第四章 土壤污染监测

第四章

土壤污染监测

4.1概述一、土壤的组成地球表层的岩石经过风化作用，逐渐破坏成疏松的、大小不等的矿物颗粒（称为母质）。土壤是在母质、气候、生物、地形、时间等多种成土因素综合作用下形成和演变而成的。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。1、土壤矿物质土壤矿物质定义是岩石经过风化作用形成的矿物颗粒（沙粒、土粒和胶粒）。是组成土壤的基本物质，约占土壤固体部分总重量的90%以上，有土壤骨骼之称。作用土壤矿物质的组成和性质直接影响土壤的物理、化学性质。是植物营养元素的重要供给源。按其成因可分为原生矿物质和次生矿物质原生矿物质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，其化学组成没有改变。次生矿物质大多是由原生矿物质经风化后形成的新矿物。2、土壤机械组成

土壤由不同粒级的颗粒组成。粒径的大小影响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标准。国际制采用三级分类法，即根据沙粒（0.02—2mm）、粉沙粒(0.002—0.02mm)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。3、土壤有机质土壤有机质含量绝大部分集中于土壤表层(0—20cm),含量大约在1—10%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,作为土壤有机胶体，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,对土壤的结构、性质、质量都有重大影响。

土壤有机质按其分解程度可分为新鲜有机质、半分解有机质和腐殖质。腐殖质是指新鲜有机质经过微生物分解转化所形成的胶体物质。一般占土壤有机质总量的85—95%以上。是具有多种官能团、芳香族结构的酸性高分子化合物，呈黑色或暗棕色胶体状。4、土壤微生物种类很多，有细菌、真菌、放线菌、藻类和原生动物等。数量也很大。微生物在土壤中的主要作用：分解有机质有机残骸进入土壤后，经微生物作用可向两个方向转化：把复杂的有机物分解转化为简单的无机物，称为矿化过程；在矿化过程中形成的某些中间产物，经缩合变成新的复杂有机化合物即腐殖质，称为腐殖化过程。土壤有机质的矿化和腐殖化是土壤中最重要的生物化学过程。固定氮素

5、土壤水分

对土壤的形成过程和土壤中物质的迁移、转化起重要作用。土壤水是含有复杂溶质的稀溶液。土壤溶液是植物生长所需要的水分和养分的主要供给源。对外界环境条件的变化及外来物质具有一定的缓冲能力。土壤水分主要以气化方式向大气扩散，又因降雨、降雪和地表径流而得到补充。二、土壤的特性1、具有肥力2、具有缓冲和净化作用

3、颗粒细小，比表面大，对污染物有强烈吸附作用。

4、带有电荷，对土壤中离子态污染物有交换和固定的能力。土壤带电荷是土壤具有一系列化学性质的基本原因。

从环境角度看，最关注的是土壤的吸附性能。土壤胶粒是土壤的活性中心。当污染物进入土壤后，可被粘土矿物吸附，有的被交换而保留下来。吸附和交换较弱者，则被淋溶而迁移。有些有机污染物也可在粘粒表面被催化降解。三、土壤污染源施肥引起的污染重金属污染污水灌溉引起的污染农药污染其他原因造成的污染土壤污染源

四、土壤污染的特点隐蔽性和潜伏性难恢复性和持久性难恢复性和持久性判断的复杂性本节主要内容：

土壤样品采集4.2土壤污染物的测定

监测项目

土壤样品测定

土壤样品的制备与保存一、监测项目土壤优先监测物第一类汞、铅、镉，DDT及其代谢产物与分解产物，多氯联苯(PCB)第二类石油产品，DDT以外的长效性有机氯、四氯化碳醋酸衍生物、氯化脂肪族，砷、锌、硒、铬、镍、锰、钒，有机磷化合物及其它生物活性物质(抗菌素、激素、致畸性物质、催畸性物质和诱变物质)等我国土壤常规监测项目金属化合物镉、铬、铜、汞、铅、锌、镍非金属无机化合物砷、氰化物、氟化物、硫化物等有机化合物苯并（a）芘、三氯乙醛、油类、挥发酚、DDT、六六六等根据我国«土壤环境质量标准»（GB15618—1995）规定。土壤污染物监测的重点是重金属和农药。重金属普遍存在于土壤中，不能为微生物分解；而且能被土壤胶体所吸附，被微生物所富集。土壤一旦被重金属污染，就很难彻底消除。1、重金属分析包括总量测定和重金属的形态分析。土壤中重金属形态分析

根据IUPAC定义：“形态分析指确定分析物质的原子和分子组成的过程”。所谓形态，包括价态、化合态、结合态和结构态四个方面。即指元素的各种存在形式的定性和定量分析。

形态上的差异可导致不同生物毒性的环境行为。一般具有以下规律：（1）重金属由自然态转变为非自然态时，其毒性增加。（2）离子态的毒性常大于络合态。（3）金属有机物的毒性常大于其无机物。例如甲基汞；金属的羰基化合物常有剧毒。（4）同一元素，价态不同，毒性不同。（5）不同的化学形态，对生物体的可利用性不同。因此，只有借助形态分析，才能确切地了解化学污染物对生态环境、环境质量、人体健康等的影响。

金属元素的形态分析一般采用Tessier的五步连续提取法。该方法主要适用于土壤或底泥等基质中重金属的形态分析。连续提取的五种形态分别为：（1）可交换态（2）碳酸盐结合态（3）铁锰氧化结合态（4）有机结合态（5）残渣态2、土壤中有机物的分析

分析方法原理与水样分析基本相同。最大区别在于有机物的萃取方法。土壤样品中有机物的萃取方法主要有：溶剂萃取法；顶空法；吹扫捕集法。（1）溶剂萃取法直接萃取法：根据目标物在固相与溶剂相分配系数不同而进行组分的富集和分离的。（2）索氏萃取法：通过提取器本身的虹吸过程和提取器上部的冷凝回流实现连续提取。（3）超声萃取法

利用超声波的空化作用加速土壤中的目标有机物的浸提过程。另外，超声波的次级效应，如机械振动、乳化、扩散、击碎化学效应等也能加速欲提取组分的扩散释放并使其充分与溶剂混合，利于提取。特点：提取时间短，萃取效率高，无需加热。重现性较差。2、顶空法

指在一密闭容器内，固体样品中挥发性有机物从固相中释放进入上层气相中，达到平衡后，取顶空气体进行气相色谱分析的方法。（顶空色谱）3、吹扫捕集法用流动气体将样品中的挥发性成分“吹扫”出来；再用一个捕集器（内装吸附剂）将吹扫出来的有机物吸附；随后经热解吸将样品送入气相色谱仪进行分析。实际上是一种动态顶空技术。4.3土壤样品采集一、污染土壤样品采集（1）污染调查

调查内容包括：①自然条件。②农业生产情况。③土壤性状。④污染历史与现状。（2）采样点布设

由于土壤本身在空间分布上具有不均匀性，所以应多点采样并均匀混合成为具有代表性的土壤样品。采样点布设布设原则不同土壤类型都要布点污染较重的地区布点要密些。常根据土壤污染发生原因来考虑布点