土壤环境监测技术规范

土壤环境监测技术规范本规范适用于全国区域土壤背景、农田土壤环境、建设项目土壤环境评价、土壤污染事故等类型的监测。根据该技术规范的要求可大致归纳出土壤环境监测所要具备的要点：采样准备——布点与样品数容量——样品采集——样品流转——样品制备——样品保存——土壤分析测定——分析记录与监测报告——土壤环境质量评价——质量保证和质量控制。1采样准备1.1组织准备由具有野外调查经验且掌握土壤采样技术规程的专业技术人员组成采样组，采样前组织学习有关技术文件，了解监测技术规范。1.2资料收集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。1.3现场调查现场踏勘，将调查得到的信息进行整理和利用，丰富采样工作图的内容。1.4采样器具准备1.1.1工具类：铁锹、铁铲、圆状取土钻、螺旋取土钻、竹片以及适合特殊采样要求的工具等。1.1.2器材类：GPS、罗盘、照相机、胶卷、卷尺、铝盒、样品袋、样品箱等。1.1.3文具类：样品标签、采样记录表、铅笔、资料夹等。1.1.4安全防护用品：工作服、工作鞋、安全帽、药品箱等。1.1.5采样用车辆1.5监测项目与频次监测项目分常规项目、特定项目和选测项目；监测频次与其相应。常规项目：原则上为GB15618《土壤环境质量标准》中所要求控制的污染物。特定项目：GB15618《土壤环境质量标准》中未要求控制的污染物，但根据当地环境污染状况，确认在土壤中积累较多、对环境危害较大、影响范围广、毒性较强的污染物，或者污染事故对土壤环境造成严重不良影响的物质，具体项目由各地自行确定。选测项目：一般包括新纳入的在土壤中积累较少的污染物、由于环境污染导致土壤性状发生改变的土壤性状指标以及生态环境指标等，由各地自行选择测定。2布点与样品数容量2.1“随机”和“等量”原则样品是由总体中随机采集的一些个体所组成，个体之间存在变异，因此样品与总体之间，既存在同质的“亲缘”关系，样品可作为总体的代表，但同时也存在着一定程度的异质性的，差异愈小，样品的代表性愈好；反之亦然。为了达到采集的监测样品具有好的代表性，必须避免一切主观因素，使组成总体的个体有同样的机会被选入样品，即组成样品的个体应当是随机地取自总体。另一方面，在一组需要相互之间进行比较的样品应当有同样的个体组成，否则样本大的个体所组成的样品，其代表性会大于样本少的个体组成的样品。所以“随机”和“等量”是决定样品具有同等代表性的重要条件。2.2布点方法2.2.1简单随机将监测单元分成网格，每个网格编上号码，决定采样点样品数后，随机抽取规定的样品数的样品，其样本号码对应的网格号，即为采样点。随机数的获得可以利用掷骰子、抽签、查随机数表的方法。关于随机数骰子的使用方法可见GB10111《利用随机数骰子进行随机抽样的办法》。简单随机布点是一种完全不带主观限制条件的布点方法。5.2.2分块随机根据收集的资料，如果监测区域内的土壤有明显的几种类型，则可将区域分成几块，每块内污染物较均匀，块间的差异较明显。将每块作为一个监测单元，在每个监测单元内再随机布点。在正确分块的前提下，分块布点的代表性比简单随机布点好，如果分块不正确，分布点的效果可能会适得其反。2.2.3系统随机将监测区域分成面积相等的几部分（网格划分），每网格内布设一采样点，这种布点称为系统随机布点。如果区域内土壤污染物含量变化较大，系统随机布点比简单随机布点所采样品的代表性要好。2.3基础样品数量2.3.1由均方差和绝对偏差计算样品数用下列公式可计算所需的样品数：N=t2s2/D2式中：N为样品数；t为选定置信水平（土壤环境监测一般选定为95%）一定自由度下的t值（附录A）；s2为均方差，可从先前的其它研究或者从极差R（s2=（R/4）2）估计；D为可接受的绝对偏差。