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1、第五章第五章土壤質量監(jiān)測土壤質量監(jiān)測本章教學目的、要求本章教學目的、要求 1 1了解土壤組成和背景值；了解土壤組成和背景值；2 2掌握土壤污染的測定方法。掌握土壤污染的測定方法。本章重點本章重點 土壤背景值、腐殖質、采樣點布設、土壤樣品采土壤背景值、腐殖質、采樣點布設、土壤樣品采集、土壤樣品測定集、土壤樣品測定本章難點本章難點 土壤樣品的制備與保存、土壤樣品測定土壤樣品的制備與保存、土壤樣品測定第一節(jié)第一節(jié)土壤基本知識土壤基本知識第二節(jié)第二節(jié)土壤環(huán)境質量監(jiān)測方案土壤環(huán)境質量監(jiān)測方案第三節(jié)第三節(jié)土壤樣品的采集與加工管理土壤樣品的采集與加工管理第四節(jié)第四節(jié)土壤樣品的預處理土壤樣品的預處理第五節(jié)第五

2、節(jié)土壤污染物的測定土壤污染物的測定第一節(jié)第一節(jié) 土壤基本知識土壤基本知識一、土壤組成一、土壤組成 土壤是指陸地地表具有肥力并能生長植物的疏土壤是指陸地地表具有肥力并能生長植物的疏土壤是指陸地地表具有肥力并能生長植物的疏土壤是指陸地地表具有肥力并能生長植物的疏松表層。它介于大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈之松表層。它介于大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈之松表層。它介于大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈之松表層。它介于大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈之間，是環(huán)境中特有的組成部分。間，是環(huán)境中特有的組成部分。間，是環(huán)境中特有的組成部分。間，是環(huán)境中特有的組成部分。土壤是由礦物質、土壤是由礦物質、土壤是由礦物質、土壤是

3、由礦物質、動植物殘體腐解產生的有機物質、土壤生物、水分動植物殘體腐解產生的有機物質、土壤生物、水分動植物殘體腐解產生的有機物質、土壤生物、水分動植物殘體腐解產生的有機物質、土壤生物、水分和空氣等固、液、氣三相組成的。和空氣等固、液、氣三相組成的。和空氣等固、液、氣三相組成的。和空氣等固、液、氣三相組成的。土壤土壤固相(占容積的50)空隙礦物質(質量占固相總質量的9598)有機質和生物（質量占固相總質量的25）土壤溶液空氣 土壤溶液和空氣占土壤總體積的50，且二者之間經(jīng)常處于彼此消長的狀態(tài)。土壤礦物質是由巖石經(jīng)風化而來的，一般占土壤固體部分質量的9598。礦物質直接影響土壤性質，又是植物礦質養(yǎng)分

4、的主要來源，故同土壤肥力有密切關系。1.土壤礦物質的組成 （1）原生礦物質：巖石經(jīng)過物理風化作用被破碎形成的碎屑，其原來的化學組成沒有改變。（2）次生礦物質：原生礦物質經(jīng)過化學風化后形成的新礦物，其化學組成和晶體結構均有所改變。(一一一一)土壤礦物質土壤礦物質土壤礦物質土壤礦物質2.土壤化學組成土壤化學組成氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂八大元素含量約占96以上，與巖石中各元素的含量相似。3.土壤機械組成土壤機械組成指不同大小顆粒（沙礫、粉粒、黏粒）的相對含量。不同粒徑的礦物質顆粒的成分和物理化學性質有很大差異，如對污染物的吸附、解吸和遷移、轉化能力，有效含水量及保水、保溫能力等。我國土壤質地分

