第五章+土壤污染监测

null第四章 土壤污染监测 第四章 土壤污染监测 第一节 土壤基本知识 第二节 土壤环境质量监测方案 第三节 土壤样品的采集与加工管理 第四节 土壤样品的预处理 第五节 土壤污染物的测定 第一节 土壤基本知识第一节 土壤基本知识一、土壤组成 二、土壤的基本性质 三、土壤背景值 四、土壤污染 五、土壤质量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 一、土壤组成 一、土壤组成 地球的表面是岩石圈，岩石经过风化作用，破坏成疏松的、大小不等的矿物颗粒(称母质) 土壤是在母质、生物、气候、地形、时间等因素作用下演变而成的。 由固、液、气三相组成，含有： 矿物质 动植物残体腐解产生的有机物质 水分 空气等。(一)土壤矿物质 (一)土壤矿物质 1、原生矿物质：岩石受物理风化，遗留在土壤中的一类矿物，原来的化学组成没有改变。有硅酸盐类矿物、氟化物类矿物；硫化物类矿物和磷酸盐类矿物。 2、次生矿物质：原生矿物质经风化后形成的新矿物。各种简单盐类，如碳酸盐、硫酸盐、氯化物等。次生粘土矿物大多为各种铝硅酸盐和铁硅酸盐，如高岭土、多水高岭土等。一、土壤组成 土壤矿物质的化学组成土壤矿物质的化学组成一、土壤组成土壤矿物质的化学组成(续表)土壤矿物质的化学组成(续表)一、土壤组成我国土粒分级标准我国土粒分级标准一、土壤组成国际制土壤质地分类国际制土壤质地分类一、土壤组成(二)土壤有机质 (二)土壤有机质 土壤有机质绝大部分集中于土壤表层 。 土壤有机质主要来自:植物的茎秆、根茬、落叶、土壤中的动物残骸以及施入土壤的有机肥料。 我国大多数土壤中有机质含量在 5％左右。 有机物质在物理、化学、生物等因素的作用下，形成一种新的性质相当稳定而复杂的有机化合物，称为土壤有机质，主要以腐殖质为主。一、土壤组成土壤有机质的作用土壤有机质的作用土壤有机质能改善土壤的物理、化学和生物学性状。 腐殖质具有吸收性能、土壤缓冲性能以及与土壤重金属的络合性能等，对土壤结构、土壤性质和土壤质量有重大影响。 一定条件下，土壤还具有净化解毒作用。这种净化作用是极不稳定的。 一、土壤组成(三)土壤生物(三)土壤生物土壤中生活着微生物(细菌、真菌、放线菌、藻类等)及动物(原生动物、蚯蚓、线虫类等) 是土壤有机质的重要来源，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。一、土壤组成（四）土壤水（四）土壤水土壤水是土壤中各种形态水分的总称 。 土壤水非指纯水，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。 土壤溶液中的溶质包括可溶无机盐、可溶有机物、无机胶体及可溶性气体等。 土壤水的主要来源有大气降水、降雪和地表径流 若地下水位接近地表面(约2—3m)，地下水是土壤水的主要来源。 一、土壤组成 （五）土壤空气 （五）土壤空气土壤空气是存在于土壤中气体的总称。是土壤的重要组成之一。 来源：大气（组分与大气基本相同，以氮、氧和二氧化碳为主）、生物化学作用产生的气体：如甲烷、硫化氢、氢气、氮氧化物等。 存在于未被土壤水分占据的土壤空隙中。与季节、土壤水分、土壤深度等条件相关。 在排水良好的土壤中，土壤空气主要来源于大气，在排水不良的土壤中，氧含量下降，二氧化碳含量增加，土壤空气含氧量比大气少，二氧化碳含量高于大气。一、土壤组成二、土壤的基本性质二、土壤的基本性质(一)吸附性 (二)酸碱性 (三)氧化—还原性(一)吸附性(一)吸附性由于土壤中的胶体具有巨大的比表面积，胶粒表面带有电荷，界面上产生双电层，对有机污染物(如有机磷和有机氯农药等)和无机污染物(如Hg2+、Pb2＋等重金属离子)有极强的吸附能力或离子交换吸附能力。 吸附性能与存在于土壤中的胶体物质有关。土壤胶体包括无机胶体(如黏土矿物和铁、铝、硅等水合氧化物)、有机胶体(腐殖质及少量的生物活动产生的有机物)、有机—无机复合胶体。