《土壤污染监测》PPT课件

n 主 要 内 容q 土 壤 的 组 成 和 本 底 值q 土 壤 污 染 监 测 n 学 习 难 点q 土 壤 污 染 监 测 方 案 的 制 订 方 法n 学 习 重 点q 土 壤 污 染 监 测 方 案 的 制 订 方 法 q 土 壤 污 染 样 品 的 制 备 和 保 存 方 法 1 土 壤 基 本 知 识 n 土 壤 是 指 陆 地 地 表 具 有 肥 力 并 能 生 长 植 物的 疏 松 表 层 。 它 介 于 大 气 圈 、 岩 石 圈 、 水圈 和 生 物 圈 之 间 ， 是 环 境 中 特 有 的 组 成 部分 。 其 质 量 优 劣 直 接 影 响 人 类 的 生 产 、 生活 和 发 展 。n 近 年 来 ， 由 于 人 们 对 化 肥 、 农 药 、 污 水 灌溉 等 的 不 合 理 的 施 用 ， 使 土 壤 污 染 加 剧 ，质 量 趋 于 恶 化 ， 并 直 接 影 响 到 人 类 的 生 活和 健 康 。 n 1955年 日 本n 原 因 ： 富 山 县 的 农 民 长 期 用 神 通 川 上 游 铅锌 冶 炼 厂 的 废 水 灌 溉 稻 田 ， 致 使 土 壤 和 稻米 中 含 镉 量 增 加 。 人 们 食 用 这 种 稻 米 ,镉 在体 内 积 累 ,引 起 全 身 性 神 经 痛 、 关 节 痛 、 骨折 ， 以 至 死 亡 。 这 种 疾 病 以 剧 烈 疼 痛 为 主要 症 状 ， 被 称 为 痛 痛 病 。 残 留 在 土 壤 中 的镉 至 今 还 难 以 清 除 。“ 镉 米 ” 事 件 水 土 流 失n water loss and soil erosionq 在 山 丘 区 和 风 沙 区 ， 由 于 水 力 或 风 力 的 作 用 ， 冲 刷土 壤 ， 使 水 分 和 土 壤 流 失 的 现 象 。n 产 生 原 因q 土 地 利 用 不 当 、 坡 面 陡 峻 、 土 质 疏 松 、 地 面 植 被 不良 、 耕 作 不 合 理 及 滥 伐 (over-cutting)森 林 等 。n 水 土 流 失 较 严 重 的 地 区 q 西 北 黄 土 地 区 （ 陕 西 、 甘 肃 ）q 南 方 红 壤 丘 陵 山 区 (red earth hilly ground)q 东 北 黑 土 漫 岗 丘 陵 地 区 以 及 华 北 土 石 山 区 等 一 、 土 壤 组 成n 地 球 表 层 的 岩 石 经 过 风 化 作 用 ， 逐 渐 破 坏成 疏 松 的 、 大 小 不 等 的 矿 物 颗 粒 （ 称 为 母质 ） 。n 土 壤 是 在 母 质 、 气 候 、 生 物 、 地 形 、 时 间等 多 种 成 土 因 素 综 合 作 用 下 形 成 和 演 变 而成 的 。n 土 壤 组 成 很 复 杂 ， 总 体 来 说 是 由 矿 物 质 、动 植 物 残 体 腐 解 产 生 的 有 机 质 、 水 分 和 空气 等 固 、 液 、 气 三 相 组 成 的 。 （ 一 ） 土 壤 矿 物 质n 土 壤 矿 物 质 是 组 成 土 壤 的 基 本 物 质 ， 约 占 土 壤固 体 部 分 总 重 量 的 90%以 上 ， 有 土 壤 骨 骼 之 称 。n 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 。n 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 q 原 生 矿 物 质q 次 生 矿 物 质 1 土 壤 矿 物 质 的 矿 物 组 成n （ 1） 原 生 矿 物 质q 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 。n （ 2） 次 生 矿 物 质q 大 多 是 由 原 生 矿 物 质 经 风 化 后 形 成 的 新 矿 物2 土 壤 矿 物 质 的 化 学 组 成n 土 壤 矿 物 质 元 素 的 相 对 含 量 与 地 球 表 面 岩 石 圈 元 素 的平 均 含 量 及 其 化 学 组 成 相 似 。 n 土 壤 中 氧 、 硅 、 铝 、 铁 、 钙 、 钠 、 镁 、 钾 八 大 元 素 约占 96%以 上 ， 其 余 诸 元 素 含 量 甚 微 ， 称 微 量 元 素 。 