《土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)》PPT課件

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1、第六章 土壤污染監(jiān)測(cè)授 課 學(xué) 時(shí) ： 4學(xué) 時(shí) 第一節(jié) 概 述 土壤是環(huán)境組成的重要部分，是人類生存的基礎(chǔ)和活動(dòng)的場(chǎng)所。人類的生活活動(dòng)與生產(chǎn)活動(dòng)造成了土壤的污染，污染的結(jié)果又影響到人類的生活和健康。由于土壤污染的功能、組成、結(jié)構(gòu)、特征以及土壤在環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中的特殊地位和作用，使得土壤污染不同于大氣污染，也不同于水體污染，而且比它們要復(fù)雜得多。因此，防止土壤污染及時(shí)進(jìn)行土壤污染監(jiān)測(cè)是環(huán)境監(jiān)測(cè)中的重要內(nèi)容。 一、土壤組成土壤是陸地地表具有肥力并能生長(zhǎng)植物的輸送表層。它是由地球表面的巖石在自然條件下經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期的風(fēng)化作用而形成的。土壤的組成十分復(fù)雜。從相態(tài)分：有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，它們的相對(duì)含量因時(shí)因

2、地而異。 土壤固相包括土壤礦物質(zhì)和土壤有機(jī)質(zhì)，土壤礦物質(zhì)占土壤的絕大部分，約占土壤固體總質(zhì)量的90%以上。土壤有機(jī)質(zhì)約占固體總質(zhì)量的110%，一般在可耕性土壤中約占5%，且絕大部分在土壤表層。土壤液相是指土壤中水分及其水溶物。土壤中有無(wú)數(shù)孔隙充滿空氣，即土壤氣相，典型土壤約有35%的體積是充滿空氣的孔隙。（1）土壤礦物質(zhì)（2）土壤有機(jī)質(zhì)（3）土壤水分（4）土壤中的空氣 二 、土壤污染源土壤污染是指人類活動(dòng)所產(chǎn)生的污染物質(zhì)通過(guò)各種途徑進(jìn)入土壤，其數(shù)量超過(guò)了土壤的容納和同化能力，而使土壤的性質(zhì)、組成及性狀等發(fā)生變化，并導(dǎo)致土壤的自然功能失調(diào)，土壤質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。土壤污染的明顯標(biāo)志是土壤生產(chǎn)能力的降

3、低，即農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量的下降。 土壤污染源可分為天然污染源和人為污染源兩大類。天然污染源是由于自然礦床中某些元素和化合物的富集超出了一般土壤含量時(shí)造成的地區(qū)性土壤污染；土壤污染物的來(lái)源極為廣泛，其主要來(lái)自工業(yè)（城市）污水和固體廢物、農(nóng)藥和化肥、牲畜排泄物以及大氣沉降等。 土壤污染物凡是進(jìn)入土壤并影響到土壤的理化性質(zhì)和組成，而導(dǎo)致土壤的自然功能失調(diào)、土壤質(zhì)量惡化的物質(zhì)，統(tǒng)稱為土壤污染物。土壤污染物的種類繁多，按污染物的性質(zhì)一般可分為四類；有機(jī)污染物、重金屬、放射性元素和病原微生物。 三、土壤污染特點(diǎn)和類型1土壤污染特點(diǎn)（1）土壤污染比較隱蔽 （2）土壤被污染和破壞以后很難恢復(fù) （3）污染后果嚴(yán)

4、重（4）土壤污染的判定比較復(fù)雜 2土壤污染類型（1）水體污染型 （2）大氣污染型 （3）農(nóng)業(yè)污染型 （4）生物污染型 （5）固體廢物污染型 第二節(jié) 土壤樣品的采集和預(yù)處理 一、污染土壤樣品的采集1收集資料調(diào)查研究2采樣點(diǎn)布設(shè)（1）對(duì)角線布點(diǎn)法 該法適用于面積小、地勢(shì)平坦的污水灌溉或受污染的水灌溉的田塊。布點(diǎn)方法是由田塊進(jìn)水口向?qū)且恍本€，將此對(duì)角線若干等分，以每等分的中央點(diǎn)作為采樣點(diǎn)。每一田塊可根據(jù)調(diào)查監(jiān)測(cè)的目的、田塊面積的大小和地形等條件作適當(dāng)?shù)淖儎?dòng)。圖中記號(hào)“X”作為采樣點(diǎn)。（2）梅花形布點(diǎn)法 該法適用于面積較小，地勢(shì)平坦，土壤較均勻的田塊，中心點(diǎn)設(shè)在兩對(duì)角線相交處，一般設(shè)510個(gè)采樣點(diǎn)

