第五章-土壤质量监测ppt课件

古人说：古人说：“皮之不存，毛将焉附？皮之不存，毛将焉附？”我们也可以说：我们也可以说：“土之不存，树将焉附？土之不存，树将焉附？”Chapter 5.Soil Quality Monitoring第5章 土壤质量监测1 1 土壤基本知识土壤基本知识2 2 土壤环境质量监测方案土壤环境质量监测方案3 3 土壤样品的采集与加工管理土壤样品的采集与加工管理4 4 土壤样品的预处理土壤样品的预处理5 5 土壤污染物的测定土壤污染物的测定第5章 土壤质量监测土壤圈土壤圈是覆盖于地球陆地表面和浅水域底部的土壤所构成的是覆盖于地球陆地表面和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，犹如地球的地膜，通过它与其他圈层一种连续体或覆盖层，犹如地球的地膜，通过它与其他圈层之间进行物质能量交换。之间进行物质能量交换。v 大气圈、水圈、生物圈、岩石圈相互作用的产物。土壤物大气圈、水圈、生物圈、岩石圈相互作用的产物。土壤物质来源于这些圈层，以三种状态质来源于这些圈层，以三种状态-固态、液态和气态存在固态、液态和气态存在着，着，v 固体部分固体部分包括有机物（来源于生物圈）和无机矿物（来源包括有机物（来源于生物圈）和无机矿物（来源于岩石圈），于岩石圈），v 液体部分液体部分即土壤溶液（水圈的组成部分），即土壤溶液（水圈的组成部分），v 气体气体既包括大气中的气体，还包括土壤生物化学反应释放既包括大气中的气体，还包括土壤生物化学反应释放出的气体（最终进入大气圈）。出的气体（最终进入大气圈）。v 同时，土壤携带了其形成时的同时，土壤携带了其形成时的环境信息环境信息。第5章 土壤质量监测v土壤是一种土壤是一种“类生命体类生命体”：能自动调节：能自动调节水、热、气、肥的存在状态；有抵抗酸水、热、气、肥的存在状态；有抵抗酸-碱化的缓冲作用。碱化的缓冲作用。v土壤的本质和生命力所在是土壤的本质和生命力所在是肥力肥力。它是。它是土壤在外界环境条件影响下，主动协调土壤在外界环境条件影响下，主动协调植物生理和生态要求的能力。植物生理和生态要求的能力。v土壤肥力与土壤的土壤肥力与土壤的组成成分组成成分，土体结构土体结构和和土壤物理土壤物理、化学性质化学性质密切相关密切相关 第5章 土壤质量监测无机物质（45%）有机物质（5%）固体组分（50%）空气（25%）水（25%）孔隙（50%）植物群落动物群落生物群土壤第5章 土壤质量监测无机物质（45%）有机物质（5%）固体组分（50%）空气（25%）水（25%）孔隙（50%）植物群落动物群落生物群土壤第5章 土壤质量监测第5章 土壤质量监测氢氢77.2%氦氦20.9%氢氢70%氦氦27%铁铁34.6%氧氧29.5%硅硅15%镁镁12.7%氧氧29.5%硅硅27.2%铝铝8%氧氧84.6%氢氢10.8%氧氧52.4%碳碳39.4%氦氦78.08%氧氧20.94%第5章 土壤质量监测v根据大陆地壳中的根据大陆地壳中的51595159个岩石、矿物、土壤个岩石、矿物、土壤和天然水的样品分析数据，于和天然水的样品分析数据，于18891889年第一次年第一次算出算出元素在地壳中的平均含量数值元素在地壳中的平均含量数值(平均重量平均重量百分比百分比)，后人为了纪念这个创举，将它命名，后人为了纪念这个创举，将它命名为克拉克值。为克拉克值。v化学元素在任何宇宙或地球化学系统中化学元素在任何宇宙或地球化学系统中(如如地球、大气圈、水圈、岩石圈地球、大气圈、水圈、岩石圈)的平均含量，的平均含量，称为称为丰度丰度。第5章 土壤质量监测元素元素符号符号教材教材数据数据经典经典数据数据元素元素符号符号教材教材数据数据经典经典数据数据氧氧O O46.6046.6046.0546.05钠钠NaNa2.832.832.782.78硅硅SiSi27.7227.7227.8827.88钾钾K K2.592.592.582.58铝铝AlAl8.138.138.138.13镁镁MgMg2.092.092.062.06铁铁FeFe5.005.005.175.17钛钛TiTi0.440.440.620.62钙钙CaCa3.633.633.653.65氢氢H H0.140.140.140.14第5章 土壤质量监测v1010-5-5 数量级数量级:Cu 5.5,Pb 1.25,Zn 7,Co 2.5,Ni 7.5Cu 5.5,Pb 1.25,Zn 7,Co 2.5,Ni 7.5v1010-6-6 数量级数量级:W 1.5,Sn 2,U 2.7,Mo 1.5,As 1.8W 1.5,Sn 2,U 2.7,Mo 1.5,As 1.8v1010-7-7 数量级数量级:Sb 2 Sb 2 v1010-8-8 数量级数量级:Ag 7,Au 4Ag 7,Au 4v1010-9-9 数量级数量级:Pt 5Pt 5第5章 土壤质量监测v整个地球的物质中各元素的丰度整个地球的物质中各元素的丰度铁近铁近34.6%34.6%，氧为，氧为29.5%29.5%，硅为，硅为15.2%15.2%，镁为，镁为12.7%12.7%，镍为，镍为2.4%2.4%，硫为，硫为1.9%1.9%，钙和铝为，钙和铝为2.2%2.2%，其它所有元素共占，其它所有元素共占1.5%1.5%v按圈层来看按圈层来看地核：大部分以金属状态存在的铁和镍地核：大部分以金属状态存在的铁和镍地壳和地幔：大部分是氧和硅，铝也较多地壳和地幔：大部分是氧和硅，铝也较多水圈：以氧和氢为主水圈：以氧和氢为主生物圈：主要为碳、氢、氧和氮生物圈：主要为碳、氢、氧和氮大气圈：主要为氮、氧大气圈：主要为氮、氧第5章 土壤质量监测现代检测技现代检测技术发现，哺术发现，哺乳动物、人乳动物、人的血液与海的血液与海洋中各种元洋中各种元素的含量虽素的含量虽然不同，但然不同，但元素间的比元素间的比例和趋势十例和趋势十分接近。