5、類參見表5.1；國際制土壤質地分類見表5.2。由進入土壤的植物、動物、微生物殘體及施入土由進入土壤的植物、動物、微生物殘體及施入土由進入土壤的植物、動物、微生物殘體及施入土由進入土壤的植物、動物、微生物殘體及施入土壤的有機肥料經(jīng)分解轉化逐漸形成，通常可分為壤的有機肥料經(jīng)分解轉化逐漸形成，通常可分為壤的有機肥料經(jīng)分解轉化逐漸形成，通常可分為壤的有機肥料經(jīng)分解轉化逐漸形成，通?？煞譃榉歉澄镔|和腐殖物質兩類；是土壤非腐殖物質和腐殖物質兩類；是土壤非腐殖物質和腐殖物質兩類；是土壤非腐殖物質和腐殖物質兩類；是土壤 形成的重要形成的重要形成的重要形成的重要基礎，與土壤礦物質共同構成土壤的固相部分?；A，

6、與土壤礦物質共同構成土壤的固相部分?；A，與土壤礦物質共同構成土壤的固相部分?；A，與土壤礦物質共同構成土壤的固相部分。土壤有機質中含有大量營養(yǎng)元素，分解后可提供土壤有機質中含有大量營養(yǎng)元素，分解后可提供土壤有機質中含有大量營養(yǎng)元素，分解后可提供土壤有機質中含有大量營養(yǎng)元素，分解后可提供植物生長發(fā)育的需要，是植物養(yǎng)分的重要來源。植物生長發(fā)育的需要，是植物養(yǎng)分的重要來源。植物生長發(fā)育的需要，是植物養(yǎng)分的重要來源。植物生長發(fā)育的需要，是植物養(yǎng)分的重要來源。有機質腐解后形成的腐殖質，能把土粒粘結成團有機質腐解后形成的腐殖質，能把土粒粘結成團有機質腐解后形成的腐殖質，能把土粒粘結成團有機質腐解后形成的

7、腐殖質，能把土粒粘結成團粒結構。這種結構保水、保肥能力強，類似儲存粒結構。這種結構保水、保肥能力強，類似儲存粒結構。這種結構保水、保肥能力強，類似儲存粒結構。這種結構保水、保肥能力強，類似儲存水肥的小倉庫，隨時供給植物吸收利用。有機質水肥的小倉庫，隨時供給植物吸收利用。有機質水肥的小倉庫，隨時供給植物吸收利用。有機質水肥的小倉庫，隨時供給植物吸收利用。有機質是微生物的食物，土壤有機質豐富而其他條件又是微生物的食物，土壤有機質豐富而其他條件又是微生物的食物，土壤有機質豐富而其他條件又是微生物的食物，土壤有機質豐富而其他條件又適宜時，就能促進微生物的旺盛活動。適宜時，就能促進微生物的旺盛活動。適宜

8、時，就能促進微生物的旺盛活動。適宜時，就能促進微生物的旺盛活動。（二）土壤有機質（二）土壤有機質（二）土壤有機質（二）土壤有機質v非腐殖物質：非腐殖物質：包括糖類化合物包括糖類化合物(如淀粉、纖維素如淀粉、纖維素等等)、含氮有機合物及有機磷和有機硫化合物。、含氮有機合物及有機磷和有機硫化合物。v腐殖物質腐殖物質：是植物殘體中穩(wěn)定性較大的木質素及：是植物殘體中穩(wěn)定性較大的木質素及其類似物在微生物作用下，部分被氧化形成的一其類似物在微生物作用下，部分被氧化形成的一類特殊的高分子聚合物，具有芳環(huán)結構，苯環(huán)周類特殊的高分子聚合物，具有芳環(huán)結構，苯環(huán)周圍連有多種官能團，如羧基、羥基、甲氧基及氨圍連有多種

9、官能團，如羧基、羥基、甲氧基及氨基等，使之具有表面吸附、離子交換、絡合、緩基等，使之具有表面吸附、離子交換、絡合、緩沖、氧化還原作用及生理活性等性能。沖、氧化還原作用及生理活性等性能。土壤中生活的微生物土壤中生活的微生物(細菌、真菌、放線菌、細菌、真菌、放線菌、藻類等藻類等)及動物及動物(原生動物、蚯蚓、線蟲類等原生動物、蚯蚓、線蟲類等)對進對進入土壤的有機污染物的降解及無機污染物入土壤的有機污染物的降解及無機污染物(如重金如重金屬屬)的形態(tài)轉化起著主導作用，是土壤凈化功能的的形態(tài)轉化起著主導作用，是土壤凈化功能的主要貢獻者。主要貢獻者。（三）土壤生物（三）土壤生物（三）土壤生物（三）土壤生物

