2017年土壤采样制样保存技术.ppt

土壤环境监测样品采集制备流转和保存技术,中国环境监测总站 赵晓军,2017年6月7-8日,主要内容,土壤采样制样的质量管理,土壤样品采集技术方法,土壤样品保存技术方法,土壤样品制备技术方法,土壤样品采样技术,一、土壤样品采集技术,（一）制定采样计划 按照总体方案的采样要求，统筹规划全部采样点，制定详细采样计划。内容包括：合理划分采样任务片区、排好采样时间先后次序；明确每个采样小组的任务分工、每天采样任务；样品的交接地点和交接人、各项采样准备和注意事项等。,（二）采样准备采样准备主要包括组织准备、技术准备和物资准备。2.1 组织准备野外采样必须组建采样小组：（1）采样小组最少由3人组成，要指定作风严谨、工作认真的专业技术人员为组长，组长为现场记录审核人；（2）采样小组成员应具有相关基础知识；采样小组内部要分工明确、责任到人、保障有力；（3）采样前要经过专项培训，以便对采样中的关键问题有统一的标准和认识。,一、土壤样品采集技术,2.2 技术准备为了使采样工作能顺利进行，采样前应进行以下技术准备：（1）掌握布点原则，熟读点位分布图；（2）交通图、土壤类型图、地形图；（3）了解采样点所在区农田施肥灌水及污染源分布等基本情况。,一、土壤样品采集技术,2.3 物资准备土壤样品采集器具一般分为：工具类、器具类、文具类、防护用品以及运输工具等。,手持采样终端按照总体方案的有关要求，本次详查土壤样品采集使用手持采样终端，采样人员现场执行导航、定位、接受采样任务指令、填报现场记录表、现场打印标签、拍照、信息上传等任务，确保采样人员必须到达预设坐标点，实现对土壤采样质量管理。,土壤样品标签,按采样方法分为：单独样、混合样（包括：对角线、棋 盘式、蛇形等）、分层样、剖面样按采样阶段分为：可分为前期采样、正式采样、补充采样。按调查目的和土地利用方式分为：土壤环境背景调查采样、污染土壤调查采样、土壤环境质量调查采样、建设项目土壤环境评价监测采样等。,（三）采样的分类,3.1 采样的分类,一、土壤样品采集技术,土壤样品采集方法,1、土壤单对角线采样法适用于：面积较大、地势平坦、土壤均匀的田块。2、土壤双对角线采样法适用于：面积较小、地势平坦、土壤均匀的田块。3、土壤棋盘式采样法适用于：面积中等、地势平坦、土壤不均匀的田块。4、土壤蛇形采样法适用于：面积较大、地势不太平坦、壤不够均匀的田块。,（1）土壤单独样和土壤混合样,18,（2）采样分层样,如果想了解土壤污染深度，应分层取样。,注意：要从土壤剖面的下层开始取样，不能从上向下开始取样。每个采样点的取土深度及采样量应均匀一致。,通常挖剖面 长150cm、宽80cm、深 120cm。采集 A、B、C三层。采样点位：分别在020cm、4060cm、100120cm处采样。采样量：各采1kg土样。注意事项：为了防止样品混杂，要求一定要由底向上次序取样。,（3）土壤剖面样的采集,(三)采样的分类,剖面采样,（4）土壤有机样品的采样工具,土壤有机样品采集单独样,（四）土壤样品采集方法,采样点确认按照采样计划首先在野外找到点位经纬度坐标点，然后要仔细观察坐标点所在位置的自然景观，考察其是否符合土壤采样的基本要求，在允许范围内优选采样点。在不具代表性的陡坡地、低洼积水地、住宅、道路、沟渠、粪坑附近等处不宜设采样点。多点混合采样坐标以中心点为准。,（四）土壤样品采集方法,单独样品：有机样品必须采集单独样。单独样品要在坐标点取0-20cm土壤，先用铁铲三面切割一个大于取土量的20cm高的土方，再用木铲去掉铁铲接触面后装入样品袋。