分接近。由于陆地上由于陆地上元素的丰度元素的丰度与海洋不同与海洋不同，需要额外，需要额外的补充。的补充。第5章 土壤质量监测v土是岩石风化的产物，土粒的矿物成分取决土是岩石风化的产物，土粒的矿物成分取决于成土母岩的矿物成分风化后的风化作用，于成土母岩的矿物成分风化后的风化作用，一般可分为两类：一般可分为两类：v原生矿物：石英、长石、云母；岩石物理风原生矿物：石英、长石、云母；岩石物理风化生成的土粒，土粒较粗，多呈浑圆状、块化生成的土粒，土粒较粗，多呈浑圆状、块状或板状，吸附水的能力较弱，性质稳定，状或板状，吸附水的能力较弱，性质稳定，无塑性无塑性v次生矿物次生矿物 ：化学风化的产物，性质与母岩完：化学风化的产物，性质与母岩完全不同，一般为粘土矿物全不同，一般为粘土矿物 第5章 土壤质量监测v原生矿物是指在土壤形成过程中未改变原生矿物是指在土壤形成过程中未改变化学组成和晶体结构的化学组成和晶体结构的原始成岩矿物原始成岩矿物。v是土壤中矿物的粗质部分和各种化学元是土壤中矿物的粗质部分和各种化学元素的最初来源。素的最初来源。v只有通过化学风化分解后，才能释放并只有通过化学风化分解后，才能释放并供给植物生长所需的养分。供给植物生长所需的养分。v土壤中原生矿物存在的数量和类型，取土壤中原生矿物存在的数量和类型，取决于土壤发生环境和和发育程度。决于土壤发生环境和和发育程度。第5章 土壤质量监测v岩石经化学风化后新生成的矿物；岩石经化学风化后新生成的矿物；v包括简单盐类，铁、铝氧化物和次生铝包括简单盐类，铁、铝氧化物和次生铝硅酸盐。其中铁、铝氧化物和次生铝硅硅酸盐。其中铁、铝氧化物和次生铝硅酸盐是土壤矿物质中最细小的部分，常酸盐是土壤矿物质中最细小的部分，常称为称为v粘土矿物形成的粘粒具有吸附、保存呈粘土矿物形成的粘粒具有吸附、保存呈离子态养分的能力，使土壤具有保肥性。离子态养分的能力，使土壤具有保肥性。第5章 土壤质量监测表表5.1 我国土粒分级标准我国土粒分级标准颗粒名称颗粒名称粒径粒径/mm石块石块10石砾石砾粗砾粗砾103细砾细砾31沙砾沙砾粗沙砾粗沙砾10.25细沙砾细沙砾0.250.05粉粒粉粒粗粉粒粗粉粒0.050.01细粉粒细粉粒0.010.005黏粒黏粒粗黏粒粗黏粒0.0050.001细黏粒细黏粒0.001第5章 土壤质量监测表表5.2 国际制土壤质地分类国际制土壤质地分类质地分类各级土粒质量分数/质地名称黏粒(2mm2mm的颗粒占全重的的颗粒占全重的25255050粗砂粗砂粒径粒径0.5mm0.5mm的颗粒超过全重的的颗粒超过全重的5050中砂中砂粒径粒径0.25mm0.25mm的颗粒超过全重的的颗粒超过全重的5050细砂细砂粒径粒径0.75mm0.75mm的颗粒超过全重的的颗粒超过全重的8585粉砂粉砂粒径粒径0.75mm0.75mm的颗粒超过全重的的颗粒超过全重的5050v指粒径大于指粒径大于2mm2mm的颗粒含量不超过全重的的颗粒含量不超过全重的50%50%、粒径大于粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒超过全重的颗粒超过全重50%50%的土。的土。v分类：砂土按粒组含量分类如下表分类：砂土按粒组含量分类如下表第5章 土壤质量监测v定义：粉土是指粒径大于定义：粉土是指粒径大于0.075 mm0.075 mm的颗粒的颗粒含量不超过总质量的含量不超过总质量的5050，且塑性指数，且塑性指数 Ip10Ip10的土。的土。v粉土是介于砂土和粘性土之间的过渡性土类，粉土是介于砂土和粘性土之间的过渡性土类，它具有砂土和粘性土的某些特征，它具有砂土和粘性土的某些特征，v根据粘粒含量可以将粉土再划分为根据粘粒含量可以将粉土再划分为砂质粉土砂质粉土和和粘质粉土粘质粉土。第5章 土壤质量监测v定义：粘性土是指塑性指数定义：粘性土是指塑性指数1010的土。的土。v根据塑性指数大小，粘性土可再划分为粉质根据塑性指数大小，粘性土可再划分为粉质粘土和粘土两个亚类：粘土和粘土两个亚类：当当 10Ip17 1017 17 时为粘土时为粘土第5章 土壤质量监测v界限含水量：粘性土由一种状态转到另一种状态时界限含水量：粘性土由一种状态转到另一种状态时的分界含水量。的分界含水量。液限液限w wL L：流动状态与可塑状态间的分界含水量称液限；：流动状态与可塑状态间的分界含水量称液限；塑限塑限w wp p：可塑状态与半固体状态间分界含水量称塑限；：可塑状态与半固体状态间分界含水量称塑限；缩限缩限w ws s：半固体状态与固体状态间的分界含水量称缩限。半固体状态与固体状态间的分界含水量称缩限。第5章 土壤质量监测 由进入土壤的植物、动物、微生物残体及施入土由进入土壤的植物、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非腐殖物质和和腐殖物质腐殖物质两类；是土壤两类；是土壤 形成的重要形成的重要基础，与土壤矿物质共同构成土壤的固相部分。