5、。 （3）棋盤式布點(diǎn)法 該法適用于中等面積，地勢(shì)平坦，地形完整開(kāi)闊，但土壤較不均勻的田塊，一般采樣點(diǎn)在10個(gè)以上。此法也適用受固體廢物污染的土壤，因固體廢物分布不均勻，采樣點(diǎn)需設(shè)20個(gè)以上。（4）蛇形布點(diǎn)法 該法適用于面積較大，地勢(shì)不太平坦，土壤不夠均勻的田塊。采樣點(diǎn)數(shù)目較多。 （5）放射狀布點(diǎn)法 適用于大氣污染型土壤 以大氣污染源為中心，向周圍畫(huà)射線，在射線上布設(shè)采樣點(diǎn) 圖p211(e)（6）網(wǎng)格布點(diǎn)法 適用于地形平緩的地塊 將地塊劃分成若干均勻網(wǎng)狀方格，采樣點(diǎn)設(shè)在兩條直線的交點(diǎn)處或方格中心 圖211 (f) 3采樣深度如果只是一般了解土壤污染情況，采樣深度只需取由地面垂直向下0-15cm左

6、右的耕層土壤或由地面垂直向下020cm范圍內(nèi)的土樣。如果了解土壤污染對(duì)植物或農(nóng)作物的影響，采樣深度通常在耕層地表以下15-30cm,對(duì)于根深的作物，也可取50cm處。 如果要了解土壤污染深度，則應(yīng)按土壤剖面層分層取樣。土壤剖面指地面向下的垂直土體的切面，其采樣次序是由下而上逐層采集，然后集中混合均勻。用于重金屬項(xiàng)目分析的土樣，應(yīng)將和金屬采樣器接觸部分棄去。 4采樣時(shí)間采樣時(shí)間應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)的目的和污染特點(diǎn)而定。為了解土壤污染狀況，可隨時(shí)采集土樣測(cè)定。如果測(cè)定土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)，可不考慮季節(jié)的變化；如果調(diào)查土壤對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，應(yīng)在植物的不同生長(zhǎng)期和收獲期同時(shí)采集土壤和植物樣品；如果調(diào)查氣型污染，

7、至少應(yīng)每年取樣一次；如果調(diào)查水型污染，可在灌溉前和灌溉后分別取樣測(cè)定；如果觀察農(nóng)藥污染，可在用藥前及植物生長(zhǎng)的不同階段或者作物收獲期與植物樣品同時(shí)采樣測(cè)定。 5、采樣方法（1）采樣筒取樣 采樣筒取樣適合表層土樣的采集。將長(zhǎng)10cm，直徑8cm金屬或塑料的采樣器的采樣筒直接壓入土層內(nèi)，然后用鏟子將其鏟出，清除采樣筒口多余的土壤，采樣筒內(nèi)的土壤即為所取樣品。（2）土鉆取樣 土鉆取樣是用土鉆鉆至所需深度后，將其提出，用挖土勺挖出土樣。（3）挖坑取樣 挖坑取樣適用于采集分層的土樣。先用鐵鏟挖一截面1.5m1m，深1.0m的坑，平整一面坑壁，并用干凈的取樣小刀或小鏟刮去坑壁表面1cm5cm的土，然后在所

8、需層次內(nèi)采樣0.5kg1kg，裝入容器內(nèi)。 6、采樣量由于測(cè)定所需的土樣是多點(diǎn)混合而成的，取樣量往往較大，而實(shí)際供分析的土樣不需要太多。具體需要量視分析項(xiàng)目而定，一般要求1-2kg。因此，對(duì)多點(diǎn)采集的土壤，可反復(fù)按四分法縮分，最后留下所需的土樣量，裝入布袋或塑料袋中，貼上標(biāo)簽，作好記錄。 7、采樣注意事項(xiàng)采樣點(diǎn)不能選在田邊、溝邊、路邊或肥堆旁。經(jīng)過(guò)四分法后剩下的土樣應(yīng)裝入布口袋或塑料袋中,寫(xiě)好兩張標(biāo)簽,一張?jiān)诖鼉?nèi),一張?jiān)诖谏?標(biāo)簽上記載采樣地點(diǎn)、深度、日期及采集人等。同時(shí)把有關(guān)該采樣點(diǎn)的詳細(xì)情況另作記錄。 二、土壤背景值樣品的采集1、土壤背景值2、采樣點(diǎn)布設(shè)采集這類土壤樣品時(shí)，采樣點(diǎn)的選擇

