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1、第五章 土壤质量监测,了解土壤的组成、背景值等基本概念，掌握土壤样品的采集和测定的原则及基本方法等,一、 土壤组成,土壤是地球表层的岩石经过生物圈、大气圈和水圈的综合影响演变而成的。因母岩、气候、生物、地形、时间等多种成土因素综合作用的不同，形成了各种类型的土壤。 土壤组成很复杂，总体来说是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机质、水分和空气等固、液、气三相组成的。,第一节 土壤基本知识,指陆地表面具有一定肥力，能够生长植物的疏松表层。,土壤在地理环境中的作用,土壤在地理环境中的作用,土壤的肥力特性及其重要性,1、土壤的本质属性肥力 指土壤能同时并不断地供应和调节植物在生长 过程中所需要的水分、养
2、分、空气、热量的能力 2、土壤的物质组成 矿物质、有机质、水分、空气 3、土壤与农业生产的关系 (1) 土壤是农业生产最基本的自然资源 (2) 土壤是一种永续性的可更新资源,理想土壤成分的体积分数,（一）土壤矿物质,土壤矿物质的矿物组成,1、原生矿物质：它是各种岩石经受不同的物理风化，仍遗留在土壤中的一类矿物，其原来的化学组成没有改变 2、次生矿物质：它大多是由原生矿物质经化学风化后形成的新矿物,土壤矿物质的化学组成,土壤矿物质元素的相对含量与地球表面岩石圈元素的平均含量及其化学组成相似,土壤粒径的大小影响着土壤对污染物的吸附和解吸能力。 土壤机械组成的分类是以土壤中各粒级含量的相对百分比作为
3、标准。国际制采用三级分类法，即根据沙粒（0.022mm）、粉沙粒(0.0020.02mm)和粘粒(0.002mm)在土壤中的相对含量，将土壤分成砂土、壤土、粘壤土、粘土四大类和十二级。我国分类方法,土壤机械组成,我国土壤质地分类,（二）土壤有机质,土壤有机质,含量,土壤有机质绝大部分集中于土壤表层(015或020cm),我国土壤有机质含量在15%之间,来源,植物的根茬、茎秆、落叶、土壤中的动物残骸以及施入土壤的有机肥料等,作用,土壤有机质主要以腐殖质为主,它作为土壤有机胶体来说，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,这些性能对土壤的结构、性质、质量都有重大影响,（三）土壤微生
4、物,土壤中生活着微生物：细菌、真菌、放线菌、藻类等 土壤中生活着动物：原生动物、蚯蚓、线虫类等 降解有机污染物，促使无机污染物的形态转化。,（四）土壤溶液和空气,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,土壤吸附性能与土壤中存在的胶体物质密切相关 无机胶体 （黏土矿物， 铁， 铝， 硅等水合氧化物） 有机胶体 （主要腐殖酸及少量的生物活动产生的有机物） 有机无机复合胶体 由于土壤胶体具有巨大的比表面积，胶粒表面带有电荷， 分散在水中时界面上产生双电层等性能，使其对有机污染物 和无机污染物有极强的吸附能力或离子交换吸附能力,（二）酸碱性,土壤的酸碱度可以划分
5、为九级 p269 土壤酸度,活性酸度: 又称有效酸度，是指土壤溶 液中游离氢离子浓度反映的 酸度，通常用pH值表示,潜性酸度: 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,土壤碱性主要来自土壤中钙、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,（三）氧化还原性,氧化剂 ： 游离氧， 高价金属离子， 硝酸根等 还原剂： 土壤有机质， 厌氧条件下形成的分解产物， 低价金属离子 由于土壤中存在着多种氧化性和还原性无机物质及有机物质，使其具有氧化性和还原性,土壤的形成,1、土壤形成的过程,2、成土主导因素: 生物,3、人类活动的影响:形成高产稳产的耕作土壤,裸