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。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。适宜时，就能促进微生物的旺盛活动。第5章 土壤质量监测v非腐殖物质：非腐殖物质：包括糖类化合物包括糖类化合物(如淀粉、纤维素如淀粉、纤维素等等)、含氮有机合物及有机磷和有机硫化合物。、含氮有机合物及有机磷和有机硫化合物。v腐殖物质腐殖物质：是植物残体中稳定性较大的木质素及：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。冲、氧化还原作用及生理活性等性能。第5章 土壤质量监测 土壤中生活的微生物土壤中生活的微生物(细菌、真菌、放线菌、细菌、真菌、放线菌、藻类等藻类等)及动物及动物(原生动物、蚯蚓、线虫类等原生动物、蚯蚓、线虫类等)对进对进入土壤的有机污染物的降解及无机污染物入土壤的有机污染物的降解及无机污染物(如重金如重金属属)的形态转化起着主导作用，是土壤净化功能的的形态转化起着主导作用，是土壤净化功能的主要贡献者。主要贡献者。细菌细菌放线菌放线菌蚯蚓蚯蚓线虫线虫图图5.1 土壤微生物和动物土壤微生物和动物第5章 土壤质量监测 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。(四四)土壤溶液土壤溶液图图5.2 土壤溶液的来源土壤溶液的来源第5章 土壤质量监测v土壤空气存在于未被水分占据的土壤孔隙中，来源于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大气、生物化学反应和化学反应产生的气体(如甲烷、如甲烷、硫化氢、氢气、氮氧化物、二氧化碳等硫化氢、氢气、氮氧化物、二氧化碳等)。第5章 土壤质量监测第5章 土壤质量监测(二二)酸碱性酸碱性 土壤的酸碱度可以划分为土壤的酸碱度可以划分为九级九级：pH4.5pH5.5pH5.56.06.0为酸性土；为酸性土；pH6.0pH6.06.56.5为弱酸性土；为弱酸性土；pH6.5pH6.57.07.0为中性土；为中性土；pH7.0pH7.07.57.5为弱碱性土；为弱碱性土；pH7.5pH7.58.58.5为碱性土；为碱性土；pH8.5pH8.59.59.5为强碱性土；为强碱性土；pH9.5pH9.5为极强碱性土。为极强碱性土。中国土壤的中国土壤的pHpH大多在大多在4.54.58.58.5范围内，并呈东南酸西北碱的规律。范围内，并呈东南酸西北碱的规律。第5章 土壤质量监测(三三)氧化氧化-还原性还原性 因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机物质，使其具有氧化性和还原性，可以用氧化还原电物质，使其具有氧化性和还原性，可以用氧化还原电位位(E Eh h)来衡量。来衡量。E Eh h300mV300mV：氧化体系起主导作用，土壤处于氧：氧化体系起主导作用，土壤处于氧化状态。化状态。E Eh h300mV300mV：还原体系起主导作用，土壤处于：还原体系起主导作用，土壤处于还原状态。还原状态。第5章 土壤质量监测第5章 土壤质量监测表表5.3 全国土壤全国土壤(A层层)背景值背景值 单位：g/kgA层指土壤表层或耕层。元素算术几何95%置信度范围值元素算术几何95%置信度范围值均值标准差均值标准差均值标准差均值标准差As 11.27.869.21.912.533.5K1.860.4631.791.3420.942.97Cd 0.0970.0790.0742.1180.0170.333Ag0.1320.0980.1051.9730.0270.409Co 12.76.4011.21.674.031.2Be1.950.7311.821.4660.853.91Cr 61.031.0753.91.6719.3150.2Mg 0.780.4330.632.0800.021.64Cu 22.611.4120.01.667.355.1Ca1.541.6330.714.4090.014.8F478197.74401.501911012Ba469134.74501.30251809Hg 0.0650.0800.0402.6020.0060.272B47.832.5538.71.989.9151.3Mn 583362.84821.901301786Al6.621.6266.411.3073.379.87Ni 26.914.3623.41.747.771.0Ge1.700.301.701.191.202.40Pb 26.012.3723.61.5410.056.1Sn2.601.542.301.710.806.70Se 0.2900.2550.2152.1460.0470.933Sb1.210.6761.061.6760.382.98V82.432.6876.41.4834.8168.2Bi0.370.2110.321.6740.120.88Zn 74.232.7867.71.5428.4161.1Mo 2.02.541.202.860.109.6Li 32.515.4829.11.6211.176.4I3.764.4432.382.4850.3914.71Na 1.020.6260.683.1860.012.27Fe2.940.9842.731.6021.054.84第5章 