岩 石 圈 和 土 壤 的 主 要 化 学 组 成 (重 量 %) 3 土 壤 机 械 组 成n 土 壤 是 由 不 同 粒 级 的 土 壤 颗 粒 组 成 。n 土 壤 粒 径 的 大 小 影 响 着 土 壤 对 污 染 物 的 吸 附 和 解 吸 能力 。n 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 。n 国 际 制 采 用 三 级 分 类 法 ， 即 根 据 沙 粒 （ 0.02 2mm） 、粉 沙 粒 (0.002 0.02mm)和 粘 粒 (10石砾粗砾103细砾31沙砾粗沙砾10.25细沙砾0.250.05粉粒粗粉粒0.050.01细粉粒0.010.005黏粒粗黏粒0.0050.001细黏粒0.001 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(0.002m m )粉沙砾(0.0020.02m m )沙砾(0.022m m )类别砂土类砂土及壤质砂土015 015 85100壤土类砂质壤土壤土粉砂质壤土015015015 045354545100 55854055055黏壤土类砂质黏壤土黏壤土粉砂质黏壤土152515251525 03020454585 55853055040 黏土类砂质黏土壤质黏土粉砂质黏土黏土重黏土254525452545456565100 0200454575035035 55751055030055035 （ 二 ） 土 壤 有 机 质n 土 壤 有 机 质 绝 大 部 分 集 中 于 土 壤 表 层 (0 15或 020cm)。n 我 国 土 壤 有 机 质 含 量 在 1 5%之 间 。 土 壤 有 机 质 主 要来 源 于 植 物 的 根 茬 、 茎 秆 、 落 叶 、 土 壤 中 的 动 物 残 骸以 及 施 入 土 壤 的 有 机 肥 料 等 。n 土 壤 有 机 质 主 要 以 腐 殖 质 为 主 ， 它 作 为 土 壤 有 机 胶 体来 说 ， 具 有 吸 收 性 能 、 土 壤 缓 冲 性 能 以 及 与 土 壤 重 金属 的 络 合 性 能 等 ， 这 些 性 能 对 土 壤 的 结 构 、 性 质 、 质量 都 有 重 大 影 响 。 （ 三 ） 土 壤 水 和 空 气1.土 壤 水n 土 壤 水 是 土 壤 中 各 种 形 态 水 分 的 总 称 ， 为 土 壤 的 重 要组 成 部 分 。 它 对 土 壤 中 物 质 的 转 化 过 程 和 土 壤 的 形 成过 程 起 着 决 定 性 作 用 。n 土 壤 水 非 纯 水 ， 而 实 际 是 含 有 复 杂 溶 质 的 稀 溶 液 ， 因此 ， 通 常 将 土 壤 水 及 其 所 含 溶 质 称 为 土 壤 溶 液 。 土 壤溶 液 是 植 物 生 长 所 需 要 的 水 分 和 养 分 的 主 要 供 给 源 。2.土 壤 空 气 n 是 存 在 于 土 壤 中 的 气 体 的 总 称 。n 是 土 壤 的 重 要 组 成 之 一 。 n 是 指 在 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 。二 、 土 壤 背 景 值 2 土 壤 污 染 物 的 测 定 n 环 境 是 一 个 整 体 ， 污 染 物 质 进 入 环 境后 ， 会 在 大 气 、 水 和 土 壤 等 各 部 分 中进 行 迁 移 、 转 化 运 动 ， 从 而 影 响 整 个环 境 。 因 此 ， 土 壤 监 测 必 须 和 大 气 、水 体 和 生 物 监 测 相 结 合 ， 全 面 、 客 观地 反 映 实 际 。 n 土 壤 优 先 监 测 物q 第 一 类 ： 汞 、 铅 、 镉 ， DDT及 其 代 谢 产物 与 分 解 产 物 ， 多 氯 联 苯 (PCB)；q 第 二 类 ： 石 油 产 品 ， DDT以 外 的 长 效 性有 机 氯 、 四 氯 化 碳 醋 酸 衍 生 物 、 氯 化 脂肪 族 ， 砷 、 锌 、 硒 、 铬 、 镍 、 锰 、 钒 ，有 机 磷 化 合 物 及 其 它 活 性 物 质 (抗 菌 素 、激 素 、 致 畸 性 物 质 、 催 畸 性 物 质 和 诱 变物 质 ） 等 。 