第三章 土壤污染监测第一节 土壤基本知识1、土壤组成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 。土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的 有机物质、土壤生物、土壤溶液和空气等固 、液、气三相组成的。土壤土壤固相 (占容积的50)空隙矿物质(质量占固相总质 量的9598)有机质和生物（质量占 固相总质量的25）土壤溶液空气土壤溶液和空气占土壤总体积的50， 且二者之间经常处于彼此消长的状态。 土壤矿物质是由岩石经风化而来的，一 般占土壤固体部分质量的9598。矿物 质直接影响土壤性质，又是植物矿质养分的 主要来源，故同土壤肥力有密切关系。土壤矿物质的组成： 原生矿物质: 岩石经过物理风化作用被破碎形 成的碎屑，其原来的化学组成没有改变。 次生矿物质：原生矿物质经过化学风化后形 成的新矿物，其化学组成和晶体结构均有所 改变。(1) 土壤矿物质 由进入土壤的植物、动物、微生物残体及施入 土壤的有机肥料经分解转化逐渐形成，通常可 分为非腐殖物质和腐殖物质两类；是土壤 形成 的重要基础，与土壤矿物质共同构成土壤的固 相部分。 土壤有机质中含有大量营养元素, 分解后可提供 植物生长发育的需要, 是植物养分的重要来源。 有机质腐解后形成的腐殖质, 能把土粒粘结成团 粒结构。 这种结构保水、保肥能力强, 类似储存 水肥的小仓库, 随时供给植物吸收利用。有机质 是微生物的食物, 土壤有机质丰富而其他条件又 适宜时, 就能促进微生物的旺盛活动。（2）土壤有机质 非腐殖物质：包括糖类化合物(如淀粉、 纤维素等)、含氮有机合物及有机磷和有机硫 化合物。 腐殖物质：是植物残体中稳定性较大的木 质素及其类似物在微生物作用下，部分被氧 化形成的一类特殊的高分子聚合物，具有芳 环结构，苯环周围连有多种官能团，如羧基 、羟基、甲氧基及氨基等，使之具有表面吸 附、离子交换、络合、缓冲、氧化还原作用 及生理活性等性能。 土壤中生活的微生物(细菌、真菌、放线 菌、藻类等)及动物(原生动物、蚯蚓、线虫 类等) 对进入土壤的有机污染物的降解及无 机污染物(如重金属)的形态转化起着主导作 用，是土壤净化功能的主要贡献者。（3）土壤生物细菌放线菌蚯蚓线虫 图3.1 土壤微生物和动物土壤水分及其所含溶质的总称，溶有土 壤中可溶成分的稀溶液，来源主要有：大气 降水、降雪、地表径流、灌溉、地下水。(4) 土壤溶液农田灌溉河流河流雾雨雪 土壤空气存在于未被水分占据的土壤孔隙中 ，来源于大气、生物化学反应和化学反应产生 的气体(如甲烷、硫化氢、氢气、氮氧化物、二 氧化碳等)。 积水的土壤通气不良，导致对植物的危害， 茶树最忌积水，积水的土壤不应用于种茶树。(5) 土壤空气3、土壤污染物2、土壤污染源天然污染源人为污染源无机污染物：金属化合物（镉、铬 、汞、铅、锌）；非金属化合物（ 砷、氟化物、硫化物等）有机污染物:苯并a芘、油类、 挥发酚、有机磷、有机氯等。4、土壤污染的特点 （1）土壤污染比较隐蔽； （2）土壤被污染和破坏后很难恢复； （3）污染后果严重； （4）土壤污染的判定比较复杂。5.土壤污染的危害 （1）土壤污染会引起土壤酸碱度的变化； （2）土壤中的有害物质直接影响植物的生长； （3）土壤污染危害人体健康。6. 土壤优先污染物 第一类：汞、铅、镉、DDT及代谢产物与分解产物， 多氯联苯； 第二类：石油产品有要、有机磷、砷、锌、铬等。7、土壤背景值又称土壤本底值：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。当今，由于人类活动的长期积累和现代 工农业的高速发展，使自然环境的化学成分 和含量水平发生了明显的变化，要想寻找一 个绝对未受污染的土壤环境是十分困难的， 因此土壤环境背景值实际上是一个相对概念 。 1、土壤质量现状监测监测土壤质量标准要求测定的 项目, 判断土壤是否被污染及 污染水平, 并预测其发展变化 趋势。 