土壤质量监测土壤背景值的表达方法：土壤背景值的表达方法：算术平均值算术平均值算术平均值算术平均值标准偏差标准偏差几何平均值几何平均值几何标准偏差几何标准偏差 我国土壤元素背景值的表达方法：我国土壤元素背景值的表达方法：95%95%置信度置信度如元素测定值符合正态分布：如元素测定值符合正态分布：用算术平均值用算术平均值 如元素测定值呈对数正态分布：如元素测定值呈对数正态分布：用几何平均值用几何平均值22MDDMxsx2DM sx2第5章 土壤质量监测n 自 然 土 壤 剖自 然 土 壤 剖面 可 以 划 分 为面 可 以 划 分 为几个基本土层，几个基本土层，从地表向下为：从地表向下为：n枯枝落叶层（枯枝落叶层（O O）n腐殖质层（腐殖质层（A A）n淋溶层（淋溶层（E E）n淀积层（淀积层（B B）n母质层（母质层（C C）nA A、E E、B B层合称为层合称为土体土体，是成土作用最为活跃的层次和，是成土作用最为活跃的层次和真正意义上的土壤层。真正意义上的土壤层。第5章 土壤质量监测枯枝落叶层枯枝落叶层腐殖质层腐殖质层淋溶层淋溶层淀积层淀积层母质层母质层第5章 土壤质量监测 第5章 土壤质量监测 规定了土壤中污染物的最高允许浓度或范围，规定了土壤中污染物的最高允许浓度或范围，是判断土壤质量的依据。是判断土壤质量的依据。我国颁布的这类标准有土壤环境质量标准我国颁布的这类标准有土壤环境质量标准(GB(GB 156181995)156181995)、无公害农产品蔬菜产地土壤环境、无公害农产品蔬菜产地土壤环境质量指标质量指标(GB/T184072001)(GB/T184072001)、无公害农产品茶叶、无公害农产品茶叶产地土壤环境质量指标产地土壤环境质量指标(NY50202001)(NY50202001)；有的省；有的省(市市)还制定了同类地方标准。还制定了同类地方标准。第5章 土壤质量监测级别一级二级三级土壤pH自然背景7.56.5项 目镉 汞 砷水田旱田铜农田果园铅 铬水田旱地0.200.151515353590900.300.303040501502502501500.300.5025301002003003002000.601.020251002003503502501.01.53040400400500400300六六六 滴滴锑 0.050.050.500.501.01.0第5章 土壤质量监测项 目指 标p6.5p=6.57.5p6.5总 汞0.30.51.0总 砷403025铅100150150镉0.30.30.6六价铬150200250六六六.50.50.5第5章 土壤质量监测v制订土壤环境质量监测方案和制订水环境监测质量制订土壤环境质量监测方案和制订水环境监测质量及空气监测质量方案一样，首先要根据监测目的进及空气监测质量方案一样，首先要根据监测目的进行调查研究，收集相关资料，在综合分析的基础上行调查研究，收集相关资料，在综合分析的基础上，合理布设采样点，确定监测项目和采样方法，选，合理布设采样点，确定监测项目和采样方法，选择监测方法，建立质量保证程序和措施，提出监测择监测方法，建立质量保证程序和措施，提出监测数据处理要求，并安排实施计划。下面结合数据处理要求，并安排实施计划。下面结合土壤土壤环境质量标准环境质量标准（GB15618-1995GB15618-1995）和）和农田土壤环农田土壤环境保护质量监测技术规范境保护质量监测技术规范（NY/T-2000NY/T-2000）有关内）有关内容加以解释。容加以解释。第5章 土壤质量监测第5章 土壤质量监测 3.3.污染物土地处理的动态监测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。分利用土地的净化能力，又可防止土壤污染。4.4.土壤背景值调查土壤背景值调查 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。的背景值水平和变化。第5章 土壤质量监测 二、资料的收集二、资料的收集 自然环境方面的资料：土壤类型、植被、区域土自然环境方面的资料：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。系、地下水、地质、地形地貌、气象等。社会环境方面的资料：工农业生产布局、工业污社会环境方面的资料：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、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。口分布、地方病等。三、监测项目三、监测项目 根据监测目的确定：背景值要求测定土壤中各根据监测目的确定：背景值要求测定土壤中各种元素的含量；污染事故监测仅测定可能造成土壤污种元素的含量；污染事故监测仅测定可能造成土壤污染的项目；土壤质量监测测定影响自然生态和植物正染的项目；土壤质量监测测定影响自然生态和植物正常生长及危害人体健康的项目。常生长及危害人体健康的项目。第5章 土壤质量监测第5章 土壤质量监测(二二)采样点数量采样点数量 根据监测目的、区域范围大小及其环境状况等根据监测目的、区域范围大小及其环境状况等因素确定。一般每个采样单元最少设因素确定。一般每个采样单元最少设3 3个采样点。个采样点。