9、必須能反映開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目所在區(qū)域土壤及環(huán)境條件的實(shí)際情況，必須能代表區(qū)域土壤總的特征且遠(yuǎn)離污染源。（1）采集土壤背景值樣品時(shí)，應(yīng)先確定采樣單元。采樣單元?jiǎng)澐謶?yīng)根據(jù)研究目的、研究范圍及實(shí)際工作所具有的條件等綜合因素確定。我國(guó)采樣單元以土類和成土母質(zhì)類型為主進(jìn)行劃分，因不同類型的土類母質(zhì)中元素種類和含量相差較大。 （2）不在水土流失嚴(yán)重或表土被破壞處設(shè)置采樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)遠(yuǎn)離鐵路、公路至少300m以上。（3）選擇土壤類型特征明顯的地點(diǎn)挖掘土壤剖面，要求剖面發(fā)育完整、層次清楚且無(wú)侵入體。（4）在耕地上采樣，應(yīng)了解作物種植及農(nóng)藥使用情況，選擇不施或少施農(nóng)藥、肥料的地塊作為采樣單元，以盡量減少人為活動(dòng)的影響。

10、 3采樣方法 與污染土壤采樣不同之處是同一樣點(diǎn)并不強(qiáng)調(diào)采集多點(diǎn)混合樣，而是選取植物發(fā)育典型、代表性強(qiáng)的土壤采樣。每個(gè)采樣點(diǎn)均需挖掘土壤剖面進(jìn)行采樣，剖面規(guī)格一般為長(zhǎng)1.5m、寬0.8m、深1.5m，每個(gè)剖面采集A、B、C三層土樣。過(guò)渡層（AB、BC）一般不采樣?，F(xiàn)場(chǎng)記錄實(shí)際采樣深度，如0-20cm、20-40cm。在各層次典型中心部位自下而上采樣，切忌混淆層次、混合采樣。對(duì)于植物發(fā)育完好的典型土壤，尤其應(yīng)按層分別采樣，以研究各元素在土壤中的分布。 4采樣點(diǎn)數(shù)目通常采樣點(diǎn)的數(shù)目與所研究地區(qū)范圍的大小、研究任務(wù)所設(shè)定的精密度等因素有關(guān)。為使布點(diǎn)更趨合理，采樣點(diǎn)數(shù)依據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原則確定，即在所選定的置信

11、水平下，與所測(cè)項(xiàng)目測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差、要求達(dá)到的精密度有關(guān)。 第三節(jié) 土壤樣品的預(yù)處理一、土壤樣品的制備1土樣的風(fēng)干除了測(cè)定游離揮發(fā)酚、硫化物等不穩(wěn)定組分需要新鮮土樣外，多數(shù)項(xiàng)目的樣品需經(jīng)風(fēng)干后才能進(jìn)行測(cè)定，風(fēng)干后的樣品容易混合均勻，分析結(jié)果的重復(fù)性、準(zhǔn)確性都比較好。從野外采集的土壤樣品運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室后，為避免受微生物的作用引起發(fā)霉變質(zhì)，應(yīng)立即將全部樣品倒在洗刷干凈、干燥的塑料薄膜上或瓷盤內(nèi)進(jìn)行自然風(fēng)干。當(dāng)達(dá)到半干狀態(tài)時(shí)用有機(jī)玻璃棒把土塊壓碎，剔除碎石和動(dòng)植物殘?bào)w等雜物后鋪成薄層，在室溫下經(jīng)常翻動(dòng)，充分風(fēng)干，要防止陽(yáng)光直射和塵埃落入。 2磨碎與過(guò)篩風(fēng)干后的土樣，用有機(jī)玻璃棒或木棒碾碎后，過(guò)2mm孔徑尼

12、龍篩，除去篩上的砂礫和植物殘?bào)w。篩下樣品反復(fù)按四分法縮分，留下足夠供分析用的數(shù)量，再用瑪瑙研缽磨細(xì)，全部通過(guò)100目尼龍篩，過(guò)篩后的樣品充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓蠓湃腩A(yù)先清洗、烘干并冷卻后的小磨口玻璃瓶中以備分析用。制備樣品時(shí)，必須避免樣品受污染。3土樣的保存將風(fēng)干土樣樣品或標(biāo)準(zhǔn)土樣樣品等儲(chǔ)存于潔凈玻璃瓶或聚乙烯容器內(nèi)。在常溫、陰涼、干燥、避陽(yáng)光、密封（石蠟涂封）條件下保存30個(gè)月是可行的。 2磨碎與過(guò)篩風(fēng)干后的土樣，用有機(jī)玻璃棒或木棒碾碎后，過(guò)2mm孔徑尼龍篩，除去篩上的砂礫和植物殘?bào)w。篩下樣品反復(fù)按四分法縮分，留下足夠供分析用的數(shù)量，再用瑪瑙研缽磨細(xì)，全部通過(guò)100目尼龍篩，過(guò)篩后的樣品充分?jǐn)嚢杈?/p>