6、露岩石,成土母质,原始土壤,成熟土壤,耕作土壤,(1)改造方式：灌溉、施肥、翻耕等 (2)合理耕作经营：土壤不断改良，保持和提高土壤肥力 (3)不合理耕作经营：土壤沙化、盐碱化和水土流失等,生物对土壤形成的作用,1、有机质积累过程,2、养分元素的富集过程,三、 土壤背景值,土壤背景值（土壤本底值）是指在未受人类社会行为干扰和破坏时，土壤成分的组成和各组分（元素）的含量 土壤元素背景值的表达方式目前还不统一，有几种方法，但我国用得较多的一种是用土壤样品平均值加减两个标准偏差表示。,我国土壤背景值表达方法,对元素测定值呈正态分布或近似正态分布的元素，用算术平均值( )表示数据分布集中的趋势，用算术
7、均值标准偏差表示数据的分散度，用 表示95%置信度数据的范围值 对元素测定值呈对数正态或近似对数正态分布的元素，用几何平均值(M)表示数据分布的集中趋势，用几何标准偏差(D)表示数据分散度，用 表示95%置信度数据的范围值,四、 土壤污染,当进入土壤的污染物质量和速度超过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，使污染物的积累逐渐占据优势，引起土壤的组成、结构、性状改变，功能失调，质量下降，导致土壤环境污染。,不合理地使用农药、化肥，污水灌溉，使用不符合标准的污泥，城市垃圾及工业废渣等，固体废物随意堆放或填埋，以及大气沉降物等。,化学污染物,污染物种类,病原微生物,放射性污
8、染物,生物类污染物,主要是*锶、”铯等,重金属、硫化物、氟化物、农药等,土壤污染的特点,隐蔽性和潜伏性 不可逆性和长期性 土壤污染的判定比较复杂 到目前为止，国内外尚未定出 类似于水、大气的判定标准,五、 土壤质量标准,土壤环境质量标准(GBl56181995) 无公害农产品蔬菜产地土壤环境质量指标(GBT184072001) 无公害农产品茶叶产地土壤环境质量指标(NY50202001),第二节 土壤环境质量监测方案,本节要求 理解“HJ/T 166 -2004土壤环境监测技术规范” 参照“HJ/T 166 -2004土壤环境监测技术规范”讲解 根据土壤监测目的，土壤环境监测有4 种主要类型：
9、区域土壤环境背景监测、农田土壤环境质量监测、建设项目土壤环境评价监测和土壤污染事故监测,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,自然环境方面的资料 社会环境方面的资料,通过充分调查，选择监测区域，确定代表性地段、代表性面积，然后布置一定量的采样地点，进行采样 收集包括监测区域的交通图、土壤图、地质图、大比例尺地形图等资料，供制作采样工作图和标注采样点位用 收集包括监测区域土类、成土母质等土壤信息资料 收集工程建设或生产过程对土壤造成影响的环境研究资料 收集造成土壤污染事故的主要污染物的毒性、稳定性以及如何消
10、除等资料 收集土壤历史资料和相应的法律（法规） 收集监测区域工农业生产及排污、污灌、化肥农药施用情况资料 收集监测区域气候资料（温度、降水量和蒸发量）、水文资料 收集监测区域遥感与土壤利用及其演变过程方面的资料等。,三、监测项目,土壤优先监测物 我国土壤常规监测项目,土壤污染物的测定,监测项目 ： 我国土壤常规监测项目: 金属化合物有镉、铬、铜、汞、铅、锌； 非金属无机化合物有砷、氰化物、氟化物、 硫化物等； 有机化合物有苯并(a)芘、三氯乙醛、油类、 挥发酚、DDT、六六六等。,土壤优先监测物,四、采样点的布设,一般要求每个单元设3个采样点 计算公式：N=(s*t/d)2,（二）采样点数量,
11、（三）采样点布点方法,(a)对角线布点法,(d)蛇形布点法,(c)棋盘式布点法,(b)梅花形布点发,土壤采样点布设图,五、监测方法,六、土壤监测质量控制,参阅 第九章“监测过程的质量保证”,七、 农田土壤环境质量评价,污染物质量标准值,（平均单项污染指数）2+（最大单项污染指数）21/2,土壤单项污染指数 土壤综合污染指数,土壤污染物实测值,第三节 土壤样品的采集与加工管理,一、土壤样品的采集 （一）土壤样品的类型、采样深度及采样量 （二）采样时间和品绿 （三）采样注意事项 二、土壤样品的加工与管理 （一）样品加工处理 （二）样品管理,一、土壤样品的采集,污染调查 采集污染土壤样品之前，首先要
