光度法GB6262GB6262pHpHpHpH计计森林土壤森林土壤pH pH 测定测定GB7859-87GB7859-87阳离子交换量阳离子交换量滴定仪滴定仪乙酸铵法乙酸铵法n注：注：ICP-AESICP-AES：等离子发射光谱；：等离子发射光谱；XR

17、FXRF：X-X-荧光光谱分析；荧光光谱分析；nAASAAS：火焰原子吸收；：火焰原子吸收；GF-AASGF-AAS：石墨炉原子吸收；：石墨炉原子吸收；nHG-AASHG-AAS：氢化物发生原子吸收法；：氢化物发生原子吸收法；HG-AFSHG-AFS：氢化物发生原子荧光法；：氢化物发生原子荧光法；nPOLPOL：催化极谱法；：催化极谱法；ISEISE：选择性离子电极；：选择性离子电极；VOLVOL：容量法；：容量法；nPOTPOT：电位法；：电位法；INAAINAA：中子活化分析法；：中子活化分析法；GCGC：气相色谱法；：气相色谱法；nLCLC：液相色谱法；：液相色谱法；GC-MSGC-MS

18、：气相色谱：气相色谱-质谱联用法；质谱联用法；COLCOL：分光比色法；：分光比色法；nLC-MSLC-MS：液相色谱：液相色谱-质谱联用法；质谱联用法；ICP-MSICP-MS：等离子体质谱联用法：等离子体质谱联用法土壤环境质量评价土壤环境质量评价 n 土壤环境质量评价涉及评价因子、评价标准和评价模式。土壤环境质量评价涉及评价因子、评价标准和评价模式。n 评价因子数量与项目类型取决于监测的目的和现实的经济评价因子数量与项目类型取决于监测的目的和现实的经济和技术条件。评价标准常采用国家土壤环境质量标准、区域和技术条件。评价标准常采用国家土壤环境质量标准、区域土壤背景值或部门（专业）土壤质量标准

19、。评价模式常用污土壤背景值或部门（专业）土壤质量标准。评价模式常用污染指数法或者与其有关的评价方法。染指数法或者与其有关的评价方法。n 土壤环境质量评价一般以单项污染指数为主，指数小土壤环境质量评价一般以单项污染指数为主，指数小污染轻，指数大污染则重。当区域内土壤环境质量作为污染轻，指数大污染则重。当区域内土壤环境质量作为一个整体与外区域进行比较或与历史资料进行比较时除一个整体与外区域进行比较或与历史资料进行比较时除用单项污染指数外，还常用综合污染指数。土壤由于地用单项污染指数外，还常用综合污染指数。土壤由于地区背景差异较大，用土壤污染累积指数更能反映土壤的区背景差异较大，用土壤污染累积指数更

20、能反映土壤的人为污染程度。土壤污染物分担率可评价确定土壤的主人为污染程度。土壤污染物分担率可评价确定土壤的主要污染项目，污染物分担率由大到小排序，污染物主次要污染项目，污染物分担率由大到小排序，污染物主次也同此序。除此之外，土壤污染超标倍数、样本超标率也同此序。除此之外，土壤污染超标倍数、样本超标率等统计量也能反映土壤的环境状况。等统计量也能反映土壤的环境状况。1 1、污染指数、超标率（倍数）评价、污染指数、超标率（倍数）评价污染指数和超标率等计算公式污染指数和超标率等计算公式 内梅罗污染指数评价内梅罗污染指数评价 式中：式中：PI PI 均和均和PI PI 最大分别是平均单项污染指数和最大最

21、大分别是平均单项污染指数和最大单项污染指数单项污染指数即：即：内梅罗指数反映了各污染物对土壤的作用，同时突出了高内梅罗指数反映了各污染物对土壤的作用，同时突出了高浓度污染物对土壤环境质量的影响，可按内梅罗污染指数，划浓度污染物对土壤环境质量的影响，可按内梅罗污染指数，划定污染等级。内梅罗指数土壤污染评价标准见下表定污染等级。内梅罗指数土壤污染评价标准见下表土壤内梅罗污染指数评价标准土壤内梅罗污染指数评价标准 等级等级内梅罗污染指数内梅罗污染指数污染等级污染等级PN0.7PN0.7清洁（安全）清洁（安全）0.70.7PN1.0PN1.0尚清洁（警戒限）尚清洁（警戒限）1.01.0PN2.0PN2

22、.0轻度污染轻度污染2.02.0PN3.0PN3.0中度污染中度污染 PNPN3.03.0重污染重污染背景值及标准偏差评价背景值及标准偏差评价 用区域土壤环境背景值（用区域土壤环境背景值（x x）95%95%置信度的范围（置信度的范围（x x2s2s）来评）来评价：价：n若土壤某元素监测值若土壤某元素监测值xIxIx x2s2s，则该元素缺乏或属于低背景，则该元素缺乏或属于低背景土壤。土壤。n若土壤某元素监测值在若土壤某元素监测值在x x2s2s，则该元素含量正常。，则该元素含量正常。n若土壤某元素监测值若土壤某元素监测值xIxIx x2s2s，则土壤已受该元素污染，或，则土壤已受该元素污染，或属于高背景土壤。属于高背景土壤。