環(huán)境土壤學(xué)研究方法

環(huán)境土壤學(xué)研究法,土壤樣品的采集與制備,采集方案的擬訂樣品采集與處理采集質(zhì)量保證與控制,采集方案的擬訂,采樣方案的一般步驟明確采樣的目的：如土壤背景值研究、污染調(diào)查研究等了解采樣工作區(qū)的基本情況：土壤類型、地形地貌、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等等采樣方案的初步制定：采樣點(diǎn)的布置、數(shù)目、采樣工具等采樣方案的修訂：實(shí)際工作中進(jìn)一步修正,采樣密度的確定一個(gè)采樣區(qū)需要采多少個(gè)點(diǎn)，取決于土壤中某些污染物在空間上的均質(zhì)化程度和所要達(dá)到的精度，采樣點(diǎn)一般可用下式確定n=t2s2/D2n為采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)；t在設(shè)定的自由度和概率時(shí)的t值（由t值表查得）；s2方差從其它研究中預(yù)先得之；D為期望的圍繞平均值的變異范圍,采樣點(diǎn)的布置一般有隨機(jī)布點(diǎn)法、分區(qū)隨機(jī)布點(diǎn)法、系統(tǒng)（網(wǎng)格）布點(diǎn)法以及單一優(yōu)先系統(tǒng)采樣（網(wǎng)格采樣）和多層采樣布點(diǎn)法混合樣點(diǎn)一般采用之字形區(qū)域性土壤環(huán)境質(zhì)量本底調(diào)查一般采用隨機(jī)布點(diǎn)法、規(guī)則系統(tǒng)等距法或規(guī)則網(wǎng)格內(nèi)的隨機(jī)采樣布點(diǎn)法，如果調(diào)查區(qū)域有明顯的亞區(qū)差異時(shí)，可采用分區(qū)隨機(jī)布點(diǎn)法，分區(qū)可根據(jù)土壤類型、土地利用類型、地形地貌等。單一優(yōu)先網(wǎng)格采樣可應(yīng)用于污灌土壤環(huán)境調(diào)查或污水引起的土壤污染事故的調(diào)查。對(duì)于工廠廢氣和煙塵排放造成的土壤污染調(diào)查一般采用多層采樣,樣品的采集與處理樣品的采集采集0-15cm的表土層，一般不超過20cm土壤剖面不同層次采樣，應(yīng)從下而上區(qū)域土壤質(zhì)量調(diào)查時(shí)，表層土壤要為混合樣，一般由相鄰的10-25個(gè)樣點(diǎn)混合組成。樣品量多時(shí)，混勻后，采用四分法取舍。所采集的土樣必需包括樣品編號(hào)、采樣地點(diǎn)、GPS定位坐標(biāo)、土壤名稱、采樣點(diǎn)土地利用和植被等情況以及采樣時(shí)間、采樣深度、采樣人姓名等,樣品的處理和保存野外采集的土壤樣品一般要經(jīng)過風(fēng)干、磨細(xì)、過篩、混勻、裝瓶，以備各項(xiàng)測(cè)定之用土壤重金屬一般用烘干樣，持久性有機(jī)污染物的分析一般用風(fēng)干樣，揮發(fā)性有機(jī)污染物一般用新鮮樣制備好的樣品要妥善儲(chǔ)存，避免日曬、高溫、潮濕和酸堿等氣體的污染在全部分析工作結(jié)束，分析數(shù)據(jù)核實(shí)無誤后，樣品一般還要保存3個(gè)月至半年，以備查詢。,樣品制備目的是：剔除土壤以外的侵入體（如植物殘茬、昆蟲、石塊等）和新生體（如鐵錳結(jié)核和石灰結(jié)核等），以除去非土壤的組成部分；適當(dāng)磨細(xì)，充分混勻，使分析時(shí)所稱取的少量樣品具有較高的代表性，以減少稱樣誤差；全量分析項(xiàng)目，樣品需要磨細(xì)，以使分解樣品的反應(yīng)能夠完全和徹底；使樣品可以長(zhǎng)期保存，不致因微生物活動(dòng)而霉壞。,風(fēng)干：將采集的土樣，放在木盤中或塑料布上，攤成薄薄的一層，置于室內(nèi)通鳳陰干。在土樣半干時(shí)須將大土塊捏碎（尤其是粘性土壤）以免完全干后結(jié)成硬塊，難以磨細(xì)。風(fēng)干場(chǎng)所力求干燥通鳳，并要防止酸蒸氣、氨氣和灰塵的污染。樣品鳳干后，應(yīng)揀去動(dòng)植物殘?bào)w如根、莖、葉、蟲體等和石塊、結(jié)核）石灰、鐵、錳）。如果石子過多，應(yīng)當(dāng)將揀出的石子稱重，記下所占的百分?jǐn)?shù)。,采集樣品時(shí)應(yīng)該遵循的原則,代表性：分析所用的樣品數(shù)量很小，但它必須對(duì)所研究的實(shí)物總體有一定的代表性才能使分析結(jié)果能反映總體的某些性狀。因此，要選擇一定數(shù)量的能夠符合大多數(shù)情況的土壤、植株或肥料為樣品，避免選擇有邊際效應(yīng)、如田埂、地邊及其它特殊個(gè)體作為樣品。,典型性：采樣時(shí)采樣點(diǎn)和采樣部位要能反映所要了解的情況，要針對(duì)所要達(dá)到的目的，采集能充分說明這一目的典型樣品。凡作為整體評(píng)價(jià)者應(yīng)按不同質(zhì)量、部位的樣品制成混合樣品進(jìn)行分析，各部位成分不均勻者可根據(jù)分析目的分部位采取典型樣品進(jìn)行分析，不能將不同部位樣品隨意混合。