第五章土壤質量監測

了解土壤的組成、背景值等基本概念，掌握土壤樣品的采集和測定的原則及基本方法等

第五章土壤質量監測一、土壤組成

土壤是地球表層的巖石經過生物圈、大氣圈和水圈的綜合影響演變而成的。因母巖、氣候、生物、地形、時間等多種成土因素綜合作用的不同，形成了各種類型的土壤。土壤組成很復雜，總體來說是由礦物質、動植物殘體腐解產生的有機質、水分和空氣等固、液、氣三相組成的。第一節土壤基本知識第五章土壤質量監測指陸地表面具有一定肥力，能夠生長植物的疏松表層。第五章土壤質量監測土壤在地理環境中的作用第五章土壤質量監測氣候生物水文地貌土壤土壤在地理環境中的作用第五章土壤質量監測土壤的肥力特性及其重要性1、土壤的本質屬性——肥力指土壤能同時并不斷地供應和調節植物在生長過程中所需要的水分、養分、空氣、熱量的能力2、土壤的物質組成礦物質、有機質、水分、空氣

3、土壤與農業生產的關系

(1)土壤是農業生產最基本的自然資源

(2)土壤是一種永續性的可更新資源第五章土壤質量監測理想土壤成分的體積分數第五章土壤質量監測（一）土壤礦物質土壤礦物質定義組成土壤的基本物質，約占土壤固體部分總重量的90%以上，有土壤骨骼之稱作用土壤礦物質的組成和性質直接影響土壤的物理性質、化學性質。土壤礦物質是植物營養元素的重要供給源，按其成因可分為原生礦物質和次生礦物質第五章土壤質量監測土壤礦物質的礦物組成

1、原生礦物質：它是各種巖石經受不同的物理風化，仍遺留在土壤中的一類礦物，其原來的化學組成沒有改變

2、次生礦物質：它大多是由原生礦物質經化學風化后形成的新礦物第五章土壤質量監測土壤礦物質的化學組成

土壤礦物質元素的相對含量與地球表面巖石圈元素的平均含量及其化學組成相似第五章土壤質量監測

土壤粒徑的大小影響著土壤對污染物的吸附和解吸能力。土壤機械組成的分類是以土壤中各粒級含量的相對百分比作為標準。國際制采用三級分類法，即根據沙粒（0.02—2mm）、粉沙粒(0.002—0.02mm)和粘粒(<0.002mm)在土壤中的相對含量，將土壤分成砂土、壤土、粘壤土、粘土四大類和十二級。我國分類方法土壤機械組成第五章土壤質量監測第五章土壤質量監測我國土壤質地分類質地組質地名稱顆粒組成（%）砂粒

（0.05-1mm）粗粉粒

（0.01-0.05)粘粒

（<0.001mm)砂土

粗砂土

細砂土面砂土>70

60-7050-60

--------

<30

壤土砂粉土

粉土>20

<20>40

>30粉壤土

粘壤土>20

<20<40砂粘土>50-----粘土粉粘土

壤粘土

粘土----------------30-35

35-40>40第五章土壤質量監測第五章土壤質量監測（二）土壤有機質

土壤有機質含量土壤有機質絕大部分集中于土壤表層(0—15或0—20cm),我國土壤有機質含量在1—5%之間來源植物的根茬、莖稈、落葉、土壤中的動物殘骸以及施入土壤的有機肥料等作用土壤有機質主要以腐殖質為主,它作為土壤有機膠體來說，具有吸收性能、土壤緩沖性能以及與土壤重金屬的絡合性能等,這些性能對土壤的結構、性質、質量都有重大影響第五章土壤質量監測第五章土壤質量監測（三）土壤微生物土壤中生活著微生物：細菌、真菌、放線菌、藻類等土壤中生活著動物：原生動物、蚯蚓、線蟲類等降解有機污染物，促使無機污染物的形態轉化。第五章土壤質量監測（四）土壤溶液和空氣

土壤溶液和空氣溶液土壤中各種形態水分,對土壤中物質的轉化過程和土壤的形成過程起著決定性作用。土壤水是含有復雜溶質的稀溶液，因此常將土壤水及其所含溶質稱為土壤溶液。土壤溶液是植物生長所需要的水分和養分的主要供給源空氣土壤空氣是存在于土壤孔隙中的氣體的總稱。是土壤的重要組成之一。第五章土壤質量監測第五章土壤質量監測二、土壤的基本性質（一）吸附性（二）酸堿性（三）氧化－還原性第五章土壤質量監測（一）吸附性土壤吸附性能與土壤中存在的膠體物質密切相關無機膠體（黏土礦物，鐵，鋁，硅等水合氧化物）有機膠體（主要腐殖酸及少量的生物活動產生的有機物）有機－無機復合膠體由于土壤膠體具有巨大的比表面積，膠粒表面帶有電荷，分散在水中時界面上產生雙電層等性能，使其對有機污染物和無機污染物有極強的吸附能力或離子交換吸附能力

第五章土壤質量監測（二）酸堿性

土壤的酸堿度可以劃分為九級p269

土壤酸度活性酸度:又稱有效酸度，是指土壤溶液中游離氫離子濃度反映的酸度，通常用pH值表示

潛性酸度:土壤膠體吸附的可交換氫離子和鋁離子經離子交換作用后所產生的酸度

土壤堿性主要來自土壤中鈣、鎂、鈉、鉀的重碳酸鹽、碳酸鹽及土壤膠體上交換性鈉離子的水解作用

第五章土壤質量監測（三）氧化－還原性

氧化劑：游離氧，高價金屬離子，硝酸根等還原劑：土壤有機質，厭氧條件下形成的分解產物，低價金屬離子由于土壤中存在著多種氧化性和還原性無機物質及有機物質，使其具有氧化性和還原性