注意不要斜向切割，要尽可能做到取样量上下一致。有机样品一般用250ml带有聚四氟乙烯衬垫的棕色采样瓶装样；为防止样品沾污瓶口，可用光洁硬纸板围成漏斗状，将样品装入样品瓶中；样品要装满样品瓶，及时放入样品冷藏箱，4以下避光保存。需采集有机密码平行样的样点，要同点位增采2份密码平行样。,（四）土壤样品采集方法,混合样品：采样点位确定后，根据实际情况划定采样区域，一般为20m20m；（当地形地貌及土壤利用方式复杂时，可视具体情况扩大至100m100m，坐标位置不变）采用双对角线法5点采样，每个分样点采样方法与单独样品采集方法相同，5点采样量基本一致，共计采样总量不少于2000g。当土壤中砂石、草根等杂质较多或含水量较高时，可视情况增加样品采样量。,（五）采样数目,27,根据地形地貌、污染均衡性和采样区的面积而定。,表 采样区面积与采样点数目对应关系,在丘陵山区，一般 5-10 亩可采一个混合样品。在平原地区，一般 30-50 亩可采一个混合样品。,（五）采样数目,（六）采样深度和采样量一个混合样品的重量在2 kg左右。如果重量超出很多，可用四分法进行缩分。在只需要一般性了解土壤污染情况的调查监测时，采样深度只需取（0-20）厘米；如需了解土壤污染深度，则应按照土壤剖面分别在（0-20）、（40-60）、（100-120）厘米深度分别取样。,（七）、采样时间,1.耕地在播种施肥前或在作物收获后采集土壤。,2.果园在果品采摘后至下一次施肥前采集土壤。,3.其它用地类型采样时间不受限制。,30,应根据检测目的和污染特点而定。,分析土壤养分供应,测定土壤的物理、化学性质,考察土壤对植物生长的影响,一般在晚秋或早春采集土样,可不考虑季节的变化,应在植物的不同生长期和收获期同时采集土壤和植物样品,采样频率：一般土壤在农作物收获期采样测定，必测项目一年测定一次，其他项目三到五年测定一次。,调查气型污染,调查水型污染,至少应每年取样一次,可在灌溉前和灌溉后分别取样测定,可在用药前及植物生长的不同阶段或者作物收获期与植物样品同时采样测定。,依据污染特点不同确定采样时间,观察农药污染,在污染事故中，当液体倾翻污染物向低洼处流动，同时向深度方向渗透，并向两侧横向方向扩散时，土壤监测现场采样的要点包括：(1)采样点不少于5个，每个点分层采样。(2)事故发点周围样点较密，采样深度较深，离事故发生点相对远处样点较疏，采样深度较浅。(3)要设定23个背景对照点。(4)各点(层)取l kg土样装入样品袋，有腐蚀性或要测定挥发性化合物时，改用广口瓶装样。含易分解有机物的待测定样品，采集后置于低温(冰箱)中，直至运送、移交到分析室。,（八）污染事故现场采样,1、土壤样品不能在明显缺乏代表性的地点进行采集。如建筑物、道路、村庄、路边、田埂、沟边及肥堆处，有垅的农田要在垅间采集土壤样品。2、采集表层土壤时，需先清除地表石块、植被后再采取土样。3、为减少土壤样品间的互相污染，在采样后，要对采样器具进行更换或清理干净，以免污染下一个样品。在采集分层和剖面土壤样品时，要先采下层然后中间层，最后表层。4、现场记录除对土壤样品的物理特性、周边环境特征等做详细记录外，还应有照片记录。5、现场填写两张样品标签，写上采样地点、土壤深度、采样日期、采样人姓名等，在瓶或布袋内外各放一张。,（九）土壤采样注意事项,装运前核对:采样结束应在现场逐项检查 核对。（标签、点位坐标、采样记录表）样品运输：运输中严防破损、沾污或混淆，及时送至实验室。样品交接：样品由采样人员、实验室样品管理员、分析人员进行传递交接，三人分别对样品核对，并在样品流转单上签字确认。样品流转单一式四份。