环境监测实验方案设计

杨凌地区农业设施土壤环境质量及作物现状监测杨凌地区农业设施土壤环境质量及作物现状监测 一 监测目的一 监测目的 1 监测杨凌东部地区大棚土壤肥力和污染情况 2 监测杨凌东部地区大棚蔬菜中部分重金属和硝酸盐含量 3 通过对大棚土壤和蔬菜的监测 对杨凌东部地区大棚土壤和蔬菜质量现 状进行评价 并对生产中施肥现状提出建议 为生产实际服务 二 环境现场调查二 环境现场调查 1 自然环境资料 1 1 地理环境 杨凌地处 八百里秦川 的关中平原中部 位于东经 108 108 07 北纬 34 12 34 20 之间 南望秦岭山脉 紧邻渭河之滨 区域东西长约 1 6 公里 南北宽约 7 公里 行政管辖面积 94 10 平方公里 东距西安市中 心 82 公里 西距宝鸡市中心 86 公里 杨凌的北部的土壤结构为黄土 南部 为花岗岩 和片麻岩为主的秦岭山脉 秦岭植被以森林 灌木为主 秦岭是中国 南方北方的 分界岭 为杨凌构成了天然气候屏障 1 2 地质地貌 杨凌地处鄂尔多斯地台南缘的渭河地堑 属渭河谷地新生代断陷地带 南 侧为我国南北方地理分界秦岭山脉 北侧为横贯陕西中部的渭北黄土塬 区内 属典型的河谷地貌类型 渭河自西向东流经本区南界 因此 区内自南向北分 布着渭河漫滩 一级阶地 二级阶地和三级阶地等河谷地貌单元 构成本区北 高南低 倾向渭河的地形大势 目前 示范区 22 12 平方公里的用地主要位于 二 三级阶地 1 3 气候条件 杨凌地区属暖温带半湿润大陆性季风气候 气候温和 四季分明 雨量 适中 多年平均气温为 13 平均日照时数为 2163 8 小时 年总辐射量 114 8 千卡 平方厘米 年均降雨量 635 1 663 9 毫米 由北向南递增 7 9 月份为两个降 水高峰期 年均植被蒸发量 993 2 毫米 全年无霜期为 213 天 最大积雪厚度 2 3 厘米 最大冻土深度 24 厘米 主导风向为东风 和西风 最大风速 21 7 米 秒 干燥度为 1 56 1 4 生态环境 杨凌地处中国西北地区黄土高原主体南部边缘 渭河冲积平原上 南依秦 岭山区 渭河东西方向穿过 区内及周边水资源极其丰富 杨凌示范区建区以 来 在生态环境保护 基础设施建设方面投入 6 亿多 高标准建设了城市污水 处理厂 垃圾处理厂 中水回用系统 以天然气为原料的燃机热电厂等 高水 平地建设了 空气 水质等环境监测系统等 目前 杨凌人均拥有公共绿地 12 平方米 绿化 覆盖率达到 37 3 拥有湖泊水面 66 万平方米 杨凌每年空气 质量好于 2 级的 天数保持在 300 天以上 其中 二氧化硫 二氧化氮两项环 境监测指数达到国家 环境空气质量二级标准 全年达标率 100 区内城市饮 用水水源地水质达标率 100 1 5 土壤类型及主要作物 杨凌所辖区域内土壤共有 7 个土类 70 个土种 按其组成用途和特性可分 为三大类 土娄土类 包括红油土 黑油土 斑黑油土 土善土等 主要分布 在渭 河二 三级阶地上 占总土地面积的 80 左右 黄土类 包括黄土 白 蟮土 游蟮土等 主要分布在塬边 土壕 沟坡及部分河谷地 占总面积 15 左右 水稻土类 包括水稻土 沼泽土等 主要分布在渭河 漆水河滩地 占总面积的 5 左右 土壤有机层含量 1 1 土壤氮磷比例为 6 5 1 耕层 厚度为 18 厘米 左右 土壤质地大多为壤质 壤质偏粘或壤质偏沙 2 社会环境资料 2 1 生活环境 建区十年来 杨凌已累计完成固定资产投资 68 亿元 建成了 40 多公里 的市政路网和水电气热通讯等配套管网 天然气热电厂 自来水厂 污水处理 厂 垃 圾处理厂和城市供热中心 建设了 30 多万平方米的安居工程 100 多万 平方米 的商品房 功能齐全的创业中心 四星级的国际会展中心 设施先进的 标准高中 初中 小学和幼儿园 水上运动中心 高标准的医院等 形成了以 生态型田园风光为特色的小城市雏形 2 2 农业状况 农业人口 11 9 万 土地面积 