環(huán)境監(jiān)測第五章

環(huán)境監(jiān)測第五章第1頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)土壤基本知識一、土壤組成土壤是指陸地地表具有肥力并能生長植物的疏松表層。它介于大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈之間，是環(huán)境中特有的組成部分。土壤是由礦物質(zhì)、動植物殘體腐解產(chǎn)生的有機物質(zhì)、土壤生物、水分和空氣等固、液、氣三相組成的。第2頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤土壤固相(占容積的50％)空隙礦物質(zhì)(質(zhì)量占固相總質(zhì)量的95％～98％)有機質(zhì)和生物（質(zhì)量占固相總質(zhì)量的2％～5％）土壤溶液空氣土壤溶液和空氣占土壤總體積的50％，且二者之間經(jīng)常處于彼此消長的狀態(tài)。第3頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤礦物質(zhì)是由巖石經(jīng)風化而來的，一般占土壤固體部分質(zhì)量的95％～98％。礦物質(zhì)直接影響土壤性質(zhì)，又是植物礦質(zhì)養(yǎng)分的主要來源，故同土壤肥力有密切關(guān)系。(一)土壤礦物質(zhì)顆粒名稱粒徑/mm石塊>10石礫粗礫10～3細礫3～1沙礫粗沙礫1～0.25細沙礫0.25～0.05粉粒粗粉粒0.05～0.01細粉粒0.01～0.005黏粒粗黏粒0.005～0.001細黏粒<0.001第4頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月可分為非腐殖物質(zhì)和腐殖物質(zhì)兩類；是土壤形成的重要基礎(chǔ)，與土壤礦物質(zhì)共同構(gòu)成土壤的固相部分。是植物養(yǎng)分的重要來源。非腐殖物質(zhì)：包括糖類化合物(如淀粉、纖維素等)、含氮有機合物及有機磷和有機硫化合物。腐殖物質(zhì)：是植物殘體中穩(wěn)定性較大的木質(zhì)素及其類似物在微生物作用下，部分被氧化形成的一類特殊的高分子聚合物。（二）土壤有機質(zhì)第5頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤中生活的微生物(細菌、真菌、放線菌、藻類等)及動物(原生動物、蚯蚓、線蟲類等)對進入土壤的有機污染物的降解及無機污染物(如重金屬)的形態(tài)轉(zhuǎn)化起著主導作用，是土壤凈化功能的主要貢獻者。（三）土壤生物細菌放線菌蚯蚓線蟲圖5.1土壤微生物和動物第6頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤水分及其所含溶質(zhì)的總稱，溶有土壤中可溶成分的稀溶液，來源主要有：大氣降水、降雪、地表徑流、灌溉、地下水。(四)土壤溶液淺層地下水農(nóng)田灌溉河流霧雨雪圖5.2土壤溶液的來源第7頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤空氣存在于未被水分占據(jù)的土壤孔隙中，來源于大氣、生物化學反應和化學反應產(chǎn)生的氣體(如甲烷、硫化氫、氫氣、氮氧化物、二氧化碳等)。積水的土壤通氣不良，導致對植物的危害，茶樹最忌積水，積水的土壤不應用于種茶樹。(五)土壤空氣第8頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月二、土壤的基本性質(zhì)(一)吸附性與土壤中存在的膠體物質(zhì)密切相關(guān)。土壤膠體：

無機膠體

有機膠體

有機－無機復合膠體對有機污染物（如有機磷和有機氯農(nóng)藥）和無機污染物（如Hg2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+等重金屬離子）有較強的吸附能力或離子交換吸附能力。第9頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月

(二)酸堿性土壤的酸堿度可以劃分為九級：pH<4.5為極強酸性土；pH=4.5～5.5為強酸性土；pH>5.5～6.0為酸性土；pH>6.0～6.5為弱酸性土；pH>6.5～7.0為中性土；pH>7.0～7.5為弱堿性土；pH>7.5～8.5為堿性土；pH>8.5～9.5為強堿性土；pH>9.5為極強堿性土。中國土壤的pH大多在4.5～8.5范圍內(nèi)，并呈東南酸西北堿的規(guī)律。土壤的酸堿性直接或間接地影響污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化。第10頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月