其中一份随数据存档。,(十)土壤样品的运输和交接,注意对高危土样的安全防护,1.对于污染土壤的样品，要根据污染物的性质采取相应的防护措施，避免与人体的直接接触。2.运送样品时如果为高污染土壤或污染特性不明确者，需针对其可能引致的安全问题采取防护措施。,土壤样品制备技术,二、土壤样品制备技术,（一）制样场地根据样品量分设相应数量的风干室和制样室。风干室应通风良好、整洁、无尘、无易挥发性化学物质，并避免阳光直射；制样室内应通风良好，每个磨样操作工位应做适当隔离。,二、土壤样品制备技术,（二）制样工具及容器（1）盛样用搪瓷盘、木盘、样品烘干箱等。（2）粗粉碎用木锤、木铲、木棒、有机玻璃棒、有机玻璃板、硬质木板、无色聚乙烯薄膜等。（3）细磨样用玛瑙球磨机、玛瑙研钵、瓷研钵等。（4）过筛用尼龙筛，规格为0.075mm至2mm筛；电子天平。（5）磨口玻璃瓶、聚乙烯塑料瓶、纸袋等分装容器，规格视样品量而定。应避免使用含有待测组分或对测试有干扰的材料制成的容器盛装样品。,技术参数：1.电源电压：220V，50Hz、功率：300W2.干燥空气温度范围：3553.样品室数量：24个4.外形尺寸(cm)：110*43*161（长X宽X高）5.样品室尺寸(cm)：20*12*30（长X高X深）,主要特点：1、采样加热干燥空气技术，最大程度上接近室内环境，提高了样品风干效率。采样了先进的空气过滤和吸附技术，防止样品的二次交叉污染。2、箱体内为独立的24位样品室，将样品隔开，防止交叉污染。样品室为不锈钢材质，避免化学腐蚀和有机物吸附；易于清理。3、样品室设有透明观察窗，方便客户随时观察样品状态。样品室可配托盘，可以直接放置普通的土壤样品，也可以放置河道底泥等高含水量的样品。,土 壤 干 燥 箱,1.风干样品 制样过程包括:风干 粗粉碎 细磨 过筛 分装 制样场地:根据本地区样品量分设相应数量的风干室。风干室应通风良好、整洁、无尘、无易挥发性化学物质，并避免阳光直射。,（三）土壤样品制备方法,土壤样品分为风干样品和新鲜样品,1).风干过程：分为：风干（气温2535，空气相对湿度为2060%）烘干（温度3560），通常采用风干法。在风干室将土样放置于风干盘中，除去土壤中混杂的砖瓦石块、石灰结核，根茎动植物残体等，摊成23厘米的薄层，经常翻动。半干状态时，用木棍压碎或用两个木铲搓碎土样，置阴凉处自然风干。,2）粗磨并分样过程过2mm筛后的样品全部置于无色聚乙烯薄膜上，充分搅拌、混合直至均匀，用四分法弃取、称重，保留三份样品，其中一份250克样品置于棕色磨口玻璃瓶中，注明国家样品库样品(2mm)；另一份250克样品置于棕色磨口玻璃瓶中，注明省级样品库样品(2mm)；剩余样品称重（保留大约分析用量四倍的土样），过1mm尼龙筛后分成两份。一份装瓶备分析用（1mm），另一份继续进行细磨。注：粗磨1mm 样可直接用于土壤pH、阳离子交换量、元素有效态含量等项目的分析.不能磨得太细，否则，容易破坏土壤矿物晶粒，使分析结果偏高,3）细磨并分样 用玛瑙球磨机（或手工）研磨到土样全部通过孔径0.25毫米（60目)的尼龙筛，四分法弃取，保留足够量的土样、称重、装瓶备分析用(0.25mm)；剩余样品继续研磨至全部通过孔径0.15毫米（100目）的尼龙筛，装瓶备分析用(0.15mm)。100 目土样：用于原子吸收光度法(AAS 法)测镉、铜、镍 等重金属时，土样细度必须达到0.15毫米（100 目）;60100目样可用于分析有机质。其分析结果不受磨碎程度的影响。磨得更细，可使样品分解反应更为完全和彻底，还可 减少称样误差。,2.