n 我 国 土 壤 常 规 监 测 项 目q 金 属 化 合 物 有 ： 镉 （ Cd） 、 铬 （ Cd） 、铜 （ Cu） 、 汞 （ Hg） 、 铅 （ Pb） 、 锌（ Zn） ；q 非 金 属 无 机 化 合 物 有 ： 砷 （ As） 、 氰 化物 、 氟 化 物 、 硫 化 物 等 ；q 有 机 化 合 物 有 ： 苯 并 （ a） 芘 、 三 氯 乙 醛 、油 类 、 挥 发 酚 、 DDT、 六 六 六 等 。 一 、 土 壤 样 品 采 集（ 一 ） 污 染 土 壤 样 品 采 集1.土 壤 采 样 特 点n 土 壤 是 固 、 液 、 气 三 相 的 混 合 物 ， 主 体 是 固 体 ， 污 染物 质 进 入 土 壤 后 不 易 得 到 混 合 ， 所 以 样 品 往 往 有 很 大的 局 限 性 。n 在 一 般 的 土 壤 监 测 中 ， 采 样 误 差 对 结 果 的 影 响 往 往 大于 分 析 误 差 ， 结 果 的 分 析 值 之 间 相 差 10 20%是 不 奇怪 的 ， 有 时 还 会 相 差 数 倍 。 所 以 ， 在 进 行 土 壤 样 品 采集 时 ， 要 格 外 注 意 样 品 的 合 理 代 表 性 ， 最 好 能 在 采 样前 通 过 一 定 的 调 查 研 究 ， 选 择 出 一 定 量 的 采 样 单 元 ，合 理 布 设 采 样 点 。 土壤采样现场 2.采 样 点 布 设n 由 于 土 壤 本 身 在 空 间 分 布 上 具 有 一 定 的 不 均 匀 性 ， 所以 应 多 点 采 样 并 均 匀 混 合 成 为 具 有 代 表 性 的 土 壤 样 品 。n 布 设 原 则 ：q 1） 不 同 土 壤 类 型 都 要 布 点 ；q 2） 在 一 定 区 域 面 积 内 ， 要 有 一 个 采 样 点 。 污 染 较 重 的 地 区布 点 要 密 些 。 通 常 要 根 据 土 壤 污 染 发 生 的 原 因 来 考 虑 布 点 的多 少 。 对 大 气 污 染 物 引 起 的 土 壤 污 染 ， 采 样 点 布 设 应 以 污 染源 为 中 心 ， 并 根 据 当 地 风 向 、 风 速 及 污 染 强 度 等 因 素 来 确 定 ；由 城 市 污 水 或 被 污 染 的 河 水 灌 溉 农 田 引 起 的 土 壤 污 染 ， 采 样点 应 根 据 水 流 的 路 径 和 距 离 来 考 虑 ； 如 果 是 由 于 化 肥 、 农 药引 起 的 土 壤 污 染 ， 它 的 特 点 是 分 布 比 较 均 匀 广 泛 。 q 3） 要 在 非 污 染 区 的 同 类 土 壤 中 布 设 一 个 或 几 个 对 照 采 样 点 。 n 采 样 点 的 布 设 既 应 尽 量 照 顾 到 土 壤 的 全 面 情 况 ，又 要 视 污 染 情 况 和 监 测 目 的 而 定 。 3.采 样 深 度n 采 样 深 度 视 监 测 目 的 而 定q 一 般 了 解 土 壤 污 染 状 况 ， 取 015cm或 020cm表 层 (或 耕 层 )土 壤 。q 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 1530cm处 ， 对 于 根 深 的 作 物 ， 也 可 取 50cm深 度处 的 土 壤 样 品 。q 了 解 污 染 物 质 在 土 壤 中 的 垂 直 分 布 ， 则 应 沿 土 壤 剖 面 层 次 分层 取 样 。 土 壤 剖 面 是 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 。 q 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 。n 采 样 方 法 ： 采 样 筒 取 样 ； 土 钻 取 样 ； 挖 坑 取 样 。 4.采 样 时 间n 为 了 解 土 壤 污 染 状 况 ， 可 随 时 采 集 样 品 进 行 测定 。n 如 需 同 时 掌 握 在 土 壤 上 生 长 的 作 物 受 污 染 状 况 ，可 依 季 节 变 化 或 作 物 收 获 期 采 集 。 一 年 中 在 同一 地 点 采 样 两 次 进 行 对 照 。5.采 样 量n 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 太 多 ，一 般 只 需 12Kg。 因 此 对 所 得 混 合 样 可 反 复 按四 分 法 弃 取 ， 最 后 留 下 所 需 的 土 量 ， 装 入 塑 料袋 或 布 袋 内 ， 贴 上 标 签 备 用 6.