第五章土壤質量監測土壤的形成1、土壤形成的過程2、成土主導因素:生物3、人類活動的影響:形成高產穩產的耕作土壤

裸露巖石成土母質原始土壤成熟土壤耕作土壤風化作用微生物低等植物草本植物木本植物耕作培育生土熟土肥土(1)改造方式：灌溉、施肥、翻耕等(2)合理耕作經營：土壤不斷改良，保持和提高土壤肥力(3)不合理耕作經營：土壤沙化、鹽堿化和水土流失等第五章土壤質量監測第五章土壤質量監測

生物對土壤形成的作用1、有機質積累過程成土母質微生物作用巖石積累有機質腐殖質土粒團聚形成土壤風化

生物生長

凝結作用根系穿橫2、養分元素的富集過程礦物質淋失分解、釋放養分元素的富集

殘體釋放土壤表層形成有一定肥力的土壤層

氣候影響

根系吸收第五章土壤質量監測第五章土壤質量監測第五章土壤質量監測第五章土壤質量監測

三、土壤背景值

土壤背景值（土壤本底值）是指在未受人類社會行為干擾和破壞時，土壤成分的組成和各組分（元素）的含量土壤元素背景值的表達方式目前還不統一，有幾種方法，但我國用得較多的一種是用土壤樣品平均值加減兩個標準偏差表示。

第五章土壤質量監測我國土壤背景值表達方法

對元素測定值呈正態分布或近似正態分布的元素，用算術平均值()表示數據分布集中的趨勢，用算術均值標準偏差表示數據的分散度，用表示95%置信度數據的范圍值

對元素測定值呈對數正態或近似對數正態分布的元素，用幾何平均值(M)表示數據分布的集中趨勢，用幾何標準偏差(D)表示數據分散度，用表示95%置信度數據的范圍值

第五章土壤質量監測四、土壤污染

當進入土壤的污染物質量和速度超過土壤能承受的容量和凈化速度時，就破壞了土壤環境的自然動態平衡，使污染物的積累逐漸占據優勢，引起土壤的組成、結構、性狀改變，功能失調，質量下降，導致土壤環境污染。不合理地使用農藥、化肥，污水灌溉，使用不符合標準的污泥，城市垃圾及工業廢渣等，固體廢物隨意堆放或填埋，以及大氣沉降物等。污染源天然污源染礦物風化后自然擴散，火山爆發后降落的火山灰等。人為污染源化學污染物定義污染物種類病原微生物放射性污染物生物類污染物主要是’*鍶、”’銫等重金屬、硫化物、氟化物、農藥等第五章土壤質量監測土壤污染的特點

隱蔽性和潛伏性不可逆性和長期性土壤污染的判定比較復雜到目前為止，國內外尚未定出類似于水、大氣的判定標準第五章土壤質量監測五、土壤質量標準土壤環境質量標準(GBl5618—1995)無公害農產品蔬菜產地土壤環境質量指標(GB／T18407—2001)無公害農產品茶葉產地土壤環境質量指標(NY5020—2001)第五章土壤質量監測第二節土壤環境質量監測方案本節要求理解“HJ/T166-2004土壤環境監測技術規范”參照“HJ/T166-2004土壤環境監測技術規范”講解根據土壤監測目的，土壤環境監測有4種主要類型：區域土壤環境背景監測、農田土壤環境質量監測、建設項目土壤環境評價監測和土壤污染事故監測第五章土壤質量監測

一、監測目的1、土壤質量現狀監測2、土壤污染事故監測3、污染物土地處理的動態監測4、土壤背景值調查第五章土壤質量監測

二、資料的收集自然環境方面的資料社會環境方面的資料第五章土壤質量監測通過充分調查，選擇監測區域，確定代表性地段、代表性面積，然后布置一定量的采樣地點，進行采樣收集包括監測區域的交通圖、土壤圖、地質圖、大比例尺地形圖等資料，供制作采樣工作圖和標注采樣點位用收集包括監測區域土類、成土母質等土壤信息資料收集工程建設或生產過程對土壤造成影響的環境研究資料收集造成土壤污染事故的主要污染物的毒性、穩定性以及如何消除等資料收集土壤歷史資料和相應的法律（法規）收集監測區域工農業生產及排污、污灌、化肥農藥施用情況資料收集監測區域氣候資料（溫度、降水量和蒸發量）、水文資料收集監測區域遙感與土壤利用及其演變過程方面的資料等。第五章土壤質量監測三、監測項目土壤優先監測物我國土壤常規監測項目第五章土壤質量監測土壤污染物的測定

監測項目：我國土壤常規監測項目:

