土壤污染监测.ppt

第五章 土壤污染监测Soil Pollution Monitoring,主要内容土壤的组成和本底值土壤污染监测学习难点土壤污染监测方案的制订方法学习重点土壤污染监测方案的制订方法土壤污染样品的制备和保存方法,1 土壤基本知识,土壤是指陆地地表具有肥力并能生长植物的疏松表层。它介于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间，是环境中特有的组成部分。其质量优劣直接影响人类的生产、生活和发展。近年来，由于人们对化肥、农药、污水灌溉等的不合理的施用，使土壤污染加剧，质量趋于恶化，并直接影响到人类的生活和健康。,1955年日本原因：富山县的农民长期用神通川上游铅锌冶炼厂的废水灌溉稻田，致使土壤和稻米中含镉量增加。人们食用这种稻米,镉在体内积累,引起全身性神经痛、关节痛、骨折，以至死亡。这种疾病以剧烈疼痛为主要症状，被称为痛痛病。残留在土壤中的镉至今还难以清除。,“镉米”事件,水土流失,water loss and soil erosion在山丘区和风沙区，由于水力或风力的作用，冲刷土壤，使水分和土壤流失的现象。产生原因土地利用不当、坡面陡峻、土质疏松、地面植被不良、耕作不合理及滥伐(over-cutting)森林等。水土流失较严重的地区西北黄土地区（陕西、甘肃）南方红壤丘陵山区(red earth hilly ground)东北黑土漫岗丘陵地区以及华北土石山区等,一、土壤组成,地球表层的岩石经过风化作用，逐渐破坏成疏松的、大小不等的矿物颗粒（称为母质）。土壤是在母质、气候、生物、地形、时间等多种成土因素综合作用下形成和演变而成的。土壤组成很复杂，总体来说是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机质、水分和空气等固、液、气三相组成的。,（一）土壤矿物质土壤矿物质是组成土壤的基本物质，约占土壤固体部分总重量的90%以上，有土壤骨骼之称。土壤矿物质的组成和性质直接影响土壤的物理性质、化学性质。土壤矿物质是植物营养元素的重要供给源，按其成因可分为原生矿物质次生矿物质,1土壤矿物质的矿物组成（1）原生矿物质是各种岩石经受不同的物理风化，仍遗留在土壤中的一类矿物，其原来的化学组成没有改变。（2）次生矿物质大多是由原生矿物质经风化后形成的新矿物2土壤矿物质的化学组成土壤矿物质元素的相对含量与地球表面岩石圈元素的平均含量及其化学组成相似。土壤中氧、硅、铝、铁、钙、钠、镁、钾八大元素约占96%以上，其余诸元素含量甚微，称微量元素。,岩石圈和土壤的主要化学组成(重量%),3土壤机械组成土壤是由不同粒级的土壤颗粒组成。土壤粒径的大小影响着土壤对污染物的吸附和解吸能力。土壤机械组成的分类是以土壤中各粒级含量的相对百分比作为标准。国际制采用三级分类法，即根据沙粒（0.022mm）、粉沙粒(0.0020.02mm)和粘粒(0.002mm)在土壤中的相对含量，将土壤分成砂土、壤土、粘壤土、粘土四大类和十二级,我国土粒分级标准,国际制土壤质地分类,（二）土壤有机质土壤有机质绝大部分集中于土壤表层(015或020cm)。我国土壤有机质含量在15%之间。土壤有机质主要来源于植物的根茬、茎秆、落叶、土壤中的动物残骸以及施入土壤的有机肥料等。土壤有机质主要以腐殖质为主，它作为土壤有机胶体来说，具有吸收性能、土壤缓冲性能以及与土壤重金属的络合性能等，这些性能对土壤的结构、性质、质量都有重大影响。,（三）土壤水和空气1.土壤水土壤水是土壤中各种形态水分的总称，为土壤的重要组成部分。它对土壤中物质的转化过程和土壤的形成过程起着决定性作用。土壤水非纯水，而实际是含有复杂溶质的稀溶液，因此，通常将土壤水及其所含溶质称为土壤溶液。土壤溶液是植物生长所需要的水分和养分的主要供给源。2.土壤空气是存在于土壤中的气体的总称。是土壤的重要组成之一。,是指在未受或少受人类活动影响下，尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。,二、土壤背景值,2 土壤污染物的测定,环境是一个整体，污染物质进入环境后，会在大气、水和土壤等各部分中进行迁移、转化运动，从而影响整个环境。因此，土壤监测必须和大气、水体和生物监测相结合，全面、客观地反映实际。,土壤优先监测物第一类：汞、铅、镉，DDT及其代谢产物与分解产物，多氯联苯(PCB)；第二类：石油产品，DDT以外的长效性有机氯、四氯化碳醋酸衍生物、氯化脂肪族，砷、锌、硒、铬、镍、锰、钒，有机磷化合物及其它活性物质(抗菌素、激素、致畸性物质、催畸性物质和诱变物质）等。,我国土壤常规监测项目金属化合物有：镉（Cd）、铬（Cd）、铜（Cu）、汞（Hg）、铅（Pb）、锌（Zn）；非金属无机化合物有：砷（As）、氰化物、氟化物、硫化物等；有机化合物有：苯并（a）芘、三氯乙醛、油类、挥发酚、DDT、六六六等。,一、土壤样品采集,（一）污染土壤样品采集1.土壤采样特点土壤是固、液、气三相的混合物，主体是固体，污染物质进入土壤后不易得到混合，所以样品往往有很大的局限性。