《土壤质量监测》PPT课件

第六章 土壤污染监测授 课 学 时 ： 4学 时 第一节 概 述 土壤是环境组成的重要部分，是人类生存的基础和活动的场所。人类的生活活动与生产活动造成了土壤的污染，污染的结果又影响到人类的生活和健康。由于土壤污染的功能、组成、结构、特征以及土壤在环境生态系统中的特殊地位和作用，使得土壤污染不同于大气污染，也不同于水体污染，而且比它们要复杂得多。因此，防止土壤污染及时进行土壤污染监测是环境监测中的重要内容。 一、土壤组成土壤是陆地地表具有肥力并能生长植物的输送表层。它是由地球表面的岩石在自然条件下经过长时期的风化作用而形成的。土壤的组成十分复杂。从相态分：有固态、液态和气态，它们的相对含量因时因地而异。 土壤固相包括土壤矿物质和土壤有机质，土壤矿物质占土壤的绝大部分，约占土壤固体总质量的90%以上。土壤有机质约占固体总质量的110%，一般在可耕性土壤中约占5%，且绝大部分在土壤表层。土壤液相是指土壤中水分及其水溶物。土壤中有无数孔隙充满空气，即土壤气相，典型土壤约有35%的体积是充满空气的孔隙。（1）土壤矿物质（2）土壤有机质（3）土壤水分（4）土壤中的空气 二 、土壤污染源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同化能力，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。土壤污染的明显标志是土壤生产能力的降低，即农产品的产量和质量的下降。 土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源两大类。天然污染源是由于自然矿床中某些元素和化合物的富集超出了一般土壤含量时造成的地区性土壤污染；土壤污染物的来源极为广泛，其主要来自工业（城市）污水和固体废物、农药和化肥、牲畜排泄物以及大气沉降等。 土壤污染物凡是进入土壤并影响到土壤的理化性质和组成，而导致土壤的自然功能失调、土壤质量恶化的物质，统称为土壤污染物。土壤污染物的种类繁多，按污染物的性质一般可分为四类；有机污染物、重金属、放射性元素和病原微生物。 三、土壤污染特点和类型1土壤污染特点（1）土壤污染比较隐蔽 （2）土壤被污染和破坏以后很难恢复 （3）污染后果严重（4）土壤污染的判定比较复杂 2土壤污染类型（1）水体污染型 （2）大气污染型 （3）农业污染型 （4）生物污染型 （5）固体废物污染型 第二节 土壤样品的采集和预处理 一、污染土壤样品的采集1收集资料调查研究2采样点布设（1）对角线布点法 该法适用于面积小、地势平坦的污水灌溉或受污染的水灌溉的田块。布点方法是由田块进水口向对角引一斜线，将此对角线若干等分，以每等分的中央点作为采样点。每一田块可根据调查监测的目的、田块面积的大小和地形等条件作适当的变动。图中记号“X”作为采样点。（2）梅花形布点法 该法适用于面积较小，地势平坦，土壤较均匀的田块，中心点设在两对角线相交处，一般设510个采样点。 （3）棋盘式布点法 该法适用于中等面积，地势平坦，地形完整开阔，但土壤较不均匀的田块，一般采样点在10个以上。此法也适用受固体废物污染的土壤，因固体废物分布不均匀，采样点需设20个以上。（4）蛇形布点法 该法适用于面积较大，地势不太平坦，土壤不够均匀的田块。采样点数目较多。 （5）放射状布点法 适用于大气污染型土壤 以大气污染源为中心，向周围画射线，在射线上布设采样点 图p211(e)（6）网格布点法 适用于地形平缓的地块 将地块划分成若干均匀网状方格，采样点设在两条直线的交点处或方格中心 图211 (f) 3采样深度如果只是一般了解土壤污染情况，采样深度只需取由地面垂直向下0-15cm左右的耕层土壤或由地面垂直向下020cm范围内的土样。