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。

根据该土壤检测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GB 15618《土壤环境质量标准》中所要求控制的污染物。

特定项目:GB 15618《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Rs2=R/42)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013mg/kg,若95%置信度时平均值与真值的绝对偏差为1.5 mg/kgs3.25 mg/kg,初选自由度为10,则N=2.2323.252/1.52=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=2.06923.252/1.52=2020个土壤样品数较大,原因是其土壤PCB含量分布不均匀(013 mg/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1.5 mg/kg增加到2.0 mg/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2.5km5km10km20km40km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/N1/2

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”)。

AL的量纲要相匹配,如A的单位是km2

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020cm,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

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ABC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。

B层发育不完整(不发育)的山地土壤,只采AC两层;

干旱地区剖面发育不完善的土壤,在表层520 cm、心土层50 cm、底土层100 cm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(6-1P层太薄的剖面,只采AC两层(或AG层或AW层)。

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A520 cmA/B

6090 cmB100200 cm采集土壤。草甸土和潮土一般在A520 cmC1层(或B层)50 cmC2100120 cm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020cm,种植果林类农作物

060cm。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37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,

用于农业污染型土壤。各分点混匀后用四分法取1kg土样装入样品袋,多余部分弃去。样品标签和采样记录等要求同6.1.5

3.3建设项目土壤环境评价监测采样

100公顷占地不少于5个且总数不少于5个采样点,其中小型建设项目设1个柱状样采

样点,大中型建设项目不少于3个柱状样采样点,特大性建设项目或对土壤环境影响敏感的建设项目不少于5个柱状样采样点。

3.3.1非机械干扰土

如果建设工程或生产没有翻动土层,表层土受污染的可能性最大,但不排除对中下层土壤

影响。生产或者将要生产导致的污染物,以工艺烟雾(尘)、污水、固体废物等形式污染周围土壤环境,采样点以污染源为中心放射状布设为主,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);以水污染型为主的土壤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布点采用综合放射状、均匀、带状布点法。此类监测不采混合样,混合样虽然能降低监测费用,但损失了污染物空间分布的信息,不利于掌握工程及生产对土壤影响状况。表层土样采集深度020cm;每个柱状样取样深度都为100cm,分取三个土样:表层样(020cm),中层样(2060cm),深层样(60100cm)。

3.3.2机械干扰土

由于建设工程或生产中,土层受到翻动影响,污染物在土壤纵向分布不同于非机械干扰土

采样点布设同6.3.1。各点取1kg装入样品袋,样品标签和采样记录等要求同6.1.5。采样总

度由实际情况而定,一般同剖面样的采样深度,确定采样深度有3种方法可供参考。

3.3.2.1随机深度采样

本方法适合土壤污染物水平方向变化不大的土壤监测单元,采样深度由下列公式计算:

深度=剖面土壤总深×RN

式中RN=01之间的随机数。RN由随机数骰子法产生,GB10111推荐的随机数骰子是由均匀材料制成的正20面体,在20个面上,09各数字都出现两次,使用时根据需产生的随机数的数选取相应的骰子数,并规定好每种颜色的骰子各代表的位数。对于本规范用一个骰子,其出现的数字除以10即为RN,当骰子出现的数为0时规定此时的RN1

示例:

土壤剖面深度(H1.2m,用一个骰子决定随机数。

若第一次掷骰子得随机数(n16,则RN1=n1/10=0.6

采样深度(H1=H*RN1=1.2×0.6=0.72m)即第一个点的采样深度离地面0.72m;若第二次掷骰子得随机数(n23,则RN2=n2/10=0.3

采样深度(H2=H*RN2=1.2×0.3=0.36m)即第二个点的采样深度离地面0.36m

若第三次掷骰子得随机数(n38,同理可得第三个点的采样深度离地面0.96m

若第四次掷骰子得随机数(n40,则RN4=1(规定当随机数为0RN1)采样深度(H4=H*RN4=1.2×1=1.2m)即第四个点的采样深度离地面1.2m;以此类推,直至决定所有点采样深度为止。

3.3.2.2分层随机深度采样

本采样方法适合绝大多数的土壤采样,土壤纵向(深度)分成三层,每层采一样品,每层

的采样深度由下列公式计算:

深度=每层土壤深×RN式中RN=01之间的随机数,取值方法同6.3.2.1中的RN取值。

3.3.2.3规定深度采样

本采样适合预采样(为初步了解土壤污染随深度的变化,制定土壤采样方案)和挥发性有

机物的监测采样,表层多采,中下层等间距采样。

6.4城市土壤采样

城市土壤是城市生态的重要组成部分,虽然城市土壤不用于农业生产,但其环境质量对城

市生态系统影响极大。城区内大部分土壤被道路和建筑物覆盖,只有小部分土壤栽植草木,本规范中城市土壤主要是指后者,由于其复杂性分两层采样,上层(030 cm)可能是回填土或受人为影响大的部分,另一层(3060 cm)为人为影响相对较小部分。两层分别取样监测。城市土壤监测点以网距2000 m的网格布设为主,功能区布点为辅,每个网格设一个采样点对于专项研究和调查的采样点可适当加密。

6.5污染事故监测土壤采样

污染事故不可预料,接到举报后立即组织采样。现场调查和观察,取证土壤被污染时间,

根据污染物及其对土壤的影响确定监测项目,尤其是污染事故的特征污染物是监测的重点。据污染物的颜色、印渍和气味以及结合考虑地势、风向等因素初步界定污染事故对土壤的污染范围。如果是固体污染物抛洒污染型,等打扫后采集表层5 cm土样,采样点数不少于3个。如果是液体倾翻污染型,污染物向低洼处流动的同时向深度方向渗透并向两侧横向方向扩散,每个点分层采样,事故发生点样品点较密,采样深度较深,离事故发生点相对远处样品点较疏,采样深度较浅。采样点不少于5个。如果是爆炸污染型,以放射性同心圆方式布点,采样点不少于5个,爆炸中心采分层样,周围采表层土(020 cm)。事故土壤监测要设定23个背景对照点,各点(层)取1kg土样装入样品袋,有腐蚀性要测定挥发性化合物,改用广口瓶装样。含易分解有机物的待测定样品,采集后置于低温(冰箱)中,直至运送、移交到分析室。

4样品流转

4.1装运前核对

在采样现场样品必须逐件与样品登记表、样品标签和采样记录进行核对,核对无误后分类

装箱。

4.2运输中防损

运输过程中严防样品的损失、混淆和沾污。对光敏感的样品应有避光外包装。

4.3样品交接

由专人将土壤样品送到实验室,送样者和接样者双方同时清点核实样品,并在样品交接单

上签字确认,样品交接单由双方各存一份备查。

5样品制备

5.1制样工作室要求

分设风干室和磨样室。风干室朝南(严防阳光直射土样),通风良好,整洁,无尘,无易挥

发性化学物质。

5.2制样工具及容器

风干用白色搪瓷盘及木盘;

粗粉碎用木锤、木滚、木棒、有机玻璃棒、有机玻璃板、硬质木板、无色聚乙烯薄膜;

磨样用玛瑙研磨机(球磨机)或玛瑙研钵、白色瓷研钵;

过筛用尼龙筛,规格为2100目;

装样用具塞磨口玻璃瓶,具塞无色聚乙烯塑料瓶或特制牛皮纸袋,规格视量而定

5.3制样程序

制样者与样品管理员同时核实清点,交接样品,在样品交接单上双方签字确认。

5.3.1风干

在风干室将土样放置于风干盘中,摊成23 cm的薄层,适时地压碎、翻动,拣出碎石、

砂砾、植物残体。

5.3.2样品粗磨

在磨样室将风干的样品倒在有机玻璃板上,用木锤敲打,用木滚、木棒、有机玻璃棒再次

压碎,拣出杂质,混匀,并用四分法取压碎样,过孔径0.25mm(20)尼龙筛。过筛后的样品全部置无色聚乙烯薄膜上,并充分搅拌混匀,再采用四分法取其两份,一份交样品库存放,另一份作样品的细磨用。粗磨样可直接用于土壤pH、阳离子交换量、元素有效态含量等项目的分析。