示例：某地土壤多氯联苯（PCB）的浓度范围0～13mg/kg，若95%置信度时平均值与真值的绝对偏差为1.5mg/kg，s为3.25mg/kg，初选自由度为10，则N=（2.23）23.25）2/（1.5）2=23因为23比初选的10大得多，重新选择自由度查t值计算得：N=（2.069）2（3.25）2/（1.5）2=2020个土壤样品数较大，原因是其土壤PCB含量分布不均匀（0～13mg/kg），要降低采样的样品数，就得牺牲监测结果的置信度（如从95%降低到90%），或放宽监测结果的置信距（如从1.5mg/kg增加到2.0mg/kg）。5.3.2由变异系数和相对偏差计算样品数N=t2s2/D2可变为：N=t2CV2/m2式中：N为样品数；t为选定置信水平（土壤环境监测一般选定为95%）一定自由度下的t值（附录A）；CV为变异系数（%），可从先前的其它研究资料中估计；m为可接受的相对偏差（%），土壤环境监测一般限定为20%～30%。没有历史资料的地区、土壤变异程度不太大的地区，一般CV可用10%～30%粗略估计，有效磷和有效钾变异系数CV可取50%。2.4布点数量土壤监测的布点数量要满足样本容量的基本要求，即上述由均方差和绝对偏差、变异系数和相对偏差计算样品数是样品数的下限数值，实际工作中土壤布点数量还要根据调查目的、调查精度和调查区域环境状况等因素确定。一般要求每个监测单元最少设3个点。区域土壤环境调查按调查的精度不同可从2.5km、5km、10km、20km、40km中选择网距网格布点，区域内的网格结点数即为土壤采样点数量。农田采集混合样的样点数量见“6.2.2.2混合样采集”。建设项目采样点数量见“6.3建设项目土壤环境评价监测采样”。城市土壤采样点数量见“6.4城市土壤采样”。土壤污染事故采样点数量见“6.5污染事故监测土壤采样”。3样品采集样品采集一般按三个阶段进行：前期采样：根据背景资料与现场考察结果，采集一定数量的样品分析测定，用于初步验证污染物空间分异性和判断土壤污染程度，为制定监测方案（选择布点方式和确定监测项目及样品数量）提供依据，前期采样可与现场调查同时进行。正式采样：按照监测方案，实施现场采样。补充采样：正式采样测试后，发现布设的样点没有满足总体设计需要，则要进行增设采样点补充采样。面积较小的土壤污染调查和突发性土壤污染事故调查可直接采样。3.1区域环境背景土壤采样3.1.1采样单元采样单元的划分，全国土壤环境背景值监测一般以土类为主，省、自治区、直辖市级的壤环境背景值监测以土类和成土母质母岩类型为主，省级以下或条件许可或特别工作需要的壤环境背景值监测可划分到亚类或土属。3.1.2样品数量各采样单元中的样品数量应符合“5.3基础样品数量”要求。3.1.3网格布点网格间距L按下式计算：L=（A/N）1/2式中：L为网格间距；A为采样单元面积；N为采样点数（同“5.3样品数量”）。A和L的量纲要相匹配，如A的单位是km2则L的单位就为km。根据实际情况可适当减网格间距，适当调整网格的起始经纬度，避开过多网格落在道路或河流上，使样品更具代表3.1.4野外选点首先采样点的自然景观应符合土壤环境背景值研究的要求。采样点选在被采土壤类型特明显的地方，地形相对平坦、稳定、植被良好的地点；坡脚、洼地等具有从属景观特征的地不设采样点；城镇、住宅、道路、沟渠、粪坑、坟墓附近等处人为干扰大，失去土壤的代表不宜设采样点，采样点离铁路、公路至少300m以上；采样点以剖面发育完整、层次较清楚、侵入体为准，不在水土流失严重或表土被破坏处设采样点；选择不施或少施化肥、农药的地作为采样点，以使样品点尽可能少受人为活动的影响；不在多种土类、多种母质母岩交错分面积较小的边缘地区布设采样点。3.1.5采样采样点可采表层样或土壤剖面。一般监测采集表层土，采样深度0～20cm，特殊要求的测（土壤背景、环评、污染事故等）必要时选择部分采样点采集剖面样品。