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如何掌握土壤采樣的準確性

發布時間:2018-10-09 15:39:17
土壤是個開放體係,在生態係統中,土壤位於水圈、大氣圈、岩石圈和生物圈的核心圈。土壤圈本身是個開放體係,和四個圈層存在著物質和能量的交換。大氣圈和水圈的汙染物質一部分會進入土壤,造成土壤汙染。根據進入途徑的不同,重金屬等汙染物在空間分布上有著很大的差別。對於通過點源如冶煉廠的汙染排放進入土壤的汙染物,其以汙染點為中心分布,同時,汙染物的空間分布還受常年主導風向的影響顯著,點源的影響範圍和程度受到點源的排放量、煙囪高度、地形、氣象條件的影響。
 
對於水源汙染,一般呈現沿著河流兩岸汙染的線型分布特征,且受地形影響很大。由於土壤具有較大的吸附性能,進入稻田後,重金屬在田塊中非常不均勻。據日本科學家研究,一個54米長的田塊中,鎘、鋅、鉛等元素的濃度可以相差一倍,鎘分別是2.02和1.04毫克/千克,銅分別是348~168毫克/千克,鋅分別是101~53.1毫克/千克;且田塊左右兩側數值也不盡相同。而在我國台灣地區的研究中,一個50米的田塊進水口的鎘濃度可以高達7.0毫克/千克,而出水口可以低到0.2毫克/千克,相差高達35倍。如果沒有多點采樣,容易對田塊的汙染狀況進行誤判。
  
 
在大氣、水等環境要素中,唯有土壤是個最不均勻的介質。土壤是一個多相的疏鬆多孔體係,同時也是一個膠體體係、化學體係、生物體係,還是一個氧化還原體係。
 
所以汙染物進入土壤後悔發生各種各樣的物理、化學和生物學過程而重新分布。固然到達土壤表麵的汙染物主要分布於土壤的表麵,但重金屬主要是被黏土礦物部分吸附,因此其之後的分布則受到黏土礦物分布的影響。有研究測定土壤表層0-15厘米的土壤鎘含量為5.0毫克/千克,但如果分離出其黏土部分,測定到的鎘含量則高達18毫克/千克。由於土壤中鎘主要吸附在其中的黏粒上,所以采集土樣時主要是土壤質地的差異將帶來顯著影響。
 
因此,在耕作過程中,土壤顆粒的再分布容易造成土壤重金屬的分異。有日本科學家研究表明,在進行犁耙田後,由於土壤黏粒的上浮以及隨後其沉澱於土壤表層,水田表層3厘米土層的重金屬含量可以比其下的土層高出一倍以上。所以采樣時務必上下均勻取樣,否則容易帶來誤差。
 
在進行重金屬分析的采樣過程中,除了避免采樣工具和器具帶入的汙染外,必須確定采樣方式(蛇形、對角線、梅花點等),進行多點采樣(通常5點或以上)、采集混合樣;單點采樣則必須是上下均勻采樣。而對其他有機汙染物的采樣,考慮到汙染物的性質(揮發性、光分解等),更應該采取各種相對應的采樣對策,以確保采樣帶來的誤差降到最小。

在了解汙染源、汙染方式以及汙染曆史和現狀的基礎上,全麵考慮土壤的類型、成土母質、地形、天然植被或農作物等情況安排采樣點。采樣點的布置方式如圖1。如果田塊不大、形狀規則,可用對角線法和梅花形法;如田塊形狀不規則,地形有變化,或麵積較大,可用棋盤式法或蛇形法。力求采樣點的情況能代表主要的土壤類型及其汙染程度;同時要采集未受汙染的土壤作為對照。汙染物在土壤中的分布,既有因距離汙染源的遠近而引起的水平差異,還有因時間和其他因素的不同而造成的垂直差異,因而還要根據土壤剖麵層次分層采集土樣。土壤剖麵分層要考慮到各類土壤的發生層次,並考慮土壤不同的機械組成、結構、有機質含量等,選擇最有代表性的均勻的層次部位采集土樣。有時為了完整地反映汙染物在剖麵中的分布特點,采取連續采樣法。例如表層土以每5厘米為一單元分層,心土和底土以每5或10厘米為一單元分層,進行連續采樣。一般先取底層土樣,再向上逐層取樣。
 
采集土壤樣品的時間和數量,視采集的對象和目的而定。如為測定某種農藥殘留量,要在當年施用這種農藥前采集,或者在作物成熟時、與植物樣品同時采集。由於研究目的不同,對土壤樣品的采集也有不同的要求。如研究土壤物理性質,要求采取原狀土樣,即所采土樣應保持其自然結構和水分狀態。研究土壤水分和農作物產量的關係,要求在各個生長期采集深2~3米處的土壤樣品。為研究土壤形態特征,要求采樣層次間界線清楚,能觀察到各發生層的結構、質地、新生體、地下水位等。研究土壤化學性質用的土樣,隻要求在特征深度處能采到足夠數量(如1~2公斤)的樣品,而不必保持原來的形狀。



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