土壤環(huán)境監(jiān)測

1、第 5章 土壤環(huán)境監(jiān)測? 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定的原則； 掌握土壤常見污染物的測定方法。? 重點內(nèi)容： 土壤背景值、腐殖質(zhì)、采樣點布設(shè)、土壤樣品采集、土壤樣品測定；土壤試樣含水量， 鋅、鎘、銅、汞等金屬，農(nóng)藥、多環(huán)芳烴等有機污染物的監(jiān)測方法。? 本章難點根據(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 問題的基礎(chǔ)， 污染的土壤不會生產(chǎn)出安全的食品。 在我國， 水土流失是中國最為嚴重的環(huán)境 問題，面積達 375 多萬 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 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，在短時期內(nèi)無法彌補；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)過物理風(fēng)化而被破壞成碎屑，其原來的化學(xué)組成沒有變化。（ 2）次生礦物：原生礦物經(jīng)過化學(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、有機物和氣體吸附2. 土壤酸堿性 水、碳酸、有機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。大致可以長江為界（北緯 33 ），長江以南的土壤多為酸性或強酸性，長江以北 的土壤多為中性或堿性。我國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+ ，有機酸，酸雨污染3. 土壤的氧化還原性土壤是一個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質(zhì)和易氧化或易還原的無機物質(zhì)以及pH 等因素的影響。4. 土壤的緩沖性土壤是一個包含固、 液、氣三相組成的多組分開放的生物地球化學(xué)系統(tǒng)， 包含了眾多的、 以多樣方式進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) 過程， 通常均具有一定的自我調(diào)節(jié)能力， 故土壤實際上是一個巨大的緩沖體系。 對酸堿有緩 沖作用，對氧化還原物有緩沖作用。狹義： 對酸堿的緩沖廣義： 土壤是一個巨大的緩沖體系，對營養(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行為干擾和破壞時，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方式目前還不統(tǒng)一， 有幾種方法， 但我國用得較多的一種是用土 壤樣品平均值加減兩個標(biāo)準偏差表示。5.2.2 土壤污染物的監(jiān)測控制1. 監(jiān)測目的（1）判斷土壤環(huán)境質(zhì)量是否符合國家標(biāo)準（2）根據(jù)污染物的分布，追蹤污染源（3）污染源在時間和空間上的分布的后果（4）研究污染物擴散模式和規(guī)律（5）為土壤資源的合理利用提供依據(jù)2. 監(jiān)測項目及其監(jiān)測方法我國土壤常規(guī)監(jiān)測項目：金屬化合物：鎘（ Cd）、鉻（ Cd）、銅（ Cu ）、汞（ Hg ）、

6、鉛（ Pb）、鋅（ Zn）非金屬無機化合物：砷（ As ）、氰化物、氟化物、硫化物等有機化合物無機化合物：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 以外的長效性有機氯、四氯化碳醋酸衍生物、氯化脂肪族，砷、 鋅、硒、鉻、鎳、錳、釩，有機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； 污染較重的地區(qū)布點要密些。 常根據(jù)土壤污染發(fā)生原因來考慮布點 多少；要在非污染區(qū)的同類土壤中布設(shè)一個或幾個對照采樣點 大氣污染物引起：布點以污染源為中心，據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)向、風(fēng)速及污染強度等因素來確定 城市污水或被污染的河水灌溉農(nóng)田引起：采樣點應(yīng)根據(jù)水流的路徑和距離來考慮 化肥、農(nóng)藥引起：特點是分布比較均勻廣泛 總之，采樣點的布設(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)測目的而定（3）樣品采集方法

8、對角線布點法、梅花形布點法、棋盤式布點法、蛇形布點法、放射狀布點法、網(wǎng)格布點 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 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）采樣時間 隨測定項目而定。如果只了解土壤污染情況，并隨時采集土壤測定。有時需要了解土壤上生長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。一年中在同一地點采集兩次進行對照。（6）采樣量及采樣方法 具體需要多少

9、土壤數(shù)量視分析測定項目而定，一般只要1 2kg 即可。對多點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 選取發(fā)育典型、代表性強的土壤采樣。 采樣深度一般采集 1m 以內(nèi)的表土和心土，對于發(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不能設(shè)在田邊、溝邊、路邊或肥堆邊。 將現(xiàn)場采樣點的具體情況，如土壤剖面形態(tài)特征等做詳細記錄。 現(xiàn)場填寫標(biāo)鑒兩張 （地點、土壤深度、日期、采樣人姓名 ），一張放入樣品袋內(nèi)， 一張扎在樣品口袋上。4. 土壤樣品的制備和保存（1）土樣的風(fēng)干

10、：忌陽光直接曝曬（2）磨碎與過篩：進行物理分析時，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 2mm 孔徑的篩子，作為土壤顆粒分析及物理性質(zhì)測定。作化學(xué) 分析時，一般常根據(jù)所測組分及稱樣量決定樣品細度。（3）分析有機質(zhì)、全氮項目，應(yīng)取一部分已過2mm 篩的土，用瑪瑙或有機玻璃研缽繼續(xù)研細，使其全部通過 60 號篩 （0.25mm） 。用原子吸收光度法測 Cd、Cu、Ni 等重金屬時，土 樣必須全部通過 100號篩 （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，以備必要時查核之用。 儲存樣品應(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環(huán)保局推薦容器之一， 該類貯器 性能良好、價格便宜且不易破損。將風(fēng)干土樣、沉積物或標(biāo)準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、避陽光、密封（石臘涂封）條件下保存 30 個月是可行的。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：分解樣品完全， 缺點：添加了大量可溶性鹽，易引進污染物質(zhì)；有些重金屬損失；（2）酸溶法 : 測定土壤中重金屬時常選用各種酸及混合酸進行土壤樣品的消化。目的：破壞、除去土壤中的有機物；溶解固體物質(zhì)；將各種形態(tài)的金屬變?yōu)橥?種可測態(tài)。為了加速土壤中被測物質(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 測定土壤中可溶性組分、有機物、農(nóng)藥時，避免用強酸、強堿處理樣品，常