1、第五章：土壤质量监测第五章：土壤质量监测第一节第一节 土壤的基本知识土壤的基本知识第二节第二节 土壤环境质量监测方案土壤环境质量监测方案第三节第三节 土壤样品的采集与加工管理土壤样品的采集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：土壤的基本知识第一节：土壤的基本知识 一、土壤组成：土壤是由矿物质、动植物残体一、土壤组成：土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、水分和空气等固、液、腐解产生的有机物质、水分和空气等固、液、气三相组成的复杂体系。气三相组成的复杂体系。1 1、土壤矿物质：土壤矿物质：土壤矿物质是由岩石经风化而土
2、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来的，一般占土壤固体部分质量的95959898。矿物质直接影响土壤性质，又是植物矿质养分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。的主要来源，故同土壤肥力有密切关系。土壤土壤土壤固相土壤固相(占容积的占容积的50)空隙空隙矿物质矿物质(质量占固相质量占固相总质量的总质量的9598)有机质和生物（质量有机质和生物（质量占固相总质量的占固相总质量的25）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。土壤矿物质按其组成分为：土壤矿物质按其组成分为：原生矿物质原生矿物质 ：它是各
3、种岩石经受不同程度它是各种岩石经受不同程度的物理风化，仍遗留在土壤中的一类矿的物理风化，仍遗留在土壤中的一类矿物，其原来的化学组成没有改变。物，其原来的化学组成没有改变。次生矿物质：次生矿物质：次生矿物质大多是原生矿物次生矿物质大多是原生矿物质经风化后形成的新矿物质经风化后形成的新矿物b b、土壤矿物质的化学组成：与岩石中各元素、土壤矿物质的化学组成：与岩石中各元素的含量相似。的含量相似。c c、土壤机械组成：指不同大小颗粒（砂粒、土壤机械组成：指不同大小颗粒（砂粒、粉沙粒、粘粒）的相对含量。粉沙粒、粘粒）的相对含量。我国土壤粒级分类参见书我国土壤粒级分类参见书263263页表页表5-15-1
4、国国际制土壤质地分类见表际制土壤质地分类见表5-25-2表表5.1 我国土粒分级标准我国土粒分级标准颗粒名称颗粒名称粒径粒径/mm石块石块10石砾石砾粗砾粗砾103细砾细砾31沙砾沙砾粗沙砾粗沙砾10.25细沙砾细沙砾0.250.05粉粒粉粒粗粉粒粗粉粒0.050.01细粉粒细粉粒0.010.005黏粒黏粒粗黏粒粗黏粒0.0050.001细黏粒细黏粒0.001表表5.2 国际制土壤质地分类国际制土壤质地分类质地分类各级土粒质量分数/质地名称黏粒(0.002mm)粉沙砾(0.0020.02mm)沙砾(0.022mm)类别砂土类砂土及壤质砂土01501585100壤土类砂质壤土壤土粉砂质壤土015
5、01501504535454510055854055055黏壤土类砂质黏壤土黏壤土粉砂质黏壤土1525152515250302045458555853055040黏土类砂质黏土壤质黏土粉砂质黏土黏土重黏土2545254525454565651000200454575035035557510550300550352 2、土壤有机质：、土壤有机质：是土壤形成的重要基础，是土壤形成的重要基础，与土壤矿物质共同构成土壤的固相部分与土壤矿物质共同构成土壤的固相部分（动植物残骸、腐殖质等）（动植物残骸、腐殖质等）3 3、土壤水和空气：、土壤水和空气：土壤水：溶有土壤中可溶成分的稀溶液土壤水：溶有土壤中可溶
6、成分的稀溶液土壤空气：土壤中气体的总称土壤空气：土壤中气体的总称 土壤中生活的微生物土壤中生活的微生物(细菌、真菌、放线菌、细菌、真菌、放线菌、藻类等藻类等)及动物及动物(原生动物、蚯蚓、线虫类等原生动物、蚯蚓、线虫类等)对进入对进入土壤的有机污染物的降解及无机污染物土壤的有机污染物的降解及无机污染物(如重金属如重金属)的形态转化起着主导作用，是土壤净化功能的主要的形态转化起着主导作用，是土壤净化功能的主要贡献者。贡献者。细菌细菌放线菌放线菌蚯蚓蚯蚓线虫线虫图图5.1 土壤微生物和动物土壤微生物和动物二、土壤的基本性质二、土壤的基本性质 吸附性吸附性 酸碱性酸碱性土壤的酸碱度可以划分为九级：土
7、壤的酸碱度可以划分为九级：中国土壤的中国土壤的pH大多在大多在4.58.5范围内范围内,并呈东南并呈东南 酸西北碱的规律。土壤的酸碱性直接或间接地酸西北碱的规律。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。影响污染物在土壤中的迁移转化。氧化氧化-还原性还原性 三、土壤背景值：三、土壤背景值：判断土壤是否受到污染或判断土壤是否受到污染或污染程度的标准污染程度的标准 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，它代表一定环境单元中的一个统计量的特征值境单元中的一个统计量的特征值背景值（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