10、細菌細菌放線菌放線菌蚯蚓蚯蚓線蟲線蟲圖圖5.1 土壤微生物和動物土壤微生物和動物 土壤水分及其所含溶質的總稱，溶有土壤中可土壤水分及其所含溶質的總稱，溶有土壤中可土壤水分及其所含溶質的總稱，溶有土壤中可土壤水分及其所含溶質的總稱，溶有土壤中可溶成分的稀溶液，來源主要有：大氣降水、降雪、溶成分的稀溶液，來源主要有：大氣降水、降雪、溶成分的稀溶液，來源主要有：大氣降水、降雪、溶成分的稀溶液，來源主要有：大氣降水、降雪、地表徑流、灌溉、地下水。地表徑流、灌溉、地下水。地表徑流、灌溉、地下水。地表徑流、灌溉、地下水。(四四四四)土壤溶液土壤溶液土壤溶液土壤溶液淺層地下水淺層地下水淺層地下水淺層地下水農

11、田灌溉農田灌溉農田灌溉農田灌溉河流河流河流河流霧霧霧霧雨雨雨雨雪雪雪雪圖圖圖圖5.2 5.2 土壤溶液的來源土壤溶液的來源土壤溶液的來源土壤溶液的來源v土壤空氣存在于未被水分占據(jù)的土壤孔隙中，來土壤空氣存在于未被水分占據(jù)的土壤孔隙中，來源于大氣、生物化學反應和化學反應產生的氣體源于大氣、生物化學反應和化學反應產生的氣體(如甲烷、硫化氫、氫氣、氮氧化物、二氧化碳如甲烷、硫化氫、氫氣、氮氧化物、二氧化碳等等)。v積水的土壤通氣不良，導致對植物的危害，茶樹積水的土壤通氣不良，導致對植物的危害，茶樹最忌積水，積水的土壤不應用于種茶樹。最忌積水，積水的土壤不應用于種茶樹。(五五五五)土壤空氣土壤空氣土壤

12、空氣土壤空氣二、土壤的基本性質二、土壤的基本性質(一一一一)吸附性吸附性吸附性吸附性 與土壤中存在的膠體物質密切相關。與土壤中存在的膠體物質密切相關。與土壤中存在的膠體物質密切相關。與土壤中存在的膠體物質密切相關。土壤膠體：土壤膠體：土壤膠體：土壤膠體：無機膠體無機膠體無機膠體無機膠體 有機膠體有機膠體有機膠體有機膠體 有機無機復合膠體有機無機復合膠體有機無機復合膠體有機無機復合膠體 對有機污染物（如有機磷和有機氯農藥）和無對有機污染物（如有機磷和有機氯農藥）和無對有機污染物（如有機磷和有機氯農藥）和無對有機污染物（如有機磷和有機氯農藥）和無機污染物（如機污染物（如機污染物（如機污染物（如Hg

13、Hg2+2+、PbPb2+2+、CuCu2+2+、CdCd2+2+等重金屬離等重金屬離等重金屬離等重金屬離子）有較強的吸附能力或離子交換吸附能力。子）有較強的吸附能力或離子交換吸附能力。子）有較強的吸附能力或離子交換吸附能力。子）有較強的吸附能力或離子交換吸附能力。(二二)酸堿性酸堿性 土壤的酸堿度可以劃分為九級：土壤的酸堿度可以劃分為九級：pH5.56.0為酸性土；為酸性土；pH6.06.5為弱酸性土；為弱酸性土；pH6.57.0為中性土；為中性土；pH7.07.5為弱堿性土；為弱堿性土；pH7.58.5為堿性土；為堿性土；pH8.59.5為強堿性土；為強堿性土；pH9.5為極強堿性土。為極

