土壤污染调查布点及样品采集技术研究

2022-09-12

土壤是人类赖以生存的最重要的自然资源之一, 随着人类社会工业、农业和生活水平的不断进步和发展, 其对土壤带来的影响也越来越严重。土壤污染 (soil pollution) 是指进入土壤中的污染物已超过土壤的自净能力, 而且对土壤、植物或环境造成损害的状况。土壤污染可以分为有机污染和无机污染。土壤的有机污染就是由于有机污染物在土壤中的富集造成, 主要污染物包括石油、农药、木材防腐剂及多环芳香烃等。多数情况下, 有机污染物通过一定时间的光照、生物降解等方式在环境中分解成简单的无机物;但也有少数有机污染物因环境中难以降解而被称为持久性有机污染物, 如有机氯农药、多氯联苯、二恶英等。

当前我国经济的高速腾飞和发展, 土壤的污染问题却日趋严重, 重视土壤污染调查、完善土壤调查技术的研究、获得真实科学的土壤污染状况, 势在必行。本文从全面性、可行性、经济性、连续性、分级控制、相对一致性等六方面阐述了土壤污染调查点位布设应遵循的基本原则。同时依据土壤类型、成土母质、地形地貌、土地利用、植被类型、灌溉水源等地域特征, 将点位布设区域划分为普查区域、重点区域和混合区域。并在选定不同区域内, 根据土壤类型及区域特征, 较为系统地研究和说明了如何采集有代表性的土壤样品、土壤样品采集方法等技术要求。

1 土壤污染调查样品采集点位布设原则

1.1 全面性原则

土壤污染调查点位要全面覆盖不同类型的土壤及不同利用方式的土壤, 重点区域要全面覆盖调查区域内各种污染类型的场地, 能代表调查区域内土壤环境质量状况。

1.2 可行性原则

土壤样品采集点位布设应兼顾采样现场的实际情况, 充分考虑交通、安全等方面可实施采样的环境保障。

1.3 经济性原则

土壤样品采集点位布设应保证样品代表性最大化, 最大限度节约采样成本、人力资源和实验室资源。

1.4 连续性原则

土壤样品采集点位布设在满足本次调查的基础上, 应兼顾“七五”全国土壤环境背景值调查布设的背景点位情况, 并考虑国家开展土壤环境质量例行监测的需要。

1.5 分级控制原则

土壤调查点位网格布设尺度按国家、省、市不同层次需求分级设定, 确定的调查点位实行分级控制、分级管理。

1.6 相对一致性原则

土壤样品采集点位布设应遵循在同一采样区域 (网格) 内的土壤差异性应尽可能小, 在性质上具有相对一致性。而不同采样区域 (网格) 内土壤差异性尽可能大。

2 土壤污染调查样品采集点位布设区域的划分

以市、县域为基础调查单位, 对区域内土壤类型、成土母质、地形地貌、土地利用、植被类型、灌溉水源等进行调查, 据此划分土壤调查区域。

2.1 土壤污染调查样品采集点位布设的普查区域

普查区域重点指耕地、林地 (原始林除外) 、草地、未利用土地等区域, 掌握普查区域的分布范围、面积等, 建立所布设的普查点位与其代表性区域内的土壤、环境间的关联关系, 以利于实现普查点与其所代表区域间点、线、面之间的结合。

2.2 土壤污染调查样品采集点位布设的重点区域

按10种污染类型来划分土壤污染调查样品采集点位布设的重点区域定义。重污染行业企业及周边地区:重污染行业企业主要指纺织业、纺织服装 (鞋、帽) 制造业、皮革 (毛皮、羽毛、绒) 及其制品业、造纸及纸制品业、石油加工和炼焦及核燃料加工业、化学原料及化学制品制造业、医药制造业、化学纤维制造业、橡胶制品业、塑料制品业、非金属矿物制品业 (水泥制造业) 、金属冶炼及压延加工业、废弃资源和废旧材料回收加工业等13种重点行业企业;工业企业遗留或遗弃场地:重点指近20年内遗留或遗弃的工业企业场地 (包括已经改变用途的遗留或遗弃的工业企业场地) 和城市已废弃的加油站;工业 (园) 区及周边地区:按国家级、省级及市级工业园区的优先选择顺序, 重点选取建成时间较长的化工、电子、生物制药等污染较重的工业 (园) 区;固体废物集中填埋、堆放、焚烧处理处置场地及其周边地区:重点指使用时间在5年以上 (包括已经改变用途) 的填埋、堆放、焚烧处理处置场地;油田、采矿区及周边地区:指依据油田、矿区规模、开采历史、周边生态环境破坏程度及环境敏感性等因素综合确定的场地;污水灌溉区:指污灌历史较长、有污染反映或怀疑受到严重污染的灌溉区域;主要蔬菜基地和畜禽养殖场周边;大型交通干线两侧;社会关注的环境热点地区:如土壤污染引起的疾病高发区、土壤污染纠纷多发区和重大污染事故场地及其影响区等政府高度关注的热点地区;其它地区:指废旧电器、汽车等拆解场地、灭钉螺区、灭蚁区或规模较大的木材防腐处理场地及其影响区。