2、土壤污染事故监测调查分析引起土壤污染的主要污染物, 确定污染的来源、 范围和程度, 为行政主管部门 采取对策提供科学依据。一、监测目的第二节 土壤环境质量监测方案3、污染物土地处理的动态监测 在进行污水、污泥土地利用、固 体废弃物的土地处理过程中, 对残 留的污染物进行定点长期动态监 测, 既能充分利用土地的净化能力, 又可防止土壤污染。 4、土壤背景值调查通过分析测定土壤中 某些元素的含量, 确定这些元 素的背景值水平和变化。二、资料的收集 （1）地区的自然条件：包括母质、地形、植被、水文 、气候等； （2）地区的农业生产情况：包括土地利用、作物生长 与产量情况，水利及肥料、农药使用情况等； （3）地区的土壤性状：土壤类型及性状特征等； （4）地区污染历史及现状。三、监测项目四、采样点的布设（1）布设原则（）采样点数量：一般要求每个采样单元 设3个采样点。（） 采样点布设方法：对角线布点法（适 合于面积较小、地势平坦的污水灌溉或污染河 水灌溉的田块），梅花形布点法（适合于面积 较小，地势平坦，土壤物质和污染程度较均匀 的地块），棋盘式布点法（适合于面积中等， 地势平坦，地形完整开阔，但土壤较不均匀的 田块 ），蛇形布点法（适合于面积较大，土 壤不够均匀的田块 ），放射状布点法（适用 于大气污染型土壤），网格布点法（适用于土 地平缓的地块）。（一）样品的采集1、采样深度：一般了解土壤污染情况，需 取015cm或020cm表层土；第三节 土壤样品的采集与加工管理2、剖面样品 了解土壤污染深度时采集剖面样品：按 土壤剖面层次分层采样。A层(耕作层)B层(亚层、淀积层)C层(风化母岩 层、母质层)底岩层土壤剖面土层示意图土壤剖面土层示意图土壤剖面挖掘示意图土壤剖面挖掘示意图剖面规格一般为长1.5m 、宽0.8m、深1.0m，每个剖 面采集A、B、C三层土样。 过渡层（AB、BC）一般不采 样。当地下水位较高时，挖 至地下水出露时止。现场记 录实际采样深度，如020、 5065、80100cm。在各层 次典型中心部位自下而上采 样，切忌混淆层次、混合采 样。土壤剖面土壤剖面A A、B B、C C层示意图层示意图 在山地土壤土层薄的地区，B层发育不完整 时，只采A、C层样。干旱地区剖面发育不完整的土壤，采集表层 （020cm）、中土层（50cm）和底土层（ 100cm）附近的样品。 （二）采样时间和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35年测定一次。 （三）采样量及注意事项1、具体需要多少土壤数量视分析测定项 目而定，一般只要12kg即可。对多点均量 混合的样品可反复按四分法弃取，最后留下 所需的土量，装入塑料袋或布袋中。 2、填写土壤样品标签、采样记录、样品 登记表。1份放入样品袋内，1份扎在袋口。 3、测定重金属的样品，尽量用竹铲、竹 片直接采集样品。采样注意事项： 采样点不能设在田边、沟边、路边或肥堆边。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。现场填写标鉴两张(地点、土壤深度、日期、采样人姓名)，一张放入样品袋内，一张扎在样品口袋上。 土壤背景值样品采集 选取发育典型、代表性强的土壤采样。采样深度一般采集1m以内的表土和心土，对于 发育完好的典型剖面，应按发生层分别采样，以研 究各种元素在土体内的分配。 二、样品制备及保存 （一）土样的风干除测定游离挥发酚、铵态氮、硝态氮、低价铁等 不稳定项目需要新鲜土样外，多数项目需用风干土样 。采集的土壤样品运到实验室后，应立即将全部样品 倒在塑料薄膜上或瓷盘内进行风干。当达半干状态时 把土块压碎，除去石块、残根等杂物后铺成薄层，经 常翻动，在阴凉处使其慢慢风干，切忌阳光直接曝晒 。样品风干处应防止酸、碱等气体及灰尘的污染。 