土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)

1、第 5章 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)? 教學(xué)目的、要求：了解土壤組成和背景值；掌握土壤樣品的采集和測(cè)定的原則； 掌握土壤常見(jiàn)污染物的測(cè)定方法。? 重點(diǎn)內(nèi)容： 土壤背景值、腐殖質(zhì)、采樣點(diǎn)布設(shè)、土壤樣品采集、土壤樣品測(cè)定；土壤試樣含水量， 鋅、鎘、銅、汞等金屬，農(nóng)藥、多環(huán)芳烴等有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)方法。? 本章難點(diǎn)根據(jù)具體情況選擇土壤樣品的采集方法，土壤樣品的制備與保存5. 1 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的意義土壤是人類文明之源， 土壤的污染破壞導(dǎo)致了部分地區(qū)文明的衰落， 土壤也是食品安全 問(wèn)題的基礎(chǔ)， 污染的土壤不會(huì)生產(chǎn)出安全的食品。 在我國(guó)， 水土流失是中國(guó)最為嚴(yán)重的環(huán)境 問(wèn)題，面積達(dá) 375 多萬(wàn) km2 ；受重金屬、農(nóng)業(yè)

2、化學(xué)品、酸沉降、放射性、礦物油、致病微生 物等因素產(chǎn)生的污染面積達(dá) 3 億畝，相當(dāng)于耕地的 1/5。土壤的形成速率是 0.5-2cm/100 年，一旦污染破壞，在短時(shí)期內(nèi)無(wú)法彌補(bǔ)；土壤生態(tài) 系統(tǒng)的穩(wěn)定是一切生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。5.2 土壤的組成和基本性質(zhì)5.2.1 土壤的組成1. 土壤礦物質(zhì)（ 1）原生礦物：巖石經(jīng)過(guò)物理風(fēng)化而被破壞成碎屑，其原來(lái)的化學(xué)組成沒(méi)有變化。（ 2）次生礦物：原生礦物經(jīng)過(guò)化學(xué)風(fēng)化形成的新礦物，礦物的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)均有 所改變。蒙脫石、高嶺石、伊利石等土壤的質(zhì)地組成：沙礫、粉粒、粘粒2. 土壤有機(jī)質(zhì)：3. 土壤生物4. 土壤溶液土壤空氣5.2.2 土壤的基本性質(zhì)1. 土壤

3、的吸附性 土壤膠體、交換吸附、有機(jī)物和氣體吸附2. 土壤酸堿性 水、碳酸、有機(jī)酸等解離和酸式鹽的水解、 酸雨等能土壤酸化， 堿式鹽的水解堿化土壤。 用土壤 pH 值大小衡量。大多數(shù)土壤 pH 值在 4-9 之間。我國(guó)土壤的酸堿性反應(yīng)，大多數(shù)在 pH4.5-8.5 之間。在地理分布上有“東南酸西北堿” 的規(guī)律性。大致可以長(zhǎng)江為界（北緯 33 ），長(zhǎng)江以南的土壤多為酸性或強(qiáng)酸性，長(zhǎng)江以北 的土壤多為中性或堿性。我國(guó)土壤的酸堿性南北差異很大 .土壤之酸性的主要原因： H+， Al 3+ ，有機(jī)酸，酸雨污染3. 土壤的氧化還原性土壤是一個(gè)不均勻的多相氧化還原體系， 雖屬化學(xué)反應(yīng)， 但很大程度上是由生物

4、參與的 如氮體系變化有硝化細(xì)菌參與。由土壤氧化還原電位（Eh）衡量。 Eh 越大，土壤處于氧化態(tài)，反之，處于還原態(tài) 。土壤中的氧化還原性受土壤中易分解的有機(jī)質(zhì)和易氧化或易還原的無(wú)機(jī)物質(zhì)以及pH 等因素的影響。4. 土壤的緩沖性土壤是一個(gè)包含固、 液、氣三相組成的多組分開(kāi)放的生物地球化學(xué)系統(tǒng)， 包含了眾多的、 以多樣方式進(jìn)行相互作用的不同化合物， 在固液界面、 氣液界面發(fā)生的各種化學(xué)、 生物化學(xué) 過(guò)程， 通常均具有一定的自我調(diào)節(jié)能力， 故土壤實(shí)際上是一個(gè)巨大的緩沖體系。 對(duì)酸堿有緩 沖作用，對(duì)氧化還原物有緩沖作用。狹義： 對(duì)酸堿的緩沖廣義： 土壤是一個(gè)巨大的緩沖體系，對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素、污染物質(zhì)、氧化還