单个采样单元内采样点数可按下式估算：单个采样单元内采样点数可按下式估算：式中：式中：n n每个采样单元布设的最少采样点数；每个采样单元布设的最少采样点数；s s样本相对标准偏差，即变异系数；样本相对标准偏差，即变异系数；t t置信因子，当置信水平为置信因子，当置信水平为95%95%时，时，t t值为值为1.961.96；d d允许偏差，当规定抽样精度不低于允许偏差，当规定抽样精度不低于80%80%时，时，d d取取0.20.2。2)(dtsn第5章 土壤质量监测 (三三)采样点布设方法采样点布设方法 1.1.对角线布点法对角线布点法 适用于面积较小、地势平坦的污水适用于面积较小、地势平坦的污水灌溉或污染河水灌溉的田块。灌溉或污染河水灌溉的田块。2.2.梅花形布点法梅花形布点法 适用于面积较小、地势平坦、土壤适用于面积较小、地势平坦、土壤物质和污染程度较均匀的地块。物质和污染程度较均匀的地块。3.3.棋盘式布点法棋盘式布点法 适用于中等面积、地势平坦、地形适用于中等面积、地势平坦、地形完整开阔的地块，一般设完整开阔的地块，一般设1010个以上分点。个以上分点。该法也适用于受固体废物污染的土壤，该法也适用于受固体废物污染的土壤，应设应设2020个以上分点。个以上分点。对角线布点法对角线布点法梅花形布点法梅花形布点法棋盘式布点法棋盘式布点法第5章 土壤质量监测 4.4.蛇形布点法蛇形布点法 适用于面积较大、地势不很平坦、适用于面积较大、地势不很平坦、土壤不够均匀的田块。土壤不够均匀的田块。5.5.放射状布点法放射状布点法 适用于大气污染型土壤。适用于大气污染型土壤。6.6.网格布点法网格布点法 适用于地形平缓的地块。农用化适用于地形平缓的地块。农用化学物质污染型土壤、土壤背景值调学物质污染型土壤、土壤背景值调查常用这种方法。查常用这种方法。对于综合污染型土壤，还可以采对于综合污染型土壤，还可以采用两种以上布点方法相结合的方法。用两种以上布点方法相结合的方法。蛇形布点法蛇形布点法放射状布点法放射状布点法网格布点法网格布点法第5章 土壤质量监测包括土壤样品包括土壤样品预处理预处理方法和方法和分析测定分析测定方法。方法。分析测定常用原子吸收分光光度法、分光光度分析测定常用原子吸收分光光度法、分光光度法、原子荧光法、气相色谱法、电化学分析法及化法、原子荧光法、气相色谱法、电化学分析法及化学分析法等。学分析法等。选择分析方法的原则：选择分析方法的原则：第一，标准方法；第一，标准方法；第二，权威部门规定或推荐的方法第二，权威部门规定或推荐的方法;第三，自选等效方法。第三，自选等效方法。第5章 土壤质量监测表表 5.6 5.6 农田土壤质量监测分析方法（必测元素部分）农田土壤质量监测分析方法（必测元素部分）监测项目监测项目监测分析方法监测分析方法方法来源方法来源必测元素必测元素镉镉石墨炉原子吸收分光光度法石墨炉原子吸收分光光度法GB/T 171411997KIMIBK萃取原子吸收分光光度法萃取原子吸收分光光度法总汞总汞冷原子荧光法冷原子荧光法冷原子吸收法冷原子吸收法GB/T 171361997总砷总砷二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法GB/T 171341997硼氢化钾硝酸银分光光度法硼氢化钾硝酸银分光光度法GB/T 171351997氢化物原子荧光法氢化物原子荧光法铜铜火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法GB/T 171381997铅铅石墨炉原子吸收分光光度法石墨炉原子吸收分光光度法GB/T 171411997KIMIBK萃取原子吸收分光光度法萃取原子吸收分光光度法GB/T 171401997总铬总铬火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法GB/T 171371997二苯碳酰二肼分光光度法二苯碳酰二肼分光光度法锌锌火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法GB/T 171381997镍镍火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法GB/T 171391997六六六六六六气相色谱法气相色谱法GB/T 145501997滴滴涕滴滴涕气相色谱法气相色谱法GB/T 145501997pHpH玻璃电极法玻璃电极法第5章 土壤质量监测 包括实验用分析仪器、量器、试剂、标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。果的数据处理要求等。六、土壤监测质量控制六、土壤监测质量控制第5章 土壤质量监测七、农田土壤环境质量评价七、农田土壤环境质量评价 (一一)评价参数评价参数 污染物背景值）污染物质量标准值污染物实测值土壤单项污染指数(2)()(22最大单项污染指数平均单项污染指数土壤综合污染指数标准值标准值实测值污染物超标倍数100%监测样本总数超标样本总数）土壤污染样本超标率（第5章 土壤质量监测 (二二)评价方法评价方法 以单项污染指数为主。当区域内土壤质量作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。指数评价。