8、学条件下元素在各类自然体中条件和地球化学条件下元素在各类自然体中的正常含量的正常含量环境科学上：指在未受或少受人类影响下，尚环境科学上：指在未受或少受人类影响下，尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。不同土壤的本底值相差很大不同土壤的本底值相差很大（p266p266表表5-35-3）土壤背景值的表达方法：土壤背景值的表达方法：算术平均值算术平均值算术平均值算术平均值标准偏差标准偏差几何平均值几何平均值几何标准偏差几何标准偏差 我国土壤元素背景值的表达方法：我国土壤元素背景值的表达方法：95%置信度置信度如元素测定值符合正态分布：如元素测定值符合正态分
9、布：用算术平均值用算术平均值 如元素测定值呈对数正态分布：如元素测定值呈对数正态分布：用几何平均值用几何平均值xsx2DM sx222MDDM 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 156181995)、无公害农产品蔬菜产地土壤环、无公害农产品蔬菜产地土壤环境质量指标境质量指标(GB/T184072001)、无公害农产、无公害农产品茶叶产地土壤环境质量指标品茶叶产地土壤环境质量指标(NY50202001)；有的省有的省(市市)还制
10、定了这类地方标准。还制定了这类地方标准。第二节第二节 土壤环境质量监测方案土壤环境质量监测方案3.3.污染物土地处理的动态监测污染物土地处理的动态监测 在进行污水、污泥土地利用、固体废弃物的在进行污水、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。防止土壤污染。4.4.土壤背景值调查土壤背景值调查 通过分析测定土壤中某些元素的含量，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。确定这些元素的背景值水平和变化。二、资
11、料的收集二、资料的收集 自然环境方面的资料和自然环境方面的资料和 社会环境方面的资料：社会环境方面的资料：三、监测项目（根据监测目的确定）三、监测项目（根据监测目的确定）背景值要求测定土壤中各种元素的含量；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；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。及危害人体健康的项目。采样点的布设采样点的布设(一一)布设原则布设原则(1)合理地划分采样单元。合理地划分采样单元。(2)对于土壤污染监测，在有污染的地方布点。对于土壤
12、污染监测，在有污染的地方布点。(3)采样点不能设在田边、沟边、路边、肥堆边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。及水土流失严重或表层土被破坏处。(二二)采样点数量采样点数量根据监测目的、区域范围大小及其环境状况等因素确根据监测目的、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定。一般每个采样单元最少设3个采样点。单个采个采样点。单个采样单元内采样点数可按下式估算样单元内采样点数可按下式估算：2)(dtsnn每个采样单元布设的最少采样点数；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；样本相对标准偏差，即变异系数；t置信因子，当置信
13、水平为置信因子，当置信水平为95%时，时，t值为值为1.96；d允许偏差，当规定抽样精度不低于允许偏差，当规定抽样精度不低于80%时，时，d取取0.2(三三)采样点布设方法采样点布设方法1、对角线法对角线法：面积小、平坦、污灌：面积小、平坦、污灌2、梅花形法梅花形法：面积较小、平坦、土壤均匀：面积较小、平坦、土壤均匀3、棋盘式法棋盘式法：面积中等、平坦、地形完整、土壤不均匀：面积中等、平坦、地形完整、土壤不均匀4、蛇形法蛇形法：面积大、不平坦、土壤不均匀：面积大、不平坦、土壤不均匀5.放射状布点法放射状布点法：适用于大气污染型土壤。适用于大气污染型土壤。6.网格布点法网格布点法：适用于地形平缓