二、土壤的基本性质(二)酸碱性(二)酸碱性土壤的酸碱度划分为九级： pH < 4.5为极强酸性土， pH 4.5 ～ 5.5 为强酸性土， pH > 5.5 ～ 6.0 为酸性土， pH > 6.0 ～ 6.5 为弱酸性土， pH > 6.5 ～ 7.0为中性土， pH > 7.0 ～ 7.5为弱碱性， pH > 7.5 ～ 8.5为碱性土， pH > 8.5 ～ 9.5为强碱性土， pH > 9.5 为极强碱性土。 中国土壤的 pH 值大多在 4.5 ～ 8.5 范围内，并呈东南酸西北碱的规律。二、土壤的基本性质(二)酸碱性(二)酸碱性土壤酸度分为活性酸度和潜性酸度两类。 活性酸度又称有效酸度，指土壤溶液中游离氢离子浓度反映的酸度，用pH值表示。 潜性酸度，指土壤胶体吸附的可交换氢离子和铝离子经离子交换作用后所产生的酸度。土壤潜性酸度用 100g 烘干土中氢离子的摩尔数表示。 土壤碱性：来自土壤中钙、镁、钠、钾的重碳酸盐、碳酸盐及土壤胶体上交换性钠离子的水解作用。二、土壤的基本性质(三)氧化—还原性(三)氧化—还原性存在于土壤中的氧化性和还原性无机物及有机物，使土壤具有氧化性和还原性。 氧化剂：游离氧和高价金属离子、硝酸根等； 还原剂：有机质及在厌氧条件下形成的分解产物和低价金属离子是主要的还原剂。 土壤环境的氧化作用或还原作用通过发生氧化反应或还原反应反映出来，故可以用氧化还原电位 Eh 来衡量。 实测的氧化还原电位：当 Eh >300 mV 时，氧化体系起主导作用，土壤处于氧化状态；当 Eh<300mV 时，还原体系起主导作用，土壤处于还原状态。二、土壤的基本性质三、土壤背景值三、土壤背景值土壤背景值又称土壤本底值。背景值指正常地质地理条件和地球化学条件下，元素在各类自然体(岩石、风化产物、土壤、沉积物、天然水、近地大气等)中的正常含量。 在环境科学中，土壤背景值是指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。 我国土壤环境背景值的研究我国土壤环境背景值的研究我国土壤环境背景值的研究始于70年代中期，首先由中国科学院土壤研究所等单位开展了部分城市及地区(北京、南京、广州等)的土壤背景值调查研究。1982年国家把环境背景值调查研究列入“六五”重点科技攻关项目，在松辽平原、湘江谷地开展了土壤环境背景值研究。 1986年，我国再次将土壤环境背景值研究列为“七五”重点科技攻关课题，研究范围包括除台湾省以外的30个省、市、自治区的所有土壤类型，分析元素60多个，于1990年出版了《中国土壤元素背景值》一书。三、土壤背景值 我国土壤(A层)背景值(μg／kg) 我国土壤(A层)背景值(μg／kg) 三、土壤背景值四、土壤污染四、土壤污染土壤环境对进入土壤的污染物有一定的缓冲、净化能力，但进入土壤的污染物质量和速度超过了土壤能承受的容量和净化速度时，就破坏了土壤环境的自然动态平衡，污染物积累，引起土壤的组成、性状改变，功能失调，质量下降，导致土壤环境污染。 土壤污染可构成二次污染，污染水体、大气、生物。 天然污染源：矿物风化，火山爆发降落的火山灰等。 人为污染源：农药、化肥，污水灌溉，城市垃圾及工业废渣，大气沉降物等。 污染物种类：化学污染物（为主），生物和放射性污染。化学污染如重金属、硫化物、氟化物、农药等。生物染主要是病原微生物。放射性污染物主要是锶、铯等。五、土壤质量标准五、土壤质量标准我国颁布的标准有：《土壤环境质量标准》(GBl5618—1995)、《无公害农产品蔬菜产地土壤环境质量指标》(GB／T18407—2001)、《无公害农产品茶叶产地土壤环境质量指标》(NY5020—2001)； 有的省(市)也制定了地方法标准，如江苏省颁布的《无公害农产品粮食类产地环境质量指标》(DB32／T343.1—1999)，规定了土壤环境质量指标。 