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土壤环境监测技术规范.

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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1.5 mg/kg,s为3.25 mg/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=20

20个⼟壤样品数较⼤,原因是其⼟壤PCB含量分布不均匀(0~13 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2.5km、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5~20 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(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5~20 cm、A/B 层60~90 cm、B层100~200 cm采集⼟壤。草甸⼟和潮⼟⼀般在A层5~20 cm、C1层(或B层)50 cm、C2层100~120 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

每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0~20cm;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(20~60cm),深层样(60~100cm)。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=0~1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,0~9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RN为1。⽰例:

⼟壤剖⾯深度(H)1.2m,⽤⼀个骰⼦决定随机数。若第⼀次掷骰⼦得随机数(n1)6,则RN1=(n1)/10=0.6

采样深度(H1)=H*RN1=1.2×0.6=0.72(m)

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(n2)3,则RN2=(n2)/10=0.3

采样深度(H2)=H*RN2=1.2×0.3=0.36(m)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(n3)8,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(n4)0,则RN4=1(规定当随机数为0时RN取1)采样深度(H4)=H*RN4=1.2×1=1.2(m)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=0~1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(0~30 cm)可能是回填⼟或受⼈为影响⼤的部分,另⼀层(30~60 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(0~20 cm)。事故⼟壤监测要设定2~3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2~100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2~3 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⽬)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0.25mm(60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0.15mm(100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(pH、Eh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)={[(PI均2)+(PI最⼤2]/2}1/2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。表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ⅠPN≤0.7清洁(安全)

Ⅱ0.7<PN≤1.0尚清洁(警戒限)Ⅲ1.0<PN≤2.0轻度污染Ⅳ2.0<PN≤3.0中度污染ⅣPN>3.0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(x)95%置信度的范围(x±2s)来评价:若⼟壤某元素监测值xI<x-2s,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xI>x+2s,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,X、Y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12—2。表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,a、b、c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0.5~1.0倍,含量低的加2~3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。CE=CE1+CE2+CE3

或表⽰为CE=(FE+GE)+CE2+CE310.4.1.7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SE>PE>AE,总误差(TE)可表达为:TE=SE+PE+AE

或TE=(CE+DE+EE)+PE+AE

即TE=[(FE+GE+EC2+EC3)+DE+EE]+PE+AE13.5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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