土壤采样检测

随着《土壤污染防治行动计划》(以下简称“土十条”)的发布，很多业内人士分析认为，未来5年我国的土壤检测市场潜力巨大，可高达520亿元。　　土壤污染实际状况的把握和风险管控的前提是采样的代表性和检测的准确性。但是笔者在考察中发现，实际操作时，土壤采样的代表性、采样密度以及检测准确性等有时却成为土壤检测的技术瓶颈。　　事实上，土壤本身是个高度不均匀的介质，采样误差远远大于分析误差。　　有研究对1亩地这样一个土体性质变化不大的地块随机选取9 个样点，分别采集9 个土样，分析土壤有效磷含量。结果发现样品间的方差是平行样的6倍，是仪器读数重复的73倍，足见采样误差比起仪器分析误差大得多。　　同样，另一个案例对一个长40米宽32米的田块进行8米×8米的网格采样，对所采的20个样品分析全氮发现，采样误差远远大于分析误差。　　因此土壤污染研究中的采样问题可能成为时下土壤检测行业的瓶颈。为此我们有必要说说土壤采样如何减少误差这一问题。　　土壤是个开放体系。在生态系统中，土壤位于水圈、大气圈、岩石圈和生物圈的核心圈。土壤圈本身是个开放体系，和4个圈层存在着物质和能量的交换。大气圈和水圈的污染物质一部分会进入土壤，造成土壤污染。　　根据进入途径的不同，重金属等污染物在空间分布上有着很大的差别。对于通过点源如冶炼厂的污染排放进入土壤的污染物，其以污染点为中心分布，同时，污染物的空间分布还受常年主导风向的影响显著，点源的影响范围和程度受到点源的排放量、烟囱高度、地形、气象条件的影响。　　对于水源污染，一般呈现沿着河流两岸污染的线型分布特征，且受地形影响很大。由于土壤具有较大的吸附性能，进入稻田后，重金属在田块中非常不均匀。据日本科学家研究，一个54米长的田块中，镉、锌、铅等元素的浓度可以相差一倍，镉分别是2.02毫克/千克和1.04毫克/千克，铜分别是348毫克/千克~168毫克/千克，锌分别是101毫克/千克~53.1毫克/千克 且田块左右两侧数值也不尽相同。　　而在我国台湾地区的研究中，一个50米的田块进水口的镉浓度可以高达7.0毫克/千克，而出水口可以低到0.2毫克/千克，相差高达35倍。如果没有多点采样，容易对田块的污染状况造成误判。　　在大气、水、土壤等环境要素中，唯有土壤是最不均匀的介质。土壤是一个多相的疏松多孔体系，同时也是一个胶体体系、化学体系、生物体系，还是一个氧化还原体系。　　所以污染物进入土壤后会发生各种各样的物理、化学和生物学过程而重新分布。固然到达土壤表面的污染物主要分布于土壤的表面，但重金属主要是被黏土矿物部分吸附，因此其之后的分布则受到黏土矿物分布的影响。　　有研究测定土壤表层0~15厘米的土壤镉含量为5.0毫克/千克，但如果分离出其黏土部分，测定到的镉含量则高达18毫克/千克。由于土壤中镉主要吸附在其中的黏粒上，所以采集土样时主要土壤质地的差异将带来显著的影响。　　因此，在耕作过程中，土壤颗粒的再分布容易造成土壤重金属的分异。有日本科学家研究表明，在进行犁耙田后，由于土壤黏粒的上浮以及随后其沉淀于土壤表层，水田表层3厘米土层的重金属含量可以比其下的土层高出一倍以上。所以采样时务必上下均匀取样，否则容易带来误差。　　在进行重金属分析的采样过程中，除了避免采样工具和器具带入的污染外，必须确定采样方式(蛇形、对角线、梅花点等)，进行多点采样(通常5点或以上)、采集混合样 单点采样则必须是上下均匀采样。　　而对其他有机污染物的采样，考虑到污染物的性质(挥发性、光分解等)，更应该采取各种相对应的采样对策，以确保采样带来的误差降到最小。

p　　随着《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”)的发布，很多业内人士分析认为，未来五年我国的土壤检查市场潜力巨大，可高达520亿元。/pp　　土壤污染实际状况的把握和风险管控的前提是采样的代表性和检测的准确性。但是笔者在考察中发现，实际操作时，土壤采样的代表性、采样密度以及检测准确性等有时却成为了土壤检测的技术瓶颈。/pp　　事实上，土壤本身是个高度不均匀的介质，采样误差远远大于分析误差。/pp　　有研究对1亩地这样一个土体性质变化不大的地块随机选取9 个样点，分别采集9 个土样，分析土壤有效磷含量。结果发现样品间的方差是平行样的6倍，是仪器读数重复的73倍，足见采样误差比起仪器分析误差大得多。