新鲜样品 分析测定挥发性有机项目时，应采集新鲜土样，土样采集后应始终在低于4暗处冷藏，并在14天内进行前处理，处理后立即分析。分析半挥发性及农药类有机项目时，同样也应采集新鲜土样，并在低于4暗处冷藏，在14天内进行前处理，处理后40天之内完成分析。,样品分装 样品分装，可以倒入大塑胶袋中充分混合后，再分别装于样品袋或样品瓶，填写好标签一式两份，瓶内或袋内一份，瓶外或袋外贴一份。,(四).土壤样品分装,关于筛网,国际土壤学会规定: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。作化学分析时，根据分析项目不同而对土壤颗粒细度有不同要求。筛网规格表达方法：筛网规格有2种表达方法，一种以筛孔直径的大小表示，如孔径为2mm、1mm、0.5mm；另一种以每英寸长度上的孔数来表示，如每英寸长度上有40 孔为40 目筛(或称40 号筛)，每英寸有80 孔为80目筛(或称80号筛)等。100目的筛网则说明在每英寸长度上有100个孔。孔数愈多，孔径愈小。“目”是研磨机操作及磨粉行业的常用单位名词，它和毫米和微米的换算关系如下：,关于毫米和目的换算关系,依据中华人民共和国标准GB3520-83,关于装样容器（一）,聚乙烯塑料容器属于美国环保局推荐的土壤样品盛装容器之一，该类贮器性能良好、价格便宜且不易破损。但聚乙烯容器不适于存放有机物污染的土壤。玻璃材质容器是常用的优质贮器;尤其是 有机物污染的土壤样品应选用带有磨口棕色玻璃瓶，但价格较高。,关于装样容器规格（二）,（1）塑料瓶或（厚）塑料袋：容量 1 L 或以上之塑料瓶，或耐重之塑料袋（如至少 20 cm 40 cm 可耐装 10 kg、厚度在 0.1 mm 以上之塑料袋），适用检测无机项目（如重金属等）土壤样品。（2）直（广）口玻璃瓶：容量 500 mL、1000mL，瓶盖附垫片的棕色玻璃瓶，适用于有机污染物检测用。（3）测挥发性有机物项目，一般使用容积 125 mL 或以下的直口棕色玻璃瓶，瓶中土样需尽量装满，瓶盖附垫片。,关于挥发性有机污染物,挥发性有机物除非有地表污染源，否则不易于表土长时间残留；混合样不适用于挥发性有机物分析测定；当测定游离挥发酚、氯化有机物及石油碳氢化合物等不稳定有机物项目时必须要求新鲜土样。,高浓度VOC样品(200 ug/kg):采集5-25g的土壤样品，置于已放入甲醇40毫升采样瓶内瓶盖旋紧（采样瓶为带聚四氟乙烯衬垫的棕色螺口玻璃瓶）。土壤和甲醇的质量体积比为1:1，误差范围在25%，土壤样品必须完全浸入甲醇；必须使用色谱纯或相同级别的甲醇。,（五）土壤VOCs样品保存方法,（六）土样制备过程中应注意事项,（1）对污染样品应另设风干室，且不能与其它样品在同一磨样室同时过筛研磨。（2）样品风干、磨碎、分装过程中样品编码必须始终保持一致。（3）定期检查样品标签，严防样品标签模糊不清或丢失。,（六）.土样制备过程中应注意事项,（4）制样所用工具每处理一份样品后擦抹（洗）干净，严防交叉污染。（5)分析挥发性、半挥发性有机物无需上述制样，用新鲜样按特定的方法进行样品前处理,土壤样品保存技术,三、土壤样品的保存,（一）实验室样品保存实验室样品主要包括预留样品、分析取用后的样品两种。保存方式应设立实验室样品贮存室进行样品保存，以备必要时核查之用。1 实验室样品保存条件无机监测项目样品制备前需存放在阴凉、避光、通风、无污染处。有机监测项目样品处理前需低于4暗处冷藏，必要时进行冷冻保存。,三、土壤样品的保存,2 实验室样品保存期限土壤样品应依据各检测方法的要求保存：(1)重金属项目除了汞最长能保存28天外，其余重金属项目原则上可在室温下保存6个月。