金屬化合物有鎘、鉻、銅、汞、鉛、鋅；

非金屬無機化合物有砷、氰化物、氟化物、硫化物等；

有機化合物有苯并(a)芘、三氯乙醛、油類、揮發酚、DDT、六六六等。

第五章土壤質量監測土壤優先監測物第一類汞、鉛、鎘，DDT及其代謝產物與分解產物，多氯聯苯(PCB)第二類石油產品，DDT以外的長效性有機氯、四氯化碳醋酸衍生物、氯化脂肪族，砷、鋅、硒、鉻、鎳、錳、釩，有機磷化合物及其它活性物質(抗菌素、激素、致畸性物質、催畸性物質和誘變物質)等土壤優先監測物土壤優先監測物第一類汞、鉛、鎘，DDT及其代謝產物與分解產物，多氯聯苯(PCB)第二類石油產品，DDT以外的長效性有機氯、四氯化碳醋酸衍生物、氯化脂肪族，砷、鋅、硒、鉻、鎳、錳、釩，有機磷化合物及其它活性物質(抗菌素、激素、致畸性物質、催畸性物質和誘變物質)等第五章土壤質量監測我國土壤常規監測項目金屬化合物鎘（Cd）、鉻（Cd）、銅（Cu）、汞（Hg）、鉛（Pb）、鋅（Zn）非金屬無機化合物砷（As）、氰化物、氟化物、硫化物等我國土壤常規監測項目有機化合物無機化合物苯并（a）芘、三氯乙醛、油類揮發酚、DDT、六六六等第五章土壤質量監測四、采樣點的布設（一）布設原則不同土壤類型都要布點污染較重的地區布點要密些。常根據土壤污染發生原因來考慮布點多少大氣污染物引起：布點以污染源為中心，據當地風向、風速及污染強度等因素來確定城市污水或被污染的河水灌溉農田引起：采樣點應根據水流的路徑和距離來考慮化肥、農藥引起：特點是分布比較均勻廣泛要在非污染區的同類土壤中布設一個或幾個對照采樣點總之，采樣點的布設既應盡量照顧到土壤的全面情況，又要視污染情況和監測目的而定第五章土壤質量監測一般要求每個單元設3個采樣點計算公式：N=(s*t/d)2（二）采樣點數量第五章土壤質量監測（三）采樣點布點方法

方法適用范圍布點法對角線布點法圖（a）適用于面積小，地勢平坦的污水灌溉或受廢水污染的地形端正的田塊由田塊的進水口向對角引一直線，將對角線劃分為若干等分（一般3-5等分），在每等分的中點處采樣梅花形布點法圖（b）適用于面積較小，地勢平坦，土壤較均勻的田塊中心點設在兩對角線相交處，一般設5-10個采樣點棋盤式布點法圖（c）適用于中等面積，地勢平坦，地形完整開闊但土壤較不均勻的田塊一般采樣點在10個以上。也適用于受固體廢物污染的土壤，設20個以上的采樣點蛇形布點法圖（d）適用于面積較大，地形不平坦，土壤不均勻的田塊布設采樣點數目較多。為全面客觀評價土壤污染情況，在布點的同時要做到與土壤生長作物監測同步進行布點、采樣、監測，以利于對比和分析第五章土壤質量監測(a)對角線布點法(d)蛇形布點法(c)棋盤式布點法(b)梅花形布點發土壤采樣點布設圖第五章土壤質量監測常用方法重量法測土壤水分容量法浸出物中含量較高的成分測定，如Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42－分光光度法、原子吸收分光光度法、原子螢光分光光度法、等離子體發射光譜法重金屬如Cu、Cd、Cr、Pb、Hg、Zn等氣相色譜法有機氯、有機磷及有機汞等農藥五、監測方法第五章土壤質量監測

六、土壤監測質量控制參閱第九章“監測過程的質量保證”第五章土壤質量監測七、農田土壤環境質量評價污染物質量標準值[（平均單項污染指數）2+（最大單項污染指數）2]1/2土壤單項污染指數＝土壤綜合污染指數＝土壤污染物實測值第五章土壤質量監測第三節土壤樣品的采集與加工管理一、土壤樣品的采集（一）土壤樣品的類型、采樣深度及采樣量（二）采樣時間和品綠（三）采樣注意事項二、土壤樣品的加工與管理（一）樣品加工處理（二）樣品管理第五章土壤質量監測一、土壤樣品的采集

污染調查采集污染土壤樣品之前，首先要進行污染調查。調查內容包括：①自然條件，如成土母質、地形、植被水文、氣候等。②農業生產情況，如土地利用情況，作物生長與產量、耕作、水利、肥料、農藥等。③土壤性狀，如土壤類型、層次特征、分布及農業生產特性等。④污染歷史與現狀，如水、氣、農藥、肥料等途徑的影響，以及礦床的影響等第五章土壤質量監測（一）土壤樣品的類型、采樣深度及采樣量一般了解土壤污染狀況采樣深度視監測目的而定只需取0—15cm或0—20cm表層(或耕層)土壤了解土壤污染對植物或農作物的影響采樣深度通常在耕層地表以下0-20cm處，對于根深的作物，也可取60cm深度處的土壤樣品了解污染物質在土壤中的垂直分布沿土壤剖面層次分層取樣第五章土壤質量監測C層（風化母巖層、母質層）A層（表層、淋溶層）B層（亞層、淀積層）底巖層土壤剖面土層示意圖第五章土壤質量監測觀察面1.0m1.5m土壤剖面挖掘示意圖0.8m堆土土壤剖面A、B、C層示意圖AABBBCC0255070100120第五章土壤質量監測采樣量及采樣方法采樣量由于測定所需的土樣是多點混合而成的，取樣量往往較大，而實際供分析的土樣不需太多，一般只需1-2Kg。因此對所得混合樣可反復按四分法棄取，最后留下所需的土量，裝入塑料袋或布袋內，貼上標簽備用采樣方法①采樣筒取樣；②土鉆取樣；③挖坑取樣。

第五章土壤質量監測為了解土壤污染狀況，可隨時采集樣品進行測定。如需同時掌握在土壤上生長的作物受污染狀況，可依季節變化或作物收獲期采集。一年中在同一地點采樣兩次進行對照。（二）采樣時間和頻率第五章土壤質量監測

（三）采樣注意事項（1）采樣點不能設在田邊、溝邊、路邊（2）將現場采樣點的具體情況，如土壤剖面形態特征等做詳細記錄；（3）現場填寫兩張標簽，寫上地點、土壤深度、日期、采樣人姓名等，一張放入樣品袋內，一張扎在樣品口袋上。第五章土壤質量監測

項目類別監測項目監測頻次常規基本項目pH、陽離子交換量每3年一次，項目重點項目鎘、鉻、汞、砷、鉛、銅、鋅、鎳六六六、滴滴涕農田在夏收或秋收后采樣特定項目(污染事故)特征項目及時采樣，根據污染物變化趨勢決定監測頻次