/pp　　同样的，另一个案例对一个长40米宽32米的田块进行8米× 8米的网格采样，对所采的20个样品分析全氮发现，采样误差远远大于分析误差。/pp　　因此土壤污染研究中的采样问题可能成为时下土壤检测行业的瓶颈。为此我们有必要说说土壤采样如何减少误差这一问题。/pp　　土壤是个开放体系。在生态系统中，土壤位于水圈、大气圈、岩石圈和生物圈的核心圈。土壤圈本身是个开放体系，和四个圈层存在着物质和能量的交换。大气圈和水圈的污染物质一部分会进入土壤，造成土壤污染。根据进入途径的不同，重金属等污染物在空间分布上有着很大的差别。对于通过点源如冶炼厂的污染排放进入土壤的污染物，其以污染点为中心分布，同时，污染物的空间分布还受常年主导风向的影响显著，点源的影响范围和程度受到点源的排放量、烟囱高度、地形、气象条件的影响。/pp　　对于水源污染，一般呈现沿着河流两岸污染的线型分布特征，且受地形影响很大。由于土壤具有较大的吸附性能，进入稻田后，重金属在田块中非常不均匀。据日本科学家研究，一个54米长的田块中，镉、锌、铅等元素的浓度可以相差一倍，镉分别是2.02和1.04毫克/千克，铜分别是 348~168毫克/千克，锌分别是101~53.1毫克/千克 且田块左右两侧数值也不尽相同。而在我国台湾地区的研究中，一个50米的田块进水口的镉浓度可以高达7.0毫克/千克，而出水口可以低到0.2毫克/千克，相差高达35倍。如果没有多点采样，容易对田块的污染状况进行误判。/pp　　在大气、水等环境要素中，唯有土壤是个最不均匀的介质。土壤是一个多相的疏松多孔体系，同时也是一个胶体体系、化学体系、生物体系，还是一个氧化还原体系。/pp　　所以污染物进入土壤后会发生各种各样的物理、化学和生物学过程而重新分布。固然到达土壤表面的污染物主要分布于土壤的表面，但重金属主要是被黏土矿物部分吸附，因此其之后的分布则受到黏土矿物分布的影响。有研究测定土壤表层0~15厘米的土壤镉含量为5.0毫克/千克，但如果分离出其黏土部分，测定到的镉含量则高达18毫克/千克。由于土壤中镉主要吸附在其中的黏粒上，所以采集土样时主要土壤质地的差异将带来显著的影响。/pp　　因此，在耕作过程中，土壤颗粒的再分布容易造成土壤重金属的分异。有日本科学家研究表明，在进行犁耙田后，由于土壤黏粒的上浮以及随后其沉淀于土壤表层，水田表层3厘米土层的重金属含量可以比其下的土层高出一倍以上。所以采样时务必上下均匀取样，否则容易带来误差。/pp　　在进行重金属分析的采样过程中，除了避免采样工具和器具带入的污染外，必须确定采样方式(蛇形、对角线、梅花点等)，进行多点采样(通常5点或以上)、采集混合样 单点采样则必须是上下均匀采样。而对其他有机污染物的采样，考虑到污染物的性质(挥发性、光分解等)，更应该采取各种相对应的采样对策，以确保采样带来的误差降到最小。/p

p　　随着河北省秦皇岛市国家网土壤环境监测背景点采样工作的结束，河北省129个土壤“国控点”采样任务近日提前完成。/pp　　为了直观地展现土壤采样工作的全过程，本报记者跟随河北省采样监测人员深入一线，头顶酷暑骄阳，脚踩丛林险滩，亲历了土壤环境监测采样工作的艰辛与严谨。/pp　　1 “我放羊都走不到这么艰险的地方”/pp　　位于河北省承德市围场的梨树沟采样点，是此次土壤环境监测采样129个点位之一。/pp　　由于刚刚下过一场雨，沿途山路泥泞，车行缓慢。记者与河北省环境监测中心监测人员一早出发，到达丰宁满族自治县采样点已是中午12点。/pp　　“这次国家网土壤环境监测点采样工作，选的是背景点采样监测。为避免过多的人为干扰，采样点一般设在人迹罕至的地方。我们的采样人员去年来过梨树沟采样点，有向导带路。”监测人员贾建华介绍说。/pp　　但突发状况令人始料未及，由于山里信号差，从早上到中午，当地向导的电话一直未打通。监测车几经周折，两次走错路折返，最终找到了向导所在的小山村。这时，已是下午1点多。/pp　　贾建华所说的“向导”是村里的羊倌徐林果。见到监测人员一行，他像见到了亲人。“我知道这个点位，去年就是我领着监测人员找到的，费老劲了。当时，省里来了3个监测人员，前两次上山都没找到，第3次进山，我带着他们才找到。别看地图上显示的点位直线距离不过四五百米，可深山老林里没有路。有时候你走过去就是悬崖深沟，根本到不了目标点位。”/pp　　在徐林果的带领下，记者随监测人员一行开始了进山之路。虽然有向导领路，但山里刚下过雨，苔藓湿滑、道路泥泞，使这条抄近路的捷径并不好走。