134 平方公里 其中耕地面积 10 6 万亩 国 务院批准的规划面积 22 12 平方公里 农民人均耕地 0 8 亩 主要以小麦种植 为主 近几年来不断发展起各种经济作物的种植及大棚蔬菜种植 且每年规模 正在不断扩大 大棚主要种植作物有西红柿 小白菜 油麦菜 大蒜 蘑菇等 但是由于新农村建设及城乡规划 许多个体户家的大棚已被拆除 而进行规模 化生产 杨凌东部地区仅有个别区域仍存有大棚 3 监测及评价区域调查 通过实地对杨凌东部 以西北农林科技大学为界 地形及各村庄的串访及 调查发现 大棚种植农户多集中于柴家咀村 该村大棚种植规模较大 全村共 有大棚 25 个 今年主要种植西红柿 属于合同生产 北崖村也有一些大棚 但 是由于今年较干旱 灌溉水不够 仅有零散等个别农户种植大棚蔬菜 主要种 植西红柿与芹菜等 调查地区目前作物还处于生长期 西红柿的果实仍未长出 所以 采样和 测定时要注意选择具有代表性和实际意义的部分来进行测定 这样才能说明问 题 为农户提供比较可靠的信息 三 监测对象三 监测对象 1 设施内土壤 汞 砷 铬 镉 铜 锌 镍 铅 pH 电导率 水分 速效 氮 速效磷 速效钾 2 设施内作物 汞 砷 镉 铜 锌 镍 铅 硝酸根含量 四 采样点的布设四 采样点的布设 1 监测范围的确定 1 1 背景值的监测范围 杨凌东部地区 以西北农林科技大学为界东部地区 温室大棚内部 1 2 监测范围 杨凌东部地区 以西北农林科技大学为界东部地区 温室大棚内部 2 采样单元的划分及采样点的布设 杨凌东部地区 以西北农林科技大学为界 根据现状调查结果 在东北 东南方向各有一个大棚区 列为采样区域 东南方向以北崖村为主 有大棚 20 个 调查 2 个大棚 由于今年干旱 缺水 收成不好 仅有一户的三个大棚在 种植 以西红柿 芹菜种植为主 西北方向以柴家咀为主 有大棚 28 个 以 西红柿种植为主 选择调查具有代表性的 13 个大棚 2 1 采样点数量 根据监测目的 区域范围 环境状况 植被种植等因素综合考虑 分别以 找到的两个有设施大棚区域为两个采样区 每个采样区根据大棚数量多少的实 际情况 按照比例划分 取点方法分别取北崖村 2 个 柴家咀村 13 个具有代表 性的大棚作为采样单元 每个采样单元采用梅花式布点方法 取 5 个点采样 混合为样本总体 2 2 采样点布设 2 2 1 土样的采集 蔬菜大棚面积较小 地势平坦 土壤物质和污染程度均匀 样故采用梅花型布点法 大棚中心布点 在两条对角线各布设两个采样点 每 个采单元取 5 个点 2 2 2 大棚作物采集 以土壤的采样单元为单元 每个采样单元按梅花形布点 法各取 5 个点 各采样单元样品最后组成混合总体 五 采样时间五 采样时间 2012 年 12 月 31 日 去柴家咀村 对 8 个采样单元分别采样 2013 年 1 月 1 日 去柴家咀村和北崖村 对其它 7 个采样单元分别采样 六 样品的采集与加工处理六 样品的采集与加工处理 1 土壤样品的采集和加工处理 1 1 土壤样品的采集方法 根据 农田土壤环境质量监测技术规范 一般土壤质量调查在保证土壤 样品代表性的前提下 可根据实际情况自定 在每个采样单元 首先除去地面落叶杂物 采用梅花布点法用土钻取 0 20cm 耕作层深度 深的土层 在确定采样点上 先将 2 3mm 表土刮去 然后 用土钻或小铁铲垂直入土 15 20cm 左右 每点的取土深度 质量应尽量一致 每个取土样点的取土深度及采样量应均匀一致 土样上层与下层的比例要相同 取样器应垂 直于地面入土 深度相同 用取土铲取样应先铲出一个耕层断面 再平行于断面取土 所有样品都应采用不锈钢取土器采样 各采样单元取五个样点 然后用竹片 或筷子 刮去与金属采样接触的部 位 装入样品袋 或塑料袋 用铅笔填写土壤样品标签 采样记录 样品登 记表 土壤标签一式两份 一份放入样品袋内 一份扎在袋口 做好编号记录 工作 1 2 土壤样品的制备 现场采集的土壤样品经核对无误后 