(三)氧化-還原性因土壤中含有氧化性和還原性無機物質(zhì)和有機物質(zhì)，使其具有氧化性和還原性，可以用氧化還原電位(Eh)來衡量。

Eh>300mV：氧化體系起主導作用，土壤處于氧化狀態(tài)。

Eh<300mV：還原體系起主導作用，土壤處于還原狀態(tài)。第11頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月判斷土壤是否受到污染或污染程度的標準。土壤背景值又稱土壤本底值，它代表一定環(huán)境單元中的一個統(tǒng)計量的特征值。背景值（地質(zhì)學）：指在各區(qū)域正常地質(zhì)地理條件和地球化學條件下元素在各類自然體中的正常含量。環(huán)境科學上：指在未受或少受人類影響的情況下，尚未受或少受污染和破壞的土壤中元素的含量?！煌寥赖谋镜字迪嗖詈艽螅ㄒ娤马摫?.3）三、土壤背景值第12頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月表5.3全國土壤(A層①)背景值單位：μg/kg①A層指土壤表層或耕層。元素算術(shù)幾何95%置信度范圍值元素算術(shù)幾何95%置信度范圍值均值標準差均值標準差均值標準差均值標準差As11.27.869.21.912.5～33.5K1.860.4631.791.3420.94～2.97Cd0.0970.0790.0742.1180.017～0.333Ag0.1320.0980.1051.9730.027～0.409Co12.76.4011.21.674.0～31.2Be1.950.7311.821.4660.85～3.91Cr61.031.0753.91.6719.3～150.2Mg0.780.4330.632.0800.02～1.64Cu22.611.4120.01.667.3～55.1Ca1.541.6330.714.4090.01～4.8F478197.74401.50191～1012Ba469134.74501.30251～809Hg0.0650.0800.0402.6020.006～0.272B47.832.5538.71.989.9～151.3Mn583362.84821.90130～1786Al6.621.6266.411.3073.37～9.87Ni26.914.3623.41.747.7～71.0Ge1.700.301.701.191.20～2.40Pb26.012.3723.61.5410.0～56.1Sn2.601.542.301.710.80～6.70Se0.2900.2550.2152.1460.047～0.933Sb1.210.6761.061.6760.38～2.98V82.432.6876.41.4834.8～168.2Bi0.370.2110.321.6740.12～0.88Zn74.232.7867.71.5428.4～161.1Mo2.02.541.202.860.10～9.6Li32.515.4829.11.6211.1～76.4I3.764.4432.382.4850.39～14.71Na1.020.6260.683.1860.01～2.27Fe2.940.9842.731.6021.05～4.84第13頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤背景值的表達方法：

算術(shù)平均值

算術(shù)平均值±標準偏差

幾何平均值±幾何標準偏差我國土壤元素背景值的表達方法：

95%置信度

如元素測定值符合正態(tài)分布：用算術(shù)平均值如元素測定值呈對數(shù)正態(tài)分布：用幾何平均值第14頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月四、土壤污染天然污染源：礦物風化后自然擴散、火山灰人為污染源：農(nóng)藥、化肥、污水灌溉、污泥（垃圾、工業(yè)廢渣）施肥化學污染物污染物種類

生物類污染物：病原微生物

放射性污染物：90鍶、137銫重金屬硫化物氟化物農(nóng)藥第15頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)定了土壤中污染物的最高允許濃度或范圍，是判斷土壤質(zhì)量的依據(jù)。我國頒布的這類標準有土壤環(huán)境質(zhì)量標準(GB15618—1995)、無公害農(nóng)產(chǎn)品蔬菜產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量指標(GB/T18407—2001)、無公害農(nóng)產(chǎn)品茶葉產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量指標(NY5020—2001)；有的省(市)還制定了這類地方標準。五、土壤質(zhì)量標準第16頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月

表5.4土壤環(huán)境質(zhì)量標準值(GB15618—1995)單位：mg/kg

級別一級二級三級土壤pH自然背景<6.56.5～7.5>7.5>6.5項目鎘≤汞≤砷水田≤旱田≤銅農(nóng)田≤果園≤鉛≤鉻水田≤旱地≤0.200.151515353590900.300.303040501502502501500.300.5025301002003003002000.601.020251002003503502501.01.53040400400500400300六六六≤滴滴銻≤0.050.050.500.501.01.0第17頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月表5.5無公害農(nóng)產(chǎn)品蔬菜地土壤環(huán)境質(zhì)量指標

(GB/T18407.1—2001)

單位：mg/kg項目指標pＨ<6.5pＨ=6.5～7.5pＨ<6.5總汞≤0.30.51.0總砷≤403025鉛≤100150150鎘≤0.30.30.6六價鉻≤150200250六六六≤０.50.50.5第18頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)土壤樣品的采集第19頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月1.土壤質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測監(jiān)測土壤質(zhì)量標準要求測定的項目，判斷土壤是否被污染及污染水平，并預測其發(fā)展變化趨勢。

