第四章 土壤污染監(jiān)測(cè)

第四章

土壤污染監(jiān)測(cè)

4.1概述一、土壤的組成地球表層的巖石經(jīng)過風(fēng)化作用，逐漸破壞成疏松的、大小不等的礦物顆粒（稱為母質(zhì)）。土壤是在母質(zhì)、氣候、生物、地形、時(shí)間等多種成土因素綜合作用下形成和演變而成的。土壤組成很復(fù)雜，總體來說是由礦物質(zhì)、動(dòng)植物殘?bào)w腐解產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)、水分和空氣等固、液、氣三相組成的。1、土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì)定義是巖石經(jīng)過風(fēng)化作用形成的礦物顆粒（沙粒、土粒和膠粒）。是組成土壤的基本物質(zhì)，約占土壤固體部分總重量的90%以上，有土壤骨骼之稱。作用土壤礦物質(zhì)的組成和性質(zhì)直接影響土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)。是植物營(yíng)養(yǎng)元素的重要供給源。按其成因可分為原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)原生礦物質(zhì)是各種巖石經(jīng)受不同的物理風(fēng)化，仍遺留在土壤中的一類礦物，其化學(xué)組成沒有改變。次生礦物質(zhì)大多是由原生礦物質(zhì)經(jīng)風(fēng)化后形成的新礦物。2、土壤機(jī)械組成

土壤由不同粒級(jí)的顆粒組成。粒徑的大小影響土壤對(duì)污染物的吸附和解吸能力。土壤機(jī)械組成的分類是以土壤中各粒級(jí)含量的相對(duì)百分比作為標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際制采用三級(jí)分類法，即根據(jù)沙粒（0.02—2mm）、粉沙粒(0.002—0.02mm)和粘粒(<0.002mm)在土壤中的相對(duì)含量，將土壤分成砂土、壤土、粘壤土、粘土四大類和十二級(jí)。3、土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)含量絕大部分集中于土壤表層(0—20cm),含量大約在1—10%之間來源植物的根茬、莖稈、落葉、土壤中的動(dòng)物殘骸以及施入土壤的有機(jī)肥料等作用土壤有機(jī)質(zhì)主要以腐殖質(zhì)為主,作為土壤有機(jī)膠體，具有吸收性能、土壤緩沖性能以及與土壤重金屬的絡(luò)合性能等,對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、質(zhì)量都有重大影響。

土壤有機(jī)質(zhì)按其分解程度可分為新鮮有機(jī)質(zhì)、半分解有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)是指新鮮有機(jī)質(zhì)經(jīng)過微生物分解轉(zhuǎn)化所形成的膠體物質(zhì)。一般占土壤有機(jī)質(zhì)總量的85—95%以上。是具有多種官能團(tuán)、芳香族結(jié)構(gòu)的酸性高分子化合物，呈黑色或暗棕色膠體狀。4、土壤微生物種類很多，有細(xì)菌、真菌、放線菌、藻類和原生動(dòng)物等。數(shù)量也很大。微生物在土壤中的主要作用：分解有機(jī)質(zhì)有機(jī)殘骸進(jìn)入土壤后，經(jīng)微生物作用可向兩個(gè)方向轉(zhuǎn)化：把復(fù)雜的有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無機(jī)物，稱為礦化過程；在礦化過程中形成的某些中間產(chǎn)物，經(jīng)縮合變成新的復(fù)雜有機(jī)化合物即腐殖質(zhì)，稱為腐殖化過程。土壤有機(jī)質(zhì)的礦化和腐殖化是土壤中最重要的生物化學(xué)過程。固定氮素

5、土壤水分

對(duì)土壤的形成過程和土壤中物質(zhì)的遷移、轉(zhuǎn)化起重要作用。土壤水是含有復(fù)雜溶質(zhì)的稀溶液。土壤溶液是植物生長(zhǎng)所需要的水分和養(yǎng)分的主要供給源。對(duì)外界環(huán)境條件的變化及外來物質(zhì)具有一定的緩沖能力。土壤水分主要以氣化方式向大氣擴(kuò)散，又因降雨、降雪和地表徑流而得到補(bǔ)充。二、土壤的特性1、具有肥力2、具有緩沖和凈化作用

3、顆粒細(xì)小，比表面大，對(duì)污染物有強(qiáng)烈吸附作用。

4、帶有電荷，對(duì)土壤中離子態(tài)污染物有交換和固定的能力。土壤帶電荷是土壤具有一系列化學(xué)性質(zhì)的基本原因。

從環(huán)境角度看，最關(guān)注的是土壤的吸附性能。土壤膠粒是土壤的活性中心。當(dāng)污染物進(jìn)入土壤后，可被粘土礦物吸附，有的被交換而保留下來。吸附和交換較弱者，則被淋溶而遷移。有些有機(jī)污染物也可在粘粒表面被催化降解。三、土壤污染源施肥引起的污染重金屬污染污水灌溉引起的污染農(nóng)藥污染其他原因造成的污染土壤污染源

