第五章 土壤质量监测

1. 第五章 土壤质量监测 了解土壤的组成、背景值等基本概念，掌握土壤样品的采集和测定的原则及基本方法等 建议学时数：6学时

2. 一、 土壤组成 第一节 土壤基本知识 土壤是地球表层的岩石经过生物圈、大气圈和水圈的综合影响演变而成的。因母岩、气候、生物、地形、时间等多种成土因素综合作用的不同，形成了各种类型的土壤。 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。

3. 指陆地表面具有一定肥力，能够生长植物的疏松表层。指陆地表面具有一定肥力，能够生长植物的疏松表层。

4. 土壤在地理环境中的作用

5. 气候 生物 土壤 水文 地貌 土壤在地理环境中的作用

6. 土壤的肥力特性及其重要性 • 1、土壤的本质属性——肥力 指土壤能同时并不断地供应和调节植物在生长 过程中所需要的水分、养分、空气、热量的能力 • 2、土壤的物质组成 矿物质、有机质、水分、空气 • 3、土壤与农业生产的关系 (1) 土壤是农业生产最基本的自然资源 (2) 土壤是一种永续性的可更新资源

7. 理想土壤成分的体积分数

8. （一）土壤矿物质 土壤矿物质 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 定义 土壤矿物质的组成和性质直接影响土壤的物理性质、化学性质。土壤矿物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 作用

9. 土壤矿物质的矿物组成 1、原生矿物质：它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，其原来的化学组成没有改变 2、次生矿物质：它大多是由原生矿物质经化学风化后形成的新矿物

10. 土壤矿物质的化学组成 土壤矿物质元素的相对含量与地球表面岩石圈元素的平均含量及其化学组成相似

11. 壤机械组成 土壤粒径的大小影响着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。我国分类方法

13. 我国土壤质地分类

15. （二）土壤有机质 土壤有机质 土壤有机质绝大部分集中于土壤表层(0—15或0—20cm),我国土壤有机质含量在1—5%之间 含量 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 来源 土壤有机质主要以腐殖质为主,它作为土壤有机胶体来说，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,这些性能对土壤的结构、性质、质量都有重大影响 作用

17. （三）土壤微生物 土壤中生活着微生物：细菌、真菌、放线菌、藻类等 土壤中生活着动物：原生动物、蚯蚓、线虫类等 降解有机污染物，促使无机污染物的形态转化。

18. （四）土壤溶液和空气 土壤溶液和空气 土壤中各种形态水分,对土壤中物质的转化过程和土壤的形成过程起着决定性作用。土壤水是含有复杂溶质的稀溶液，因此常将土壤水及其所含溶质称为土壤溶液。土壤溶液是植物生长所需要的水分和养分的主要供给源 溶液 空气 土壤空气是存在于土壤孔隙中的气体的总称。是土壤的重要组成之一。

20. 二、土壤的基本性质 • （一）吸附性 • （二）酸碱性 • （三）氧化－还原性

21. （一）吸附性 • 土壤吸附性能与土壤中存在的胶体物质密切相关 • 无机胶体 （黏土矿物， 铁， 铝， 硅等水合氧化物） • 有机胶体 （主要腐殖酸及少量的生物活动产生的有机物） • 有机－无机复合胶体 • 由于土壤胶体具有巨大的比表面积，胶粒表面带有电荷， 分散在水中时界面上产生双电层等性能，使其对有机污染物 和无机污染物有极强的吸附能力或离子交换吸附能力

22. （二）酸碱性 • 土壤的酸碱度可以划分为九级 • 土壤酸度 活性酸度: 又称有效酸度，是指土壤溶 液中游离氢离子浓度反映的 酸度，通常用pH值表示 潜性酸度: 土壤胶体吸附的可交换氢离子 和铝离子经离子交换作用后所 产生的酸度 土壤碱性主要来自土壤中钙、镁、钠、钾的重碳酸盐、碳酸盐及土壤胶体上交换性钠离子的水解作用

