第五章：土壤质量监测 第一节 土壤的基本知识 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 第一节 土壤的基本知识 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：土壤的基本知识 一、土壤组成：土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、水分和空气等固、液、气三相组成的复杂体系。 1、土壤矿物质：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95％～98％。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。

矿物质(质量占固相总质量的95％～98％) 土壤固相 (占容积的50％) 有机质和生物（质量占固相总质量的2％～5％） 土壤 土壤溶液 空隙 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。

土壤矿物质按其组成分为： 原生矿物质 ：它是各种岩石经受不同程度的物理风化，仍遗留在土壤中的一类矿物，其原来的化学组成没有改变。 次生矿物质：次生矿物质大多是原生矿物质经风化后形成的新矿物

b、土壤矿物质的化学组成：与岩石中各元素的含量相似。 c、土壤机械组成：指不同大小颗粒（砂粒、粉沙粒、粘粒）的相对含量。 我国土壤粒级分类参见书263页表5-1国际制土壤质地分类见表5-2

表5.1 我国土粒分级标准 颗粒名称 粒径/mm 石块 >10 石砾 粗砾 10～3 细砾 3～1 沙砾 粗沙砾 1～0.25 细沙砾 0.25～0.05 粉粒 粗粉粒 0.05～0.01 细粉粒 0.01～0.005 黏粒 粗黏粒 0.005～0.001 细黏粒 <0.001

表5.2 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 (<0.002mm) 粉沙砾 表5.2 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 (<0.002mm) 粉沙砾 (0.002~0.02mm) 沙砾 (0.02~2mm) 类别 砂土类 砂土及壤质砂土 0~15 85~100 壤土类 砂质壤土 壤土 粉砂质壤土 0~45 35~45 45~100 55~85 40~55 0~55 黏壤土类 砂质黏壤土 黏壤土 粉砂质黏壤土 15~25 0~30 20~45 45~85 30~55 0~40 黏土类 砂质黏土 壤质黏土 粉砂质黏土 黏土 重黏土 25~45 45~65 65~100 0~20 45~75 0~35 55~75 10~55

2、土壤有机质：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（动植物残骸、腐殖质等） 3、土壤水和空气： 土壤水：溶有土壤中可溶成分的稀溶液 土壤空气：土壤中气体的总称

（三）土壤生物 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。 蚯蚓 放线菌 细菌 线虫 图5.1 土壤微生物和动物

二、土壤的基本性质 吸附性 酸碱性 土壤的酸碱度可以划分为九级： 中国土壤的pH大多在4.5～8.5范围内,并呈东南 酸西北碱的规律。土壤的酸碱性直接或间接地影响污染物在土壤中的迁移转化。 氧化-还原性

三、土壤背景值：判断土壤是否受到污染或污染程度的标准 土壤背景值又称土壤本底值，它代表一定环境单元中的一个统计量的特征值 背景值（地质学）：指在各区域正常地质地理条件和地球化学条件下元素在各类自然体中的正常含量 环境科学上：指在未受或少受人类影响下，尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。 ※不同土壤的本底值相差很大 （p266表5-3）

土壤背景值的表达方法： 算术平均值 算术平均值±标准偏差 几何平均值±几何标准偏差 我国土壤元素背景值的表达方法： 95%置信度 如元素测定值符合正态分布： 用算术平均值 如元素测定值呈对数正态分布： 用几何平均值

四、土壤污染 土壤污染物危害的表现形式：影响农作物生长、污染物被农作物吸收积累，通过食物链危害人体健 化学污染物 ： 生物类污染物 重金属 硫化物 氟化物 农药 ： 生物类污染物 病原微生物 污染物种类 放射性污染物： 90锶、137铯

五、土壤质量标准 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。 我国颁布的这类标准有土壤环境质量标准(GB 15618—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)还制定了这类地方标准。

第二节 土壤环境质量监测方案 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。 第二节 土壤环境质量监测方案 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。

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 自然环境方面的资料和 社会环境方面的资料： 三、监测项目（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。

四、采样点的布设 (一) 布设原则 (1) 合理地划分采样单元。 (2) 对于土壤污染监测，在有污染的地方布点。 (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。

(二) 采样点数量 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3个采样点。单个采样单元内采样点数可按下式估算： n——每个采样单元布设的最少采样点数； s——样本相对标准偏差，即变异系数； t——置信因子，当置信水平为95%时，t值为1.96； d——允许偏差，当规定抽样精度不低于80%时，d取0.2。

5. 放射状布点法： 适用于大气污染型土壤。 (三) 采样点布设方法 1、对角线法：面积小、平坦、污灌 2、梅花形法：面积较小、平坦、土壤均匀 3、棋盘式法：面积中等、平坦、地形完整、土壤不均匀 4、蛇形法：面积大、不平坦、土壤不均匀 5. 放射状布点法： 适用于大气污染型土壤。 6. 网格布点法：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 查常用这种方法。