14、強堿性土。中國土壤的中國土壤的pH大多在大多在4.58.5范圍內，并呈東南范圍內，并呈東南酸西北堿的規(guī)律。土壤的酸堿性直接或間接地影響酸西北堿的規(guī)律。土壤的酸堿性直接或間接地影響污染物在土壤中的遷移轉化。污染物在土壤中的遷移轉化。(三三)氧化氧化-還原性還原性 因土壤中含有氧化性和還原性無機物質和有機物因土壤中含有氧化性和還原性無機物質和有機物質，使其具有氧化性和還原性，可以用氧化還原電位質，使其具有氧化性和還原性，可以用氧化還原電位(Eh)來衡量。來衡量。Eh300mV：氧化體系起主導作用，土壤處于氧：氧化體系起主導作用，土壤處于氧化狀態(tài)?；癄顟B(tài)。Eh 分析誤差分析誤差分析誤差分析誤差造成造

15、成造成造成導致導致導致導致土壤污染物測定中應注意的幾個問題：土壤污染物測定中應注意的幾個問題：v測定方法：測定方法：與水、空氣相同或相似與水、空氣相同或相似 重量法重量法 容量法容量法 分光光度法分光光度法 原子吸收法原子吸收法 色譜法色譜法v結果表達結果表達：烘干土為基準：烘干土為基準 mg/kg(烘干土樣烘干土樣)采樣前應調研當?shù)氐模翰蓸忧皯{研當?shù)氐模翰蓸忧皯{研當?shù)氐模翰蓸忧皯{研當?shù)氐模鹤匀粭l件、農業(yè)情況、土壤性狀、污染歷史及現(xiàn)狀自然條件、農業(yè)情況、土壤性狀、污染歷史及現(xiàn)狀自然條件、農業(yè)情況、土壤性狀、污染歷史及現(xiàn)狀自然條件、農業(yè)情況、土壤性狀、污染歷史及現(xiàn)狀v要重視采樣前的調研工作

16、要重視采樣前的調研工作一、含水量一、含水量樣品在樣品在105 烘干、稱重、計算。烘干、稱重、計算。v測定要點：稱取通過測定要點：稱取通過1 mm孔徑篩的土樣孔徑篩的土樣10 g于燒于燒杯中，加無二氧化碳蒸餾水杯中，加無二氧化碳蒸餾水25 mL，輕輕搖動后輕輕搖動后用電磁攪拌器攪拌用電磁攪拌器攪拌1 min，使水和土充分混合均勻，使水和土充分混合均勻，放置放置30 min，用，用pH計測量上部渾濁液的計測量上部渾濁液的pH值。值。v土粒的粗細及水、土比例均對土粒的粗細及水、土比例均對pH值有影響。一般值有影響。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；堿性土壤水土；堿性土壤水土比

17、以比以1 1或或2.5 1為宜，水土比增加，測得為宜，水土比增加，測得pH值偏值偏高。高。二、二、pH值：玻璃電極法值：玻璃電極法三、可溶性鹽分三、可溶性鹽分v用一定量的水從一定量土壤中經(jīng)一定時間浸提出用一定量的水從一定量土壤中經(jīng)一定時間浸提出來的水溶性鹽分；來的水溶性鹽分；v測定方法有重量法、比重計法、電導法、陰陽離測定方法有重量法、比重計法、電導法、陰陽離子總和計算法等。子總和計算法等。15%15%過氧化氫過氧化氫過氧化氫過氧化氫可溶性可溶性可溶性可溶性鹽分總量鹽分總量鹽分總量鹽分總量 水浴蒸水浴蒸水浴蒸水浴蒸干恒重干恒重干恒重干恒重 殘渣烘殘渣烘殘渣烘殘渣烘至恒重至恒重至恒重至恒重 10