5、原等同樣具有緩沖性， 具有抗衡外界環(huán)境變化的能力。5. 土壤背景值 是指在未受人類社會(huì)行為干擾和破壞時(shí)，土壤成分的組成和各組分（元素）的含量。 土壤元素背景值的表達(dá)方式目前還不統(tǒng)一， 有幾種方法， 但我國(guó)用得較多的一種是用土 壤樣品平均值加減兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。5.2.2 土壤污染物的監(jiān)測(cè)控制1. 監(jiān)測(cè)目的（1）判斷土壤環(huán)境質(zhì)量是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（2）根據(jù)污染物的分布，追蹤污染源（3）污染源在時(shí)間和空間上的分布的后果（4）研究污染物擴(kuò)散模式和規(guī)律（5）為土壤資源的合理利用提供依據(jù)2. 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及其監(jiān)測(cè)方法我國(guó)土壤常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：金屬化合物：鎘（ Cd）、鉻（ Cd）、銅（ Cu ）、汞（ Hg ）、

6、鉛（ Pb）、鋅（ Zn）非金屬無(wú)機(jī)化合物：砷（ As ）、氰化物、氟化物、硫化物等有機(jī)化合物無(wú)機(jī)化合物：苯并（ a）芘、三氯乙醛、油類、揮發(fā)酚、 DDT 、六六六 土壤優(yōu)先監(jiān)測(cè)物：第一類：汞、鉛、鎘， DDT 及其代謝產(chǎn)物與分解產(chǎn)物，多氯聯(lián)苯 （PCB） 第二類：石油產(chǎn)品， DDT 以外的長(zhǎng)效性有機(jī)氯、四氯化碳醋酸衍生物、氯化脂肪族，砷、 鋅、硒、鉻、鎳、錳、釩，有機(jī)磷化合物及其它活性物質(zhì)（抗菌素、激素、致畸性物質(zhì)、催畸性物質(zhì)和誘變物質(zhì) ）等3. 土壤樣品的采集（1）采集污染土樣之前，先要進(jìn)行污染調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括： 自然條件：成土母質(zhì)、地形、植被水文、氣候等。 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況：土地利用情況，

7、作物生長(zhǎng)與產(chǎn)量、耕作、水利、肥料、農(nóng)藥等。 土壤性狀：土壤類型、層次特征、分布及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特性等。污染歷史與現(xiàn)狀：如水、氣、農(nóng)藥、肥料等途徑的影響，以及礦床的影響。（2）布設(shè)原則不同土壤類型都要布點(diǎn)； 污染較重的地區(qū)布點(diǎn)要密些。 常根據(jù)土壤污染發(fā)生原因來(lái)考慮布點(diǎn) 多少；要在非污染區(qū)的同類土壤中布設(shè)一個(gè)或幾個(gè)對(duì)照采樣點(diǎn) 大氣污染物引起：布點(diǎn)以污染源為中心，據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)向、風(fēng)速及污染強(qiáng)度等因素來(lái)確定 城市污水或被污染的河水灌溉農(nóng)田引起：采樣點(diǎn)應(yīng)根據(jù)水流的路徑和距離來(lái)考慮 化肥、農(nóng)藥引起：特點(diǎn)是分布比較均勻廣泛 總之，采樣點(diǎn)的布設(shè)既應(yīng)盡量照顧到土壤的全面情況，又要視污染情況和監(jiān)測(cè)目的而定（3）樣品采集方法

8、對(duì)角線布點(diǎn)法、梅花形布點(diǎn)法、棋盤(pán)式布點(diǎn)法、蛇形布點(diǎn)法、放射狀布點(diǎn)法、網(wǎng)格布點(diǎn) 法（4）樣品采集深度 一般了解土壤污染狀況：只需取 015cm或 020cm表層（或耕層 ）土壤 了解土壤污染對(duì)植物或農(nóng)作物的影響：采樣深度通常在耕層地表以下 15-30cm 處，對(duì) 于根深的作物，也可取 50cm 深度處的土壤樣品了解污染物質(zhì)在土壤中的垂直分布：沿土壤剖面層次分層取樣（5）采樣時(shí)間 隨測(cè)定項(xiàng)目而定。如果只了解土壤污染情況，并隨時(shí)采集土壤測(cè)定。有時(shí)需要了解土壤上生長(zhǎng)的植物受污染的情況，則可依季節(jié)變化或作物收獲期采集土 壤和植物樣品。一年中在同一地點(diǎn)采集兩次進(jìn)行對(duì)照。（6）采樣量及采樣方法 具體需要多少

