学做环境检测员 3.3 土壤质量检测 本节共3课时

目标： 1、掌握土壤污染的测定方法。 2、评价土壤污染程度。 重点： 难点： 采样点布设、土壤样品采集、土壤样品测定。 土壤样品的制备与保存、土壤样品测定。

一、土壤检测的目的 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 污水、污泥土地利用、固体废弃物的土地处理；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、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、土壤质量检测的类型 1、区域土壤环境背景监测 2、农田土壤环境质量监测 3、建设项目土壤环境质量评价监测 4、土壤污染事故监测

二、土壤质量检测的类型 我国《土壤环境质量标准》（ GB15618－1995）规定，土壤常规检测项目包括： 金属化合物：镉、铬、铜、汞、铅、锌； 非金属无机化合物：砷、氰化物、氨化物、硫化物等； 有机化合物： DDT和六六六等。

三、土壤质量检测仪器 左图：NITON手持式土壤重金属检测仪； 上图：电感耦合等离子体土壤重金属检测仪。

土壤养分检测仪 土壤酸度计

土壤酸度计 土壤养分检测仪

四、土壤质量检测方案的制定 明确监测目的 调查研究 收集资料 确定监测项目、监测点 选择采样方法及监测技术 土壤质量评价

1、污染土壤样品采集 （1）污染调查 调查内容包括： ①自然条件，如成土母质、地形、植被水文、气候等； 　　　②农业生产情况，如土地利用情况，作物生长与产量、耕作、水利、肥料、农药等； 　　　③土壤性状，如土壤类型、层次特征、分布及农业生产特性等； ④污染历史与现状，如水、气、农药、肥料等途径的影响，以及矿床的影响等。

（2）采样点布设 　　　土壤本身在空间分布上具有一定的不均匀性，故应多点采样、均匀混合，以使所采样品具有代表性。 采样地如面积不大，在2～3亩以内，可在不同方位选择5～10个有代表性的采样点。如果面积较大，采样点可酌情增加。采样点的布设应尽量照顾土壤的全面情况，不可太集中。

采样点布设方法 ①对角线布点法：这种布点法适宜于污水灌溉或受污染的水灌溉的田块，由田块进水口向对角线引一斜线，将此对角线三等分。每等分的中央点作为采样点。

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、土壤较均匀的田块。中心点设在两线相交处。一般采样点在5～10个以内。

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、地形开阔，但土壤较不均匀的田块，一般采样点在10个以上。这一方法也适用于固体废物污染的土壤，因为固体废物分布不均匀，采样点应在20个以上。

采样点布设方法 ④蛇形布点法：适用于面积较大、地势不太平坦、土壤不够均匀，采样点较多的田块。

采样点布设方法 ⑤放射状布点法： 该方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。

1、污染土壤样品采集 （2）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。

一般了解土壤污染情况，采样深度只需取15cm左右耕层土壤和耕层以下的15～30cm土样。 （3）采样深度 一般了解土壤污染情况，采样深度只需取15cm左右耕层土壤和耕层以下的15～30cm土样。 了解土壤污染的分布情况，则应按土壤剖面层次分层取样。典型的自然土壤剖面分为 A层（表层、腐殖质淋溶层）、B层（亚层、淀积层）C层（风化母岩层、母质层）和底岩层。

（4）采样时间 采样时间随测定目的而定。 为了解土壤污染状况，可随时采集土样测定。 若需要同时了解土壤生长作物的污染状况，则可在植物生长或收获季节同时采集土壤和植物样品。 注：每次采样必须尽量保持采样点位置的固定，以确保测试数据的有效性和可比性。

由于测定所需的土样是多点均量混合而成的，取样量往往较大，而实际供分析的土样不需要太多，具体需要量视分析项目而定，一般要求1kg即可。 （5）采样量 由于测定所需的土样是多点均量混合而成的，取样量往往较大，而实际供分析的土样不需要太多，具体需要量视分析项目而定，一般要求1kg即可。 因此，对多点采集的混合土壤样品，可在现场或在实验室内反复按四分法弃取，最后留下所需的土样量，装入布袋或塑料袋中，贴上标签，做好记录。

（6）采样注意事项 ①采样点不能设在田边、沟边、路边或肥堆边； ②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。 ③测定重金属的样品，尽量用竹铲、竹片。 ④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。

活动 组成4-6人小组，选择土壤 检测地点，选择合理的采样布设 法，采集土壤样本。 例如：学校附近农田、 学校绿化带等

2、土壤样品的制备与保存 （1）土样的风干 　　　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。

（2）磨碎和过筛 风干后的土样用有机玻璃棒或木棒碾碎后，过2mm尼龙筛，去除2mm以上的砂砾和植物残体。 风干的细土反复按四分法弃取，最后留下足够分 析用的数量（重金属测定可留约100g）。用四分 法弃去的样品，另装瓶备用。 留下的样品，再进一步用有机玻璃棒或玛瑙研钵 予以磨细，全部通过100目尼龙筛。过筛后的样 品，充分摇匀，装瓶备分析用。

研钵 筛子 活动 将采集的土壤样品进行风干、研磨 和过筛等预处理，以备实验检测。

（3）土样保存 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(石膜涂封)条件下保存。一般土壤样品需保存半年至一年。

