第六章++土壤质量监测

1、第五章第五章 土壤辐射环境监测土壤辐射环境监测 第一节第一节 土壤基本土壤基本知知识识第二节第二节 土壤辐射环境监测方案土壤辐射环境监测方案 第三节第三节 土壤样品的采集与加工管理土壤样品的采集与加工管理 第四节第四节 土壤样品的预处理土壤样品的预处理 第五节第五节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定 第一节第一节 土壤基本知识土壤基本知识土壤土壤固相(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。 第一节 土壤基本知识第一节 土壤基本知识 (2) 酸碱性酸碱性 土壤的

2、酸碱度可以划分为九级：土壤的酸碱度可以划分为九级： 土壤酸化的原因：化学原因主要是矿物的风化过程产生的无机酸或大量二氧化碳；土壤弱酸盐的水解；无机肥料残留的酸根；重金属和有机物对土壤的污染；酸雨的影响；土壤胶体吸附的H+、Al3+等被其它阳离子交换： 第一节 土壤基本知识土壤酸化的第二个原因是微生物对有机物降解。土壤酸化的第二个原因是微生物对有机物降解。 土壤的碱化 土壤溶液中OH-离子的主要来源是 CO32-和 HCO3-的碱金属（Na、K）及碱土金属（Ca、Mg）的盐类。交换性阳离子的水解 ： 第一节 土壤基本知识 氧化还原体系氧化还原体系 体系体系 氧化态氧化态 还原态还原态 铁体系铁体

3、系 Fe(III) Fe（II） 锰体系锰体系 Mn（IV） Mn（II） 硫体系硫体系 SO42- H2S 氮体系氮体系 NO3- NO2- NO3- N2 NO3- NH4+ 有机碳体系有机碳体系 CO2 CH4 (3) 氧化氧化-还原性还原性 因土壤中含有氧化性和因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机物质，还原性无机物质和有机物质，使其具有氧化性和还原性，可使其具有氧化性和还原性，可以用氧化还原电位以用氧化还原电位(Eh)来衡量。来衡量。 Eh300mV：氧化体系起：氧化体系起主导作用，土壤处于氧化状态。主导作用，土壤处于氧化状态。 Eh300mV：还原体系起：还原体系起主导作用，土壤

4、处于还原状态。主导作用，土壤处于还原状态。第一节 土壤基本知识蓄积土壤是以固相物质为主的多相复杂体系。表面积巨大，能吸附各种离子和某些分子。输移作用土壤是植物和某些动物趋势赖以生存的地方，是营养物的主要供应地。净化作用存在各种土壤微生物和土壤动物，数以亿万计，能使有机污染物降解、转化。1.4 土壤背景值1.5 土壤污染1.5.11.5.1土壤污染的定义土壤污染的定义 由于人类生活和生产活动所产生的对人体有害的污染物质，通过各种途径进入土壤，并不断积累，当其数量和速度超过了土壤的自净能力，引起土壤的组成、结构和功能发生变化，从而影响农作物(或植物)的正常生长和发育，甚至某些污染物质在植物体内积累

5、，降低产量和质量，最终影响人体健康。1.5.2 1.5.2 土壤污染的特点土壤污染的特点（1）人体的影响则往往是通过农作物慢慢反应的；（2）土壤污染的判定比较复杂，难以制定“土壤中有害物质最高允许浓度”之类的标准，与背景值对照；（3）土壤中污染物质的含量与农作物生长发育之间的关系复杂，是否抑制？是否人食用后有危害？（4）土壤一旦被污染，因波及范围广，难以期待自然净化。1.5.3土壤环境质量标准（GB 156181995）根据土壤应用功能和保护目标，划分为三类： 类主要适用于国家规定的自然保护区(原有背景重金属含量高的除外)、集中 式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤，土壤质量基本

6、保持自然背景水平； 类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染； 类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤(蔬菜地除外)。土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。 三级土壤标准 一级标准 为保护区域自然生态，维持自然背景的土壤环境质量的限制值； 二级标准 为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值； 三级标准 为保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值。 1.5.3土壤环境质量标准（GB 156181995）运行前-本底调查-土壤中放射性核素的浓度运行中-监测核设施排放的放射性核素的沉积事故情况-获取事故

7、信息的手段之一，尤其事故中晚期；但并不像沉积物或气载放射性物质那样及时有效地提供信息3.污染物土地处理的动态监测污染物土地处理的动态监测 在进行污水、污泥土地利用、固体废弃物的土在进行污水、污泥土地利用、固体废弃物的土地处理过程中，对残留的污染物进行定点长期地处理过程中，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。可防止土壤污染。 4.土壤背景值调查土壤背景值调查 通过分析测定土壤中某些核素的含量，确定这通过分析测定土壤中某些核素的含量，确定这些核素的背景值水平和变化。些核素的背景值水平和变化。 自然环境方面：土壤类