對(duì)于植株樣品，如要用于營(yíng)養(yǎng)診斷，一般采集典型葉片或部位、器官：幼苗期采集整個(gè)植株，其它時(shí)期采集地上部成熟葉片。,對(duì)應(yīng)性：土壤和植株?duì)I養(yǎng)診斷及毒害診斷的采樣要有對(duì)應(yīng)性，即在發(fā)生缺素癥或中毒癥的植株附近采集土壤和植株樣品，同時(shí)還要選擇在正常生長(zhǎng)的植株附近采集土壤和植株樣品，這樣才能根據(jù)分析結(jié)果作出正確結(jié)論。在同一地塊里，發(fā)生癥狀的植株分布不均勻一般不能采集混合樣，而是有針對(duì)性地把有病植株和對(duì)應(yīng)土壤分別采集混合。,適時(shí)性：測(cè)土推薦施肥采樣一定要在施肥前進(jìn)行，一般選擇春季或秋季采樣；植物營(yíng)養(yǎng)診斷一般在植物生長(zhǎng)期根據(jù)不同生長(zhǎng)發(fā)育情況定期采樣；對(duì)于某些農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)分析，特別是那些隨時(shí)間推移會(huì)發(fā)生明顯變化的成分，采樣和分析必須適時(shí)進(jìn)行。,防止污染：采樣過程中要防止樣品之間及包裝容器對(duì)樣品的污染，特別是要注意影響分析成分的污染物質(zhì)。,采樣質(zhì)量保證與控制,采樣誤差一般有兩種使用不恰當(dāng)?shù)牟蓸臃椒ㄋa(chǎn)生的固定偏差，可以通過正確的采樣方法來盡量避免隨機(jī)誤差是土壤特性不均一所造成的，無法通過采樣方法來消除，但可通過增加樣點(diǎn)數(shù)量、加大樣品量和制備混合樣等手段來減少誤差，提高采樣的精密度。,為保證采樣的代表性，可采取以下兩點(diǎn)技術(shù)措施來控制采樣誤差采樣前要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察和有關(guān)資料的收集，根據(jù)土壤類型、肥力等級(jí)和地形等因素將研究范圍劃分為若干個(gè)采樣單元，每個(gè)采樣單元的土壤要盡可能均勻一致。要保證有足夠多的采樣點(diǎn)，使之能充分代表采樣單元的土壤特性。采樣點(diǎn)的多少，取決于研究范圍的大小，研究對(duì)象的復(fù)雜程度和調(diào)查研究所要求的精密度等因素。,全程質(zhì)量控制,土壤植物樣品重金屬總量的分析步驟,土壤樣品處理1、土壤風(fēng)干過100目篩(孔徑0.149毫米)稱量（一般1克左右）2、土壤消解：土壤消解液：王水（鹽酸：硝酸=3：1）+高氯酸；硝酸-高氯酸-雙氧水土壤消解方式：開放式消解；微波消解；悶罐法,植物樣品處理1、植物樣品烘干磨碎稱量（一般0.10.5克左右）2、植物消解：植物消解液：硝酸；硝酸-高氯酸；硝酸-高氯酸-雙氧水植物消解方式：開放式消解；微波消解；悶罐法,重金屬元素的測(cè)定,AAS：AtomicAbsorptionSpectrometry,原子吸收分光光度法（火焰法）；原子吸收光譜法GFAAS：GraphiteFurnanceAtomicAbsorptionSpectrometry,石墨爐原子吸收分光光度分析法（無火焰法）ICP-OES：Inductivelycoupledplasmaopticalemissionspectroscopy,電感耦合等離子原子發(fā)射光譜,ICP-AES：InductivelyCoupledPlasmaAtomicEmissionSpectrometry,電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀ICP-MS：InductivelyCoupledPlasmaMassSpectrometry,電感耦合等離子體質(zhì)譜AFS:AtomicFluorescenceSpectrometry,原子熒光光譜法,AAS,AAS原理圖,ICP-AES,ICP-MS,AFS,微波消解爐,開放式消解,悶罐消解,蓋子,固定桿（帶有螺絲）,悶罐,土壤植物有機(jī)物總量測(cè)定,提取方法振蕩提取法組織搗碎提取索氏提取快速溶劑萃取儀ASE,測(cè)定：GC：GasChromatography，氣相色譜HPLC：HighPerformanceLiquidChromatography高壓液相色譜GC/MS：GasChromatography/MassSpectrometry氣質(zhì)聯(lián)用儀,GC,GC-MS,HPLC,測(cè)定數(shù)據(jù)的處理,土壤或植物中重金屬或污染物的濃度的計(jì)算通過樣品的稱取量、消解（提?。┖蟮亩ㄈ萘縼碛?jì)算總量,數(shù)據(jù)的表達(dá),一般為平均值標(biāo)準(zhǔn)誤標(biāo)準(zhǔn)誤（Standarderror）:標(biāo)準(zhǔn)誤差指樣本平均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差（standarddeviation）：方差的平方根為標(biāo)