選影響產量項目全鹽量、硼、氟、氮、磷、鉀等

每3年

測污水灌溉項目氰化物、六價鉻、揮發酚、烷基汞、苯并[a]芘、有機質、硫化物、石油類等監測一次，

項POPs與高毒類農藥苯、揮發性鹵代烴、有機磷農藥、PCB、PAH等農田在夏收或

目其他項目

結合態鋁（酸雨區）、硒、釩、氧化稀土總量、鉬、鐵、錳、鎂、鈣、鈉、鋁、硅、放射性比活度等

秋收后采樣第五章土壤質量監測

選取發育典型、代表性強的土壤采樣采樣深度一般采集1m以內的表土和心土，對于發育完好的典型剖面，應按發生層分別采樣，以研究各種元素在土體內的分配。

土壤背景值樣品采集第五章土壤質量監測①、布點原則a、代表當地的主要土壤類型；b、確定采樣單元：遠離污染源；c、不在水土流失嚴重或表土被破壞處采樣；d、盡量減少人為活動影響(遠離公路鐵路>300m)②、采樣a、按不同剖面采樣：在各層次中心自下而上采樣，切忌混淆層次，混合采樣；b、對不同地形處樣品有不同規定；c、采樣點按有關規定實行第五章土壤質量監測（一）土壤樣品加工處理

1、土樣的風干

野外采集樣品運到實驗室在塑料薄膜上或瓷盤內風干達半干狀態壓碎，除石塊、殘根等雜物鋪成薄層，陰涼處風干第五章土壤質量監測2、磨碎與過篩

進行物理分析時，取風干樣品100～200g，放在木板上用圓木棍輾碎，經反復處理使土樣全部通過2mm孔徑的篩子，作為土壤顆粒分析及物理性質測定作化學分析時，一般常根據所測組分及稱樣量決定樣品細度分析有機質、全氮項目，應取一部分已過2mm篩的土，用瑪瑙或有機玻璃研缽繼續研細，使其全部通過60號篩(0.25mm)。用原子吸收光度法測Cd、Cu、Ni等重金屬時，土樣必須全部通過100號篩(尼龍篩)第五章土壤質量監測（二）樣品管理土壤保存原則：1、一般土壤樣品需保存半年至一年，以備必要時查核之用。2、儲存樣品應盡量避免日光、潮濕、高溫和酸堿氣體等的影響。3、玻璃材質容器是常用的優質貯器，聚乙烯塑料容器也屬美國環保局推薦容器之一，該類貯器性能良好、價格便宜且不易破損。4、將風干土樣、沉積物或標準土樣等貯存于潔凈的玻璃或聚乙烯容器之內。在常溫、陰涼、干燥、避陽光、密封（石臘涂封）條件下保存30個月是可行的。第五章土壤質量監測第四節土壤樣品的預處理一、土壤樣品分解方法（一）酸分解法

準確稱取0.5g（準確到0.1mg，以下都與此相同)風干土樣于聚四氟乙烯坩堝中，用幾滴水潤濕后，加入10mLHCl（ρ1.19g/mL），于電熱板上低溫加熱，蒸發至約剩5mL時加入15mLHNO3（ρ1.42g/mL），繼續加熱蒸至近粘稠狀，加入10mLHF（ρ1.15g/mL）并繼續加熱，為了達到良好的除硅效果應經常搖動坩堝。第五章土壤質量監測

最后加入5mL高氯酸--HClO4(ρ1.67g/ml)，并加熱至白煙冒盡。對于含有機質較多的土樣應在加入HClO4

之后加蓋消解，土壤分解物應呈白色或淡黃色（含鐵較高的土壤），傾斜坩堝時呈不流動的粘稠狀。用稀酸溶液沖洗內壁及坩堝蓋，溫熱溶解殘渣，冷卻后，定容至100mL或50mL，最終體積依待測成分的含量而定。第五章土壤質量監測（二）堿熔法

常用熔劑：碳酸鈉，氫氧化鈉，過氧化鈉，偏硼酸鋰等操作：稱取適量土樣于坩鍋中，加入適量熔劑，混勻，移入馬弗爐中高溫熔融→冷卻→移入燒杯中，加水和鹽酸→過濾→定容特點：分解樣品完全，操作簡便，快速，且不產生大量酸蒸汽缺點：試劑用量大，易引入鹽類污染物，一部分重金屬在高溫下易揮發損失。第五章土壤質量監測

稱取0.5g風干土樣于內套聚四氟乙烯坩堝中，加入少許水潤濕試樣，再加入HNO3(ρ1.42g/mL)、HClO4(ρ1.67g/mL)各5mL，搖勻后將坩堝放入不銹鋼套筒中，擰緊。放在180℃的烘箱中分解2h。取出，冷卻至室溫后，取出坩堝，用水沖洗坩堝蓋的內壁，加入3mLHF(ρ1.15g/mL)，置于電熱板上，在100℃～120℃加熱除硅，待坩堝內剩下約2～3mL溶液時，調高溫度至150℃，蒸至冒濃白煙后再緩緩蒸至近干，按上同樣操作定容后進行測定。

（三）高壓密閉分解法第五章土壤質量監測

微波爐加熱分解法是以被分解的土樣及酸的混合液作為發熱體，從內部進行加熱使試樣受到分解的方法。目前報道的微波加熱分解試樣的方法，有常壓敞口分解和僅用厚壁聚四氟乙烯容器的密閉式分解法，也有密閉加壓分解法這種方法以聚四氟乙烯密閉容器作內筒，以能透過微波的材料如高強度聚合物樹脂或聚丙烯樹脂作外筒，在該密封系統內分解試樣能達到良好的分解效果。