2.土壤污染事故監(jiān)測調(diào)查分析引起土壤污染的主要污染物，確定污染的來源、范圍和程度，為行政主管部門采取對策提供科學依據(jù)。一、監(jiān)測目的圖5.3漢中“5·23”劇毒物品對土壤的滲漏污染現(xiàn)場照片第20頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.污染物土地處理的動態(tài)監(jiān)測在進行污水、污泥土地利用、固體廢棄物的土地處理過程中，對殘留的污染物進行定點長期動態(tài)監(jiān)測，既能充分利用土地的凈化能力，又可防止土壤污染。

4.土壤背景值調(diào)查通過分析測定土壤中某些元素的含量，確定這些元素的背景值水平和變化。圖5.4用于農(nóng)業(yè)灌溉的閘門內(nèi)充滿了污水第21頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月二、采樣點的布設

(一)布設原則(1)合理地劃分采樣單元。(2)對于土壤污染監(jiān)測，哪里有污染就在哪里布點。(3)采樣點不能設在田邊、溝邊、路邊、肥堆邊及水土流失嚴重或表層土被破壞處。第22頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月

(二)采樣點數(shù)量根據(jù)監(jiān)測目的、區(qū)域范圍大小及其環(huán)境狀況等因素確定。一般每個采樣單元最少設3個采樣點。單個采樣單元內(nèi)采樣點數(shù)可按下式估算：式中：n——每個采樣單元布設的最少采樣點數(shù)；

s——樣本相對標準偏差，即變異系數(shù)；

t——置信因子，當置信水平為95%時，t值為1.96；

d——允許偏差，當規(guī)定抽樣精度不低于80%時，d取0.2。第23頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月

(三)采樣點布設方法

1.對角線布點法適用于面積較小、地勢平坦的污水灌溉或污染河水灌溉的田塊。

2.梅花形布點法適用于面積較小、地勢平坦、土壤物質(zhì)和污染程度較均勻的地塊。

3.棋盤式布點法適用于中等面積、地勢平坦、地形完整開闊的地塊，一般設10個以上分點。該法也適用于受固體廢物污染的土壤，應設20個以上分點。對角線布點法梅花形布點法棋盤式布點法第24頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.蛇形布點法適用于面積較大、地勢不很平坦、土壤不夠均勻的田塊。

5.放射狀布點法適用于大氣污染型土壤。

6.網(wǎng)格布點法適用于地形平緩的地塊。農(nóng)用化學物質(zhì)污染型土壤、土壤背景值調(diào)查常用這種方法。

對于綜合污染型土壤，還可以采用兩種以上布點方法相結(jié)合的方法。蛇形布點法放射狀布點法網(wǎng)格布點法第25頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月土壤樣品的采集和處理是土壤分析工作的一個重要環(huán)節(jié)，采集有代表性的樣品，是測定結(jié)果能如實反映土壤環(huán)境狀況的先決條件。實驗室工作者只能對來樣的分析結(jié)果負責，如果送來的樣品不符合要求，那么任何精密儀器和熟練的分析技術(shù)都將毫無意義。因此，分析結(jié)果能否說明問題，關(guān)鍵在于樣品的采集和處理。第26頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月(一)土壤樣品的類型、采樣深度及采樣量

1.混合樣品一般了解土壤污染狀況時采集混合樣品：將一個采樣單元內(nèi)各采樣分點采集的土樣混合均勻制成。對種植一般農(nóng)作物的耕地，只需采集0～20cm耕作層土壤；對于種植果林類農(nóng)作物的耕地，采集0～60cm耕作層土壤。三、土壤樣品的采集第27頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月2.剖面樣品了解土壤污染深度時采集剖面樣品：按土壤剖面層次分層采樣。A層(耕作層)B層(亞層、淀積層)C層(風化母巖層、母質(zhì)層)底巖層圖5.5土壤剖面土層示意圖圖5.6土壤剖面挖掘示意圖第28頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月剖面規(guī)格一般為長1.5m、寬0.8m、深1.0m，每個剖面采集A、B、C三層土樣。過渡層（AB、BC）一般不采樣。當?shù)叵滤惠^高時，挖至地下水出露時止。。（二）采樣時間和頻率