5.3.3细磨样品

用于细磨的样品再用四分法分成两份,一份研磨到全部过孔径0.25mm60目)筛,用于农

药或土壤有机质、土壤全氮量等项目分析;另一份研磨到全部过孔径0.15mm100目)筛,用于土壤元素全量分析。

5.3.4样品分装

研磨混匀后的样品,分别装于样品袋或样品瓶,填写土壤标签一式两份,瓶内或袋内一份,

瓶外或袋外贴一份。

5.3.5注意事项

制样过程中采样时的土壤标签与土壤始终放在一起,严禁混错,样品名称和编码始终不变;

制样工具每处理一份样后擦抹(洗)干净,严防交叉污染;分析挥发性、半挥发性有机物或可萃取有机物无需上述制样,用新鲜样按特定的方法进行样品前处理。

6样品保存

按样品名称、编号和粒径分类保存。

6.1新鲜样品的保存

对于易分解或易挥发等不稳定组分的样品要采取低温保存的运输方法,并尽快送到实验室

分析测试。测试项目需要新鲜样品的土样,采集后用可密封的聚乙烯或玻璃容器在4以下避光保存,样品要充满容器。避免用含有待测组分或对测试有干扰的材料制成的容器盛装保存样品,测定有机污染物用的土壤样品要选用玻璃容器保存。具体保存条件见表9-1

6.2预留样品预留样品在样品库造册保存。

6.3分析取用后的剩余样品

分析取用后的剩余样品,待测定全部完成数据报出后,也移交样品库保存。

6.4保存时间

分析取用后的剩余样品一般保留半年,预留样品一般保留2年。特殊、珍稀、仲裁、有争

议样品一般要永久保存。新鲜土样保存时间见“9.5新鲜样品的保存”。

6.5样品库要求

保持干燥、通风、无阳光直射、无污染;要定期清理样品,防止霉变、鼠害及标签脱落。

样品入库、领用和清理均需记录。

7土壤分析测定

7.1测定项目

分常规项目、特定项目和选测项目,见“4.5监测项目与监测频次”。

7.2样品处理

土壤与污染物种类繁多,不同的污染物在不同土壤中的样品处理方法及测定方法各异。同

时要根据不同的监测要求和监测目的,选定样品处理方法。

仲裁监测必须选定《土壤环境质量标准》中选配的分析方法中规定的样品处理方法,其他

类型的监测优先使用国家土壤测定标准,如果《土壤环境质量标准》中没有的项目或国家土壤测定方法标准暂缺项目则可使用等效测定方法中的样品处理方法。样品处理方法见“10.3分析方法”,按选用的分析方法中规定进行样品处理。

由于土壤组成的复杂性和土壤物理化学性状(pHEh等)差异,造成重金属及其他污染物

在土壤环境中形态的复杂和多样性。金属不同形态,其生理活性和毒性均有差异,其中以有效态和交换态的活性、毒性最大,残留态的活性、毒性最小,而其他结合态的活性、毒性居中。

部分形态分析的样品处理方法见附录D

一般区域背景值调查和《土壤环境质量标准》中重金属测定的是土壤中的重金属全量(除

特殊说明,如六价铬),其测定土壤中金属全量的方法见相应的分析方法,其等效方法也可参见

附录D。测定土壤中有机物的样品处理方法见相应分析方法,原则性的处理方法参见附录D

7.3分析方法

7.3.1第一方法:标准方法(即仲裁方法),按土壤环境质量标准中选配的分析方法(表10-1)。

7.3.2第二方法:由权威部门规定或推荐的方法。

7.3.3第三方法:根据各地实情,自选等效方法,但应作标准样品验证或比对实验,其检出限、准确度、精密度不低于相应的通用方法要求水平或待测物准确定量的要求。

 