土壤环境质量标准值(GBl5618—1995) 土壤环境质量标准值(GBl5618—1995)五、土壤质量标准第二节 土壤环境质量监测方案第二节 土壤环境质量监测方案一、监测目的 二、资料收集 三、监测项目 四、采样点的布设 五、监测方法 六、土壤监测质量控制 七、农田土壤环境质量评价一、监测目的一、监测目的1、土壤质量现状监测 2、土壤污染事故监测 3、污染物土地处理的动态监测 4、土壤背景值调查二、资料的收集二、资料的收集自然环境方面的资料包括：土壤类型、植被、区域土壤元素背景值、土地利用、水土流失、自然灾害、水系、地下水、地质、地形地貌、气象等，以及相应的图件(如土壤类型图、地质图、植被图等)。 社会环境方面的资料包括：工农业生产布局、工业污染源种类及分布、污染物种类及排放途径和排放量、农药和化肥使用状况、污水灌溉及污泥施用状况、人口分布、地方病等。三、监测项目三、监测项目我国《土壤环境质量标准》规定监测重金属类、农药类及pH值共11个项目。 《农田土壤环境质量监测 技术规范 歌舞娱乐场所消防安全技术规范高危儿管理技术规范特种设备安全技术规范低压电线电缆技术规范低压电缆技术规范书 》将监测项目分为三类，即规定必测项目、选择必测项目和选择项目： 必测项目：《土壤环境质量标准》要求测定的11个项目。 选择必测项目：根据监测地区环境污染状况，确认在土壤中积累较多，对农业危害较大，影响范围广、毒性较强的污染物。 选择项目：指新纳入的、在土壤中积累较少的污染物。土壤监测中优先监测物土壤监测中优先监测物土壤中优先监测物有以下两类： 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，有机磷化合物及其他活性物质(抗菌素、激素、致畸性物质、催畸性物质和诱变物质)等。四、采样点的布设四、采样点的布设(一) 布设原则 (1)合理地划分采样单元。进行土壤监测时，往往面积较大，需要划分成若干个采样单元，同时在不受污染源影响的地方选择对照采样单元。同一单元的差别应尽可能小。 (2) 对于土壤污染监测，哪里有污染就在哪里布点，根据技术力量和财力条件，优先布设在污染严重、影响农业生产活动的地方。 (3) 采样点不能设在田边、沟边、路边、肥堆边及水土流失严重或表层土被破坏处。四、采样点的布设四、采样点的布设(二)采样点数量 要求每个采样单元最少设3个采样点。 单个采样单元内采样点数可按下式估算： (三)采样点布设方法(三)采样点布设方法1、对角线布点法 适用于面积较小、地势平坦的污水灌溉或污染河水灌溉的田块。由田块进水口引一对角线，在对角线上至少分5等分，以等分点为采样分点。四、采样点的布设(三)采样点布设方法(三)采样点布设方法2、梅花形布点法 适用于面积较小，地势平坦，土壤物质和污染程度较均匀的地块。中心分点设在地块两对角线相交处，一般设5—10个分点。 四、采样点的布设(三)采样点布设方法(三)采样点布设方法3、棋盘式布点法 适用于中等面积、地势平坦、地形完整开阔，但土壤较不均匀的田块，一般设10个以上分点。也适用于受固体废物污染的土壤，因为固体废物分布不均匀，应设20个以上分点。 四、采样点的布设(三)采样点布设方法(三)采样点布设方法4、蛇形布点法 适用于面积较大，地势不很平坦，土壤不够均匀的田块。布设分点数目较多。四、采样点的布设(三)采样点布设方法(三)采样点布设方法5、放射状布点法 适用于大气污染型土壤。以大气污染源为中心，向周围画射线，在射线上布设采样分点。在主导风向的下风向适当增加分点之间的距离和分点数量。 四、采样点的布设(三)采样点布设方法(三)采样点布设方法6、网格布点法 适用于地形平缓的地块。将地块划分成若干均匀网状方格，采样分点设在两条直线的交点处或方格的中心。农用化学物质污染型土壤、土壤背景值调查常用这种方法。 四、采样点的布设五、监测方法五、监测方法包括土壤样品预处理和分析测定方法两部分。 分析测定方法：原子吸收分光光度法、分光光度法、原子荧光法、气相色谱法、电化学分析法及化学分析法等。电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP—AES)分析法、x—射线荧光光谱分析法、中子活化分析法、液相色谱分析法及气相色谱—质谱(GC—MS)联用法等。