一般土壤在農(nóng)作物收獲期采樣測定，必測項目一年測定一次，其他項目3～5年測定一次。（三）采樣量及注意事項

（1）填寫土壤樣品標簽、采樣記錄、樣品登記表。1份放入樣品袋內(nèi)，1份扎在袋口。（2）測定重金屬的樣品，盡量用竹鏟、竹片直接采集樣品。第29頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月四、樣品加工與管理(一)樣品加工處理制成滿足分析要求的土壤樣品；測定不穩(wěn)定的項目用新鮮土樣（如游離揮發(fā)酚、NH3-N、NO3－-N、Fe2+）;測定多數(shù)穩(wěn)定項目用風干土樣。

程序是：風干磨細過篩混合分裝第30頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5.9盤式研磨篩分器圖5.8土壤樣品四分法示意圖第31頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)土壤樣品的預處理和測定第32頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月(一)酸分解法(二)堿熔分解法(三)高壓釜密閉分解法土樣放入密封的聚四氟乙烯坩堝內(nèi)，置于耐壓的不銹鋼套筒中，放在烘箱內(nèi)加熱（一般不超過180℃）分解。(四)微波爐加熱分解法將土壤樣品和混合酸放入聚四氟乙烯容器中，置于微波爐內(nèi)加熱使試樣分解的方法。一、土壤樣品分解

破壞土壤的礦物晶格和有機質(zhì)，使待測元素進入試樣溶液中。第33頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月二、土壤樣品提取方法

測定土壤中的有機污染物、受熱后不穩(wěn)定的組分以及進行組分形態(tài)分析時，需要采用提取方法。提取溶劑常用有機溶劑、水和酸。

(一)有機污染物的提取測定土壤中的有機污染物，一般用新鮮土樣。稱取適量土樣放入錐形瓶中，放在振蕩器上，用振蕩提取法提取。對于農(nóng)藥、苯并（a）芘等含量低的污染物，常用索氏提取器提取法。(二)無機污染物的提取土壤中易溶無機物組分、有效態(tài)組分可用酸或水浸取。第34頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月三、凈化（分離）和濃縮

消除干擾、濃縮待測成分常用凈化方法有層析法、蒸餾法等；

濃縮方法有K-D濃縮器法、蒸發(fā)法等。圖5.10樣品蒸發(fā)濃縮器實物照片第35頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月樣品的代表性和采樣誤差的控制土壤的不均一性是造成采樣誤差的最主要原因。一般情況下，土壤采樣誤差要比分析誤差高得多。為保證樣品的代表性，必須采取以下兩個技術(shù)措施控制采樣誤差。第36頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月監(jiān)測項目：金屬、非金屬、有機物土壤監(jiān)測的特點——樣品的代表性問題如果土壤均勻性差不易采集到具有代表性的樣品采樣誤差>分析誤差造成導致土壤污染物測定中應注意的幾個問題：第37頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月測定方法：與水、空氣相同或相似重量法

容量法

分光光度法

原子吸收法

色譜法

結(jié)果表達：烘干土為基準——mg/kg(烘干土樣)第38頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月一、含水率樣品在105℃烘干、稱重、計算。二、pH值：玻璃電極法測定要點：稱取通過1mm孔徑篩的土樣10g于燒杯中，加無二氧化碳蒸餾水25mL，輕輕搖動后用電磁攪拌器攪拌1min，使水和土充分混合均勻，放置30min，用pH計測量上部渾濁液的pH值。第39頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月三、可溶性鹽分用一定量的水從一定量土壤中經(jīng)一定時間浸提出來的水溶性鹽分；測定方法有重量法、比重計法、電導法、陰陽離子總和計算法等。第40頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月15%過氧化氫可溶性鹽分總量水浴蒸干恒重殘渣烘至恒重105℃烘箱已恒重蒸發(fā)皿蒸干50~100mL濾液抽濾振蕩無CO2水500mL注意：水土比例大小和振蕩提取時間影響土壤可溶性鹽分的提取。此外，抽濾時盡可能快速，以減少空氣中二氧化碳的影響。重量法測定要點：土樣1000g第41頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月配標液土樣預處理(消解)標液及樣品測定結(jié)果計算分光光度法原子吸收法原子熒光法土壤中金屬化合物的測定方法與《水和廢水監(jiān)測》中金屬化合物的測定方法基本相同，僅在預處理方法和測量條件方面有差異。測定程序一般為：四、金屬化合物第42頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月表5.8部分金屬元素原子吸收測定條件方法火焰原子吸收法石墨爐原子吸收法元素銅鋅鉻鎳鉛鎘測定波長/nm324.8213.8357.9232.0283.3228.8通帶寬度/nm1.31.30.70.21.31.3燈電流/mA7.57.512.57.57.5火焰