100%监测总面积超标点面积之和）土壤污染面积超标率（100%各项污染指数之和某项污染指数）土壤污染分担率（第5章 土壤质量监测土壤级别综合污染指数（P综）污染等级污染水平1P综0.7安全清洁20.7P综1.0警戒限尚清洁31.0P综2.0轻污染土壤污染超过背景值，作物开始污染42.03.0重污染土壤、作物受污染已相当严重第5章 土壤质量监测 土壤样品的采集和处理是土土壤样品的采集和处理是土壤分析工作的一个重要环节，采集壤分析工作的一个重要环节，采集有代表性的样品，是测定结果能如有代表性的样品，是测定结果能如实反映土壤环境状况的先决条件。实反映土壤环境状况的先决条件。实验室工作者只能对来样的分析结实验室工作者只能对来样的分析结果负责，如果送来的样品不符合要果负责，如果送来的样品不符合要求，那么任何精密仪器和熟练的分求，那么任何精密仪器和熟练的分析技术都将毫无意义。因此，分析析技术都将毫无意义。因此，分析结果能否说明问题，关键在于样品结果能否说明问题，关键在于样品的采集和处理。的采集和处理。第三节第三节 土壤样品的采集与加工管理土壤样品的采集与加工管理第5章 土壤质量监测第5章 土壤质量监测2.2.剖面样品剖面样品了解土壤污染深度时采集剖面样品：按土壤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。剖面层次分层采样。A层层(耕作层耕作层)B层层(亚层、淀积层亚层、淀积层)C层层(风化母岩风化母岩层、母质层层、母质层)底岩层底岩层第5章 土壤质量监测v剖面规格一般为长剖面规格一般为长1.5m1.5m、宽、宽0.8m0.8m、深、深1.0m1.0m，每个剖面采集每个剖面采集A A、B B、C C三层土样。过渡层（三层土样。过渡层（ABAB、BCBC）一般不采样。）一般不采样。当地下水位较高时，挖当地下水位较高时，挖至地下水出露时止。现至地下水出露时止。现场记录实际采样深度，场记录实际采样深度，如如0 02020、50506565、8080100cm100cm。第5章 土壤质量监测v 在各层次典型中心部位自下而上采样，切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；忌混淆层次、混合采样；v 在山地土壤土层薄的地区，在山地土壤土层薄的地区，B B层发育不完整层发育不完整时，只采时，只采A A、C C层样；层样；v 干旱地区剖面发育不完整的土壤，采集表干旱地区剖面发育不完整的土壤，采集表层（层（0 020cm20cm）、中土层（）、中土层（50cm50cm）和底土）和底土层（层（100cm100cm）附近的样品）附近的样品。注意：第5章 土壤质量监测（二）采样时间和频率（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，其他项目目一年测定一次，其他项目3 35 5年测定一次。年测定一次。（三）采样量及注意事项（三）采样量及注意事项 （1 1）填写土壤样品标签、采样记录、样品登）填写土壤样品标签、采样记录、样品登记表。记表。1 1份放入样品袋内，份放入样品袋内，1 1份扎在袋口。份扎在袋口。（2 2）测定重金属的样品，尽量用竹铲、竹片）测定重金属的样品，尽量用竹铲、竹片直接采集样品。直接采集样品。第5章 土壤质量监测v土壤的不均一性是造成采样误差的最主要原因。土壤的不均一性是造成采样误差的最主要原因。v土壤是固、气、液三相组成的分散体系，各种外土壤是固、气、液三相组成的分散体系，各种外来物进入土壤后流动、迁移、混合较难，所以采来物进入土壤后流动、迁移、混合较难，所以采集的样品往往具有局限性。一般情况下，采样误集的样品往往具有局限性。一般情况下，采样误差要比分析误差高得多。为保证样品的代表性，差要比分析误差高得多。为保证样品的代表性，必须采取以下两个技术措施控制采样误差。必须采取以下两个技术措施控制采样误差。第5章 土壤质量监测 （1 1）采样前要进行现场勘察和有关资料的收集）采样前要进行现场勘察和有关资料的收集，根据土壤类型、肥力等级和地形等因素将研究范，根据土壤类型、肥力等级和地形等因素将研究范围划分为若干个采样单元，每个采样单元的土壤要围划分为若干个采样单元，每个采样单元的土壤要尽可能均匀一致。尽可能均匀一致。（2 2）要保证有足够多的采样点，使之能充分代）要保证有足够多的采样点，使之能充分代表采样单元的土壤特性。采样点的多少，取决于研表采样单元的土壤特性。采样点的多少，取决于研究范围的大小，研究对象的复杂程度和试验研究所究范围的大小，研究对象的复杂程度和试验研究所要求的精密度等因素。采样点设置过少，所采样品要求的精密度等因素。采样点设置过少，所采样品的偶然性增加，缺乏足够的代表性；采样点设置过的偶然性增加，缺乏足够的代表性；采样点设置过多，则增大了采样的工作量，浪费了人力、物力和多，则增大了采样的工作量，浪费了人力、物力和财力。财力。控制措施控制措施第5章 土壤质量监测二、样品加工与管理二、样品加工与管理 (一一)样品加工处理样品加工处理 制成满足分析要求的土壤样品；制成满足分析要求的土壤样品；测定不稳定的项目用新鲜土样（如游离挥发酚、测定不稳定的项目用新鲜土样（如游离挥发酚、NH3-N、NO3-N、Fe2+）;测定多数稳定项目用风干土样。测定多数稳定项目用风干土样。程序是：风干程序是：风干 磨细磨细 过筛过筛 混合混合 分装分装第5章 土壤质量监测第5章 土壤质量监测 (二二)样品管理样品管理v 建立严格的管理制度和岗位责任制，按照规定的建立严格的管理制度和岗位责任制，按照规定的方法和程序工作，认真按要求做好各项记录。方法和程序工作，认真按要求做好各项记录。