六、土壤监测质量控制六、土壤监测质量控制包括实验用分析仪器、量器、试剂、标准物质及监测人员基本素质的质量保证， 实验室内部质量控制，实验室间质量控制，监测结果的数据处理要求等。七、农田土壤环境质量评价七、农田土壤环境质量评价(一)评价参数 用于评价土壤环境质量的参数有单项污染指数、综合污染指数、污染积累指数、污染物超标倍数、污染样本超标率、污染面积超标率、污染分担率及土壤污染分级标准等。 (二)评价方法 土壤环境质量评价一般以单项污染指数为主，当区域内土壤质量作为一个整体与外区域土壤质量比较时，或一个区域内土壤质量在不同历史阶段比较时，应用综合污染指数评价。土壤污染分级标准 土壤污染分级标准 第三节  土壤样品的采集与加工管理第三节  土壤样品的采集与加工管理一、土壤样品采集 二、土壤样品的加工与管理 一、土壤样品采集 一、土壤样品采集 采集土壤样品包括根据监测目的和监测项目确定样品类型，进行物质、技术和组织准备，现场踏勘及实施采样等工作。 (一)土壤样品的类型、采样深度及采样量(一)土壤样品的类型、采样深度及采样量1、混合样品 将在一个采样单元内各采样分点采集的土样混合均匀制成混合样，组成混合样的分点数通常为5—20个。混合样量往往较大，需要用四分法弃取，最后留下1—2 kg，装入样品袋。一、土壤样品采集(一)土壤样品的类型、采样深度及采样量(一)土壤样品的类型、采样深度及采样量2、剖面样品 一、土壤样品采集2、剖面样品2、剖面样品一、土壤样品采集(二)采样时间和频率(二)采样时间和频率为了解土壤污染状况，可随时采集样品进行测定。 掌握在土壤上生长的作物受污染的状况，在季节变化或作物收获期采集。 《农田土壤环境监测技术规范》规定，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3～5年测定一次。一、土壤样品采集 （三）采样注意事项 （三）采样注意事项 (1)采样点不能设在田边、沟边、路边。 (2)将现场采样点的具体情况，土壤剖面形态特征等做详细记录。 (3)现场填写标签两张(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。 一、土壤样品采集二、土壤样品的加工与管理二、土壤样品的加工与管理现场采集的土壤样品分类装箱，运往实验室加工处理。 在运输中严防样品的损失、混淆和玷污，并派专人押运，按时送至实验室。(一)样品加工处理(一)样品加工处理样品加工又称样品制备，处理程序是：风干、磨细、过筛、混合、分装，制成满足分析要求的土壤样品。二、土壤样品的加工与管理1、样品风干1、样品风干从野外采集的土壤样品运到实验室后，为避免受微生物的作用引起发霉变质，应立即将全部样品倒在塑料薄膜上进行风干。 半干状态时把土块压碎，除去石块、残根后铺成薄层，经常翻动，在阴凉处慢慢风干，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。 二、土壤样品的加工与管理2、磨碎与过筛 2、磨碎与过筛 进行物理分析时，取样品100—200g，辗碎，使土样全部通过2mm孔径的筛子，混均储于广口瓶内，作为土壤颗粒分析及物理性质测定。 作化学分析时，分析项目不同，对土壤颗粒细度有不同要求。 土壤监测中，称样误差主要取决于样品混合的均匀程度和样品颗粒的粗细程度，即使对于一个混合均匀的土样，由于土粒的大小不同，其化学成分也不同。因此，称样量会对分析结果的准确与否产生较大影响。一般常根据所测组分及称样量决定样品细度。二、土壤样品的加工与管理2、磨碎与过筛2、磨碎与过筛分析有机质、全氮项目，先过2mm筛，再用玛瑙研钵继续研细，全部通过60号筛(0.25mm)。 用原子吸收光度法(AAS法)测Cd、Cu、Ni等重金属时，土样必须全部通过100号筛(尼龙筛)。 研磨过筛后的样品混匀、装瓶、贴标签、编号、储存。 二、土壤样品的加工与管理(二)样品管理 (二)样品管理 一般土壤样品需保存半年至一年，以备必要时查核之用。 常用的贮器：玻璃材质容器，聚乙烯塑料容器。 避免日光、潮湿、高温和酸碱气体等的影响，密封后(石腊涂封)的样品，保存期可达30个月。