（四）微波爐加熱分解法第五章土壤質量監測

微波加熱分解分為開放系統和密閉系統兩種。開放系統可分解多量試樣，且可直接和流動系統相組合實現自動化，但由于要排出酸蒸氣，所以分解時使用酸量較大，易受外環境污染，揮發性元素易造成損失，費時間且難以分解多數試樣。密閉系統的優點較多，酸蒸氣不會逸出，僅用少量酸即可，在分解少量試樣時十分有效，不受外部環境的污染。在分解試樣時不用觀察及特殊操作，由于壓力高，所以分解試樣很快，不會受外筒金屬的污染(因為用樹脂做外筒)。可同時分解大批量試樣。第五章土壤質量監測

其缺點是需要專門的分解器具，不能分解量大的試樣，如果疏忽會有發生爆炸的危險在進行土樣的微波分解時，無論使用開放系統或密閉系統，一般使用HNO3-HCl-HF-HClO2、HNO3-HF-HClO4、HNO3-HCl-HF-H2O2、HNO3-HF-H2O2等體系當不使用HF時(限于測定常量元素且稱樣量小于0.1g)，可將分解試樣的溶液適當稀釋后直接測定。若使用HF或HClO4對待測微量元素有干擾時，可將試樣分解液蒸至近干，酸化后稀釋定容。第五章土壤質量監測酸溶浸法

（1）HCl-HNO3溶浸法準確稱取2.000g風干土樣，加入15mL的HCl（1+1）和5mLHNO3（ρ1.42g/mL），振蕩30min，過濾定容至100mL，用ICP法測定P、Ca、Mg、K、Na、Fe、Al、Ti、Cu、Zn、Cd、Ni、Cr、Pb、Co、Mn、Mo、Ba、Sr等。準確稱取2.000g風干土樣于干燒杯中，加少量水潤濕，加入15mLHCl(1+1)和5mLHNO3（ρ1.42g/mL）。蓋上表面皿于電熱板上加熱，待蒸發至約剩5mL，冷卻，用水沖洗燒杯和表面皿，用中速濾紙過濾并定容至100mL，用原子吸收法或ICP法測定。第五章土壤質量監測

（2）HNO3-H2SO4-HClO4

溶浸法

特點：H2SO4、HClO4沸點較高，能使大部分元素溶出，且加熱過程中液面比較平靜，沒有迸濺的危險。但Pb等易與SO42-形成難溶性鹽類的元素，測定結果偏低。操作步驟：準確稱取2.5000g風干土樣于燒杯中，用少許水潤濕，加入HNO3-H2SO4-HClO4混合(5+1+20)12.5mL，置于電熱板上加熱，當開始冒白煙后緩緩加熱，并經常搖動燒杯，蒸發至近干。冷卻，加入5mLHNO3（ρ1.42g/mL）和10mL水，加熱溶解可溶性鹽類，用中速濾紙過濾，定容至100mL，待測。第五章土壤質量監測

（3）HNO3

溶浸法

準確稱取2.0000g風干土樣于燒杯中，加少量水潤濕，加入20mLHNO3（ρ1.42g/mL）。蓋上表面皿，置于電熱板或砂浴上加熱，若發生迸濺，可采用每加熱20min關閉電源20min的間歇加熱法。待蒸發至約剩5mL，冷卻，用水沖洗燒杯壁和表面皿，經中速濾紙過濾，將濾液定容至100mL，待測。第五章土壤質量監測（4）Cd、Cu、As等的0.1mol/LHCl溶浸法Cd、Cu操作條件：準確稱取10.0000g風干土樣于100mL廣口瓶中，加入0.1mol/LHCl50.0mL，在水平振蕩器上振蕩。振蕩條件是溫度30℃、振幅5～10cm、振蕩頻次100～200次/min，振蕩1h。靜置后，用傾斜法分離出上層清液，用干濾紙過濾，濾液經過適當稀釋后用原子吸收法測定As的操作條件：準確稱取10.0000g風干土樣于100mL廣口瓶中，加入0.1mol/LHCl50.0mL，在水平振蕩器上振蕩。振蕩條件是溫度30℃、振幅10cm、振蕩頻次100次/min，振蕩30min。用干濾紙過濾，取濾液進行測定除用0.1mol/LHCl溶浸Cd、Cu、As以外，還可溶浸Ni、Zn、Fe、Mn、Co等重金屬元素。0.1mol/LHCl溶浸法是目前使用最多的酸溶浸方法，此外也有使用CO2飽和的水、0.5mol/LKCl-HAc（pH=3）、0.1mol/LMgSO4-H2SO4等酸性溶浸方法。第五章土壤質量監測形態分析樣品的處理方法

（1）有效態的溶浸法：DTPA(二乙三胺五乙酸)浸提0.1mol/LHCl浸提水浸提第五章土壤質量監測DTPA(二乙三胺五乙酸)浸提液可測定有效態Cu、Zn、Fe等

浸提液的配制：其成分為0.005mol/LDTPA-0.01mol/LCaCl2-0.1mol/LTEA(三乙醇胺)。稱取1.967gDTPA溶于14.92gTEA和少量水中；再將1.47gCaCl2?2H2O溶于水，一并轉入1000mL容量瓶中，加水至約950mL，用6mol/LHCl調節pH至7.30（每升浸提液約需加6mol/LHCl8.5mL），最后用水定容。貯存于塑料瓶中，幾個月內不會變質。浸提手續：稱取25.00g風干過20目篩的土樣放入150mL硬質玻璃三角瓶中，加入50.0mlDTPA浸提劑，在25℃用水平振蕩機振蕩提取2h，干濾紙過濾，濾液用于分析。DTPA浸提劑適用于石灰性土壤和中性土壤。第五章土壤質量監測0.1mol/LHCl浸提稱取10.00g風干過20目篩的土樣放入150mL硬質玻璃三角瓶中，加入50.0mL1mol/LHCl浸提液，用水平振蕩器振蕩1.5h，干濾紙過濾，濾液用于分析。酸性土壤適合用0.1mol/LHCl浸提。第五章土壤質量監測水浸提