8、型、植被、区域土壤元素背景值、土地自然环境方面：土壤类型、植被、区域土壤元素背景值、土地利用、水土流失、自然灾害、水系、地下水、地质、地形地貌、利用、水土流失、自然灾害、水系、地下水、地质、地形地貌、气象等。气象等。 社会环境方面：工农业生产布局、工业污染源种类及分布、社会环境方面：工农业生产布局、工业污染源种类及分布、污染物种类及排放途径和排放量、污水灌溉状况、人口分布、地污染物种类及排放途径和排放量、污水灌溉状况、人口分布、地方病等。方病等。 根据监测目的确定：背景值要求测定土壤中各种元素的含量；根据监测目的确定：背景值要求测定土壤中各种元素的含量；污染事故监测仅测定可能造成土壤污染的项目

9、；土壤质量监测测污染事故监测仅测定可能造成土壤污染的项目；土壤质量监测测定影响自然生态和植物正常生长及危害人体健康的项目。定影响自然生态和植物正常生长及危害人体健康的项目。应多点采样，均匀混合，以获得有代表性的土壤样品；应多点采样，均匀混合，以获得有代表性的土壤样品；农耕地，要考虑作物种类、施肥培植管理等情况，选定能代农耕地，要考虑作物种类、施肥培植管理等情况，选定能代表该地区状况的地点采集土壤；表该地区状况的地点采集土壤；对未耕地，最好选在有草皮（植皮）、无表面流失等引起的对未耕地，最好选在有草皮（植皮）、无表面流失等引起的侵蚀和崩塌，周围没有建筑物和人为干扰的地点；侵蚀和崩塌，周围没有建筑

10、物和人为干扰的地点； (二) 采样点数量 根据监测目的、区域范围大小及其环境状况等因素确定。一般每个采样单元最少设3个采样点。 单个采样单元内采样点数可按下式估算：式中：式中：n每个采样单元布设的最少采样点数；每个采样单元布设的最少采样点数； s样本相对标准偏差，即变异系数；样本相对标准偏差，即变异系数； t置信因子，当置信水平为置信因子，当置信水平为95%时，时，t值为值为1.96； d允许偏差，当规定抽样精度不低于允许偏差，当规定抽样精度不低于80%时，时，d取取0.2。2)(dtsn (a)(a)对角线法对角线法 (b)(b)梅花形法梅花形法 (c)(c)棋盘形法棋盘形法 (d) (d)

11、蛇形法蛇形法 对角线法对角线法适宜受污染的水灌溉田块，由入水口和出水口连线，三等分适宜受污染的水灌溉田块，由入水口和出水口连线，三等分梅花形法梅花形法适宜面积较小、地势平坦、土地较均匀的区域适宜面积较小、地势平坦、土地较均匀的区域 棋盘形法棋盘形法适宜中等面积、地势平坦、地形完整、但土壤较不均匀的地适宜中等面积、地势平坦、地形完整、但土壤较不均匀的地区区蛇形法蛇形法适宜面积较大、低是不太平坦、土地不够均匀、采样点较多的适宜面积较大、低是不太平坦、土地不够均匀、采样点较多的区域例如，山区地形区域例如，山区地形2.5 农田土壤环境质量评价100监测样本总数总数超标）%率(超土壤样本标污染污染物背景

12、值）污染物质量标准值污染物实测值土壤单项污染指数(2)()(22最大单项污染指数平均单项污染指数土壤综合污染指数标准值标准值实测值污染物超标倍数 以单项污染指数为主。当区域内土壤质量作为以单项污染指数为主。当区域内土壤质量作为一个整体与外区域土壤质量比较时，或一个区域内一个整体与外区域土壤质量比较时，或一个区域内土壤质量在不同历史阶段比较时，应用综合污染指土壤质量在不同历史阶段比较时，应用综合污染指数评价。数评价。 100%监测总面积超标点面积之和）土壤污染面积超标率（100%各项污染指数之和某项污染指数）土壤污染分担率（表表1 土壤污染分极标准土壤污染分极标准 土壤级别综合污染指数（P综）污