3、土壤样品的预处理 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。 (1) 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。 (2) 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。

(3) 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。 (4) 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。

4、土壤样品测定 测定方法 ① 重量法：适用于测定土壤水分； ② 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； ③ 原子吸收分光光度法：适用于金属如铜、铅、锌、镉、汞等组分的测定； ④ 气相色谱法：适用于有机氯、有机磷、有机汞等农药的测定。

五、土壤质量检测实验 检测项目 将已经处理过的土壤样品进行实验测定。 测定内容： 1、土壤含水量 2、土壤pH值 3、土壤重金属（铜、锌）含量。

（一）土壤含水量测定 1、实验目的 掌握烘干法测定土壤水含量的方法；学会烘箱、电子天平、干燥器等仪器的正确使用方法。 2、原理 风干土壤样品的吸湿水在105±2℃的烘箱中可被烘干，从而可求出土壤失水重量占烘干后土重的百分数。在此温度下，自由水和吸湿水都被烘干，然而土壤有机质不能被分解。 3、试剂和仪器设备 铝盒、烘箱、电子天平、干燥器

4、实验步骤 ① 铝盒编号，开盖。 ② 105±2℃烘2小时，干燥器内冷却至室温，称量。 ③ 取土样约5克平铺在铝盒底部，盖好，称量。　 ④ 105±2℃烘箱中开盖烘6小时，冷却称量，计算。 5、实验数据及其处理 该土样吸湿水含量（％）＝（湿土重－烘干土重）／烘干土重×100％

（二）土壤pH值测定 1、实验目的 （1）掌握土壤pH值的测定原理、方法和基本步骤； （2）学会pH计的基本操作及注意事项； 2、原理 用水浸提液或土壤悬液测定pH值时，应用指示电极测定电位差。由于电极的电位是固定的，因而该电位差的大小取决于试液中的氢离子活度，在酸度计上可直接读出pH值。 3、试剂和仪器设备 pH4.01、6.87、9.18标准缓冲溶液，蒸馏水，磁力搅拌器，pH计。

4、实验步骤 ① 1/100天平称﹤1mm风干土25克，放入50ml烧杯中，加入蒸馏水25ml　 ② 磁力搅拌器搅拌1分钟，使土体充分散开 ③ 放置半小时 ④ 用酸度计测定。 5、实验数据及其处理 记录测定结果

（三）土壤重金属含量（锌、铜）测定 1、实验目的 （1）了解原子吸收分光光度法的原理； （2）掌握土壤样品的消化方法，掌握原子吸收分光光度计的使用方法。 2、仪器与试剂 原子吸收分光光度计、铜和锌空心阴极灯。 锌标准液、铜标准液。准确称取0.1000g金属锌（铜）溶于15mL 1:1 硝酸中，移入1000mL 容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，此液含锌（铜）量为100mg/L。

3、实验步骤 ① 标准曲线的绘制 ② 样品的消化、测定 4、数据处理 所测得的吸收值（如试剂空白有吸收，则应扣除空白吸收值）在标准曲线上得到相应的浓度M（mg/mL），则试样中： 　　式中：——标准曲线上得到的相应浓度，mg/mL； ——定容体积，mL； ——试样质量，g。

6、注意事项 ① 细心控制温度，升温过快反应物易溢出或炭化。 ② 土壤消化物若不足呈灰白色，应补加少量高氯酸，继续消化。由于高氯酸对空白影响大，要控制用量。 ③ 高氯酸具有氧化性，应待土壤里大部分有机质消化完反应物，冷却后再加入，或者在常温下，有大量硝酸存在下加入，否则会使杯中样品溅出或爆炸，使用时务必小心。 ④ 若高氯酸氧化作用进行过快，有爆炸可能时，应迅速冷却或用冷水稀释，即可停止高氯酸氧化作用。

六、土壤质量评价 活动 依据土壤样品的检测结果，对检测 地点的土壤污染状况作出评价。 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。 1、 土壤环境质量标准(GB 15618—1995) 2、无公害农产品蔬菜产地土壤环境质量指标(GB/T18407—2001) 活动 依据土壤样品的检测结果，对检测 地点的土壤污染状况作出评价。

表1 土壤环境质量标准值(GB15618—1995) 单位mg/kg 级别 一级 二级 三级 土壤pH 自然背景 <6.5 6.5～7.5 >7.5 >6.5 项 目 镉 ≤ 汞 ≤ 砷 水田≤ 旱田≤ 铜 农田≤ 果园≤ 铅 ≤ 铬　水田≤ 旱地 ≤ 锌 ≤ 镍 ≤ 0.20 0.15 15 35 90 100 40 0.30 30 50 150 250 200 0.50 25 300 0.60 1.0 20 350 60 1.5 400 500 六六六 ≤ 滴滴锑 ≤ 0.05

表2 无公害农产品蔬菜地土壤环境质量指标 (GB/T18407.1—2001) 单位： mg/kg 项 目 指 标 pＨ<6.5 pＨ=6.5～7.5 总 汞≤ 0.3 0.5 1.0 总 砷≤ 40 30 25 铅≤ 100 150 镉≤ 0.6 六价铬≤ 200 250 六六六≤ ０.5

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