土壤中有效硼常用沸水浸提，操作步驟：準確稱取10.00g風干過20目篩的土樣于250mL或300mL石英錐形瓶中，加入20.0mL無硼水。連接回流冷卻器后煮沸5min，立即停止加熱并用冷卻水冷卻。冷卻后加入4滴0.5mol/LCaCl2溶液，移入離心管中，離心分離出清液備測。第五章土壤質量監測

關于有效態金屬元素的浸提方法較多，例如：有效態Mn用1mol/L乙酸銨-對苯二酚溶液浸提。有效態Mo用草酸-草酸銨、（24.9g草酸銨與12.6g草酸溶解于1000mL水中）溶液浸提，固液比為1﹕10。硅用pH4.0的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液、0.02mol/LH2SO4、0.025%或1%的檸檬酸溶液浸提。酸性土壤中有效硫用H3PO4-HAc溶液浸提，中性或石灰性土壤中有效硫用0.5mol/LNaHCO3溶液（pH8.5）浸提。用1mol/LNH4Ac浸提土壤中有效鈣、鎂、鉀、鈉以及用0.03mol/LNH4F-0.025mol/LHCl或0.5mol/LNaHCO3浸提土壤中有效態磷等。第五章土壤質量監測（2）碳酸鹽結合態、鐵-錳氧化結合態等形態的提取碳酸鹽結合態、鐵-錳氧化結合態等形態的提取：可交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、有機結合態、殘余態

可交換態

浸提方法:在1g試樣中加入8mlMgCl2溶液（1mol/LMgCl2，pH7.0）或者乙酸鈉溶液（1mol/LNaAc，pH8.2），室溫下振蕩1h。第五章土壤質量監測碳酸鹽結合態

經前道工序處理后的殘余物在室溫下用8ml1mol/LNaAc浸提，在浸提前用乙酸把pH調至5.0，連續振蕩，直到估計所有提取的物質全部被浸出為止（一般用8h左右）。鐵錳氧化物結合態在經前道工序處理后的殘余物中，加入20mL0.3mol/LNa2S2O3-0.175mol/L檸檬酸鈉-0.025mol/L檸檬酸混合液，或者用0.04mol/LNH2OH·HCl在20%（V/V）乙酸中浸提。浸提溫度為96℃±3℃，時間可自行估計，到完全浸提為止，一般在4h以內。

第五章土壤質量監測

在經前道工序處理后的殘余物中，加入3mL0.02mol/LHNO3、5mL30%H2O2，然后用HNO3調節pH至pH=2，將混合物加熱至85℃±2℃，保溫2h，并在加熱中間振蕩幾次。再加入3mL30%H2O2，用HNO3調至pH=2，再將混合物在85℃±2℃加熱3h，并間斷地振蕩。冷卻后，加入5mL3.2mol/L乙酸銨20%(V/V)HNO3溶液，稀釋至20mL，振蕩30min。有機結合態第五章土壤質量監測殘余態

經四部分提取之后，殘余物中將包括原生及次生的礦物，它們除了主要組成元素之外，也會在其晶格內夾雜、包藏一些痕量元素，在天然條件下，這些元素不會在短期內溶出。殘余態主要用HF-HClO4分解，主要處理過程同土壤全分解方法之普通酸分解法上述各形態的浸提都在50L聚乙烯離心試管中進行，以減少固態物質的損失。在互相銜接的操作之間，用10000轉/min（12000g重力加速度）離心處理30min，用注射器吸出清液，分析痕量元素。殘留物用8mL去離子水洗滌，再離心30min，棄去洗滌液，洗滌水要盡量少用，以防止損失可溶性物質，特別是有機物的損失。第五章土壤質量監測（一）有機污染物的提取

（1）常用有機溶劑有機溶劑的選擇原則：根據相似相溶的原理，盡量選擇與待測物極性相近的有機溶劑作為提取劑。提取劑必須與樣品能很好地分離，且不影響待測物的純化與測定；不能與樣品發生作用，毒性低、價格便宜此外，還要求提取劑沸點范圍在45℃～80℃之間為好還要考慮溶劑對樣品的滲透力，以便將土樣中待測物充分提取出來。當單一溶劑不能成為理想的提取劑時，常用兩種或兩種以上不同極性的溶劑以不同的比例配成混合提取劑。第五章土壤質量監測

常用有機溶劑的極性由強到弱的順序為：（水）；乙腈；甲醇；乙酸；乙醇；異丙醇；丙酮；二氧六環；正丁醇；正戊醇；乙酸乙酯；乙醚；硝基甲烷；二氯甲烷；苯；甲苯；二甲苯；四氯化碳；二硫化碳；環已烷；正已烷(石油醚)和正庚烷。溶劑的純化：純化溶劑多用重蒸餾法。純化后的溶劑是否符合要求，最常用的檢查方法是將純化后的溶劑濃縮100倍，再用與待測物檢測相同的方法進行檢測，無干擾即可。第五章土壤質量監測（2）有機污染物的提取振蕩提取、超聲波提取、索氏提取、浸泡回流法、其他方法（3）提取液的凈化：使待測組分與干擾物分離的過程為凈化液-液分配法：液-液分配的基本原理是在一組互不相溶的溶劑中對溶解某一溶質成分，該溶質以一定的比例分配（溶解）在溶劑的兩相中化學處理法：酸處理法、堿處理法、吸附柱層析法第五章土壤質量監測可用酸或水浸取（二）無機污染物的提取第五章土壤質量監測第五節土壤污染物的測定

