土壤环境监测理论

土壤环境监测理论一、土壤的定义土壤是指位于地球陆地地表具有肥力、能生长植物的疏松层，厚度D≈2m。是环境的重要组成部分，是整个生物圈的基础。二、土壤的特性：1、蓄积作用，土壤是以固相物质为主的多相复杂体系，表面积大，能吸附各种离子和某些分子。2、输移作用，土壤是植物和某些动物直接赖以生存的地方，是营养物的主要供应地。具有连续不断地供应植物生长所需要的水分和营养元素，以及协调土壤空气和温度等环境条件使之利于植物生长的能力。3、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。当污染物进入土壤后，通过在土壤环境中发生物理、物理化学、化学和生物化学等一系列反应过程，而使一些污染物逐渐分解和消失的能力。三、土壤的成分1、土壤矿物质：是岩石经过物理和化学风化而形成的，是“土壤骨骼”。是植物营养元素的供给源，主要为碳酸盐、磷酸盐、铝硅酸盐、铁硅酸盐。土壤矿物质占土壤的绝大部分，约占土壤固体总质量的90%以上。2、土壤有机质：土壤中含碳有机化合物的总称。是土壤形成的主要标志，是“土壤肌肉”。进入土壤中的有机物质包括植物、动物及微生物等死亡残体，经分解转化逐渐形成有机质，即腐殖质。腐殖质在土壤中可以呈游离的腐殖酸或腐殖酸盐类状态存在，亦可以铁、铝的凝胶状态存在，也可与粘粒紧密结合，以有机-无机复合体等形态存在。土壤有机质约占固体总质量的1～10%，一般在可耕性土壤中约占5%，且绝大部分在土壤表层。3、土壤水分：来自大气降水、灌溉及地下水等，是“土壤的血液”。它把土壤、大气中的养分溶解组成营养溶液，输送到植物根部，土壤水是植物吸收养料的主要媒介。含Na+、K+、Cl-、NO3-等离子和有机物。4、土壤空气：土壤空气来源于大气，它存在于未被水分占据的空隙中，以氮气、氧气、二氧化碳为主。典型土壤约有35%的体积是充满空气的孔隙。4、土壤生物：土壤中充满了从微小的单细胞有机体到大的掘土动物，所以说土壤是一种具有活性的物质。四、土壤的分类（一）我国土壤分布类型1、纬度地带性分布规律由于太阳辐射和热量在地表随纬度由南到北有规律的变化，从而导致气候、生物等成土因素以及土壤的性质、土壤类型也按纬度方向由南到北有规律的更替，称为土壤纬度地带性分布规律。在我国东部，形成湿润海洋土壤地带谱，由南而北依次分布着：砖红壤—赤红壤—红壤、黄壤—黄棕壤—棕壤—暗棕壤—漂灰土2、经度地带性分布规律由于海陆位置的差异，以及山脉，地势的影响，造成温度和降雨量在空间分布上的差异，使水热条件在同一纬度带内从东往西，从沿海到内陆随经度方向发生有规律的变化，土壤性质和土壤类型从东往西，从沿海到内陆地也随经度方向有规律地更替，称为土壤的经度地带性分布规律。在我国西部形成干旱内陆性土壤地带谱，由东向西分布着：黑土—灰褐土—栗钙土—棕钙土—灰钙土—灰漠土3、土壤的垂直地带性分布规律因山体的高程不同引起生物－气候带的分异所产生的土壤带称为土壤垂直地带性。（二）贵州的主要土壤类型1）、红壤红壤在我国主要分布在北纬25°～31°之间的中亚热带广大地山丘陵地区。包括：江西、湖南西省的大部分，云南、广东、广西、福建等省区北部，贵州、四川、湖北、陕西、浙江、安徽等省的南部。红壤的基本性质：1、粘粒多而品质差2、养分贫乏，酸度高（pH5.0—6.0）3、土层厚而耕层浅2）、黄壤黄壤是热带、亚热带山地土壤的主要类型，广泛分布于我国北纬30°附近亚热带、热带山地、高原，以贵州高原，四川盆地的盆边山地以及云南的东北部居多。黄壤的性质有：1、土质粘重，品质较好2、土壤呈酸性，土体湿润3、土层浅薄，但耕层较厚五、土壤污染的特点1、土壤污染比较隐蔽，水、气通过饮食、呼吸道直接进入人体，一旦受污染，直接影响人类健康，危害较明显，而土壤污染对人体的影响则往往是通过农作物慢慢反应的。2、土壤被污染和破坏以后很难恢复，土壤一旦被污染，因波及范围广，难以期待自然净化。例如重金属不能为土壤微生物所分解，而且可为生物所富集，因此土壤一旦被重金属污染，难予彻底消除，可对环境形成潜在的威胁。3、污染后果严重，根据全国土壤污染状况调查公报，全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。从污染分布情况看，南方土壤污染重于北方；长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大；镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。