v 风干土样存于阴凉、干燥、的样品库内；新鲜土风干土样存于阴凉、干燥、的样品库内；新鲜土壤样品，放在玻璃瓶中，置于低于壤样品，放在玻璃瓶中，置于低于44的冰箱内的冰箱内存放，保存半个月。存放，保存半个月。第5章 土壤质量监测第5章 土壤质量监测(一一)酸分解法酸分解法称消解法，是测定土壤中重金属常选用的方法。称消解法，是测定土壤中重金属常选用的方法。常用混合酸消解体系，必要时加入氧化剂或还原剂加常用混合酸消解体系，必要时加入氧化剂或还原剂加速消解反应。速消解反应。(二二)碱熔分解法碱熔分解法将土壤样品与碱混合，在高温下熔融，使样品分将土壤样品与碱混合，在高温下熔融，使样品分解。解。第5章 土壤质量监测(三三)高压釜密闭分解法高压釜密闭分解法将用水润湿、加入混合酸并摇匀的土样放入密将用水润湿、加入混合酸并摇匀的土样放入密封的聚四氟乙烯坩埚内，置于耐压的不锈钢套筒中封的聚四氟乙烯坩埚内，置于耐压的不锈钢套筒中，放在烘箱内加热（一般不超过，放在烘箱内加热（一般不超过180180）分解。）分解。(四四)微波炉加热分解法微波炉加热分解法将土壤样品和混合酸放入聚四氟乙烯容器中，将土壤样品和混合酸放入聚四氟乙烯容器中，置于微波炉内加热使试样分解的方法。置于微波炉内加热使试样分解的方法。第5章 土壤质量监测第5章 土壤质量监测三、净化（分离）和浓缩三、净化（分离）和浓缩 消除干扰、浓缩待测成分常用净化方法有层析消除干扰、浓缩待测成分常用净化方法有层析法、蒸馏法等；法、蒸馏法等；浓缩方法有浓缩方法有K-DK-D浓缩器法、蒸发法等。浓缩器法、蒸发法等。第5章 土壤质量监测样品在样品在105 105 烘干、称重、计算。烘干、称重、计算。100%烘干土样烘干土样风干土样）含水率（第五节第五节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定第5章 土壤质量监测v测定要点：测定要点：称取通过称取通过1 mm1 mm孔径筛的土样孔径筛的土样10 g10 g于烧于烧杯中，加无二氧化碳蒸馏水杯中，加无二氧化碳蒸馏水25 25 mLmL，轻轻摇动后用，轻轻摇动后用电磁搅拌器搅拌电磁搅拌器搅拌1 min1 min，使水和土充分混合均匀，使水和土充分混合均匀，放置放置30 min30 min，用，用pHpH计测量上部浑浊液的计测量上部浑浊液的pHpH值。值。v干扰因素：干扰因素：土粒的粗细及水、土比例均对土粒的粗细及水、土比例均对pHpH值有值有影响。一般酸性土壤的水土比保持影响。一般酸性土壤的水土比保持51511111；碱性；碱性土壤水土比以土壤水土比以1111或或2.512.51为宜，水土比增加，测得为宜，水土比增加，测得pHpH值偏高。值偏高。第5章 土壤质量监测v用一定量的水从一定量土壤中经一定时间浸提出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；来的水溶性盐分；v测定方法测定方法有重量法、比重计法、电导法、阴阳离有重量法、比重计法、电导法、阴阳离子总和计算法等。子总和计算法等。第5章 土壤质量监测15%过氧化过氧化氢氢可溶性可溶性盐分总量盐分总量 水浴蒸水浴蒸干恒重干恒重 残渣烘残渣烘至恒重至恒重 105烘箱烘箱已恒重蒸已恒重蒸发皿蒸干发皿蒸干50 100mL滤液滤液抽滤抽滤振荡振荡无无CO2水水500mL注意：水土比例大小和振荡提取时间影响土壤注意：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。减少空气中二氧化碳的影响。土样土样1000g第5章 土壤质量监测配标液配标液土样预处理土样预处理(消解消解)标液及样品测定标液及样品测定结果计算结果计算分光光度法分光光度法原子吸收法原子吸收法原子荧光法原子荧光法v土壤中金属化合物的测定方法与土壤中金属化合物的测定方法与水和废水监测水和废水监测中中金属化合物的测定方法基本相同，仅在预处理方法和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。测定程序一般为：测量条件方面有差异。测定程序一般为：第5章 土壤质量监测表表 5.8 部分金属元素原子吸收测定条件部分金属元素原子吸收测定条件方法方法火焰原子吸收法火焰原子吸收法石墨炉原子吸收法石墨炉原子吸收法元素元素铜铜锌锌铬铬镍镍铅铅镉镉测定波长测定波长/nm324.8213.8357.9232.0283.3228.8通带宽度通带宽度/nm1.31.30.70.21.31.3灯电流灯电流/mA7.57.512.57.57.5火焰性质火焰性质氧化性氧化性氧化性氧化性还原性还原性中性中性其他可测定波长其他可测定波长/nm327.4，225.8307.6359.0，360.5，425.4干燥干燥/(s-1)80100/2080100/20灰化灰化/(s-1)700/20500/20原子化原子化/(s-1)2000/51500/20消除消除/(s-1)2700/33600/3氩气流量氩气流量/(mLmin-1)200200原子化阶段是否停气原子化阶段是否停气是是否否进样量进样量/L1010第5章 土壤质量监测 (一一)六六六和滴滴涕六六六和滴滴涕 广泛使用气相色谱法。广泛使用气相色谱法。土样中有机物萃取土样中有机物萃取 色谱法测定（色谱法测定（ECDECD检测器）检测器）1.1.