四、土壤污染的特點(diǎn)隱蔽性和潛伏性難恢復(fù)性和持久性難恢復(fù)性和持久性判斷的復(fù)雜性本節(jié)主要內(nèi)容：

土壤樣品采集4.2土壤污染物的測(cè)定

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

土壤樣品測(cè)定

土壤樣品的制備與保存一、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目土壤優(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)磷化合物及其它生物活性物質(zhì)(抗菌素、激素、致畸性物質(zhì)、催畸性物質(zhì)和誘變物質(zhì))等我國(guó)土壤常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目金屬化合物鎘、鉻、銅、汞、鉛、鋅、鎳非金屬無機(jī)化合物砷、氰化物、氟化物、硫化物等有機(jī)化合物苯并（a）芘、三氯乙醛、油類、揮發(fā)酚、DDT、六六六等根據(jù)我國(guó)?土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?（GB15618—1995）規(guī)定。土壤污染物監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)是重金屬和農(nóng)藥。重金屬普遍存在于土壤中，不能為微生物分解；而且能被土壤膠體所吸附，被微生物所富集。土壤一旦被重金屬污染，就很難徹底消除。1、重金屬分析包括總量測(cè)定和重金屬的形態(tài)分析。土壤中重金屬形態(tài)分析

根據(jù)IUPAC定義：“形態(tài)分析指確定分析物質(zhì)的原子和分子組成的過程”。所謂形態(tài)，包括價(jià)態(tài)、化合態(tài)、結(jié)合態(tài)和結(jié)構(gòu)態(tài)四個(gè)方面。即指元素的各種存在形式的定性和定量分析。

形態(tài)上的差異可導(dǎo)致不同生物毒性的環(huán)境行為。一般具有以下規(guī)律：（1）重金屬由自然態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉亲匀粦B(tài)時(shí)，其毒性增加。（2）離子態(tài)的毒性常大于絡(luò)合態(tài)。（3）金屬有機(jī)物的毒性常大于其無機(jī)物。例如甲基汞；金屬的羰基化合物常有劇毒。（4）同一元素，價(jià)態(tài)不同，毒性不同。（5）不同的化學(xué)形態(tài)，對(duì)生物體的可利用性不同。因此，只有借助形態(tài)分析，才能確切地了解化學(xué)污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境、環(huán)境質(zhì)量、人體健康等的影響。

金屬元素的形態(tài)分析一般采用Tessier的五步連續(xù)提取法。該方法主要適用于土壤或底泥等基質(zhì)中重金屬的形態(tài)分析。連續(xù)提取的五種形態(tài)分別為：（1）可交換態(tài)（2）碳酸鹽結(jié)合態(tài)（3）鐵錳氧化結(jié)合態(tài)（4）有機(jī)結(jié)合態(tài)（5）殘?jiān)鼞B(tài)2、土壤中有機(jī)物的分析

分析方法原理與水樣分析基本相同。最大區(qū)別在于有機(jī)物的萃取方法。土壤樣品中有機(jī)物的萃取方法主要有：溶劑萃取法；頂空法；吹掃捕集法。（1）溶劑萃取法直接萃取法：根據(jù)目標(biāo)物在固相與溶劑相分配系數(shù)不同而進(jìn)行組分的富集和分離的。（2）索氏萃取法：通過提取器本身的虹吸過程和提取器上部的冷凝回流實(shí)現(xiàn)連續(xù)提取。（3）超聲萃取法

利用超聲波的空化作用加速土壤中的目標(biāo)有機(jī)物的浸提過程。另外，超聲波的次級(jí)效應(yīng)，如機(jī)械振動(dòng)、乳化、擴(kuò)散、擊碎化學(xué)效應(yīng)等也能加速欲提取組分的擴(kuò)散釋放并使其充分與溶劑混合，利于提取。特點(diǎn)：提取時(shí)間短，萃取效率高，無需加熱。重現(xiàn)性較差。2、頂空法

指在一密閉容器內(nèi)，固體樣品中揮發(fā)性有機(jī)物從固相中釋放進(jìn)入上層氣相中，達(dá)到平衡后，取頂空氣體進(jìn)行氣相色譜分析的方法。（頂空色譜）3、吹掃捕集法用流動(dòng)氣體將樣品中的揮發(fā)性成分“吹掃”出來；再用一個(gè)捕集器（內(nèi)裝吸附劑）將吹掃出來的有機(jī)物吸附；隨后經(jīng)熱解吸將樣品送入氣相色譜儀進(jìn)行分析。實(shí)際上是一種動(dòng)態(tài)頂空技術(shù)。4.3土壤樣品采集一、污染土壤樣品采集（1）污染調(diào)查

調(diào)查內(nèi)容包括：①自然條件。②農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況。③土壤性狀。④污染歷史與現(xiàn)狀。（2）采樣點(diǎn)布設(shè)

由于土壤本身在空間分布上具有不均勻性，所以應(yīng)多點(diǎn)采樣并均勻混合成為具有代表性的土壤樣品。采樣點(diǎn)布設(shè)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)生原因來考慮布點(diǎn)