8分析记录与监测报告

8.1分析记录

分析记录一般要设计成记录本格式,页码、内容齐全,用碳素墨水笔填写详实,字迹要清

楚,需要更正时,应在错误数据(文字)上划一横线,在其上方写上正确内容,并在所划横线上加盖修改者名章或者签字以示负责。

分析记录也可以设计成活页,随分析报告流转和保存,便于复核审查。

分析记录也可以是电子版本式的输出物(打印件)或存有其信息的磁盘、光盘等。记录测量数据,要采用法定计量单位,只保留一位可疑数字,有效数字的位数应根据计量

器具的精度及分析仪器的示值确定,不得随意增添或删除。

8.2数据运算

有效数字的计算修约规则按GB8170执行。采样、运输、储存、分析失误造成的离群数据应

剔除。

8.3结果表示

平行样的测定结果用平均数表示,一组测定数据用Dixon法、Grubbs法检验剔除离群值后以平均值报出;低于分析方法检出限的测定结果以“未检出”报出,参加统计时按二分之一最低检出限计算。

土壤样品测定一般保留三位有效数字,含量较低的镉和汞保留两位有效数字,并注明检出限数值。分析结果的精密度数据,一般只取一位有效数字,当测定数据很多时,可取两位有效数字。表示分析结果的有效数字的位数不可超过方法检出限的最低位数。

8.4监测报告

报告名称,实验室名称,报告编号,报告每页和总页数标识,采样地点名称,采样时间、分析时间,检测方法,监测依据,评价标准,监测数据,单项评价,总体结论,监测仪器编号,检出限(未检出时需列出),采样点示意图,采样(委托)者,分析者,报告编制、复核、审核和签发者及时间等内容。

9土壤环境质量评价

土壤环境质量评价涉及评价因子、评价标准和评价模式。评价因子数量与项目类型取决于监测的目的和现实的经济和技术条件。评价标准常采用国家土壤环境质量标准、区域土壤背景值或部门(专业)土壤质量标准。评价模式常用污染指数法或者与其有关的评价方法。

9.1污染指数、超标率(倍数)评价

土壤环境质量评价一般以单项污染指数为主,指数小污染轻,指数大污染则重。当区域内土壤环境质量作为一个整体与外区域进行比较或与历史资料进行比较时除用单项污染指数外,还常用综合污染指数。土壤由于地区背景差异较大,用土壤污染累积指数更能反映土壤的人为污染程度。土壤污染物分担率可评价确定土壤的主要污染项目,污染物分担率由大到小排序,污染物主次也同此序。除此之外,土壤污染超标倍数、样本超标率等统计量也能反映土壤的环境状况。污染指数和超标率等计算公式如下:

土壤单项污染指数=土壤污染物实测值/土壤污染物质量标准

土壤污染累积指数=土壤污染物实测值/污染物背景值

土壤污染物分担率(%=(土壤某项污染指数/各项污染指数之和)×100%

土壤污染超标倍数=(土壤某污染物实测值-某污染物质量标准)/某污染物质量标准

土壤污染样本超标率(%=(土壤样本超标总数/监测样本总数)×100%

9.2内梅罗污染指数评价

内梅罗污染指数(PN={[(PI2+PI最大2/21/2

式中PI均和PI最大分别是平均单项污染指数和最大单项污染指数。

内梅罗指数反映了各污染物对土壤的作用,同时突出了高浓度污染物对土壤环境质量的影

响,可按内梅罗污染指数,划定污染等级。内梅罗指数土壤污染评价标准见表12-1

12-1土壤内梅罗污染指数评价标准

等级内梅罗污染指数污染等级

PN0.7清洁(安全)

0.7PN1.0尚清洁(警戒限)

1.0PN2.0轻度污染

2.0PN3.0中度污染

PN3.0重污染

9.3背景值及标准偏差评价

用区域土壤环境背景值(x95%置信度的范围(x±2s)来评价:

若土壤某元素监测值xIx2s,则该元素缺乏或属于低背景土壤。

若土壤某元素监测值在x±2s,则该元素含量正常。

若土壤某元素监测值xIx2s,则土壤已受该元素污染,或属于高背景土壤。

9.4综合污染指数法

综合污染指数(CPI)包含了土壤元素背景值、土壤元素标准(附录B)尺度因素和价态效

应综合影响。其表达式:

CPI=X*(1+RPE)+Y*DDMB/(Z*DDSB)

式中CPI为综合污染指数,XY分别为测量值超过标准值和背景值的数目,RPE为相对污

染当量,DDMB为元素测定浓度偏离背景值的程度,DDSB为土壤标准偏离背景值的程度,Z为用作标准元素的数目。主要有下列计算过程:

(1)       计算相对污染当量(RPE

式中N是测定元素的数目,Ci是测定元素i的浓度,Cis是测定元素i的土壤标准值,n

为测定元素i的氧化数。对于变价元素,应考虑价态与毒性的关系,在不同价态共存并同时用

于评价时,应在计算中注意高低毒性价态的相互转换,以体现由价态不同所构成的风险差异性。

2)计算元素测定浓度偏离背景值的程度(DDMB

式中CiB是元素i的背景值,其余符号同上。

3)计算土壤标准偏离背景值的程度(DDSB

式中,Z为用于评价元素的个数,其余符号的意义同上。

4)综合污染指数计算(CPI

5)评价用CPI评价土壤环境质量指标体系见表122

12-2综合污染指数(CPI)评价表

6)污染表征

式中,X是超过土壤标准的元素数目,abc等是超标污染元素的名称,N是测定元素的数目,CPI为综合污染指数。

10质量保证和质量控制

质量保证和质量控制的目的是为了保证所产生的土壤环境质量监测资料具有代表性、准确

性、精密性、可比性和完整性。质量控制涉及监测的全部过程。

10.1采样、制样质量控制

布点方法及样品数量见“5布点与样品容量”。

样品采集及注意事项见“6样品采集”。

样品流转见“7样品流转”。

样品制备见“8样品制备”。

样品保存见“9样品保存”。

10.2实验室质量控制

10.2.1精密度控制

10.2.1.1测定率

每批样品每个项目分析时均须做20%平行样品;当5个样品以下时,平行样不少于1个。

10.2.1.2测定方式

由分析者自行编入的明码平行样,或由质控员在采样现场或实验室编入的密码平行样。

10.2.1.2测定方式

平行双样测定结果的误差在允许误差范围之内者为合格。允许误差范围见表13-1。对未列

出允许误差的方法,当样品的均匀性和稳定性较好时,参考表13-2的规定。当平行双样测定合格率低于95%时,除对当批样品重新测定外再增加样品数10%20%的平行样,直至平行双样测定合格率大于95%

10.2.2准确度控制

10.2.2.1使用标准物质或质控样品例行分析中,每批要带测质控平行双样,在测定的精密度合格的前提下,质控样测定值必须落在质控样保证值(在95%的置信水平)范围之内,否则本批结果无效,需重新分析测定。

10.2.2.2加标回收率的测定

当选测的项目无标准物质或质控样品时,可用加标回收实验来检查测定准确度。

加标率:在一批试样中,随机抽取10%~20%试样进行加标回收测定。样品数不足10个时,适当增加加标比率。每批同类型试样中,加标试样不应小于1个。加标量:加标量视被测组分含量而定,含量高的加入被测组分含量的0.51.0倍,含量低的加23倍,但加标后被测组分的总量不得超出方法的测定上限。加标浓度宜高,体积应小,不应超过原试样体积的1%,否则需进行体积校正。

合格要求:加标回收率应在加标回收率允许范围之内。加标回收率允许范围见表13-2。当

加标回收合格率小于70%时,对不合格者重新进行回收率的测定,并另增加10%~20%的试样作加标回收率测定,直至总合格率大于或等于70%以上。

10.2.3质量控制图

必测项目应作准确度质控图,用质控样的保证值X与标准偏差S,在95%的置信水平,以X

作为中心线、X±2S作为上下警告线、X±3S作为上下控制线的基本数据,绘制准确度质控图,用于分析质量的自控。

每批所带质控样的测定值落在中心附近、上下警告线之内,则表示分析正常,此批样品测定结果可靠;如果测定值落在上下控制线之外,表示分析失控,测定结果不可信,检查原因,

纠正后重新测定;如果测定值落在上下警告线和上下控制线之间,虽分析结果可接受,但有失控倾向,应予以注意。

10.2.4土壤标准样品

土壤标准样品是直接用土壤样品或模拟土壤样品制得的一种固体物质。土壤标准样品具有

良好的均匀性、稳定性和长期的可保存性。土壤标准物质可用于分析方法的验证和标准化,校正并标定分析测定仪器,评价测定方法的准确度和测试人员的技术水平,进行质量保证工作,实现各实验室内及实验室间,行业之间,国家之间数据可比性和一致性。