13、勻，然后放入預(yù)先清洗、烘干并冷卻后的小磨口玻璃瓶中以備分析用。制備樣品時(shí)，必須避免樣品受污染。3土樣的保存將風(fēng)干土樣樣品或標(biāo)準(zhǔn)土樣樣品等儲(chǔ)存于潔凈玻璃瓶或聚乙烯容器內(nèi)。在常溫、陰涼、干燥、避陽(yáng)光、密封（石蠟涂封）條件下保存30個(gè)月是可行的。 二、土壤樣品預(yù)處理土壤樣品的組成是很復(fù)雜的，其存在形態(tài)往往不符合分析測(cè)定的要求，所以在樣品分析之前，根據(jù)分析項(xiàng)目的不同，首先要對(duì)經(jīng)過(guò)樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，以使被測(cè)組分適于測(cè)定方法要求的形態(tài)、濃度和消除共存組分干擾。常用的預(yù)處理方法有濕法消化、干法灰化、溶劑提取和堿熔法。 1濕法消化常用的消化方法有以下幾種 王水（鹽酸-硝酸）消化、硝酸-硫酸消化、硝酸-高氯

14、酸消化、硫酸-磷酸消化等，祥見(jiàn)有關(guān)章節(jié)。 2干法灰化干法灰化又稱燃燒法或高溫分解法。根據(jù)待測(cè)組分的性質(zhì)，選用鉑、石英、銀、鎳或瓷坩堝盛放樣品，將其置于高溫電爐中加熱，控制溫度450 550，灼燒到殘?jiān)驶野咨褂袡C(jī)物完全分解，取出坩堝，冷卻，用適量2%硝酸或鹽酸溶解樣品灰分，過(guò)濾，濾液定容備用。對(duì)于易揮發(fā)的元素，如汞、砷等，為避免高溫灰化損失，可用氧瓶燃燒法進(jìn)行灰化。此法是將樣品包在無(wú)灰濾紙中，濾紙包鉤在磨口塞的鉑絲上,瓶中預(yù)先充入氧氣和吸收液，將濾紙引燃后，迅速蓋緊瓶塞，讓其燃燒灰化，搖動(dòng)瓶子讓燃燒產(chǎn)物溶解于吸收液中，溶液供分析用。 3溶劑提?。?）振蕩浸取法 將一定量經(jīng)制備的土壤樣品置于

15、容器中，加入適當(dāng)?shù)娜軇?，放置在振蕩器上振蕩一定時(shí)間，過(guò)濾，用溶劑淋洗樣品，或再提取一次，合并提取液。此法用于土壤中酚、油類等的提取。（2）柱層析法 一般是當(dāng)被分析樣品的提取液通過(guò)裝有吸附劑的吸附柱時(shí),相應(yīng)被分析的組分吸附在固體吸附劑的活性表面上,然后用合適的溶劑淋出來(lái),達(dá)到濃縮、分離、凈化的目的。常用的吸附劑由活性炭、硅膠、硅藻土等。 （3）索式提取法 索式提取器，見(jiàn)圖6-7是提取有機(jī)物的有效儀器，它主要用于提取土壤樣品中苯并芘、有機(jī)氯農(nóng)藥、有機(jī)磷農(nóng)藥和油類等。將經(jīng)過(guò)制備的土壤樣品放入濾紙筒中或用濾紙包緊，置于回流提取器內(nèi)。蒸發(fā)瓶中盛裝適當(dāng)有機(jī)溶劑，儀器組裝好后，在水浴上加熱。此時(shí)，溶劑蒸氣經(jīng)支管進(jìn)入冷凝器內(nèi)，凝結(jié)的溶劑滴入回流提取器，對(duì)樣品進(jìn)行浸泡提取，當(dāng)溶劑液面達(dá)到虹吸管頂部時(shí)，含提取液的溶劑回流入蒸發(fā)瓶中，如此反復(fù)進(jìn)行直到提取結(jié)束。選取什么樣的溶劑,應(yīng)根據(jù)分析對(duì)象來(lái)定。例如極性小的有機(jī)氯農(nóng)藥采用極性小的溶劑(如己烷、石油醚);對(duì)極性強(qiáng)的有機(jī)磷農(nóng)藥和含氧除草劑用極性強(qiáng)的溶劑(如二氯甲烷、三氯甲烷)。該法因樣品都與純?nèi)軇┙佑|，所以提取效果好，但較費(fèi)時(shí)。 4堿熔法堿熔法常用氫氧化鈉和碳酸鈉作為堿熔劑與土壤試樣在高溫下熔融，然后加水溶解，一般用于土壤中氟化物的測(cè)定。因該法添加了大量可溶性的堿熔劑，易引進(jìn)污染物質(zhì)，另外有些重金屬如Cd、Cr等在高溫熔融時(shí)易損失。