如果了解土壤污染对植物或农作物的影响，采样深度通常在耕层地表以下15-30cm,对于根深的作物，也可取50cm处。 如果要了解土壤污染深度，则应按土壤剖面层分层取样。土壤剖面指地面向下的垂直土体的切面，其采样次序是由下而上逐层采集，然后集中混合均匀。用于重金属项目分析的土样，应将和金属采样器接触部分弃去。 4采样时间采样时间应根据监测的目的和污染特点而定。为了解土壤污染状况，可随时采集土样测定。如果测定土壤的物理、化学性质，可不考虑季节的变化；如果调查土壤对植物生长的影响，应在植物的不同生长期和收获期同时采集土壤和植物样品；如果调查气型污染，至少应每年取样一次；如果调查水型污染，可在灌溉前和灌溉后分别取样测定；如果观察农药污染，可在用药前及植物生长的不同阶段或者作物收获期与植物样品同时采样测定。 5、采样方法（1）采样筒取样 采样筒取样适合表层土样的采集。将长10cm，直径8cm金属或塑料的采样器的采样筒直接压入土层内，然后用铲子将其铲出，清除采样筒口多余的土壤，采样筒内的土壤即为所取样品。（2）土钻取样 土钻取样是用土钻钻至所需深度后，将其提出，用挖土勺挖出土样。（3）挖坑取样 挖坑取样适用于采集分层的土样。先用铁铲挖一截面1.5m1m，深1.0m的坑，平整一面坑壁，并用干净的取样小刀或小铲刮去坑壁表面1cm5cm的土，然后在所需层次内采样0.5kg1kg，装入容器内。 6、采样量由于测定所需的土样是多点混合而成的，取样量往往较大，而实际供分析的土样不需要太多。具体需要量视分析项目而定，一般要求1-2kg。因此，对多点采集的土壤，可反复按四分法缩分，最后留下所需的土样量，装入布袋或塑料袋中，贴上标签，作好记录。 7、采样注意事项采样点不能选在田边、沟边、路边或肥堆旁。经过四分法后剩下的土样应装入布口袋或塑料袋中,写好两张标签,一张在袋内,一张扎在袋口上,标签上记载采样地点、深度、日期及采集人等。同时把有关该采样点的详细情况另作记录。 二、土壤背景值样品的采集1、土壤背景值2、采样点布设采集这类土壤样品时，采样点的选择必须能反映开发建设项目所在区域土壤及环境条件的实际情况，必须能代表区域土壤总的特征且远离污染源。（1）采集土壤背景值样品时，应先确定采样单元。采样单元划分应根据研究目的、研究范围及实际工作所具有的条件等综合因素确定。我国采样单元以土类和成土母质类型为主进行划分，因不同类型的土类母质中元素种类和含量相差较大。 （2）不在水土流失严重或表土被破坏处设置采样点。采样点远离铁路、公路至少300m以上。（3）选择土壤类型特征明显的地点挖掘土壤剖面，要求剖面发育完整、层次清楚且无侵入体。（4）在耕地上采样，应了解作物种植及农药使用情况，选择不施或少施农药、肥料的地块作为采样单元，以尽量减少人为活动的影响。 3采样方法 与污染土壤采样不同之处是同一样点并不强调采集多点混合样，而是选取植物发育典型、代表性强的土壤采样。每个采样点均需挖掘土壤剖面进行采样，剖面规格一般为长1.5m、宽0.8m、深1.5m，每个剖面采集A、B、C三层土样。过渡层（AB、BC）一般不采样。现场记录实际采样深度，如0-20cm、20-40cm。在各层次典型中心部位自下而上采样，切忌混淆层次、混合采样。对于植物发育完好的典型土壤，尤其应按层分别采样，以研究各元素在土壤中的分布。 4采样点数目通常采样点的数目与所研究地区范围的大小、研究任务所设定的精密度等因素有关。为使布点更趋合理，采样点数依据统计学原则确定，即在所选定的置信水平下，与所测项目测量值的标准差、要求达到的精密度有关。 第三节 土壤样品的预处理一、土壤样品的制备1土样的风干除了测定游离挥发酚、硫化物等不稳定组分需要新鲜土样外，多数项目的样品需经风干后才能进行测定，风干后的样品容易混合均匀，分析结果的重复性、准确性都比较好。从野外采集的土壤样品运到实验室后，为避免受微生物的作用引起发霉变质，应立即将全部样品倒在洗刷干净、干燥的塑料薄膜上或瓷盘内进行自然风干。