14、的地块。农用化学物质污：适用于地形平缓的地块。农用化学物质污染型土壤、土壤背景值调染型土壤、土壤背景值调 查常用这种方法。查常用这种方法。五、监测方法五、监测方法六、土壤监测质量控制六、土壤监测质量控制 包括实验用分析仪器、量器、试剂、标准物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，监测结果的数据质量控制，实验室间质量控制，监测结果的数据处理要求等。处理要求等。七、农田土壤环境质量评价七、农田土壤环境质量评价(一一)评价参数评价参数 污染物背景值）污染物质量标准值污染物实测值土壤单项污染
15、指数(2)()(22最大单项污染指数平均单项污染指数土壤综合污染指数标准值标准值实测值污染物超标倍数100%监测样本总数超标样本总数）土壤污染样本超标率（(二二)评价方法评价方法 以单项污染指数为主。当区域内土壤质量作为一个以单项污染指数为主。当区域内土壤质量作为一个整体与外区域土壤质量比较时，或一个区域内土壤质整体与外区域土壤质量比较时，或一个区域内土壤质量在不同历史阶段比较时，应用量在不同历史阶段比较时，应用综合污染指数综合污染指数评价。评价。100%监测总面积超标点面积之和）土壤污染面积超标率（100%各项污染指数之和某项污染指数）土壤污染分担率（表表5.7 土壤污染分极标准土壤污染分极
16、标准土壤级别土壤级别综合污染指数综合污染指数（P综综）污染等级污染等级污染水平污染水平1P综综0.7安全安全清洁清洁20.7P综综1.0警戒限警戒限尚清洁尚清洁31.0P综综2.0轻污染轻污染土壤污染超过背景值，作物开始污染土壤污染超过背景值，作物开始污染42.03.0重污染重污染土壤、作物受污染已相当严重土壤、作物受污染已相当严重第三节第三节 土壤样品的采集与加工管理土壤样品的采集与加工管理2.剖面样品剖面样品 了解土壤污染深度时采集剖面样品：按土壤剖面层次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。分层采样。A层层(耕作层耕作层)B层层(亚层、淀积层亚层、淀积层)C层层(风化母
17、岩风化母岩层、母质层层、母质层)底岩层底岩层 剖面规格一般为长剖面规格一般为长1.5m、宽、宽0.8m、深、深1.0m，每个剖面采，每个剖面采集集A、B、C三层土样。过渡三层土样。过渡层（层（AB、BC）一般不采样。）一般不采样。当地下水位较高时，挖至地当地下水位较高时，挖至地下水出露时止。现场记录实下水出露时止。现场记录实际采样深度，如际采样深度，如020、5065、80100cm。在各层次典。在各层次典型中心部位自下而上采样，型中心部位自下而上采样，切忌混淆层次、混合采样。切忌混淆层次、混合采样。（二）采样时间和频率（二）采样时间和频率 一般土壤在农作物收获期采样测定，必测项一般土壤在农作
18、物收获期采样测定，必测项目一年测定一次，其他项目目一年测定一次，其他项目35年测定一次。年测定一次。（三）采样量及注意事项（三）采样量及注意事项（1）填写土壤样品标签、采样记录、样品登）填写土壤样品标签、采样记录、样品登记表。记表。1份放入样品袋内，份放入样品袋内，1份扎在袋口。份扎在袋口。（2）测定重金属的样品，尽量用竹铲、竹片）测定重金属的样品，尽量用竹铲、竹片直接采集样品。直接采集样品。二、样品加工与管理二、样品加工与管理(一一)样品加工处理样品加工处理 制成满足分析要求的土壤样品；制成满足分析要求的土壤样品；测定测定不稳定的不稳定的项目用项目用新鲜新鲜土样（如游离挥土样（如游离挥发酚、
19、发酚、NH3-N、NO3-N、Fe2+）;测定多数测定多数稳定稳定项目用项目用风干风干土样。土样。程序是：风干程序是：风干 磨细磨细 过筛过筛 混合混合 分装分装(二二)样品管理样品管理 建立严格的管理制度和岗位责任制，按照规定的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。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，置于低于样品，放在玻璃瓶中，置于低于4的冰箱内存的冰箱内存放，保存半个月。放，保存半个月。第四节第四节 土壤样品的预处理土壤样品的预处理(三三)
20、高压釜密闭分解法高压釜密闭分解法 将用水润湿、加入混合酸并摇匀的土将用水润湿、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（一般不的不锈钢套筒中，放在烘箱内加热（一般不超过超过180180）分解。）分解。(四四)微波炉加热分解法微波炉加热分解法 将土壤样品和混合酸放入聚四氟乙烯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容器中，置于微波炉内加热使试样分解的方法。法。（第五节：土壤污染物的测定第五节：土壤污染物的测定土壤污染物测定中应注意的几个问题：土壤污染物测定中应注意的几个问题：监测项目：金属、非金属、有机物监测项目：金属、非金属、有机物 土壤监测的特点土壤监测的特点样品的代表性问题样品的代表性问题四、四、1.含水量：含水量：105 烘干烘干 称重称重 计算计算100%2烘干土样烘干土样风干土样OH四、四、）