剖面的规格一般长1.5m，宽0.8m，深1.2m。挖掘土壤剖面要使观察面向阳，表土和底土分两侧放置。一般每个剖面采集A、B、C三层土样。地下水位较高时，剖面挖至地下水出露时为止；地丘陵土层较薄时，剖面挖至风化层。对B层发育不完整（不发育）的山地土壤，只采A、C两层；干旱地区剖面发育不完善的土壤，在表层5～20cm、心土层50cm、底土层100cm左右样。水稻土按照A耕作层、P犁底层、C母质层（或G潜育层、W潴育层）分层采样(图6-1对P层太薄的剖面，只采A、C两层（或A、G层或A、W层）。对A层特别深厚，沉积层不甚发育，一米内见不到母质的土类剖面，按A层5～20cm、A/B层60～90cm、B层100～200cm采集土壤。草甸土和潮土一般在A层5～20cm、C1层（或B层）50cm、C2层100～120cm处采样。采样次序自下而上，先采剖面的底层样品，再采中层样品，最后采上层样品。测量重金属的样品尽量用竹片或竹刀去除与金属采样器接触的部分土壤，再用其取样。剖面每层样品采集1kg左右，装入样品袋，样品袋一般由棉布缝制而成，如潮湿样品可内衬塑料袋（供无机化合物测定）或将样品置于玻璃瓶内（供有机化合物测定）。采样的同时，由专人填写样品标签、采样记录；标签一式两份，一份放入袋中，一份系在袋口，标签上标采样时间、地点、样品编号、监测项目、采样深度和经纬度。采样结束，需逐项检查采样记录、样袋标签和土壤样品，如有缺项和错误，及时补齐更正。将底土和表土按原层回填到采样坑中，方可离开现场,并在采样示意图上标出采样地点,避免下次在相同处采集剖面样。3.2农田土壤采样3.2.1监测单元土壤环境监测单元按土壤主要接纳污染物途径可划分为：(1)大气污染型土壤监测单元；(2)灌溉水污染监测单元；(3)固体废物堆污染型土壤监测单元；(4)农用固体废物污染型土壤监测单元；(5)农用化学物质污染型土壤监测单元；(6)综合污染型土壤监测单元（污染物主要来自上述两种以上途径）。监测单元划分要参考土壤类型、农作物种类、耕作制度、商品生产基地、保护区类型、行政区划等要素的差异，同一单元的差别应尽可能地缩小。3.2.2布点根据调查目的、调查精度和调查区域环境状况等因素确定监测单元。部门专项农业产品生产土壤环境监测布点按其专项监测要求进行。大气污染型土壤监测单元和固体废物堆污染型土壤监测单元以污染源为中心放射状布点，在主导风向和地表水的径流方向适当增加采样点（离污染源的距离远于其它点）；灌溉水污染监测单元、农用固体废物污染型土壤监测单元和农用化学物质污染型土壤监测单元采用均匀布点；灌溉水污染监测单元采用按水流方向带状布点，采样点自纳污口起由密渐疏；综合污染型土壤监测单元布点采用综合放射状、均匀、带状布点法。3.2.3样品采集3.2.3.1剖面样特定的调查研究监测需了解污染物在土壤中的垂直分布时采集土壤剖面样，采样方法同3.1.5。3.2.3.2混合样一般农田土壤环境监测采集耕作层土样，种植一般农作物采0～20cm，种植果林类农作物采0～60cm。为了保证样品的代表性，减低监测费用，采取采集混合样的方案。每个土壤单元设3～7个采样区，单个采样区可以是自然分割的一个田块，也可以由多个田块所构成，其范以200m×200m左右为宜。每个采样区的样品为农田土壤混合样。混合样的采集主要有四种方法（1）对角线法：适用于污灌农田土壤，对角线分5等份，以等分点为采样分点；（2）梅花点法：适用于面积较小，地势平坦，土壤组成和受污染程度相对比较均匀的地块设分点5个左右；（3）棋盘式法：适宜中等面积、地势平坦、土壤不够均匀的地块，设分点10个左右；受泥、垃圾等固体废物污染的土壤，分点应在20个以上；（4）蛇形法：适宜于面积较大、土壤不够均匀且地势不平坦的地块，设分点15个左右，用于农业污