进行分类装箱 运往实验室进行加工 处理 在运输中严防样品的损失 混淆和玷污 并派专人押运 按时送至实验 室 加工处理工作应在向阳 勿使阳光直射土样 通风 整洁 无扬尘 无 挥发性化学物质的房间内进行 1 2 1 样品风干 在风干室将潮湿土样倒在塑料膜上 摊成约 2cm 厚的薄层 用玻璃棒间断 地压碎 翻动 风干至半干时 拣出石块 残根 等杂质 要严禁暴晒或受 到酸碱等气体及灰尘的污染 1 2 2 磨碎 过筛和装袋 取风干土样 300g 左右于木板上用木棒 木滚等压碎 取所需土样量约 150g 使其通过 0 15mm 尼龙筛 其余的土样通过 1mm 尼龙筛 过筛后的土样全 部充分混匀 分别装袋 记好标签等 1mm 土样用于测土壤 pH 值 电导率 速 效氮 速效磷 速效钾 0 15mm 土样用于测重金属 注意及时填写标签 写明 土样编号 采样地点 土壤名称 采样日期 深度 采样人 筛号等 袋内一 份 外贴一份 并做好详细记录 制备好的土样应避免阳光 高温 潮湿或酸 碱气体的影响与污染 制样 过程中采样时的土壤标签与土壤始终放在一起 严禁混错 样品名称和编码始 终不变 制样工具每处理一份样后擦抹 洗 干净 严防交叉污染 2 大棚作物的采集 2 1 植物样品的采集 根据土样采集法 取各采土样点对应的作物可食部分或整个植株约 0 5kg 装入聚乙烯塑料袋 贴好标签 注明编号 采样地点 植物名称 分析 项目 并填写采样登记表 保证用具洁净 干燥 无异味 不会对样品造成 污染 采样过程不应受雨水 灰尘 车辆尾气等客观环境污染 样品带回实验室后 测定硝酸盐含量的样品应立即处理和分析 当天不能 分析完的样品 暂时放入冰箱中保存 测重金属的样品清洗后在干燥箱中烘干 2 2 植物样品的制备 2 2 1 鲜样的制备 将样品用清水去离子水洗净 晾干或试干 切碎 混匀 称取 50g 于电动 高速组织捣碎机的捣碎杯中 加适量蒸馏水或去离子水 开动捣碎机 1 2min 制成匀浆 对含水量大的样品 如西红柿等 捣碎时可以不加水 对于根等含 纤维素较多的样品 可用不锈钢刀或剪刀切成小块或小片 混匀后在研钵中加 石英砂研磨 2 2 2 干样的制备 将洗净的植物鲜样剪刀剪碎 放在鼓风干燥箱中 90 烘 30min 将温度调至 70 65 烘干 将烘干的样品去除灰尘 杂物 用磨碎机磨碎 将粉碎好的样品 过筛 装瓶 填写标签 一式两份 写明植物名称 采样地点 采样日期 采 样人 筛号等 并做好详细记录 七 七 各项目监测方法各项目监测方法 具体方法步骤见附件一具体方法步骤见附件一 土壤质量监测测定那些影响自然生态和植物正常生长及危害人体健康的项 目 1 设施内土壤的测定 我国 土壤环境质量标准 规定监测重金属 农药等 11 个监测项目 农 田土壤环境质量监测技术规范 将监测项目分为规定必测项目和选测项目 我 们根据实际情况 测定规定的八种重金属 速效氮 速效磷 速效钾及土壤的 一些基本性质 序号项目分析测定方法方法来源 1 镉 盐酸 硝酸 氢氟酸 高氯酸 消解 火焰原子吸收分光光度法测定 GB T 17141 1997 2 汞 硝酸 高氯酸 消解 冷原子荧光光谱 法 GB T 17141 1997 3 砷 硝酸 高氯酸 消解 冷原子荧光光谱 法 GB T 17134 1997 4 铜 盐酸 硝酸 氢氟酸 高氯酸 消解 火 焰原子吸收分光光度法测定 GB T 17138 1997 5 铅 盐酸 硝酸 氢氟酸 高氯酸 消解 火 焰原子吸收分光光度法测定 GB T 17141 1997 6 铬 硫酸 硝酸 氢氟酸 高氯酸 消解 二 苯碳酰二肼分光光度法测定 GB T 17137 1997 7 锌 盐酸 硝酸 氢氟酸 高氯酸 消解 火 焰原子吸收分光光度法测定 GB T 17138 1997 8 镍 盐酸 硝酸 氢氟酸 高氯酸 消解 火 焰原子吸收分光光度法测定 GB T 17139 1997 9pH 玻璃电极法 土 水 1 0 1 0 