土样的风干 野外采集样品 运到实验室在塑料薄膜上 或瓷盘内风干达半干状态压碎，除石块 、残根等杂物铺成薄层， 阴凉处风干（二）磨碎与过筛进行物理分析时，取风干样品100-200g，经反复辗 碎处理使土样全部通过2mm孔径的，通过1mm或0.5mm 孔径的土壤用作化学分析。研磨过筛后的样品混匀、装瓶、贴标签、编号、储 存。网筛规格有两种表达方法，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号筛等。孔数愈多 ，孔径愈小。注意：分析有机质、全氮项目，应取一部分已过 2mm筛的土，用玛瑙或有机玻璃研钵继续研 细，使其全部通过60号筛(0.25mm)。用原子 吸收光度法测Cd、Cu、Ni等重金属时，土样 必须全部通过100号筛(尼龙筛)。盘式研磨筛分器盘式研磨筛分器 土壤样品四分法示意图土壤样品四分法示意图（三）土样保存一般土壤样品需保存半年至一年，以备必要时查 核之用。储存样品应尽量避免日光、潮湿、高温和酸 碱气体等的影响。将风干土样、沉积物或标准土样等贮存于洁净的 玻璃或聚乙烯容器之内。在常温、阴凉、干燥、避阳 光、密封（石腊涂封）条件下保存30个月是可行的。第四节 土壤样品的预处理一、土壤样品的分解方法酸分解法，碱熔分解法，高压釜分解法， 微波炉分解法。（1）酸分解法（称湿法氧化或酸溶法）A.原理：土壤样品与一种或一种以上的强 酸共热，浓缩至一定体积，使有机物分解成 二氧化碳和水除去。为了加快氧化速度，可加入过氧化氢、高 锰酸钾、过硫酸钾和五氧化二矾等氧化剂和 催化剂。B.作用：破坏除去土壤中的有机物；溶解固体物质；将各种形态的金属变为同一可测态。例：（a）王水（HCl（）HNO3（1）：用于消 化测定Pb、Cu、Zn等组分的土壤样品。 （b）HNO3-H2SO4：先将样品润湿，再加HNO3消化， 最后加H2SO4。消化过程中如发现溶液呈棕色时，可再 加些HNO3增加氧化作用，至溶液清亮止。 （c）HNO3-HF-HClO4：使用HClO4时，因其遇大量有 机物反应剧烈，易发生爆炸。通常先用HNO3处理至一 定程度后，冷却，再加HClO4，缓慢加热，样品消化时 必须在通风橱内进行，且应定期清洗通风橱，避免因 长期使用HClO4引起爆炸。切忌将HClO4蒸干，因无水 HClO4会爆炸。 （d）H2SO4-H3PO4：这两种酸的沸点都较高。H2SO4 具有氧化性、H3PO4具有络合性，能消除Fe等离子干扰 。（）碱溶法原理：用NaOH或Na2CO3作为碱熔剂与土 壤试样在高温下熔融，然后加水溶解。有些金属在高温下熔融易损失。碱熔法的 特点是分解样品完全，缺点是：添加了大量可 溶性盐，易引进污染物质；有些重金属如Cd、 Cr等在高温熔融易损失（如450 Cd易挥 发损失）；在原子吸收和等离子发射光谱仪的 喷燃器上，有时会有盐结晶析出并导致火焰的 分子吸收，使结果偏高；二、土壤样品的提取方法原理：用溶剂将土壤中的待测组分提取出来。方法: 有机污染物提取：振荡浸取法；索氏提取法 。 无机污染物提取：用酸或水浸取。提取器：（索氏提取器）中草药多功能提取器第五节 土壤污染物的测定测定方法：土壤污染监测所用方法与水质、大气监测 方法类同。常用方法有：重量法适用于测土壤 水分；容量法适用于浸出物中含量较高的成分 测定，如Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等；分光光度 法、原子吸收分光光度法、原子萤光分光光度 法、等离子体发射光谱法适用于重金属如Cu、 Cd、Cr、Pb、Hg、Zn等组分的测定；气相色 谱法适用于有机氯、有机磷及有机汞等农药的 测定。常用方法重量法测土壤水分容量法浸出物中含量较高的成分测定， 如Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42分光光度法、原子吸收 分光光度法、原子萤光 分光光度法、等离子体 发射光谱法重金属如Cu、Cd、Cr、Pb、Hg、 Zn等气相色谱法有机氯、有机磷及有机汞等农药土壤监测常用方法土壤监