4、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。因为土壤污染是很难用化学组成的变动来衡量的，既使是净土其组成也是不固定的，某些物质含量的变动不意味着土壤功能的障碍。六、土壤污染的来源（一）土壤污染的主要物质1、有机物类污染土壤的有机物，主要是化学农药、除草剂等。工业“三废”中的有机污染物，较常见的有酚、油类、多氯联苯、苯并芘等有机化合物。2、重金属污染物重金属是通过以下几条途径进入土壤的：由于使用含重金属的废水进行灌溉；随着含重金属的粉尘落入土壤中；使用含重金属的废渣作为肥料：使用含重金属的农药制剂等。常见的一些重金属污染物包括汞、镉、铅、铜、锌、镍、砷等。3、放射性物质主要是由于大气核爆炸降落的污染物，以及原子能和平利用所排出的液体和固体的放射性废弃物，最终不可避免地随同自然沉降，雨水冲刷和废弃物的堆放而污染土壤。4、化学肥料为了获得高产，农业上大量使用含氮和含磷的化学肥料。但是往往由于使用不当而造成这类物质从土壤中流失污染环境，特别是水体富营养化问题与此有关。5、致病的微生物土壤中的病原微生物，主要来源于人畜的粪便及用于灌溉的污水（未经处理的生活污水及医院污水），当人与污染的土壤接触时可传染各种细菌及病毒，若食用被土壤污染的蔬菜、瓜果等会威胁人体健康。这些被污染的土壤经过雨水冲刷，又可能污染水体。对土壤污染有害的物质，在土壤中污染物质的浓度（或数量），一般仅为每千克土壤中只有几毫克的水平，因可被植物吸收富集而产生危害。（二）土壤污染发生的途径1、水体污染型工矿企业废水和城市生活污水，未经处理就直接排放，使水系和农田遭到污染，尤其是缺水地区，引用污水灌溉，使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。污水灌溉的土壤污染物质一般集中于土壤表层，但随着污灌时间的延长，污染物质也可由上部土体向下部土体扩散和迁移，以致达到地下水深度。水污染型的污染特点是沿河流或干支渠呈枝形片状分布。2、大气污染型污染物质来源于被污染的大气，其特点是以大气污染源为中心呈环状或带状分布，长轴沿主风向伸长。由大气污染造成的土壤污染其污染物质主要集中在土壤表层，其主要污染物是大气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等，它们通过沉降和降水而降落地面。因大气中的酸性氧化物形成的酸沉降，可引起土壤酸化，破坏土壤的肥力与生态系统的平衡；各种大气颗粒物中包括重金属、非金属有毒有害物质及放射性散落物等多种物质，可造成土壤的多种污染。3、农业污染型污染物主要来自施入土壤的化学农药和化肥，其污染程度与化肥、农药的数量、种类、利用方式及耕作制度等有关。有些农药如有机氯杀虫剂DDT、六六六等在土壤中长期停留，并在生物体内富集。氮、磷等化学肥料，凡未被植物吸收利用和未被根层土壤吸收吸附固定的养分都在根层以下积累或转入地下水，成为潜在的污染物。残留在土壤中的农药和氮、磷等化合物在地面径流或土壤风蚀时，就会向其他环境转移，扩大污染范围。4、固体废弃物污染型主要是工矿企业排出的尾矿废渣、污泥和城市垃圾在地表堆放或处置过程中通过扩散、降水淋滤等直接或间接地影响土壤，使土壤受到不同程度的污染。七、土壤监测的目的1.土壤质量的现状监测判断土壤是否被污染及污染状况，并预测发展变化趋势。2.土壤污染事故监测需要调查分析主要污染物，确定污染的来源、范围和程度，为行政主管部门采取对策提供科学依据。3.污染土地处理的动态监测确定的含量是否达到了危害的临界值，需要进行定点长期动态监测，以保护土壤生态环境。4.土壤背景值调查土壤背景值的调查就是通过分析测定土壤中某些元素的含量，确定这些元素的背景值水平和变化，了解元素的丰缺状况，为保护土壤生态环境、合理施用微量元素及地方病因的探讨与防治提供依据。八、土壤监测的特点水、气是流体，污染物进入后易混合，在一定范围内相对均匀；土壤是固、液、气三相的混合物，污染物不易混合，样品具有局限性。所以采集的样品往往具有局限性。一般情况下，采样误差要比分析误差高得多。为保证样品的代表性，必须采取以下两个技术措施控制采样误差。（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。