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第五章土壤环境质量监测与评价一、土壤环境质量与土壤污染二、土壤环境质量的监测方案三、土壤环境质量的现状评价一、土壤环境质量与土壤污染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、水分和空气等固、液、气三相组成的。A层（表层、淋溶层）B层（亚层、淀积层）底岩层土壤剖面土层示意图C层（风化母岩层、母质层）1、土壤质量与土壤环境质量土壤质量有两种不同的含义：•在农业土壤学中，土壤质量是指土壤肥力，是用土壤肥力的指标表示的，在一定程度上反映出土壤生产力的大小。所以，在农业土壤学中，土壤质量称为土壤生产（肥力）质量为宜。•在环境科学中，具体地说在环境土壤学中，土壤质量是指土壤环境对人类健康的适宜度，是用对人类健康有影响的有害、有毒物质的含量指标表示的。因此，在土壤环境学中，土壤质量称为土壤环境质量为宜。•为此，土壤质量－－应包括土壤生产（肥力）质量和土壤环境质量两个同等重要的方面。一、土壤环境质量与土壤污染两者的择序问题：•在进行土壤质量评价时，既要有生产的观点，也要有生态的观点－－两者兼顾－－其中：•在进行土壤生产（肥力）质量评价时，一切提高土壤肥力、增加作物生产量的措施，都应该以不降低土壤环境质量为原则。•在进行土壤环境质量评价时，对土壤提出的一切有益于人类健康的措施，都应该以不降低土壤生产（肥力）质量为原则。•当两者有矛盾时，应以土壤环境质量为主，统一协调.一、土壤环境质量与土壤污染（1）土壤污染的概念•土壤污染，是指人类活动（生产和生活）产生的污染物质，通过各种途径输入土壤，其数量和速度超过了土壤净化作用的速度，使污染物的累积过程占优势，破坏了土壤的自然良性循环，从而导致土壤自然功能的失调，土壤环境质量降低（影响作物的生长发育、使产量和质量降低）。2、土壤污染的概念和污染类型一、土壤环境质量与土壤污染（2）土壤污染的来源和类型•土壤污染，主要是由于污染的大气、水体、工业废弃物、施用的化肥、农药所造成。大气、地表水、土壤三者是相互密切联系的，在可能发生大气污染、地面水污染、及用地面水灌溉、或污泥施用、或堆放废弃物的地方，都可能发生土壤污染。土壤污染的来源一、土壤环境质量与土壤污染土壤污染的类型•水体污染型：利用不经处理或处理不当的工业和城市污水进行灌溉，或用污染的地面水进行灌溉，使污染物在土壤中累积造成的土壤污染，称为水体污染型的土壤污染。•大气污染型：大气中的尘粒（可能含有重金属）沉降到地面，大气中的二氧化硫、氮氧化物等在降水的淋洗下可能形成酸雨落到地面、核爆炸的放射性尘埃沉降到断面增加了土壤放射性物质。由上述原因造成的土壤污染，称为大气型的土壤污染。从污染途径划分，土壤污染可分为以下几种类型：一、土壤环境质量与土壤污染•农业污染型：在农业生产过程中，以增产为目的，施用化肥、农药、污泥，对土壤造成的污染，称为农业污染型土壤污染。•固体废物污染型：土地历来是人类固体废物的堆放场。主要固体废弃物有生活垃圾、各种碎屑、各种尾矿渣、采矿废石、锅炉灰渣、粉煤灰、工业废弃物等。它们经大气风化、降水淋洗而污染土壤，称为固体废物型土壤污染。•综合污染型：实际上，土壤污染往往是具有上述污染类型的几种类型的污染，即综合污染型。一、土壤环境质量与土壤污染环土壤境质量的监测与评价的目的，是为了把握一个地区土壤环境现时的污染水平。•为保护土壤，为制定土壤保护规划、地方土壤保护法规提供科学依据。•为拟建工程进行环境影响评价，提供土壤背景资料,为提出减少拟建工程对土壤环境污染的措施服务,使拟建工程对土壤的污染控制在评价准允的范围内。•为研究土壤污染物的迁移、转化、累积与分布规律，以及对生物、生态、环境、人类健康的潜在效应与影响，提供科学依据。