2.3 土壤污染调查样品采集点位布设的混合区域

指两个或两个以上同一土壤类型、耕作情况基本相同的相邻区域;也包括同一网格内土壤类型交差分布的区域。

3 点位布设总体要求

3.1 普查区域调查点位布设

普查区域采用网格法均匀布点, 利用1∶25万 (或其它比例尺) 电子地图进行网格布点, 各级环保部门进行现场勘查、定点, 最终形成普查区域内土壤调查监测点位库。

以省为单位利用Arc GIS软件在1∶25万 (或其它比例尺) 电子地图上统一划分网格, 按国家要求的耕地8km×8km、林地 (原始林除外) 和草地16km×16km、未利用土地40km×40km尺度划分网格 (表1) 。林地、草地、未利用土地与耕地相结合的区域 (重点指林地、草地、未利用土地的边缘区域) , 按耕地布点要求结合到耕地与林地、草地、未利用土地交差的网格中进行布点。各省 (自治区、直辖市) 可根据实际情况适当增加土地利用类型 (如城市用地) , 并对点位密度进行适当调整, 对基本农田保护区和粮食主产区开展加密布点调查。选用1∶25万比例尺以外电子地图进行布点的, 上报国家的点位图需统一标注在1∶25万电子底图上。完成电子地图网格划分后, 利用GIS软件在电子地图上制作网格中心点 (网格划分为正方形, 网格及中心点位见图1) , 网格中心点即为土壤调查点位。将中心点经纬度信息转换为数据文件格式, 按全国统一编码要求由省级环保部门进行全省统一编码。现场勘查时需要通过GPS准确定位初始调查点位。

3.2 重点区域加密点位布设

根据实际情况通过调查确定需要进行加密监测的重点区域, 在重点区域外附近相同土壤类型地设置1个背景点, 作为该重点区域土壤调查对照点。重点区域调查点位布设, 由基层调查单位按指定方法进行现场布点, 并测定点位的经纬度坐标, 以便于进行电子地图定点, 按全国统一编码要求进行点位统一编码, 以确定重点区域内土壤调查监测点位。重点区域所布设的监测点位应满足土壤污染风险评估的需要。各类重点区域布点方法根据源点分布和区域调查需要各有差异, 一般采用放射状、带状或区域网格布点等方法, 如重污染行业企业及周边地区以污染源为中心的四个方向放射状或带状布点;工业企业遗留或遗弃场地或工业 (园) 区可按调查区大小进行网格布点等。

4 土壤污染调查样品采集方法及要求

土壤污染调查的普查区域一般要求采集剖面样, 重点区域可根据具体需要采集混合样、单独样或分层样。

4.1 剖面土壤样品采集要求

剖面的规格一般为长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;山地丘陵土层较薄时, 剖面挖至风化层。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) 。

4.2 单独土壤样品采集要求

用采样铲挖取面积25cm×25cm, 深度为0cm~20cm的土壤。用于挥发性、半挥发性物质分析的土壤样品, 应采集单独样品。挥发性样品可直接采集到250m L带聚四氟乙烯衬垫棕色磨口玻璃瓶或带密封垫的螺口玻璃瓶中, 并装满;半挥发性样品采集到250m L带聚四氟乙烯衬垫棕色磨口玻璃瓶或带密封垫的螺口玻璃瓶中, 并装满。为防止样品沾污瓶口, 采样时可将干净硬纸板围成漏斗状衬在瓶口。

4.3 混合土壤样品采集要求

混合样有蛇形、对角线、梅花形三种采集方法, 见图2。监测点位确定后, 在50m×50m采样区域内采集分点样品 (采样区域可根据现场情况适当扩大, 如100m×100m) 。单独或综合采取网格法、放射线法、带状法、扇形法等方法布点。

5 结语

目前, 我国的土壤污染调查研究, 无论从检测方法标准、质量控制标准、还是污染调查方案设计、点位布设及样品采集技术方法等方面, 均与发达国家存在较大差距。因此在上述各领域加强研究, 建立系统、科学、适合我国国情的土壤污染调查技术, 将为了解和掌握我国土壤污染现状奠定良好的技术基础。

摘要：本文从全面性、可行性、经济性、连续性、分级控制、相对一致性等六方面阐述了土壤污染调查中样品采集点位布设应遵循的基本原则。同时以土壤类型、成土母质、地形地貌、土地利用、植被类型、灌溉水源等依据, 将点位布设区域划分为普查区域、重点区域和混合区域。在选定不同区域内, 根据土壤类型及区域特征, 较为系统地研究和说明了如何采集有代表性的土壤样品、土壤样品采集方法等技术要求。

关键词：土壤调查,布点,采样,技术研究