9、土壤數(shù)量視分析測(cè)定項(xiàng)目而定，一般只要1 2kg 即可。對(duì)多點(diǎn)均量混合的樣品可反復(fù)按四分法棄取，最后留下所需的土量，裝入塑料袋或布袋中。 采樣筒取樣；土鉆取樣；挖坑取樣。采樣注意事項(xiàng) 選取發(fā)育典型、代表性強(qiáng)的土壤采樣。 采樣深度一般采集 1m 以內(nèi)的表土和心土，對(duì)于發(fā)育完好的典型剖面，應(yīng)按發(fā)生層分 別采樣，以研究各種元素在土體內(nèi)的分配。（7）土壤背景值樣品采集采樣點(diǎn)不能設(shè)在田邊、溝邊、路邊或肥堆邊。 將現(xiàn)場(chǎng)采樣點(diǎn)的具體情況，如土壤剖面形態(tài)特征等做詳細(xì)記錄。 現(xiàn)場(chǎng)填寫(xiě)標(biāo)鑒兩張 （地點(diǎn)、土壤深度、日期、采樣人姓名 ），一張放入樣品袋內(nèi)， 一張?jiān)跇悠房诖稀?. 土壤樣品的制備和保存（1）土樣的風(fēng)干

10、：忌陽(yáng)光直接曝曬（2）磨碎與過(guò)篩：進(jìn)行物理分析時(shí)，取風(fēng)干樣品100 200g ，放在木板上用圓木棍輾碎，經(jīng)反復(fù)處理使土樣全部通過(guò) 2mm 孔徑的篩子，作為土壤顆粒分析及物理性質(zhì)測(cè)定。作化學(xué) 分析時(shí)，一般常根據(jù)所測(cè)組分及稱樣量決定樣品細(xì)度。（3）分析有機(jī)質(zhì)、全氮項(xiàng)目，應(yīng)取一部分已過(guò)2mm 篩的土，用瑪瑙或有機(jī)玻璃研缽繼續(xù)研細(xì)，使其全部通過(guò) 60 號(hào)篩 （0.25mm） 。用原子吸收光度法測(cè) Cd、Cu、Ni 等重金屬時(shí)，土 樣必須全部通過(guò) 100號(hào)篩 （尼龍篩 ）。（4）土壤樣品的保存一般土壤樣品需保存半年至一年，以備必要時(shí)查核之用。 儲(chǔ)存樣品應(yīng)盡量避免日光、潮濕、高溫和酸堿氣體等的影響。玻璃材

11、質(zhì)容器是常用的優(yōu)質(zhì)貯器， 聚乙烯塑料容器也屬美國(guó)環(huán)保局推薦容器之一， 該類貯器 性能良好、價(jià)格便宜且不易破損。將風(fēng)干土樣、沉積物或標(biāo)準(zhǔn)土樣等貯存于潔凈的玻璃或聚乙烯容器之內(nèi)。在常溫、 陰涼、干 燥、避陽(yáng)光、密封（石臘涂封）條件下保存 30 個(gè)月是可行的。5. 土壤樣品的預(yù)處理（1）堿熔法：常用的有碳酸鈉堿熔法和偏硼酸鋰（ LiBO2 ）熔融法。 特點(diǎn)：分解樣品完全， 缺點(diǎn)：添加了大量可溶性鹽，易引進(jìn)污染物質(zhì)；有些重金屬損失；（2）酸溶法 : 測(cè)定土壤中重金屬時(shí)常選用各種酸及混合酸進(jìn)行土壤樣品的消化。目的：破壞、除去土壤中的有機(jī)物；溶解固體物質(zhì)；將各種形態(tài)的金屬變?yōu)橥?種可測(cè)態(tài)。為了加速土壤中被測(cè)物質(zhì)的溶解， 除使用混合酸外， 還可在酸性溶液中加入其他氧化劑 或還原劑。（3）溶劑萃取分離 測(cè)定土壤中可溶性組分、有機(jī)物、農(nóng)藥時(shí)，避免用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿處理樣品，常