3、土壤环境监测与评价的目的一、土壤环境质量与土壤污染二、土壤环境质量监测方案土壤环境质量监测方案，一般包括如下基本环节土壤环境质量监测方案选择监测项目确定监测范围土壤布点设置土壤样品的采集样品制备与贮存分析与测试方法分析数据处理现场调查和资料收集二、土壤环境质量监测方案1、现场调查和相关资料收集现场调查和资料收集区域自然环境特征区域土壤类型利用特征区域土壤污染源状况二、土壤环境质量监测方案区域自然环境特征•地质地貌：地质主要包括区域地层、岩性、地质构造等基本情况；地貌特征主要包括地貌类型(如山地/丘陵/平原/盆地等)和形态特征（如坡度/坡向/坡长等)。•气候气象：主要包括区域内的风向/风速/气温/降水/蒸发等，以及干旱、湿润等气候类型和气象要素。•水文状况：主要包括地面水和地下水两方面。对地面水调查主要应包括该区域的水系分布情况、河流湖泊水文及季节、年际和区内空间变化情况；对地下水的调查包括区域水文地质状况、地下水类型、水化学状况等。•植被状况：包括区域植被类型、结构、分布及其特点，以及植被覆盖率等。二、土壤环境质量监测方案区域土壤类型特征及土地利用•土壤类型特征：主要包括区域土壤类型、剖面特征及分布、土壤物理、化学及其生物特征，成土母岩和母质、成土因素和成土过程等。•土地利用情况：主要包括区域土地功能区划、区域农、林、牧用地、作物产量和质量、耕作制度、水利灌溉、以及使用农药化肥的种类及数量等。二、土壤环境质量监测方案区域土壤污染源状况•土壤污染源调查的目的：土壤污染源是造成土壤污染的根源。土壤污染源调查的目的：是通过查清土壤污染的自然的、工业和农业的主要污染源和主要污染物，作为确定土壤环境监测与土壤环境质量评价因子的依据；了解污染的原因、污染过程和特征，为防治土壤污染提供依据，为土壤环境规划提供依据。•调查与资料收集内容：主要包括污染源的污染物分布、排放方式、排放量、排放规律、以及主要污染物及其污染物的物理、化学性质等。二、土壤环境质量监测方案•土壤环境质量是以土壤中某些物质的含量来表征。大气和水体中的污染物都可能成为土壤污染物。对某一特定的监测方案而言，其监测项目（监测因子）的选择依监测目的而定。一般土壤污染物主要有如下几类：•有机毒物：其中数量较大、毒性较大的是化学农药。化学农药种类很多，主要分为有机氯农药和有机磷农药两类。有机氯农药主要包括DDT、六六六、艾氏剂、狄氏剂等。有机磷农药主要包括马拉硫磷、对硫磷、敌敌畏等。此外，还有各种杀虫剂、酚、石油类、苯并芘和其它有机化合物。•重金属及非重金属毒物：重金属如镉、汞、铬、铅、铜、锌、镍等。非重金属毒物有砷、氟等。2、监测项目(监测因子的选择)二、土壤环境质量监测方案•土壤pH、全氮量、硝态氮量、全磷量等。•有害微生物：如肠细菌、碳疽杆菌、破伤风菌、霍乱细菌、结核杆菌及肠寄生虫卵等。•放射性元素：如铯、锶等。•附加参数：对土壤中污染物累积、迁移、转化影响较大的土壤理化性质指标，也应选为附加参数。供分析研究土壤污染物累积、迁移、转化规律之用，但不一定参与评价。附加参数主要有：土壤有机质含量、质地、酸度、石灰反应、氧化还原电位、易溶性盐类、粘土矿物、重金属不同价态等。二、土壤环境质量监测方案•监测范围，主要根据监测的目的或研究目的来确定。大者可以是一个国家范围（如“七、五”攻关项目全国各省的土壤环境背景值调查）、一个流域、一个地区、一个土地利用规划项目、一个灌区，一个区域开发或建设项目的环境影响评价，小至可以是一个特定污染源区、或一块受污染的田块等。•对建设项目环境影响评价的土壤环境监测，应包括整个评价区范围。3、确定监测范围二、土壤环境质量监测方案•采样布点是关键。由于土壤本身在空间上的不均匀性（水平的、垂直的），同时土壤不像水、气具有较好的连通性。这给土壤采样带来很大的困难性。污染物进入土体后，混合较难，污染土壤的不均匀性则更差。•实践表明，土壤监测中采样误差往往超过分析误差对结果的影响。因而，土壤监测采样布点与采样过程，是土壤监测更为关键的步骤。4、土壤监测的布点二、土壤环境质量监测方案因此，在土壤监测布点时，要考虑各方面因素和具体要求：要考虑调查监测区内的土壤类型及其分布，要考虑土地利用及地质地貌条件，要考虑污染类型等；并在操作时，要使样地样点的空间分布较为均匀、并有一定的密度。