土壤中污染項目的測定，屬痕量分析和超痕量分析土壤分析結果以mg/kg(烘干土)表示。第五章土壤質量監測

測定方法

土壤樣品的測定方法與水質、大氣的測定方法基本一樣。下面介紹幾種常用分析方法：（1）重量法：測定土壤水分；（2）容量法：浸出物中含量較高的成分測定，如Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等；

（3）原子吸收分光光度；（4）氣相色譜法：有機氯、有機磷、有機汞等農藥的測定。第五章土壤質量監測

土壤污染物的測定實例一、土壤水分

測定土壤含水量，以便計算土壤中各種成分按烘干土為基準時的測定結果。測定方法：用百分之一精度的天平稱取土樣20—30g，置于鋁盒中，在105℃下烘（4—5h）至恒重。按下式計算水分重量占烘干土重的百分數：第五章土壤質量監測二、pH值

玻璃電極法測定要點：稱取10g土樣于燒杯中，加入無CO2蒸餾水25ml，輕搖后攪拌1分鐘，放置20分鐘，用pH計測量上部混濁液的pH值。土樣密閉保存，防止空氣中氨，二氧化碳等氣體影響。注意控制水土比。第五章土壤質量監測三、可溶性鹽分土壤中鋰，鈉，鉀全量測定—AAS法消化原理：HF和H2SO4或HClO4相結合法；HF能分解含有全部三種金屬的硅酸鹽礦物。然而，硅酸鹽礦物不會完全分解，從而導致對這類元素的一種或多種含量估計偏低。所以第二種酸必須是一種氧化劑，使它能分解樣品中所有的有機質。且為了把元素釋放到溶液中，混酸對于分解碳酸鹽也是必要的。

HF酸通過F與Si反應形成SiF4而分解硅酸鹽，在強酸存在下加熱時，SiF4揮發。有機質可被HClO4分解（HClO4在加熱或濃縮時成為一種強氧化劑），且對AAS干擾較小。第五章土壤質量監測稱取0.1G土樣于聚四氟乙烯坩堝中，用少許水潤濕，并加5mlHF和0.5mlHClO4。在電熱板上加熱消化至有HClO4煙霧出現為止，冷卻，再加5mlHF，沙浴，坩堝頂部用鉑蓋蓋住約十分之九－蒸干。冷卻，加入2ml水和數滴HClO4→加熱蒸干→冷卻。加入5mlHCL和5ml水→電熱板加熱至土樣完全溶解。樣品轉移至50ml容量瓶→過濾→稀釋定容→AAS測定K,Na,li全量。第五章土壤質量監測交換性鉀測定

土壤中全鉀僅有較小部分是交換性的鉀（約1％）。是植物吸收K的主要來源，且隨著植物吸收移去而耗竭。定義：可與加入土壤中的鹽溶液中的陽離子進行自由交換的K離子。方法(NH4OAC提取法)：10g土樣于50ml離心管中，加25mlNH4OAC，振蕩10分鐘，離心至懸浮液澄清。取上清液（過濾）于容量瓶，定容→AAS。第五章土壤質量監測土壤全碳的測定

土壤全碳是有機碳和無機碳的總和。大部分有機碳存在于土壤有機質中，而無機碳則主要存在于碳酸鹽礦物中。測定方法：以干燒或濕燒法將其轉化為CO2，然后用重量法，滴定法，分光光度計法等，對釋放出的CO2進行定量測定干燒法：在電阻爐內通O2，加熱土壤－催化劑混合物，然后測定放出的CO2

濕燒法：用K2Cr2O7，H2SO4和H3PO4混和物與土樣在密閉系統中供給無CO2空氣進行煮沸，并用球形瓶吸收CO2。第五章土壤質量監測土壤有機質的測定

有機質能影響到土壤的許多性質:(1)土壤供給植物N,P,S和微量金屬元素的能力；（2）水分的滲透和吸持；（3）能影響空氣和水分間協調關系的團聚化程度和整個結構狀況；（4）陽離子交換量；（5）土壤顏色。有機質在供給植物有效N和鈍化農藥過程中具有重要意義。計算：有機質(%)=0.35+(1.80×有機碳％）第五章土壤質量監測

RATHER法：稱取10g土樣（過40目），置于聚乙烯燒杯，加入440ml蒸餾水，然后加入34ml37％的HCL.過濾，清洗，再轉入燒杯中。重復上述操作，加入HCL，和6ml48％的HF→靜置懸浮液→重復操作→將土樣在95。C烘箱內烘干2-3小時。稱重→置于燃燒爐內，在O2流下燃燒15分鐘，測定放出的CO2。第五章土壤質量監測土壤全氮的測定

測定方法（開氏法Kjeldahl,1983）：分析樣品中的有機N通過消化作用使其轉化為NH4+-N，隨后，根據消化液用堿蒸餾所釋放出的NH3來測出NH4+-N。操作：將1g土樣置于開氏消化瓶中，加1.1gK2SO4-催化劑混和物和3ml濃H2SO4，小心加熱至清澈。此后，加熱至微沸約5小時，使濃H2SO4濃縮至消化瓶頸的三分之一以下冷卻，加水，過濾，轉出加5mlH3BO3-指示劑，緩慢滴入NaOH，蒸餾→滴定第五章土壤質量監測氮的有效性指標

定義：在根區內易被植物根系所吸收的化學形態的氮來源：肥料，生物固氮，垃圾，作物殘茬，土壤有機質中的有機N的礦化作用測定方法：生物法化學法第五章土壤質量監測供參考的生物指標

漬水條件下產生的氨態氮原理：以漬水條件下培養土樣，并盡可能縮小試管頂部（厭氧）。在培養期間，生物活性將能充分發展和保持嫌棄條件，從而可在土-水界面避免使結果偏低的硝化-反硝化作用的反應。在400C培養7天，用2MKCl和MgO蒸餾土-水混和物，測定所形成的NH4+-N量。第五章土壤質量監測供參考的化學指標