当达到半干状态时用有机玻璃棒把土块压碎，剔除碎石和动植物残体等杂物后铺成薄层，在室温下经常翻动，充分风干，要防止阳光直射和尘埃落入。 2磨碎与过筛风干后的土样，用有机玻璃棒或木棒碾碎后，过2mm孔径尼龙筛，除去筛上的砂砾和植物残体。筛下样品反复按四分法缩分，留下足够供分析用的数量，再用玛瑙研钵磨细，全部通过100目尼龙筛，过筛后的样品充分搅拌均匀，然后放入预先清洗、烘干并冷却后的小磨口玻璃瓶中以备分析用。制备样品时，必须避免样品受污染。3土样的保存将风干土样样品或标准土样样品等储存于洁净玻璃瓶或聚乙烯容器内。在常温、阴凉、干燥、避阳光、密封（石蜡涂封）条件下保存30个月是可行的。 2磨碎与过筛风干后的土样，用有机玻璃棒或木棒碾碎后，过2mm孔径尼龙筛，除去筛上的砂砾和植物残体。筛下样品反复按四分法缩分，留下足够供分析用的数量，再用玛瑙研钵磨细，全部通过100目尼龙筛，过筛后的样品充分搅拌均匀，然后放入预先清洗、烘干并冷却后的小磨口玻璃瓶中以备分析用。制备样品时，必须避免样品受污染。3土样的保存将风干土样样品或标准土样样品等储存于洁净玻璃瓶或聚乙烯容器内。在常温、阴凉、干燥、避阳光、密封（石蜡涂封）条件下保存30个月是可行的。 二、土壤样品预处理土壤样品的组成是很复杂的，其存在形态往往不符合分析测定的要求，所以在样品分析之前，根据分析项目的不同，首先要对经过样品进行适当的预处理，以使被测组分适于测定方法要求的形态、浓度和消除共存组分干扰。常用的预处理方法有湿法消化、干法灰化、溶剂提取和碱熔法。 1湿法消化常用的消化方法有以下几种 王水（盐酸-硝酸）消化、硝酸-硫酸消化、硝酸-高氯酸消化、硫酸-磷酸消化等，祥见有关章节。 2干法灰化干法灰化又称燃烧法或高温分解法。根据待测组分的性质，选用铂、石英、银、镍或瓷坩埚盛放样品，将其置于高温电炉中加热，控制温度450 550，灼烧到残渣呈灰白色，使有机物完全分解，取出坩埚，冷却，用适量2%硝酸或盐酸溶解样品灰分，过滤，滤液定容备用。对于易挥发的元素，如汞、砷等，为避免高温灰化损失，可用氧瓶燃烧法进行灰化。此法是将样品包在无灰滤纸中，滤纸包钩在磨口塞的铂丝上,瓶中预先充入氧气和吸收液，将滤纸引燃后，迅速盖紧瓶塞，让其燃烧灰化，摇动瓶子让燃烧产物溶解于吸收液中，溶液供分析用。 3溶剂提取（1）振荡浸取法 将一定量经制备的土壤样品置于容器中，加入适当的溶剂，放置在振荡器上振荡一定时间，过滤，用溶剂淋洗样品，或再提取一次，合并提取液。此法用于土壤中酚、油类等的提取。（2）柱层析法 一般是当被分析样品的提取液通过装有吸附剂的吸附柱时,相应被分析的组分吸附在固体吸附剂的活性表面上,然后用合适的溶剂淋出来,达到浓缩、分离、净化的目的。常用的吸附剂由活性炭、硅胶、硅藻土等。 （3）索式提取法 索式提取器，见图6-7是提取有机物的有效仪器，它主要用于提取土壤样品中苯并芘、有机氯农药、有机磷农药和油类等。将经过制备的土壤样品放入滤纸筒中或用滤纸包紧，置于回流提取器内。蒸发瓶中盛装适当有机溶剂，仪器组装好后，在水浴上加热。此时，溶剂蒸气经支管进入冷凝器内，凝结的溶剂滴入回流提取器，对样品进行浸泡提取，当溶剂液面达到虹吸管顶部时，含提取液的溶剂回流入蒸发瓶中，如此反复进行直到提取结束。选取什么样的溶剂,应根据分析对象来定。例如极性小的有机氯农药采用极性小的溶剂(如己烷、石油醚);对极性强的有机磷农药和含氧除草剂用极性强的溶剂(如二氯甲烷、三氯甲烷)。该法因样品都与纯溶剂接触，所以提取效果好，但较费时。 4碱熔法碱熔法常用氢氧化钠和碳酸钠作为碱熔剂与土壤试样在高温下熔融，然后加水溶解，一般用于土壤中氟化物的测定。因该法添加了大量可溶性的碱熔剂，易引进污染物质，另外有些重金属如Cd、Cr等在高温熔融时易损失。