13、染等级污染水平1P综0.7安全清洁20.7P综1.0警戒限尚清洁31.0P综2.0轻污染土壤污染超过背景值，作物开始污染42.03.0重污染土壤、作物受污染已相当严重土壤样品的采集和处理是土壤土壤样品的采集和处理是土壤分析工作的一个重要环节，采集有分析工作的一个重要环节，采集有代表性的样品，是测定结果能如实代表性的样品，是测定结果能如实反映土壤环境状况的先决条件。实反映土壤环境状况的先决条件。实验室工作者只能对来样的分析结果验室工作者只能对来样的分析结果负责，如果送来的样品不符合要求，负责，如果送来的样品不符合要求，那么任何精密仪器和熟练的分析技那么任何精密仪器和熟练的分析技术都将毫无意义。因

14、此，分析结果术都将毫无意义。因此，分析结果能否说明问题，关键在于样品的采能否说明问题，关键在于样品的采集和处理。集和处理。2.剖面样品了解土壤污染深度时采集剖面样品：按土壤剖面层次分层采样。A层层(耕作层耕作层)B层层(亚层、淀积层亚层、淀积层)C层层(风化母岩风化母岩层、母质层层、母质层)底岩层底岩层剖面规格一般为长剖面规格一般为长1.5m、宽、宽0.8m、深、深1.0m，每个剖面，每个剖面采集采集A、B、C三层土样。过渡层（三层土样。过渡层（AB、BC）一般不）一般不采样。当地下水位较高时，挖至地下水出露时止。现采样。当地下水位较高时，挖至地下水出露时止。现场记录实际采样深度，如场记录实际

15、采样深度，如020、5065、80100cm。在各层次典型中心部位自下而上采样，切忌混淆层次、在各层次典型中心部位自下而上采样，切忌混淆层次、混合采样。混合采样。在山地土壤土层薄的地区，在山地土壤土层薄的地区，B层发育不完整时，层发育不完整时，只采只采A、C层样。层样。干旱地区剖面发育不完整的土壤，采集表层干旱地区剖面发育不完整的土壤，采集表层（020cm）、中土层（）、中土层（50cm）和底土层）和底土层（100cm）附近的样品。）附近的样品。（二）采样时间和频率（二）采样时间和频率 为了解土壤污染状况，可随时采样；如要同时了解在该土壤上生长的农作物的污染状况，则采样时间应选择在作物生长的后

16、期到下一期作物播种前；常规监测时，一般每半年采样一次。（三）采样深度为了解近期气载及水载放射性物质沉积情况，深度5 5cmcm；为了测定早期核试验落下灰的沉积量，深度可为3030cmcm；分析土壤中90Sr和239Pu的浓度，深度可分别为15cmcm和20cmcm；环境放射性水平调查，深度一般为1010c cm m.3.2 样品加工样品加工 去石去根去石去根 称湿重称湿重 风干或在风干或在1101100 0C C烘干烘干 称样干重称样干重 计算土壤含水率计算土壤含水率 捣碎过滤（捣碎过滤（6060100100目）目） 装样（装样（谱测量，密封谱测量，密封3030天）天）3.2 3.2 样品加工

17、与管理样品加工与管理 (二二) 样品管理样品管理建立严格的管理制度和岗位责任制，按照规定的方法建立严格的管理制度和岗位责任制，按照规定的方法和程序工作，认真按要求做好各项记录。和程序工作，认真按要求做好各项记录。风干土样存于阴凉、干燥、的样品库内；新鲜土壤样风干土样存于阴凉、干燥、的样品库内；新鲜土壤样品，放在玻璃瓶中，置于低于品，放在玻璃瓶中，置于低于4的冰箱内存放，保存的冰箱内存放，保存半个月。半个月。(三三) 高压釜密闭分解法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

18、加热（一般不超烯坩埚内，置于耐压的不锈钢套筒中，放在烘箱内加热（一般不超过过180）分解。）分解。(四四) 微波炉加热分解法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。加热使试样分解的方法。样品的代表性和采样误差的控制样品的代表性和采样误差的控制（1）采样前要进行现场勘察和有关资料的收集，根据土壤类型、肥力等级和地形等因素将研究范围划分为若干个采样单元，每个采样单元的土壤要尽可能均匀一致。 （2）要保证有足够多的采样点，使之能充分代表采样单元的土壤特性。采样点的多少，取决于研究范围的大小，研究对象

19、的复杂程度和试验研究所要求的精密度等因素。采样点设置过少，所采样品的偶然性增加，缺乏足够的代表性；采样点设置过多，则增大了采样的工作量，浪费了人力、物力和财力。第四节第四节 土壤中放射性污染物的测定土壤中放射性污染物的测定 监测项目：监测项目：U、Th、226Ra、137Cs、90Sr 土壤监测的特点土壤监测的特点样品的代表性问题样品的代表性问题第第四四节节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定 测定方法：测定方法：与水、空气相同或相似与水、空气相同或相似 结果表达结果表达：烘干土为基准：烘干土为基准 mg/kg(烘干土样烘干土样)一、含水量一、含水量样品在样品在105 烘干、称重、计算。烘干、称