五、监测方法 包括土壤样品预处理方法和分析测定方法。 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、电化学分析法及化学分析法等。 选择分析方法的原则： 第一，标准方法； 第二，权威部门规定或推荐的方法; 第三，自选等效方法。

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 (一) 评价参数

(二) 评价方法 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。

表5.7 土壤污染分极标准 土壤级别 综合污染指数 （P综） 污染等级 污染水平 1 P综≤0.7 安全 清洁 2 表5.7 土壤污染分极标准 土壤级别 综合污染指数 （P综） 污染等级 污染水平 1 P综≤0.7 安全 清洁 2 0.7<P综≤1.0 警戒限 尚清洁 3 1.0<P综≤2.0 轻污染 土壤污染超过背景值，作物开始污染 4 2.0<P综≤3.0 中污染 土壤、作物均受到中度污染 5 P综>3.0 重污染 土壤、作物受污染已相当严重

第三节 土壤样品的采集与加工管理 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，分析结果能否说明问题，关键在于样品的采集和处理。

一、土壤样品的采集 (一) 土壤样品的类型、采样深度及采样量 1. 混合样品 一般了解土壤污染状况时采集混合样品：将一个采样单元内各采样分点采集的土样混合均匀制成。 对种植一般农作物的耕地，只需采集0～20 cm耕作层土壤；对于种植果林类农作物的耕地，采集0～60cm耕作层土壤。

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。 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 图5.5 土壤剖面土层示意图 图5.6 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0～20、50～65、80～100cm。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。 图5.7 土壤剖面A、B、C层示意图

（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3～5年测定一次。 （三）采样量及注意事项 （1）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。 （2）测定重金属的样品，尽量用竹铲、竹片 直接采集样品。

二、样品加工与管理 (一) 样品加工处理 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、NH3-N、NO3－-N、Fe2+）; 测定多数稳定项目用风干土样。 程序是：风干 磨细 过筛 混合 分装

图5.8 土壤样品四分法示意图

(二) 样品管理 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。 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4℃的冰箱内存放，保存半个月。

第四节 土壤样品的预处理 一、土壤样品分解 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。 根据测定项目不同，选择不同的预处理方法。 第四节 土壤样品的预处理 根据测定项目不同，选择不同的预处理方法。 一、土壤样品分解 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。 (一) 酸分解法：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速消解反应。 (二) 碱熔分解法：将土壤样品与碱混合，在高温下熔融，使样品分解。（测定某些金属）

(三) 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180℃）分解。 (四) 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，置于微波炉内加热使试样分解的方法。

二、土壤样品提取方法 测定土壤中的有机污染物、受热后不稳定的组 分以及进行组分形态分析时，需要采用提取方法。 提取溶剂常用有机溶剂、水和酸。 (一)有机污染物的提取 测定土壤中的有机污染物，一般用新鲜土样。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（a）芘等含量低的污染物，常用索氏提取 器提取法。 (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。

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法、蒸馏法等； 浓缩方法有K-D浓缩器法、蒸发法等。

样品的代表性和采样误差的控制 土壤的不均一性是造成采样误差的最主要原因。 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，必须采取以下两个技术措施控制采样误差。

（1）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。 （2）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、物力和财力。

第五节：土壤污染物的测定

土壤污染物测定中应注意的几个问题： 监测项目：金属、非金属、有机物 土壤监测的特点——样品的代表性问题 如果土壤均匀性差 造成 不易采集到具有代表性的样品 采样误差>分析误差 造成 导致

采样前应调研当地的： 自然条件、农业情况、土壤性状、污染历史及现状 要重视采样前的调研工作 测定方法：与水、空气相同或相似 重量法 容量法 分光光度法 原子吸收法 色谱法 结果表达：烘干土为基准—— mg/kg(烘干土样)

四、土壤样品制备与保存 测定不稳定的项目（游离挥发酚、NH3-N、NO3—N、Fe2+）用新鲜土样 测定多数稳定项目用风干土样 土样的风干 磨碎与过筛 土样保存：容器

1.含水量： 105 ℃烘干 称重 计算 二、pH值：玻璃电极法 三、可溶性盐分： 1.含水量： 105 ℃烘干 称重 计算 二、pH值：玻璃电极法 三、可溶性盐分： 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； 测定方法有重量法、比重计法、电导法、阴阳离子总和计算法等。

四、土壤中金属的测定： 配标液 土样预处理（消化） 标准系列及样品测定 结果计算 五、有机物测定（如农药六六六和滴滴涕 ） 广泛使用气相色谱法。 土样中有机物萃取 色谱法测定（ECD检测器）

1. 方法原理（见P287） 用丙酮-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。根据色谱峰进行两种物质异构体的定性分析；根据峰高(或峰面积)进行各组分的定量分析。