二、土壤样品的加工与管理第四节 土壤样品的预处理第四节 土壤样品的预处理一、土壤样品分解方法 二、土壤样品提取方法 三、净化和浓缩一、土壤样品分解方法一、土壤样品分解方法土壤样品分解方法有：酸分解法、碱熔分解法、高压釜分解法、微波炉分解法等。 分解的作用是破坏土壤的矿物晶格和有机质，使待测元素进入试样溶液中。二、土壤样品提取方法二、土壤样品提取方法(一)有机污染物的提取 测定土壤中的有机污染物，要用新鲜土样。称取适量土样放入锥形瓶中，放在振荡器上，用振荡提取法提取。对于农药、苯并(d)芘等含量低的污染物，为了提高提取效率，常用索氏提取器提取法。常用的提取剂有环己烷、石油醚、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷等。 (二)无机污染物的提取 土壤中易溶无机物组分，有效态组分，可用酸或水浸取。例如，用 0.1 mol／L 盐酸振荡提取镉、铜、锌，用蒸馏水提取构成 pH 值的组分，用无硼水提取有效态硼等。三、净化和浓缩三、净化和浓缩样品中的组分提取后，还存在干扰组分，需要进一步净化或浓缩。 常用净化方法有层析法、蒸馏法等； 浓缩方法有蒸发法等。 土壤样品中的氰化物、硫化物常用蒸馏—碱溶液吸收法分离。 第五节 土壤污染物的测定 第五节 土壤污染物的测定 一、土壤水分 二、pH值 三、可溶性盐分 五、有机化合物一、土壤水分一、土壤水分土壤水分是土壤生物及作物生长必需的物质，不是污染组分，但无论用新鲜土样还是风干土样测定污染组分时，都需要测定土壤含水量，以便计算按烘干土为基准的测定结果。 土壤含水量的测定 要点 综治信访维稳工作要点综治信访维稳工作要点2018综治平安建设工作要点新学期教学工作要点医院纪检监察工作要点 是：对于风干样，用感量0.001g的天平称取适量通过 1 mm 孔径筛的土样，置于已恒重的铝盒中；对于新鲜土样，用感量 0.01g 的天平称取适量土样，放于已恒重的铝盒中；将称量好的风干土样和新鲜土样放入烘箱内，于105± 2℃烘至恒重，计算水分含量。二、pH值二、pH值测定土壤pH值使用玻璃电极法。测定要点是：称取通过1 mm孔径筛的土样 10g 于烧杯中，加无二氧化碳蒸馏水25 mL，轻轻摇动后用电磁搅拌器搅拌1分钟，使水和土充分混合均匀，放置 30 min，用 pH 计测量上部浑浊液的pH值。 测定pH值的土样应存放在密闭玻璃瓶中，防止空气中的氨、二氧化碳及酸碱性气体的影响。 土粒的粗细及水、土比例会影响pH值。酸性土壤的水土比保持5：1～1：1；碱性土壤水土比以1：1或2.5：1。 风干土和潮湿土测得的pH值有差异，尤其是石灰性土壤，由于风干作用，使土壤中大量二氧化碳损失，导致pH值偏高，因此风干土壤的pH值为相对值。三、可溶性盐分三、可溶性盐分土壤中可溶性盐分是用一定量的水从一定量土壤中经一定时间浸提出来的水溶性盐分。当土壤所含的可溶性盐分达到一定数量后，会直接影响作物的发芽和正常生长。 测定土壤中可溶性盐分的方法有重量法、比重计法、电导法、阴阳离子总和计算法等。null注意：水土比例大小和振荡提取时间影响土壤可溶性盐分的提取。此外，抽滤时尽可能快速，以减少空气中二氧化碳的影响。 15%过氧化氢可溶性 盐分总量 水浴蒸 干恒重 残渣烘 至恒重 105℃ 烘箱已恒重蒸 发皿蒸干50 ~100mL滤液抽滤振荡无CO2水500mL重量法测定要点：土样1000g四、金属化合物四、金属化合物土壤中金属化合物的测定方法与“水和废水监测”中金属化合物的测定方法基本相同，仅在预处理方法和测量条件方面有差异。 (一)铅、镉 (二)铜、锌 (三)总铬 (四)镍 (五)总汞 (六)总砷五、有机化合物五、有机化合物(一)六六六和滴滴涕：六六六和滴滴涕的测定方法使用气相色谱法，最低检测浓度为0.00005～0.00487 mg／kg。 (二)苯并(a)芘：测定苯并(a)芘的方法有紫外分光光度法、荧光分光光度法、高效液相色谱法等。 六、土壤样品金属非金属组分的测定方法 六、土壤样品金属非金属组分的测定方法 本章结束本章结束