23. （三）氧化－还原性 • 氧化剂 ： 游离氧， 高价金属离子， 硝酸根等 • 还原剂： 土壤有机质， 厌氧条件下形成的分解产物， 低价金属离子 • 由于土壤中存在着多种氧化性和还原性无机物质及有机物质，使其具有氧化性和还原性

24. 耕作培育 风化作用 微生物 草本植物 生土 熟土 肥土 低等植物 木本植物 土壤的形成 1、土壤形成的过程 裸露岩石 成土母质 原始土壤 成熟土壤 耕作土壤 2、成土主导因素: 生物 3、人类活动的影响:形成高产稳产的耕作土壤 (1)改造方式：灌溉、施肥、翻耕等 (2)合理耕作经营：土壤不断改良，保持和提高土壤肥力 (3)不合理耕作经营：土壤沙化、盐碱化和水土流失等

26. 微生物作用 风化 生物生长 积累有机质 腐殖质 成土母质 岩石 凝结作用 根系穿横 土粒团聚 形成土壤 养分元素的富集 根系吸收 淋失 分解、释放 矿物质 残体释放 气候影响 土壤表层 形成有一定肥力的土壤层 生物对土壤形成的作用 1、有机质积累过程 2、养分元素的富集过程

30. 三、 土壤背景值 土壤背景值（土壤本底值）是指在未受人类社会行为干扰和破坏时，土壤成分的组成和各组分（元素）的含量 土壤元素背景值的表达方式目前还不统一，有几种方法，但我国用得较多的一种是用土壤样品平均值加减两个标准偏差表示。

31. 我国土壤背景值表达方法 • 对元素测定值呈正态分布或近似正态分布的元素，用算术平均值( )表示数据分布集中的趋势，用算术均值标准偏差表示数据的分散度，用 表示95%置信度数据的范围值 • 对元素测定值呈对数正态或近似对数正态分布的元素，用几何平均值(M)表示数据分布的集中趋势，用几何标准偏差(D)表示数据分散度，用 表示95%置信度数据的范围值

32. 定义 矿物风化后自然扩散，火山爆发后降落的火山灰等。 天然污源染 污染源 人为污染源 污染物种类 重金属、硫化物、氟化物、农药等 生物类污染物 病原微生物 放射性污染物 主要是’*锶、”’铯等 四、 土壤污染 当进入土壤的污染物质量和速度超过土壤能承受的容量和净化速度时，就破坏了土壤环境的自然动态平衡，使污染物的积累逐渐占据优势，引起土壤的组成、结构、性状改变，功能失调，质量下降，导致土壤环境污染。 不合理地使用农药、化肥，污水灌溉，使用不符合标准的污泥，城市垃圾及工业废渣等，固体废物随意堆放或填埋，以及大气沉降物等。 化学污染物

34. 五、 土壤质量标准 土壤环境质量标准(GBl5618—1995) 无公害农产品蔬菜产地土壤环境质量指标(GB／T18407—2001) 无公害农产品茶叶产地土壤环境质量指标(NY5020—2001)

35. 第二节 土壤环境质量监测方案 • 本节要求 • 理解“HJ/T 166 -2004土壤环境监测技术规范” • 参照“HJ/T 166 -2004土壤环境监测技术规范”讲解 • 根据土壤监测目的，土壤环境监测有4 种主要类型：区域土壤环境背景监测、农田土壤环境质量监测、建设项目土壤环境评价监测和土壤污染事故监测

36. 一、 监测目的 • 1、土壤质量现状监测 • 2、土壤污染事故监测 • 3、污染物土地处理的动态监测 • 4、土壤背景值调查

37. 二、 资料的收集 • 自然环境方面的资料 • 社会环境方面的资料

38. 通过充分调查，选择监测区域，确定代表性地段、代表性面积，然后布置一定量的采样地点，进行采样通过充分调查，选择监测区域，确定代表性地段、代表性面积，然后布置一定量的采样地点，进行采样 • 收集包括监测区域的交通图、土壤图、地质图、大比例尺地形图等资料，供制作采样工作图和标注采样点位用 • 收集包括监测区域土类、成土母质等土壤信息资料 • 收集工程建设或生产过程对土壤造成影响的环境研究资料 • 收集造成土壤污染事故的主要污染物的毒性、稳定性以及如何消除等资料 • 收集土壤历史资料和相应的法律（法规） • 收集监测区域工农业生产及排污、污灌、化肥农药施用情况资料 • 收集监测区域气候资料（温度、降水量和蒸发量）、水文资料 • 收集监测区域遥感与土壤利用及其演变过程方面的资料等。