“我放羊都走不到这么艰险的地方。”徐林果边走边说。/pp　　手脚并用攀爬了两个多小时，终于抵达采样点，时间已是下午3点半。“要赶在天黑前下山，否则深山老林里会迷路，看不清路也不安全。”徐林果叮嘱道。/pp　　顾不上休息，监测人员贾建华、申英锋抄起铁镐、铁锨便开始挖掘采样坑。“去年只采表层土就行，今年要采剖面土。按照要求，我们要挖一个长1.5米、宽1米、深1.2米的采样坑，分层进行土壤采样。”贾建华介绍说。/pp　　说话间，贾建华一镐下去敲在石头上，几乎震出了火花。接下来，他刨出乱石、铲断盘根错节的树根。一个1.2米深的采样坑竟花费了监测人员一个多小时时间。/pp　　记录方位、上传采样图片、分层采样、精心称重、做好标识、回填覆土……整个采样工作结束已是下午5点，原路下山返回采样车时已是7点，一个采样点用了整整一天时间。/pp　　2 “连手指都不能碰及样品”/pp　　据了解，河北省此次土壤采样点和背景点位的数量居全国第四，为了保证土壤采样的准确性和全面性，这些点位覆盖了耕地、林地、可利用土地、不可利用土地、自然保护区等多种地貌。/pp　　与梨树沟土壤采样点位于深山老林不同，承德市围场满族蒙古族自治县的机械林场采样点则位于坝上防风固沙区。/pp　　“土壤背景点位是反映长时间序列土壤环境质量变化情况的对照点位。为了确保历年来土壤背景点监测数据的有效性和连续性，土壤背景点采样要求，在坐标30米范围内才可以打开手机APP，上传采样信息。”贾建华向记者介绍说，同时搜寻机械林场采样的准确点位。/pp　　“好，就是这里，现在我手机能打开采样软件了。”记者看到，机械林场采样点土壤松软，随着点位敲定，贾建华一铁锨就挖出20多厘米深。/pp　　挖到30多厘米深时，贾建华和监测人员挖到了沙土层，“这土壤能采吗，都是沙子没办法制样，要不我们错开些再挖一个采样坑?”贾建华和同事们几经商量，决定挖到底，看情况再决定是否重新挖掘采样坑。/pp　　当挖到1米深左右时，沙土层淡了，重新现出了土壤，这让贾建华和同事们松了一口气。“这个采样坑中一层土一层沙，分层非常明显，这也正是我们这些年防风固沙的一个见证。”/pp　　据了解，围场机械林场采样点位于河北防风固沙区，上层土说明近年来河北植树造林使水土保持较好。中间的沙土层正是当年风沙入侵的见证。再下层重新出现土壤则说明这里原来是有植被的。/pp　　在这个相对宽敞的采样坑中，记者注意到，贾建华和申英锋采样用的铲子并不相同。贾建华负责采集不同深度、监测土壤无机物的样品，使用木铲子。申英锋采集表层土化验有机物的土壤样品，用的是铁铲子。/pp　　“测无机物不能用铁铲子，因为铁铲子会影响土壤中金属含量。而化验有机物的土壤样品采集不仅不能用木铲，甚至连采样人员的手指都不能碰及样品，这是为了避免对土壤样品产生污染，影响监测结果。”申英锋解释说。/pp　　3 “你们大中午也干活啊”/pp　　为了保障土壤采样严格按照规范进行，河北各地对采样过程进行严格控制。/pp　　“用于测试无机物项目的土壤样品，采样后要先装入塑料袋，再套上布。用于测试有机物项目的土壤样品则要装瓶子后，密封冷藏运输。”在沧州市，环境监测中心土壤质控人员冒着夏日高温，完成了辖区内6个土壤监测点位的采样工作。从精准定位、掘坑到选取采样工具、样品装袋等各环节，全程高标准行动，严格按照土壤采样规范执行，圆满完成各项土壤取样任务。/pp　　为保障采样工作如期完成，河北省邢台环境监测中心提前勘查采样点位，并做好沟通协调工作。在前期点位勘查中，监测人员发现，临城县西竖镇正在进行大面积施工，几台大型挖掘设备正对地面进行开挖作业，而背景点就位于施工范围内。“邢台市监测中心多方协调，最终商定，在点位30米范围内暂缓施工，以防止土层扰动，这为临城点位采样的准确性及延续性提供了保障。”邢台环境监测人员告诉记者。/pp　　在唐山市，尽管持续高温，唐山环境监测中心监测人员依旧连续作战，高质量、高标准完成了境内10个国家网土壤背景点的采样工作。多日暴晒，让监测中心袁鹏同志被严重晒伤。/pp　　在邯郸市的烈日下，麦田里的采样人员一个个汗流浃背。连乡民都禁不住说：“你们大中午也干活啊。”历经5天干热天气的连续奋战，邯郸市于6月11日全部完成了辖区11个土壤背景点监测采样工作。/pp　　....../pp　　从5月21日，河北省张家口市国家网土壤环境监测采样点开始采样，到6月17日，河北省秦皇岛市最后一个采样点结束，河北省提前圆满完成了此次土壤国控点任务。/p