我国已经拥有多种类的土壤标准样品,如ESS系列和GSS系列等。使用土壤标准样品时,选择合适的标样,使标样的背景结构、组分、含量水平应尽可能与待测样品一致或近似。如果与标样在化学性质和基本组成差异很大,由于基体干扰,用土壤标样作为标定或校正仪器的标准,有可能产生一定的系统误差。

10.2.5监测过程中受到干扰时的处理

检测过程中受到干扰时,按有关处理制度执行。一般要求如下:

停水、停电、停气等,凡影响到检测质量时,全部样品重新测定。

仪器发生故障时,可用相同等级并能满足检测要求的备用仪器重新测定。无备用仪器时,将仪器修复,重新检定合格后重测。

10.3实验室间质量控制

参加实验室间比对和能力验证活动,确保实验室检测能力和水平,保证出具数据的可靠性

和有效性。

10.4土壤环境监测误差源剖析

土壤环境监测的误差由采样误差、制样误差和分析误差三部分组成。

10.4.1采样误差(SE

10.4.1.1基础误差(FE

由于土壤组成的不均匀性造成土壤监测的基础误差,该误差不能消除,但可通过研磨成小

颗粒和混合均匀而减小。

10.4.1.2分组和分割误差(GE

分组和分割误差来自土壤分布不均匀性,它与土壤组成、分组(监测单元)因素和分割(减

少样品量)因素有关。

10.4.1.3短距不均匀波动误差(CE1

此误差产生在采样时,由组成和分布不均匀复合而成,其误差呈随机和不连续性。

10.4.1.4长距不均匀波动误差(CE2

此误差有区域趋势(倾向),呈连续和非随机特性。

10.4.1.5期间不均匀波动误差(CE3

此误差呈循环和非随机性质,其绝大部分的影响来自季节性的降水。

10.4.1.6连续选择误差(CE

连续选择误差由短距不均匀波动误差、长距不均匀波动误差和循环误差组成。CECE1CE2CE3

或表示为CE=(FEGE)+CE2CE3

10.4.1.7增加分界误差(DE

来自不正确地规定样品体积的边界形状。分界基于土壤沉积或影响土壤质量的污染物的维数,零维为影响土壤的污染物样品全部取样分析(分界误差为零);一维分界定义为表层样品或减少体积后的表层样品;二维分界定义为上下分层,上下层间有显著差别;三维定义为纵向和横向均有差别。土壤环境采样以一维和二维采集方式为主,即采集土壤的表层样和柱状(剖面)样。三维采集在方法学上是一个难题,划分监测单元使三维问题转化成二维问题。增加分界误差是理念上的。

10.4.1.8增加抽样误差(EE

由于理念上的增加分界误差的存在,同时实际采样时不能正确地抽样,便产生了增加抽样

误差,该误差不是理念上的而是实际的。

10.4.2制样误差(PE

来自研磨、筛分和贮存等制样过程中的误差,如样品间的交叉污染、待测组分的挥发损失、

组分价态的变化、贮存样品容器对待测组分的吸附等。

10.4.3分析误差(AE

此误差来自样品的再处理和实验室的测定误差。在规范管理的实验室内该误差主要是随机

误差。

10.4.3总误差(TE

综上所述,土壤监测误差可分为采样误差(SE)、制样误差(PE)和分析误差(AE)三类,

通常情况下SEPEAE,总误差(TE)可表达为:

TE=SEPEAE

TE=CEDEEE)+PEAE

TE=[FEGEEC2EC3)+DEEE]PEAE

13.5测定不确定度

一般土壤监测对测定不确定度不作要求,但如有必要仍需计算。土壤测定不确定度来源于称样、样品消化(或其他方式前处理)、样品稀释定容、稀释标准及由标准与测定仪器响应的拟合直线。对各个不确定度分量的计算合成得出被测土壤样品中测定组分的标准不确定度和扩展不确定度。测定不确定度的具体过程和方法见国家计量技术规范《测量不确定度评定和表示》(JJF1059)。

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发布日期:2015-3-25 

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