采 样 注 意 事 项n 1） 采 样 点 不 能 设 在 田 边 、 沟 边 、 路 边 或 肥堆 边 ；n 2） 将 现 场 采 样 点 的 具 体 情 况 ， 如 土 壤 剖 面形 态 特 征 等 做 详 细 记 录 ；n 3） 现 场 填 写 两 张 标 签 ， 写 上 地 点 、 土 壤 深度 、 日 期 、 采 样 人 姓 名 等 ， 一 张 放 入 样 品袋 内 ， 一 张 扎 在 样 品 口 袋 上 。 （ 二 ） 土 壤 背 景 值 样 品 采 集n 采 集 这 类 土 壤 样 品 时 ， 采 样 点 的 选 择 应 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 ， 能 代 表 区 域 土 壤总 的 特 征 并 远 离 污 染 源 ， 同 一 类 型 土 壤 应 有 35个 采 样 点 ，以 便 检 验 本 底 值 的 可 靠 性 。 土 壤 背 景 值 采 样 要 特 别 注 意 成土 母 质 的 作 用 ， 因 为 不 同 土 壤 母 质 常 使 土 壤 的 组 成 和 含 量发 生 很 大 的 差 异 。n 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 。 采样 深 度 为 1m以 内 的 表 土 （ 020cm） 和 心 土 （ 2040cm） ，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 。 （ 二 ） 土 壤 背 景 值 样 品 采 集1.布 点 原 则n （ 1） 采 集 土 壤 背 景 值 样 品 时 ， 应 首 先 确 定 采 样 单 元 。 采 样 单 元 的划 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 各 省 、 各 自 治 区 土 壤 背 景 值 研 究 中 ， 采 样 单 元 以土 类 和 成 土 母 质 类 型 为 主 ， 因 为 不 同 类 型 的 土 类 母 质 其 元 素 组 成和 含 量 相 差 较 大 。n （ 2） 不 在 水 土 流 失 严 重 或 表 土 被 破 坏 处 设 置 采 样 点 n （ 3） 采 样 电 远 离 铁 路 、 公 路 至 少 300m以 上n （ 4） 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 。n （ 5） 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 。 2.样 品 采 样n 每 个 采 点 均 需 挖 剖 面 。n 在 山 地 土 壤 土 层 薄 的 地 区 ， B层 （ 亚 层 、 淀积 层 ） 发 育 不 完 整 时 ， 只 采 A层 （ 表 层 、 腐殖 质 淋 溶 层 ） C层 （ 风 化 母 岩 层 ） 样 。n 干 旱 地 区 剖 面 发 育 不 完 整 ， 采 集 表 层 ， 中土 层 （ 50cm） ， 底 土 层 （ 100cm） 二 、 土 壤 样 品 制 备 与 保 存（ 一 ） 土 样 的 风 干n 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 。n 从 野 外 采 集 的 土 壤 样 品 运 到 实 验 室 后 ， 为 避 免 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 、 残 根 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 。 （ 二 ） 磨 碎 与 过 筛n 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 沙 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 。 n 1927年 国 际 土 壤 学 会 规 定 ， 通 过 2mm孔 径 的土 壤 用 作 物 理 分 析 ； 通 过 1mm或 0.5mm孔 径的 土 壤 用 作 化 学 分 析 。（ 三 ） 土 样 保 存n 将 风 干 土 样 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 。