18、5105烘箱烘箱烘箱烘箱已恒重蒸已恒重蒸已恒重蒸已恒重蒸發(fā)皿蒸干發(fā)皿蒸干發(fā)皿蒸干發(fā)皿蒸干50 100mL50 100mL濾液濾液濾液濾液抽濾抽濾抽濾抽濾振蕩振蕩振蕩振蕩無無無無COCO2 2水水水水500mL500mL重量法測定要點：重量法測定要點：重量法測定要點：重量法測定要點：土樣土樣土樣土樣1000g1000g配標液配標液配標液配標液土樣預處理土樣預處理土樣預處理土樣預處理(消解消解消解消解)標液及樣品測定標液及樣品測定標液及樣品測定標液及樣品測定結果計算結果計算結果計算結果計算分光光度法分光光度法分光光度法分光光度法原子吸收法原子吸收法原子吸收法原子吸收法原子熒光法原子熒光法原子熒光法

19、原子熒光法v土土壤壤中中金金屬屬化化合合物物的的測測定定方方法法與與水水和和廢廢水水監(jiān)監(jiān)測測中中金金屬屬化化合合物物的的測測定定方方法法基基本本相相同同，僅僅在在預預處處理理方方法和測量條件方面有差異。測定程序一般為：法和測量條件方面有差異。測定程序一般為：四、金屬化合物四、金屬化合物 (一一)六六六和滴滴涕六六六和滴滴涕 廣泛使用氣相色譜法。廣泛使用氣相色譜法。土樣中有機物萃取土樣中有機物萃取 色譜法測定（色譜法測定（ECD檢測器）檢測器）1.方法原理方法原理v用用丙丙酮酮-石石油油醚醚提提取取土土壤壤樣樣品品中中的的六六六六六六和和滴滴滴滴涕涕，經(jīng)經(jīng)硫硫酸酸凈凈化化處處理理后后，用用帶帶電

20、電子子捕捕獲獲檢檢測測器器的的氣氣相相色色譜譜儀儀測測定定。根根據(jù)據(jù)色色譜譜峰峰進進行行兩兩種種物物質質異異構構體體的的定定性性分分析析；根根據(jù)據(jù)峰峰高高(或或峰峰面積面積)進行各組分的定量分析。進行各組分的定量分析。五、有機化合物測定五、有機化合物測定 2.儀器及條件儀器及條件v主主要要儀儀器器是是:帶帶電電子子捕捕獲獲檢檢測測器器的的氣氣相相色色譜譜儀儀；全全玻玻璃璃進進樣樣器器；長長1.82.0m，內內徑徑23mm螺螺旋旋狀硬質玻璃填充柱。狀硬質玻璃填充柱。v色色譜譜條條件件：固固定定液液：1.5%OV-17(甲甲基基硅硅酮酮)+1.95%QF-1(氟氟代代烷烷基基硅硅氧氧烷烷聚聚合合物

21、物)；80100目目Chromosorb W AW-DMCS擔擔體體；氣氣化化室室溫溫度度：220；柱柱溫溫：195；載載氣氣(N2)流流速速：4070mL/min。3.測定要點測定要點(1)樣樣品品預預處處理理：準準確確稱稱取取20g土土樣樣，先先用用石石油油醚醚-丙丙酮酮(1:1)于于索索氏氏提提取取器器中中提提取取，再再用用濃濃硫硫酸酸和和無無水水硫酸鈉凈化。硫酸鈉凈化。(2)定定性性和和定定量量分分析析：用用色色譜譜純純-六六六六六六、-六六六六六六、-六六六六六六、-六六六六六六、p,p-DDE、o,p-DDT、p,p-DDD、p,p-DDT和和異異辛辛烷烷、石石油油醚醚配配制制標標