(2)无机监测项目分析后的剩余样品实验室一般可保留半年以上；(3)检测多氯联苯的土样：在 42 冷藏，不规定保存期限；,三、土壤样品的保存,3.预留样品预留样品在实验室样品贮存室进行造册保存。一般保存二年,以备必要时核查。4.分析取用后的剩余样品分析取用后的剩余样品，待测定全部完成数据报出后，也移交到实验室样品贮存室保存。分析取用后的剩余样品一般保留半年。,三、土壤样品的保存,（二）.新鲜样品的保存 对于易分解或易挥发等不稳定组分的样品要不但要采取低温保存方法运输，同样，实验室内也要在4以下避光保存，玻璃（棕色）瓶装。避免用含有待测组分或对测试有干扰的材料制成的容器盛装保存样品。挥发性有机物最长可以保存 14 天，14天内应进行检测分析；半挥发性有机物、有机氯系杀虫剂类或除草剂类最长可以保存 14天 应进行萃取净化处理,经处理后的样品溶液，则可以保存 40 天。,（三）特殊、珍稀、有争议样品的保存 一般要永久保存，尤其是用以进行质量控制的标准土样或对照土样则需长期妥善保存。建议采用蜡封瓶口。在保存土样时，除了贴上标签，写上编码等以外，应注意避免日光、高温、潮湿和酸、碱气体等的影响。,4.1土壤样品库房结构基本要求土壤样品库房结构一般应包括土壤样品处理室、土壤无机样品陈列室、土壤样品保存室、监控和配电室等，其中样品陈列室要求房间开阔，便于展示和管理，为避免阳光直射样品，朝阳面可设参观走廊。样品库地面（楼板）承重力一般在800kg/m2以上，最好设在一层。4.2土壤样品库主要功能土壤样品库主要功能为：保存、利用和展示。土壤样品库除保证对土壤样品的有效存储和展示外，对土壤样品的原始信息和土壤样品存储位置信息规范化管理，实现多种途径方便快捷地获取土壤样品信息也是十分必要的。,（四）土壤样品的长期保存,土壤样品长期保存一般需要建设专门的土壤样品,4.3土壤样品库建设原则土壤样品库建设以安全、准确、便捷为基本原则。其中安全包括样品性质安全、样品信息安全、设备运行安全；准确包括样品信息准确、样品存取位置准确、技术支持（人为操作）准确；便捷包括工作流程便捷、系统操作便捷、信息交流便捷6。4.4土壤样品库室内环境基本要求土壤样品库库房环境要保持干燥、通风、无阳光直射、无污染；具备防霉变、防鼠害等设施。4.5 土壤样品库基本设施设备构成土壤样品库设备通常由样品陈列架、冷藏设备、电脑设备、管理软件、称重天平、监控设备等构成。其中：样品陈列可以使用普通钢材样品架，也可以使用智能电动样品架。,一、土壤样品库房建设,二、土壤样品库的样品建设,2.1入库土壤样品来源范围国家土壤环境样品库收纳的入库样品主要包括由国家组织开展的全国性土壤专项调查等项目所采集制备的土壤样品。同时，全国土壤环境质量例行监测、全国性土壤污染科学研究及重特大土壤污染事故分析等项目所采集的土壤样品均可入库保存。,4.1土壤样品出入库管理制度4.2土壤样品安全管理制度4.3土壤样品保密管理制度,四、土壤样品库管理制度建设,土壤采样制样的质量管理,四、土壤采样制样的质量管理,4.1 人员质量管理为保证土壤样品采集、制备、流转和保存质量，土壤调查人员实行全员持证上岗，专项任务专人负责制。4.2采样现场考核考核采样人员是否能正确使用采样工具，掌握采样技术规定及质量控制要求，了解布点原则，清楚土壤样品的采样深度、采样方式、样品重量、样品编码规则、样品运输和保存条件等技术要求，在现场能够正确辨别土壤类型（土壤类型复杂地区必要时可聘请土壤分类专业人员），考核是否能够正确使用GPS定位仪以及手持采样智能终端等。