39. 三、监测项目 • 土壤优先监测物 • 我国土壤常规监测项目

41. 土壤优先监测物 土壤优先监测物 第一类 第一类 汞、铅、镉，DDT及其代谢产物与分解产物，多氯联苯(PCB) 汞、铅、镉，DDT及其代谢产物与分解产物，多氯联苯(PCB) 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 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 第二类 第二类 土壤优先监测物

42. 镉（Cd）、铬（Cd）、铜（Cu）、汞（Hg）、铅（Pb）、锌（Zn）镉（Cd）、铬（Cd）、铜（Cu）、汞（Hg）、铅（Pb）、锌（Zn） 我国土壤常规监测项目 金属化合物 非金属无机 化合物 砷（As）、氰化物、氟化物、硫化物等 有机化合物 无机化合物 苯并（a）芘、三氯乙醛、油类 挥发酚、DDT、六六六等 我国土壤常规监测项目

43. （一）布设原则 大气污染物引起：布点以污染源为中心，据当地风向、风速及污染强度等因素来确定 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多少 城市污水或被污染的河水灌溉农田引起：采样点应根据水流的路径和距离来考虑 要在非污染区的同类土壤中布设一个或几个对照采样点 化肥、农药引起：特点是分布比较均匀广泛 总之，采样点的布设既应尽量照顾到土壤的全面情况，又要视污染情况和监测目的而定 四、采样点的布设

44. （二）采样点数量 • 一般要求每个单元设3个采样点 • 计算公式：N=(s*t/d)2

45. （三）采样点布点方法 方法 适用范围 布点法 对角线布点法 图（a） 适用于面积小，地势平坦的污水灌溉或受废水污染的地形端正的田块 由田块的进水口向对角引一直线，将对角线划分为若干等分（一般3-5等分），在每等分的中点处采样 梅花形布点法 图（b） 适用于面积较小，地势平坦，土壤较均匀的田块 中心点设在两对角线相交处，一般设5-10个采样点 棋盘式布点法 图（c） 适用于中等面积，地势平坦，地形完整开阔但土壤较不均匀的田块 一般采样点在10个以上。也适用于受固体废物污染的土壤，设20个以上的采样点 蛇形布点法 图（d） 适用于面积较大，地形不平坦，土壤不均匀的田块 布设采样点数目较多。为全面客观评价土壤污染情况，在布点的同时要做到与土壤生长作物监测同步进行布点、采样、监测，以利于对比和分析

46. (a)对角线布点法 (b)梅花形布点发 (c)棋盘式布点法 (d)蛇形布点法 土壤采样点布设图

47. 常用方法 重量法 测土壤水分 浸出物中含量较高的成分测定，如Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42－ 容量法 分光光度法、原子吸收分光光度法、原子萤光分光光度法、等离子体发射光谱法 重金属如Cu、Cd、Cr、Pb、Hg、Zn等 气相色谱法 有机氯、有机磷及有机汞等农药 五、监测方法

48. 六、土壤监测质量控制 参阅 第九章“监测过程的质量保证”

49. 七、 农田土壤环境质量评价 土壤污染物实测值 土壤单项污染指数＝ 土壤综合污染指数＝ 污染物质量标准值 [（平均单项污染指数）2+（最大单项污染指数）2]1/2

50. 第三节 土壤样品的采集与加工管理 • 一、土壤样品的采集 • （一）土壤样品的类型、采样深度及采样量 • （二）采样时间和品绿 • （三）采样注意事项 • 二、土壤样品的加工与管理 • （一）样品加工处理 • （二）样品管理