稀CaCl2溶液在高壓下加熱釋放出氨態氮

操作：將10g土樣置于50ml試管中，加25ml0.01MCaCl2，混和后置于高壓釜內，加熱至1210C達16小時。冷卻→轉移至蒸餾瓶，加入0.2-0.3gMgO→測定NH4+-N量。短評：所加土樣不必稱重，只需測量體積即可。第五章土壤質量監測土壤全磷的測定

原理：土壤全磷的分析，需要把不溶性物質轉化為適于比色方法的可溶性物質。

NaCO3

熔融法：將4－5gNaCO3和1.0g土樣混和于坩鍋，加熱除去水分，加熱→熔融→冷卻。溶解熔化物于容量瓶→定容→抗壞血酸法測定全磷。以對－硝基酚做指示劑，加入5mlH2SO4和鉬酸銨→定容顏色可穩定24小時，形成在890nm處最大的藍色吸光度。

第五章土壤質量監測土壤磷的分級

浸提步驟：(1)0.1NNaOH浸提——非包裹的Al-P和Fe-P(2)1MNaCl和檸檬酸鹽~碳酸氫鈉浸提

——

NaOH浸提過程中被碳酸鹽吸持的P(3)檸檬酸~連二亞硫酸鹽~碳酸氫鈉浸提

——Fe氧化物和水化氧化物中包裹的P(4)1NHCl浸提

——Ca-P第五章土壤質量監測四、金屬化合物（一）（二）土壤中鉛、鋅、銅、鎘的測定—AAS法

鋅、銅、鎘在土壤中以原生礦物形態存在，和氫氧化物，磷酸鹽，碳酸鹽和硅酸鹽生成沉淀物而成為土壤無定形（非晶形）物的成分；也可和土壤有機質的組分形成不溶的或可溶性的絡合物。

第五章土壤質量監測

①標準溶液制備

1000μg/mlCu標準液的配制：將1,0克金屬銅溶解在50ml1：1的硝酸溶液中，用去離子水定容至1升。

1000μg/mlZn標準液的配制：將1,0克金屬鋅溶解在50ml1：1的鹽酸溶液中，用去離子水定容至1升。

1000μg/mlCd標準液的配制：將1,0克金屬鎘溶解在50ml1：1的鹽酸溶液中，用去離子水定容至1升。

操作步驟第五章土壤質量監測

②土樣預處理稱取0.5～1g土樣于聚四氟乙烯坩堝中，用少許水潤濕，加入HCl在電熱板上加熱消化（＜450℃，防止Cd揮發〕，加入HNO3繼續加熱，再加入HF加熱分解SiO2及膠態硅酸鹽。最后加入HClO4加熱(＜200℃)蒸至近干，冷卻，用稀HNO3浸取殘渣、定容同時做試劑空白試驗。③Cu、Zn、Cd標準系列混合溶液的配制④采用AAS法測定Cu、Zn、Cd第五章土壤質量監測有效性指標

土壤元素的有效性，是元素的溶解度和溶解率的函數。在一定時間內，兩者都在土壤懸浮液中影響著離子的活度且受到pH影響——通過幾種浸提液可預測這些微量元素的有效性。

浸提液：DTPAEDTAMgCl2第五章土壤質量監測DTPA法

選擇DTPA作為浸提劑，是因為它能同時鰲合Fe,Mn,Zn和Cu，又能獲得最適宜的綜合穩定常數為了防止金屬元素的過量溶解，使用三乙醇胺（TEA）作為緩沖劑操作：將10克土樣加入三角瓶中，加入20mlDTPA，振蕩2小時，過濾→AAS分析第五章土壤質量監測（三）總鉻（1）標準曲線繪制：用鉻標準工作溶液配制標準系列，測吸光值，繪制標準曲線。（2）土樣消化：稱取土樣

0.5-2g于聚四氟乙烯坩堝中，加水潤濕，加HNO3及H2SO4，待劇烈反應停止后，加熱至冒白煙，冷卻、加入HNO3、HF繼續加熱至除盡HF，加水浸取，定容。同時進行全程序試劑空白實驗第五章土壤質量監測

（3）顯色與測定：在酸性介質中加KMnO4將Cr3+氧化為Cr6+，并用NaN3除去過量KMnO4。加二苯碳酰二肼顯色劑，于波長54nm處比色測定（4）結果計算式中：M——從標準曲線中查得鉻含量（μg）

W——稱量土樣干重量（g）

第五章土壤質量監測土壤樣品組分的溶解，測定方法元素溶解方法測定方法最低檢出限（μg/kg)AsHNO3―H2SO4消化二乙基二硫代氨基甲酸銀比色法0.5CdHNO3―HF―HClO4消化AAS0.002CrHNO3―H2SO4―H3PO4消化HNO3―HF―HClO4消化AAS2.5第五章土壤質量監測CuHCl―HNO3―HClO4消化HNO3―HF―HClO4消化AAS1.01.0HgH2SO4―KMnO4消化HNO3―H2SO4―V2O5消化冷原子吸收0.0070.002MnHNO3―HF―HClO4消化AAS5.0PbHCl―HNO3―HClO4消化HNO3―HF―HClO4消化AAS1.01.0氟化物Na2CO3―Na2O2熔融F－選擇電極5.0第五章土壤質量監測

土壤中苯并(a)芘的測定

苯并(a)芘分析流程圖

取5～10g土樣(40目)進行乙酰化層析紙分離，然后用熒光法進行測定。其分析流程見圖：

第五章土壤質量監測土壤甲基汞的測定

土壤→HCl浸→苯萃取→反萃取→HCl酸化→苯萃取→相分離→GC檢測

甲基汞分析流程

第五章土壤質量監測土壤常規監測