在一般的土壤监测中，采样误差对结果的影响往往大于分析误差，结果的分析值之间相差1020%是不奇怪的，有时还会相差数倍。所以，在进行土壤样品采集时，要格外注意样品的合理代表性，最好能在采样前通过一定的调查研究，选择出一定量的采样单元，合理布设采样点。,土壤采样现场,2.采样点布设由于土壤本身在空间分布上具有一定的不均匀性，所以应多点采样并均匀混合成为具有代表性的土壤样品。布设原则：1）不同土壤类型都要布点；2）在一定区域面积内，要有一个采样点。污染较重的地区布点要密些。通常要根据土壤污染发生的原因来考虑布点的多少。对大气污染物引起的土壤污染，采样点布设应以污染源为中心，并根据当地风向、风速及污染强度等因素来确定；由城市污水或被污染的河水灌溉农田引起的土壤污染，采样点应根据水流的路径和距离来考虑；如果是由于化肥、农药引起的土壤污染，它的特点是分布比较均匀广泛。3）要在非污染区的同类土壤中布设一个或几个对照采样点。,采样点的布设既应尽量照顾到土壤的全面情况，又要视污染情况和监测目的而定。,3.采样深度采样深度视监测目的而定一般了解土壤污染状况，取015cm或020cm表层(或耕层)土壤。了解土壤污染对植物或农作物的影响，采样深度通常在耕层地表以下1530cm处，对于根深的作物，也可取50cm深度处的土壤样品。了解污染物质在土壤中的垂直分布，则应沿土壤剖面层次分层取样。土壤剖面是指地面向下的垂直土体的切面，其采样次序是由下而上逐层采集，然后集中混合均匀。用于重金属项目分析的土样，应将和金属采样器接触部分弃去。采样方法：采样筒取样；土钻取样；挖坑取样。,4.采样时间为了解土壤污染状况，可随时采集样品进行测定。如需同时掌握在土壤上生长的作物受污染状况，可依季节变化或作物收获期采集。一年中在同一地点采样两次进行对照。5.采样量由于测定所需的土样是多点混合而成的，取样量往往较大，而实际供分析的土样不需太多，一般只需12Kg。因此对所得混合样可反复按四分法弃取，最后留下所需的土量，装入塑料袋或布袋内，贴上标签备用,6.采样注意事项1）采样点不能设在田边、沟边、路边或肥堆边；2）将现场采样点的具体情况，如土壤剖面形态特征等做详细记录；3）现场填写两张标签，写上地点、土壤深度、日期、采样人姓名等，一张放入样品袋内，一张扎在样品口袋上。,（二）土壤背景值样品采集采集这类土壤样品时，采样点的选择应能反映开发建设项目所在区域土壤及环境条件的实际情况，能代表区域土壤总的特征并远离污染源，同一类型土壤应有35个采样点，以便检验本底值的可靠性。土壤背景值采样要特别注意成土母质的作用，因为不同土壤母质常使土壤的组成和含量发生很大的差异。与污染土壤采样不同之处是同一样点并不强调采集多点混合样，而是选取植物发育典型、代表性强的土壤采样。采样深度为1m以内的表土（020cm）和心土（2040cm），对于植物发育完好的典型土壤，尤其应按层分别采样，以研究各元素在土壤中的分布。,（二）土壤背景值样品采集1.布点原则（1）采集土壤背景值样品时，应首先确定采样单元。采样单元的划分应根据研究目的、研究范围及实际工作所具有的条件等综合因素确定。我国各省、各自治区土壤背景值研究中，采样单元以土类和成土母质类型为主，因为不同类型的土类母质其元素组成和含量相差较大。（2）不在水土流失严重或表土被破坏处设置采样点（3）采样电远离铁路、公路至少300m以上（4）选择土壤类型特征明显的地点挖掘土壤剖面，要求剖面发育完整、层次清楚且无侵入体。（5）在耕地上采样，应了解作物种植及农药使用情况，选择不施或少施农药、肥料的地块作为采样单元，以尽量减少人为活动的影响。,2.样品采样每个采点均需挖剖面。在山地土壤土层薄的地区，B层（亚层、淀积层）发育不完整时，只采A层（表层、腐殖质淋溶层）C层（风化母岩层）样。干旱地区剖面发育不完整，采集表层，中土层（50cm），底土层（100cm）,二、土壤样品制备与保存,（一）土样的风干除了测定游离挥发酚、硫化物等不稳定组分需要新鲜土样外，多数项目的样品需经风干后才能进行测定，风干后的样品容易混合均匀，分析结果的重复性、准确性都比较好。从野外采集的土壤样品运到实验室后，为避免发霉变质，应立即将全部样品倒在洗刷干净、干燥的塑料薄膜上或瓷盘内进行自然风干。当达到半干状态时用有机玻璃棒把土块压碎，剔除碎石、残根等杂物后铺成薄层，在室温下经常翻动，充分风干，要防止阳光直射和尘埃落入。,（二）磨碎与过筛风干后的土样，用有机玻璃棒或木棒碾碎后，过2mm孔径尼龙筛，除去筛上的沙砾和植物残体。筛下样品反复按四分法缩分，留下足够供分析用的数量，再用玛瑙研钵磨细，全部通过100目尼龙筛，过筛后的样品充分搅拌均匀，然后放入预先清洗、烘干并冷却后的小磨口玻璃瓶中以备分析用。制备样品时，必须避免样品受污染。,1927年国际土壤学会规定，通过2mm孔径的土壤用作物理分析；通过1mm或0.5mm孔径的土壤用作化学分析。（三）土样保存将风干土样或标准土样样品等储存于洁净玻璃瓶或聚乙烯容器内。在常温、阴凉、干燥、避阳光、密封（石蜡涂封）条件下保存30个月是可行的。,