22、準準工工作作溶溶液液；分分別別吸吸取取標標液液和和樣樣品品試試液液近近樣樣，記記錄錄標標液液和和樣樣品品色色譜譜圖圖，根根據(jù)據(jù)保保留留時時間間定定性性、峰峰高高(或或峰峰面面積積)定定量。用外標法計算土壤樣品中農藥含量。量。用外標法計算土壤樣品中農藥含量。六六六、滴滴涕氣相色譜圖六六六、滴滴涕氣相色譜圖六六六、滴滴涕氣相色譜圖六六六、滴滴涕氣相色譜圖1.1.-六六六；六六六；六六六；六六六；2.2.-六六六；六六六；六六六；六六六；3.3.-六六六；六六六；六六六；六六六；4.4.-六六六；六六六；六六六；六六六；5.5.p p,p p-DDEDDE、6.6.o o,p p-DDT-DDT；7

23、.7.p p,p p-DDD-DDD；8.8.p p,p p-DDT-DDT(二二)苯并苯并(a)芘芘的測定的測定測定方法有：測定方法有：紫紫外外分分光光光光度度法法、熒熒光光分分光光光光度度法法、高高效效液液相相色色譜法等。譜法等。紫外分光光度法適于苯并紫外分光光度法適于苯并(a)芘含量芘含量5g/kg的土的土壤，如苯并壤，如苯并(a)芘含量芘含量5 g/kg，則用熒光分光光度法。，則用熒光分光光度法。土樣土樣土樣土樣5050水浴提取水浴提取水浴提取水浴提取濾液濾液濾液濾液測定測定測定測定氧化鋁層析氧化鋁層析氧化鋁層析氧化鋁層析柱分離兩次柱分離兩次柱分離兩次柱分離兩次提取液提取液提取液提取液

24、水浴蒸發(fā)近干水浴蒸發(fā)近干水浴蒸發(fā)近干水浴蒸發(fā)近干氯仿氯仿氯仿氯仿環(huán)己烷環(huán)己烷環(huán)己烷環(huán)己烷過濾過濾過濾過濾紫外分光光度法測定苯并紫外分光光度法測定苯并紫外分光光度法測定苯并紫外分光光度法測定苯并(a a)芘程序：芘程序：芘程序：芘程序：氯仿氯仿氯仿氯仿土樣土樣土樣土樣提取提取提取提取過濾過濾過濾過濾水浴蒸發(fā)近干水浴蒸發(fā)近干水浴蒸發(fā)近干水浴蒸發(fā)近干提取液提取液提取液提取液氧化鋁層析柱氧化鋁層析柱氧化鋁層析柱氧化鋁層析柱紙層析紙層析紙層析紙層析苯苯苯苯環(huán)己烷環(huán)己烷環(huán)己烷環(huán)己烷苯并苯并苯并苯并(a a)芘斑芘斑芘斑芘斑甲醇甲醇甲醇甲醇溶出液溶出液溶出液溶出液測定測定測定測定熒光分光光度法測定苯并熒光分

25、光光度法測定苯并熒光分光光度法測定苯并熒光分光光度法測定苯并(a a)芘流程：芘流程：芘流程：芘流程：v土壤樣品于索氏提器內用環(huán)己烷提取苯并土壤樣品于索氏提器內用環(huán)己烷提取苯并(a)芘；芘；v提取液注入高效液相色譜儀測定。提取液注入高效液相色譜儀測定。高效液相色譜法的測定要點是：高效液相色譜法的測定要點是：高效液相色譜法的測定要點是：高效液相色譜法的測定要點是：第五章習題v1土壤污染有何特點?當土壤受到鎘污染后，試考慮不同形態(tài)的鎘、土壤pH，土壤氧化還原條件對土壤污染程度有何影響?v2何謂土壤背景值?v3如何布點采集污染土壤樣品?v4如何布點采集背景值樣品?v5如何制備土壤樣品?制備過程中應注意哪些問題?v6如何選擇土樣貯存器?v7分析比較土樣各種酸式消化法的特點，有哪些注意事項?消化過程中各種酸起何作用?v8試設計土壤樣品中Hg、As的測定方案，要求：v(1)查閱測定方法，進行方法比較，v(2)選擇測定方法，擬出測定方案。v9原子吸收光度法測土壤中Cd含量有幾種定量方法?哪種方法更適用?