20、重、计算。100%烘干土样烘干土样风干土样）含水率（二、二、pH值：玻璃电极法值：玻璃电极法测定要点：称取通过测定要点：称取通过1 mm孔径筛的土样孔径筛的土样10 g于烧于烧杯中，加无二氧化碳蒸馏水杯中，加无二氧化碳蒸馏水25 mL，轻轻摇动后，轻轻摇动后用电磁搅拌器搅拌用电磁搅拌器搅拌1 min，使水和土充分混合均匀，使水和土充分混合均匀，放置放置30 min，用，用pH计测量上部浑浊液的计测量上部浑浊液的pH值。值。土粒的粗细及水、土比例均对土粒的粗细及水、土比例均对pH值有影响。一般值有影响。一般酸性土壤的水土比保持酸性土壤的水土比保持5 11 1；碱性土壤水；碱性土壤水土比以土比以1

21、 1或或2.5 1为宜，水土比增加，测得为宜，水土比增加，测得pH值偏高。值偏高。第第四四节节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定第第四四节节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定第第四四节节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定第第四四节节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定第第四四节节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定第第四四节节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定第第四四节节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定第第四四节节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定四.第第四四节节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定四.第第四四节节 土壤污染物的测定土壤污染物的测定四.四四四.五五四四五五四四五五四四五五四四六 土

22、壤表面氡析出率测量氡析出率测量是环境氡污染及治理中寻找源项的手段，是氡析出率测量是环境氡污染及治理中寻找源项的手段，是对建筑材料放射性含量是否符合国家标准的一种鉴别方法，对建筑材料放射性含量是否符合国家标准的一种鉴别方法，也是退役铀矿冶设施治理中废石场、尾矿库防氡覆盖治理也是退役铀矿冶设施治理中废石场、尾矿库防氡覆盖治理的关键的关键. .四四六. 表面氡析出率测量dCJSCRCdtV0()(1)eetetVJC C eSeREM- 氡析出率仪氡析出率仪RAD-7测氡仪测氡仪在射气介质表面扣一个定积累箱，周边用不透气在射气介质表面扣一个定积累箱，周边用不透气材料密封。积累箱中单位时间内氡浓度的增

23、长。材料密封。积累箱中单位时间内氡浓度的增长。1 1 积累法积累法eR0()VJCCSt四四1 积累法积累等时间间隔测量法积累等时间间隔测量法在介质表面盖上积累箱后，每隔T分钟测量一次积累箱中的氡浓度,共测n次（一般n4）,将相邻的两次测量数据成对组合如下：nC0C1C2C3C1C2C3C4C四四1 1 积累法积累法1nnCabCJe由于公式中有由于公式中有b 两个未知数两个未知数,采用等时间间隔取样采用等时间间隔取样 ,可以导出相邻的可以导出相邻的两次氡浓度值有如下线性关系：两次氡浓度值有如下线性关系：和和(1)eTeJSaeVeTbe(ln )/ebT ，； 四四2 2 吸附法吸附法()(

24、1)esTbTnneJk Se当氡从介质表面析出进炭床内即被活性炭吸附，被吸附的氡及其衰变的子体全当氡从介质表面析出进炭床内即被活性炭吸附，被吸附的氡及其衰变的子体全部沉积在活性炭内，用部沉积在活性炭内，用谱仪测量活性炭盒的氡子体特征谱仪测量活性炭盒的氡子体特征射线峰（射线峰（609keV609keV）或峰群（或峰群（294294，352352，609keV609keV）强度）强度测氡时一般只取其中能量较高的三个特征峰总面积（测氡时一般只取其中能量较高的三个特征峰总面积（270-720keV270-720keV）。根）。根据峰面积、积累时间和炭盒取样面积可计算出氡析出率：据峰面积、积累时间和炭盒取样面积可计算出氡析出率：四四不能测量瞬时的氡析出率不能测量瞬时的氡析出率取样盒不存在析出氡的泄漏和反扩散取样盒不存在析出氡的泄漏和反扩散2 吸附法四四3 贯穿气流法贯穿气流法的通过测定贯穿气流中建立的稳定氡浓度来得到表面氡贯穿气流法的通过测定贯穿气流中建立的稳定氡浓度来得到表面氡析出率。因为这一种将积累箱中的氡连续不断地排出，从而避免了析出率。因为这一种将积累箱中的氡连续不断地排出，从而避免了积累法中由于氡浓度的增长导致的反扩散和泄漏对氡析出率测定的积累法中由于氡浓度的增长导致的反扩散和泄漏对氡析出率测定的影