12、进行污染调查。调查内容包括： 自然条件，如成土母质、地形、植被水文、气候等。 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。 土壤性状，如土壤类型、层次特征、分布及农业生产特性等。 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,（一）土壤样品的类型、采样深度及采样量,C层（风化母岩层、母质层）,A层（表层、淋溶层）,B层（亚层、淀积层）,底岩层,土壤剖面土层示意图,采样量及采样方法,采样量 由于测定所需的土样是多点混合而成的，取样量往往较大，而实际供分析的土样不需太多，一般只需1-2Kg。因此对所得混合样可反复按四分法弃取，最后留下所需的土量，装
13、入塑料袋或布袋内，贴上标签备用 采样方法 采样筒取样；土钻取样；挖坑取样。,为了解土壤污染状况，可随时采集样品进行测定。如需同时掌握在土壤上生长的作物受污染状况，可依季节变化或作物收获期采集。一年中在同一地点采样两次进行对照。,（二）采样时间和频率,（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，如土壤剖面形态特征等做详细记录； （3）现场填写两张标签，写上地点、土壤深度、日期、采样人姓名等，一张放入样品袋内，一张扎在样品口袋上。,选取发育典型、代表性强的土壤采样 采样深度一般采集1m以内的表土和心土，对于发育完好的典型剖面，应按发生层分别采样，以研究各
14、种元素在土体内的分配。,土壤背景值样品采集,、布点原则 a、代表当地的主要土壤类型； b、确定采样单元：远离污染源； c、不在水土流失严重或表土被破坏处采样； d、尽量减少人为活动影响(远离公路铁路300m) 、采样 a、按不同剖面采样：在各层次中心自下而上采样，切忌混淆层次，混合采样； b、对不同地形处样品有不同规定； c、采样点按有关规定实行,（一）土壤样品加工处理,1、土样的风干,野外采集样品运到实验室,在塑料薄膜上或瓷盘内风干,达半干状态,压碎，除石块、残根等杂物,铺成薄层，阴凉处风干,2、磨碎与过筛,进行物理分析时，取风干样品100200g，放在木板上用圆木棍辗碎，经反复处理使土样全
15、部通过2mm孔径的筛子，作为土壤颗粒分析及物理性质测定 作化学分析时，一般常根据所测组分及称样量决定样品细度 分析有机质、全氮项目，应取一部分已过2mm筛的土，用玛瑙或有机玻璃研钵继续研细，使其全部通过60号筛(0.25mm)。用原子吸收光度法测Cd、Cu、Ni等重金属时，土样必须全部通过100号筛(尼龙筛),（二）样品管理,土壤保存原则： 1、一般土壤样品需保存半年至一年，以备必要时查核之用。 2、储存样品应尽量避免日光、潮湿、高温和酸碱气体等的影响。 3、玻璃材质容器是常用的优质贮器，聚乙烯塑料容器也属美国环保局推荐容器之一，该类贮器性能良好、价格便宜且不易破损。 4、将风干土样、沉积物或
16、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（石腊涂封）条件下保存30个月是可行的。,第四节 土壤样品的预处理,一、土壤样品分解方法 （一）酸分解法 准确称取0.5 g（准确到0.1 mg，以下都与此相同)风干土样于聚四氟乙烯坩埚中，用几滴水润湿后，加入10mLHCl（1.19g/mL），于电热板上低温加热，蒸发至约剩5mL时加入15mLHNO3（1.42g/mL），继续加热蒸至近粘稠状，加入10mLHF（1.15g/mL）并继续加热，为了达到良好的除硅效果应经常摇动坩埚。,最后加入5mL高氯酸- HClO4(1.67g/ml)，并加热至白烟冒尽。对于含有机质较多的土样应在加入HClO4 之后加盖消解，土壤分解物应呈白色或淡黄色（含铁较高的土壤），倾斜坩埚时呈不流动的粘稠状。用稀酸溶液冲洗内壁及坩埚盖，温热溶解残渣，冷却后，定容至100mL或50mL，最终体积依待测成分的