,四、土壤采样制样的质量管理,4.3制样场所质量管理样品风干室、制备室环境需满足要求，除尘设备正常运转，场地清扫干净；制样工具需准备齐全、保持完好，分装容器材质规格应满足技术要求，磨样设备要正常运转且定期维护；制样工具和器皿应在每次样品制备完成后及时清洁干净。,四、土壤采样制样的质量管理,7.4 制样质量监督检查包括样品制备自检与样品制备督查。（1）样品制备自检样品制备自检是指样品制备人员在样品制备过程中，对样品状态、工作环境及制备工作情况进行自我检查。检查内容包括：样品袋是否完好无破损、经处理样品重量是否满足要求，样品细度是否达到技术要求，标签字迹是否清晰、样品编号与样品袋编号是否一一对应等。,四、土壤采样制样的质量管理,（2）样品制备督查监督检查是指由质控人员（非样品制备人员）对样品制备过程和结果进行抽查式监督检查。要按质量检查要求培训质量监督员，对整个采制样过程和结果进行抽查，并填写检查记录表。制样过程可以通过监控录像适时远程监督检查。制样结果检查内容包括：（1）样品制备操作现场检查样品风干、研磨、过筛、匀混、分装等操作是保证样品代表性的关键操作步骤，需对相关操作的规范性进行监督检查。样品标签、样品筛、研磨机等工具和设备需维护完好，制备间需干净整洁。,四、土壤采样制样的质量管理,（2）样品重量检查依据分析仪器和项目的不同，要将同一份样品分别制成不同粒经细度，各粒径的样品量要求各不相同。检查要求即要检查样品总重量，同时也要检查不同粒径样品的重量是否满足需求。,四、土壤采样制样的质量管理,（3）样品粒径检查样品粒径检查应在样品制备完成后，随机抽取任一样品的10%按照规定的筛号（网目）过筛，并填写记录表。过筛后的样品原则上不得再次放回样品瓶中。（4）样品制备原始记录检查样品制备的全过程，应随时填写土壤样品制备原始记录表，填写应认真、情况真实、称量准确，不允许事后补记。制样完成后，制样原始记录和分析原始记录一同归档保存，以便核查。,注:1.基础点位所处地区填写其所在的村镇地址，监控点位则填写企业名称；2.每个点均需提供调整前后的布点图，标注出调整前后点位的距离及方位关系，基础点位还需标注与相关敏感目标（如道路/企业/居民区）的距离。3.永久调整需加盖单位公章。,点位变更信息表,监测人员和仪器设备检查表,监测人员和仪器设备检查表（续）,布点和采样质量检查表,布点和采样质量检查表（续）,布点和采样质量检查表（续）,样品制备质量检查表,样品制备质量检查表（续）,土壤环境监测质量检查汇总表,我国地域辽阔,成土因素和土壤类型复杂多样,因而各地的土壤背景值差异也较大。全国通用一个标准值，势必出现自然背景超标点位。例如：国标中镉的标准值一级为0.2 mg/kg、二级为0.3-0.6 mg/kg、三级为1.0 mg/kg。而各行政省区A层土壤镉背景最大值：江苏（2.47mg/kg）、广东（2.28mg/kg）、广西（13.43mg/kg）、湖北（8.22mg/kg）、湖南（4.50mg/kg）、贵州（7.65mg/kg）、云南（3.41mg/kg）、新疆（1.63mg/kg）均高于国家标准值，以上土壤背景最大值所在区域势必出现自然背景超标点位，但此类超标点位并非人为污染点。另外：贵州全省镉元素均值为0.65 mg/kg已高于二级标准；其他元素也相同。江苏汞元素土壤背景最大值为45.9 mg/kg、云南为22.67 mg/kg、湖南为6.00 mg/kg，均高于国家标准值0.15-1.5 mg/kg；北京汞元素土壤背景最大值为1.48 mg/kg，接近最高标准。,最后:关于超标与污染问题,谢谢！,知识回顾Knowledge Review,