环境监测 第四章-土壤环境监测PPT课件VIP

,第四章土壤质量监测,.,我国土壤类型图,第一节土壤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六节底质和活性污泥性质监测,第一节土壤基本知识,一、土壤组成土壤是指陆地地表具有肥力并能生长植物的疏松表层。它介于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间，是环境中特有的组成部分。土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、土壤水分和空气等固、液、气三相组成的。,土壤,土壤固相(占容积的50),空隙,矿物质(质量占固相总质量的9598),有机质和生物（质量占固相总质量的25）,土壤溶液,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。,土壤矿物质是由岩石经风化而来的，一般占土壤固体部分质量的9598。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。,1.土壤矿物质的组成（1）原生矿物质：岩石经过物理风化作用被破碎形成的碎屑，其原来的化学组成没有改变。（2）次生矿物质：原生矿物质经过化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构均有所改变。,(一)土壤矿物质,2.土壤化学组成氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁八大元素含量约占96以上，与岩石中各元素的含量相似。3.土壤机械组成指不同大小颗粒（沙砾、粉粒、黏粒）的相对含量。按照土壤中各粒级含量的相对比例或质量分数分类，称为土壤质地分类。不同粒径的矿物质颗粒的成分和物理化学性质有很大差异，如对污染物的吸附、解吸和迁移、转化能力，有效含水量及保水、保温能力等。我国土壤质地分类参见表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,表5.2国际制土壤质地分类,由进入土壤的植物、动物、微生物残体及施入土壤的有机肥料经分解转化逐渐形成，通常可分为非腐殖物质和腐殖物质两类；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。土壤有机质中含有大量营养元素，分解后可提供植物生长发育的需要，是植物养分的重要来源。有机质腐解后形成的腐殖质，能把土粒粘结成团粒结构。这种结构保水、保肥能力强，类似储存水肥的小仓库，随时供给植物吸收利用。有机质是微生物的食物，土壤有机质丰富而其他条件又适宜时，就能促进微生物的旺盛活动。,（二）土壤有机质,非腐殖物质：包括糖类化合物(如淀粉、纤维素等)、含氮有机化合物及有机磷和有机硫化合物。腐殖物质：是植物残体中稳定性较大的木质素及其类似物在微生物作用下，部分被氧化形成的一类特殊的高分子聚合物，具有芳环结构，苯环周围连有多种官能团，如羧基、羟基、甲氧基及氨基等，使之具有表面吸附、离子交换、络合、缓冲、氧化还原作用及生理活性等性能。,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。,（三）土壤生物,细菌,放线菌,蚯蚓,线虫,图5.1土壤微生物和动物,土壤水分及其所含溶质的总称，溶有土壤中可溶成分的稀溶液，来源主要有：大气降水、地面水、地下水。,(四)土壤溶液,浅层地下水,农田灌溉,河流,雾,雨,雪,图5.2土壤溶液的来源,土壤空气存在于未被水分占据的土壤孔隙中，来源于大气、生物化学反应和化学反应产生的气体(如甲烷、硫化氢、氢气、氮氧化物、二氧化碳等)。积水的土壤通气不良，导致对植物的危害，茶树最忌积水，积水的土壤不应用于种茶树。气温、雨量、生态、日照、土壤（钙、pH）、海拔（565-1640m）等。,(五)土壤空气,二、土壤的基本性质,(一)吸附性,与土壤中存在的胶体物质密切相关。土壤胶体：无机胶体有机胶体有机无机复合胶体对有机污染物（如有机磷和有机氯农药）和无机污染物（如Hg2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+等重金属离子）有较强的吸附能力或离子交换吸附能力。,土壤的酸碱度可以划分为九级：pH5.56.0为酸性土；pH6.06.5为弱酸性土；pH6.57.0为中性土；pH7.07.5为弱碱性土；pH7.58.5为碱性土；pH8.59.5为强碱性土；pH9.5为极强碱性土。中国土壤的pH大多在4.58.5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。,(二)酸碱性,(三)氧化-还原性因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机物质，使其具有氧化性和还原性，可以用氧化还原电位(Eh)来衡量。Eh300mV：氧化体系起主导作用，土壤处于氧化状态Eh分析误差,造成,导致,土壤污染物测定中应注意的几个问题：,测定方法：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),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,.,一、含水量,样品在105烘干、称重、计算。,测定要点：称取通过1mm孔径筛的土样10g于烧杯中，加无二氧化碳蒸馏水25mL，轻轻摇动后用电磁搅拌器搅拌1min，使水和土充分混合均匀，放置30min，用pH计测量上部浑浊液的pH值。