GB T 17141 1997 10 电导率电导仪法 SL 78 1994 11 水分重量法 HJ 613 2011 12 速效氮碳酸氢钠浸提 奈氏比色法 土壤农化分析 书 第三版 13 速效磷钼锑抗分光光度法 土壤农化分析 书 第三版 16 速效钾醋酸铵浸提 火焰原子吸收分光光度法 土壤农化分析 书 第三版 2 设施内作物的测定 序号项目分析测定方法 1镉硝酸 高氯酸 火焰原子吸收分光光度法测定 2铜硝酸 高氯酸 火焰原子吸收分光光度法测定 3铅硝酸 高氯酸 火焰原子吸收分光光度法测定 4锌硝酸 高氯酸 火焰原子吸收分光光度法测定 5镍硝酸 高氯酸 火焰原子吸收分光光度法测定 6砷硝酸 高氯酸 原子荧光法测定 7汞硝酸 高氯酸 原子荧光法测定 8硝酸根 热水浸提 FIA 测定 八 监测报告要求八 监测报告要求 1 报告封面 1 1 项目名称 监测单位名称要规范书写 不能用简称 1 2 监测报告注明监测因子 1 3 监测类别 环境质量现状监测 1 4 报告日期必须手写 不能打印 2 报告正文 2 1 监测内容 2 1 1 说明本次监测目的 包括 本次监测的任务来源 监测性质 监测样品 采集 采样地概况包括大棚面积及主要种植的蔬菜种类 样点数 采集土壤及 蔬菜质量 监测 采样 时间 样品分析时间 监测点位必要时也应在报告 中用附图标明 2 1 2 说明本次被监测大棚的病虫害和土壤盐碱化及化肥施用基本情况 重金 属超标及有机污染的基本状况 治理工艺及流程 处理能力等 监测时大棚 的生产负荷及污染治理的运行负荷 2 2 监测项目 说明本次监测的环境要素及所对应的监测项目 参数 除 pH 外 各监测 项目 参数 均用中文字书写 2 3 监测方法及方法来源 说明本次监测的项目 监测方法 方法来源 所用仪器和检出限 必要时 2 3 1 监测方法的选用原则 首选评价标准 环境质量标准和污染物排放标准 规定的分析方法 其次 要正确书写分析方法的全称 方法来源是指分析方法的标准号或所引用参考书 名的全称 2 3 2 监测仪器与监测有关的校准仪器的相关信息应齐全 2 3 3 监测结果低于实验室的方法检出限时 应给出实验室的方法检出限 2 4 检测中试剂使用 报告中应写明试剂的使用情况 配制方法 浓度及体积等 2 5 监测结果及评价 用表格给出用法定计量单位表示的监测结果 给出评价标准值和评价结论 2 6 检测过程遇到问题及解决 最后写遇到问题及其解决 各检测方法注意事项 3 监测报告及审查记录表格式 包括页面设置 各级文字内容的字体 字号 大小 行间距 字间距等 必需符合 监测报告格式 的 word 文档模板的规定 不能变动 表格的字体不变 字号及间距可根据内容做适当调整 九 质量保证措施九 质量保证措施 1 土壤质量保证措施 土壤具有种类繁多 成分复杂 污染物形态多样的特性 使得土壤监测质 量保证与质量控制尤其重要 土壤监测质量保证和质量控制是围绕土壤监测质 量所开展的一切活动 涉及土壤监测的全过程 其目的是为了保证所产生的土 壤环境监测数据具有代表性 准确性 精密性 可比性和完整性 质量保证主要包括采样点布设 样品采集 样品制备 实验室内外部 数 据处理 结果表述等方面 1 采样点的布设必须具备代表性 可行性 经济性和连续性 2 样品采集必须保证样品的代表性 同时注意样品的保存 保证样品不被损 失和玷污 3 样品制备必须保证样品制备过程中坚持保持样品原有的化学组成 不能被 污染 4 实验室内部和外部质量控制必须保证样品分析数据的准确性和可靠性 注意事项 样品从采集到制备过程中必须避免与金属物质接触 本试验所 有玻璃仪器均使用 10 的硝酸或盐酸浸泡 小时以上 之后再用清水反复冲 洗 最后用去离子水冲洗 遍以上 晾干备用 所使用的试剂均为国家标准的 优级纯试剂 2 蔬菜分析质量保证措施 调查项目的分析属于微量和痕量分析 难度较大 对分析仪器 分析方法 实验条件 分析测试都有较高的要求 为保证分析结果的准确度和精密度