以保证调查监测结果的代表性和精度。二、土壤环境质量监测方案常用的布点方法网格布点法对角线布点法棋盘式布点法扇形布点法梅花形布点法蛇形布点法二、土壤环境质量监测方案放射状布点法网格布点法二、土壤环境质量监测方案扇形布点法风向二、土壤环境质量监测方案对角线布点法棋盘式布点法蛇形布点法梅花形布点法放射状布点法二、土壤环境质量监测方案•对较大区域性的土壤监测，一般先按网格布点法。即在地形图上按一定面积，把整个监测区分成若干方格，每个方格至少有一个样点。具体取样的位置，考虑方格内的主要土壤类型和成土母质，尽可能有代表性。•在土壤类型较复杂的地区，可以根据土壤类型布点；也可以根据不同的污染发生类型布点，如大气污染型可以污染源为中心，根据主导风向按不同距离布值样点；对污灌区，可以根据污水灌溉面积大小，污水灌溉年限长短，不同土壤类型和作物类型布点。•对土壤环境背景值调查监测，一般同一类型土壤应有3-5个样点。对污染土样样品的采集，一般区域面积1000-1500m2，应布设5-10个样点，同时在未受污染的地区或地段布设对照样点。•如果调查监测气污染型，至少每年采样一次；调查水型污染，可在灌溉后分别采样测定；观察化肥或农药的污染，可在施化肥或农药后采样测定。二、土壤环境质量监测方案•在每个采样点，按照土壤发生层次分别取样，除表土外，一般对心土，特别是底层土壤也应进行取样。剖面取样一般在取样时,每一个采样点单点分层取样即可.•在土壤发生层次不明显的土壤，视具体情况分别对待：在土层浅薄的山区，一般取0－5cm和5－20cm两层；土层较厚的平原区（平地)）则一般取三层，即0－5cm的表土、5－20cm的下表土和20－40cm的心土。•采样的方法:有采样筒采样法、土钻采样法、挖坑采样法等。取样时均应避免污染，除去与铁器接触的土壤.剖面取样:5、土壤样品的采集二、土壤环境质量监测方案在每个采样点均需挖掘土壤剖面进行采样。我国环境背景值研究协作组推荐,剖面规格一般为长1.5m/宽0.8m/深1.0m，每个剖面采集A、B、C三层土样.过渡层（AB、BC）一般不采样。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0—20、50—65、80—100cm。在各层次典型中心部位自下而上采样，切忌混淆层次、混合采样在山地土壤土层薄的地区，B层发育不完整时，只采A、C层样干旱地区剖面发育不完整的土壤，采集表层(0—20cm)、中土层(50cm)和底土层(100cm)附近的样品土壤背景值样品采集原则二、土壤环境质量监测方案观察面1.0m1.5m土壤剖面挖掘示意图0.8m堆土土壤剖面A、B、C层示意图AABBBCC0255070100120二、土壤环境质量监测方案土壤表层取样时，应多点取样均匀混合，使土壤具有代表性。要根据地块具体情况选择取样点，一般采用如下几种形式：•网格取样：适用于地形平缓地块。农用化学物质污染型土壤、土壤背景值调查常用方法。采样点应较多（后混合成混合样）。•梅花形取样：适宜于面积较小、地势平坦、土壤较均匀的田块，一般采5－10个样点（后混合成混合样）。•棋盘式取样：适宜于中等面积、地势平坦、地形较方正，但土壤不均匀的，如水型污染田块，一般采10个点以上样点（后混合成混合样）。•蛇形取样：适宜于面积较大、地势不平坦、土壤不够均匀的田块，采样点应较多（后混合成混合样）。•扇形取样、放射状取样：适宜于在工厂周围的大气型污染的田块，多点取样（后混合成混合样）。•对角线取样：适宜于适用于面积较小、地势平坦的污水灌溉或污染河水灌溉的田块。如污水灌溉的田块，由田块的进水口向对角引一斜线，在对角线上取3－5个样点（后混合成混合样）。表层取样:二、土壤环境质量监测方案采集样品量:•土壤样品的采样量，视分析测定项目而定，一般要求1Kg。当采样点较多而混合土样太重时，可把全部土