存放在密闭玻璃瓶中，防止空气中的氨、CO2、酸碱性气体的影响；土粒的粗细及水、土比例均对pH值有影响。一般酸性土壤的水土比保持5111；碱性土壤水土比以11或2.51为宜，水土比增加，测得pH值偏高。风干土壤和潮湿土壤测得的pH有差异。,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。,注意：水土比例大小和振荡提取时间影响土壤可溶性盐分的提取。此外，抽滤时尽可能快速，以减少空气中二氧化碳的影响。,重量法测定要点：,配标液,土样预处理(消解),标液及样品测定,结果计算,分光光度法原子吸收法原子荧光法,土壤中金属化合物的测定方法与水和废水监测中金属化合物的测定方法基本相同，仅在预处理方法和测量条件方面有差异。测定程序一般为：,四、金属化合物（总量）,表5.8部分金属元素原子吸收测定条件,XLt792便携式土壤重金属元素分析仪,Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，As，Se，Rb，Sr，Hg，Pb，Ag，Cd，Sn，Sb，Ba。,合金元素分析仪,.,1、有效态提取剂：水、弱酸弱碱盐、DTPA2、形态分析Tessier（1979）5步法：可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化结合态、有机结合态、残渣态BCR（Sutherland,2003）4步法：酸溶态、还原态、氧化态、残渣态,四、金属化合物（形态）,(一)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。,五、有机化合物测定,2.仪器及条件主要仪器是:带电子捕获检测器的气相色谱仪；全玻璃进样器；长1.82.0m，内径23mm螺旋状硬质玻璃填充柱。色谱条件：固定液：1.5%OV-17(甲基硅酮)+1.95%QF-1(氟代烷基硅氧烷聚合物)；80100目ChromosorbWAW-DMCS担体；气化室温度：220；柱温：195；载气(N2)流速：4070mL/min。,3.测定要点(1)样品预处理：准确称取20g土样，先用石油醚-丙酮(1:1)于索氏提取器中提取，再用浓硫酸和无水硫酸钠净化。(2)定性和定量分析：用色谱纯-六六六、-六六六、-六六六、-六六六、p,p-DDE、o,p-DDT、p,p-DDD、p,p-DDT和异辛烷、石油醚配制标准工作溶液；分别吸取标液和样品试液近样，记录标液和样品色谱图，根据保留时间定性、峰高(或峰面积)定量。用外标法计算土壤样品中农药含量。,图5.11六六六、滴滴涕气相色谱图,1.-六六六；2.-六六六；3.-六六六；4.-六六六；5.p,p-DDE、6.o,p-DDT；7.p,p-DDD；8.p,p-DDT,(二)苯并(a)芘的测定测定方法有：紫外分光光度法、荧光分光光度法、高效液相色谱法等。紫外分光光度法适于苯并(a)芘含量5g/kg的土壤，如苯并(a)芘含量5g/kg，则用荧光分光光度法。,紫外分光光度法测定苯并(a)芘程序：,荧光分光光度法测定苯并(a)芘流程：,高效液相色谱法的测定要点是：土壤样品于索氏提器内用环己烷提取苯并(a)芘提取液注入高效液相色谱仪测定,食品卫生标准绿色食品标准,水稻籽实,mg/kg,mg/kg,食品卫生标准,绿色食品标准,超过食品卫生标准50%超过绿色食品标准83%低于绿色食品标准17%,六倍,镉米,镉污染界线,.,第六节底质和活性污泥性质监测,一、底质（一）底质监测的意义和目的了解水环境污染现状，追溯水环境污染历史，研究污染物的沉积、迁移转化规律和对水生生物，特别是底栖生物的影响；对评价水体质量，预测水质变化趋势和沉积污染物对水体的潜在危险提供依据。,.,（二）样品的采集,底质监测断面的位置应与水质监测断面重合，采样点在水质采样点垂线的正下方。湖（库）底质采样点一般应设在主要河流与污染源水进入后与湖（库）水混合均匀处。,.,.,.,.,（三）样品的制备、分解和提取,保存：-4020制备脱水：自然风干、离心分离、真空冷冻干燥、无水硫酸钠脱水筛分分解或浸取硝酸-氢氟酸-高氯酸或王水-氢氟酸-高氯酸分解法硝酸分解法水浸取法（加水，密闭，振荡4h）有机污染物的提取：索氏提取器提取法、超声波提取法、超临界流体提取法（SFE）、微波辅助提取法（MAE）,.,（四）污染物质的测定,底质中的污染物分为金属化合物、非金属化合物和有机化合物，其具体测定项目应与相应水质监测项目相对应。通常测定镉、铅、锌、铜、铬、砷、无机汞、有机汞、硫化物、氰化物、氟化物等金属、非金属无机污染物和酚、多氯联苯、有机氯农药、有机磷农药等有机污染物。,.,二、活性污泥性质的测定活性污泥法处理废（污）水是一种好氧生物处理法，具有高净化能力。颗粒松散、易于吸附和氧化有机物的性能，经曝气后澄清时，泥水能迅速分离，要求活性污泥具有良好的混凝和沉降性能。（一）活性污泥中的微生物细菌：菌胶团、球衣细菌、其他细菌原生动物藻类,.,图2.60各种菌胶团,图2.61球衣细菌,.,图2.62白硫细菌和硫丝细菌,图2.63各种钟虫和轮虫,.,三、活性污泥性质的测定污泥沉降比（SV）原理：将混匀的曝气池活性污泥混合液迅速倒进1L量筒中至满刻度，静置30min，则沉降污泥与所取混合液之体积比为污泥沉降比（%），又称污泥沉降体积（SV30），以mL/L表示。意义：反映反应器中污泥量，控制污泥排放；其变化可及时反映污泥膨胀。,.,污泥浓度（MLSS）原理：1L曝气池污泥混合液所含干污泥的重量称为污泥浓度（MLSS，g/