方法原理方法原理v 用丙酮用丙酮-石油醚提取土壤样品中的六六六和滴滴涕，经硫酸石油醚提取土壤样品中的六六六和滴滴涕，经硫酸净化处理后，用带电子捕获检测器的气相色谱仪测定。根净化处理后，用带电子捕获检测器的气相色谱仪测定。根据色谱峰进行两种物质异构体的定性分析；根据峰高据色谱峰进行两种物质异构体的定性分析；根据峰高(或峰或峰面积面积)进行各组分的定量分析。进行各组分的定量分析。第5章 土壤质量监测 2.2.仪器及条件仪器及条件v主要仪器是主要仪器是:带电子捕获检测器的气相色谱仪；带电子捕获检测器的气相色谱仪；全玻璃进样器；长全玻璃进样器；长1.81.82.0m2.0m，内径，内径2 23mm3mm螺螺旋状硬质玻璃填充柱。旋状硬质玻璃填充柱。v色谱条件：固定液：色谱条件：固定液：1.5%OV-17(1.5%OV-17(甲基硅酮甲基硅酮)+1.95%QF-1(+1.95%QF-1(氟代烷基硅氧烷聚合物氟代烷基硅氧烷聚合物)；8080100100目目ChromosorbChromosorb W AW-DMCS W AW-DMCS担体；气化室担体；气化室温度：温度：220220；柱温：；柱温：195195；载气；载气(N(N2 2)流速：流速：404070mL/min70mL/min。第5章 土壤质量监测(1)(1)样品预处理：准确称取样品预处理：准确称取20g20g土样，先用石油醚土样，先用石油醚-丙酮丙酮(1:1)(1:1)于索氏提取器中提取，再用浓硫酸和无水硫于索氏提取器中提取，再用浓硫酸和无水硫酸钠净化。酸钠净化。(2)(2)定性和定量分析：用色谱纯定性和定量分析：用色谱纯-六六六、六六六、-六六六六、六六、-六六六、六六六、-六六六、六六六、p p,p p-DDE-DDE、o o,p p-DDT-DDT、p p,p p-DDD-DDD、p p,p p-DDT-DDT和异辛烷、石油醚配制标准工和异辛烷、石油醚配制标准工作溶液；分别吸取标液和样品试液近样，记录标液和样作溶液；分别吸取标液和样品试液近样，记录标液和样品色谱图，根据保留时间定性、峰高品色谱图，根据保留时间定性、峰高(或峰面积或峰面积)定量。定量。用外标法计算土壤样品中农药含量。用外标法计算土壤样品中农药含量。3.3.测定要点测定要点第5章 土壤质量监测第5章 土壤质量监测(二二)苯并苯并(a a)芘的测定芘的测定测定方法有：测定方法有：紫外分光光度法、荧光分光光度法、高效液相紫外分光光度法、荧光分光光度法、高效液相色谱法等。色谱法等。紫外分光光度法适于苯并紫外分光光度法适于苯并(a a)芘含量芘含量5g/kg5g/kg的的土壤，如苯并土壤，如苯并(a a)芘含量芘含量5 5 gg/kg/kg，则用荧光分光光，则用荧光分光光度法。度法。第5章 土壤质量监测土样土样50水浴提水浴提取取滤液滤液测定测定氧化铝层析氧化铝层析柱分离两次柱分离两次提取液提取液水浴蒸发近干水浴蒸发近干氯仿氯仿环己烷环己烷过滤过滤第5章 土壤质量监测第5章 土壤质量监测v土壤样品于索氏提器内用环己烷提取苯并土壤样品于索氏提器内用环己烷提取苯并(a a)芘；芘；v提取液注入高效液相色谱仪测定。提取液注入高效液相色谱仪测定。第5章 土壤质量监测v何谓土壤背景值？土壤背景值的表示方法有何谓土壤背景值？土壤背景值的表示方法有哪些？哪些？v论述土壤环境容量与土壤环境质量之间的关论述土壤环境容量与土壤环境质量之间的关系。系。v简述土壤样品的布点和采样方法。简述土壤样品的布点和采样方法。v简述土壤中重金属元素的分析方法。简述土壤中重金属元素的分析方法。v简述土壤中有机污染物的分析测定方法。简述土壤中有机污染物的分析测定方法。第5章 土壤质量监测编号土壤试液量/ml加入镉标液(5ug/mL)量/mL吸光度1500.033250.50.0683510.099451.50.136为求某土壤含水量，用天平称取适量的土壤，置于已恒重为求某土壤含水量，用天平称取适量的土壤，置于已恒重42.18g42.18g的铝盒的铝盒中，称得其质量为中，称得其质量为115.25g115.25g，接着放入烘箱中于，接着放入烘箱中于1051052020烘至恒重为烘至恒重为88.25g88.25g，求此土壤中的含水率。，求此土壤中的含水率。用火焰原子吸收分光光度法测定土壤中镍。称取风干土壤用火焰原子吸收分光光度法测定土壤中镍。称取风干土壤0.5000g0.5000g（含水（含水率为率为7.2%7.2%），经消解后定容至），经消解后定容至50.0mL50.0mL，用标准曲线法测得此溶液镍含量为，用标准曲线法测得此溶液镍含量为30.030.0 g g，求被测土壤中镍含量。，求被测土壤中镍含量。为测定土壤溶液中镉的含量，于四份为测定土壤溶液中镉的含量，于四份5mL5mL土壤溶液中分别加入镉标准溶液土壤溶液中分别加入镉标准溶液（加入量见表），均用水稀释至（加入量见表），均用水稀释至10mL10mL，在原子吸收分光光度计上测得吸光度，在原子吸收分光光度计上测得吸光度依次为依次为0.0330.033、0.0680.068、0.0990.099、0.1360.136。计算此土壤试液中镉的含量是多少？。计算此土壤试液中镉的含量是多少？第5章 土壤质量监测v土壤环境质量标准土壤环境质量标准将土壤分为哪几类将土壤分为哪几类?各类土各类土壤的功能和保护目标是什么壤的功能和保护目标是什么?v怎样用玻璃电极法测定土壤样品的怎样用玻璃电极法测定土壤样品的pHpH值值?测定中应测定中应注意哪些问题注意哪些问题?第5章 土壤质量监测