土壤背景點(diǎn)樣品采集與質(zhì)量控制

姜同強(qiáng) 劉維明 曾健華 凌政學(xué) 王琳

摘要：指出了土壤是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不可或缺的自然資源，土壤環(huán)境質(zhì)量與人類健康息息相關(guān)。土壤剖面采樣對土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度起著關(guān)鍵作用。詳細(xì)介紹了土壤背景點(diǎn)樣品采集過程，分析了采樣難點(diǎn)及解決方法，提出了質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：廣西;土壤;背景點(diǎn);采樣;質(zhì)量控制

中圖分類號：X833 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）14-0139-02

1引言

土壤是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不可或缺的自然資源，土壤環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品安全、人類健康息息相關(guān)。近年來，“鎘大米”和“鎘小麥”事件的出現(xiàn)引發(fā)了人們對農(nóng)產(chǎn)品安全的廣泛擔(dān)憂與焦慮，也引起了人們對土壤環(huán)境質(zhì)量的關(guān)注。相對于水、空氣而言，土壤的修復(fù)治理要困難得多。一旦土壤受到了污染，修復(fù)土壤往往需要數(shù)十年甚至上百年的時(shí)間。因此，保護(hù)土壤環(huán)境應(yīng)堅(jiān)持預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先、防治結(jié)合。研究土壤背景值對判斷土壤受污染狀況具有重要意義，可以為政府制定相關(guān)政策法規(guī)提供科學(xué)依據(jù)。為了解我國土壤環(huán)境狀況背景水平，我國早在20世紀(jì)80年代就開始進(jìn)行全國土壤背景值調(diào)查。近幾年，國家越來越重視土壤環(huán)境質(zhì)量。為切實(shí)加強(qiáng)土壤污染防治，逐步改善土壤環(huán)境質(zhì)量，2016年5月28日國務(wù)院印發(fā)了《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》。為了保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，防治土壤污染，保障公眾健康，推動(dòng)土壤資源永續(xù)利用，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，2018年8月31日十三屆全國人大常委會(huì)第五次會(huì)議全票通過了《中華人民共和國土壤污染防治法》，自2019年1月1日起施行。

根據(jù)原環(huán)境保護(hù)部統(tǒng)一部署，2018年在全國布設(shè)2481個(gè)土壤背景點(diǎn)位，其中在廣西壯族自治區(qū)布設(shè)129個(gè)土壤背景點(diǎn)位。土壤背景點(diǎn)的采樣方法為剖面采樣。土壤剖面采樣專業(yè)性較強(qiáng)，采樣規(guī)范與否對土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度起著關(guān)鍵作用。在環(huán)境監(jiān)測中，采樣誤差一般大于制樣誤差和分析誤差。研究表明，即使是同一個(gè)地塊，不同位置的土壤重金屬含量差異也比較明顯。只有嚴(yán)格遵守土壤采樣技術(shù)規(guī)范，加強(qiáng)土壤樣品采集過程的質(zhì)量控制，才能確保土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

2采樣準(zhǔn)備

采樣前應(yīng)制定詳細(xì)的采樣計(jì)劃，包括：任務(wù)部署、人員分工、時(shí)間節(jié)點(diǎn)、采樣量、份數(shù)和注意事項(xiàng)等內(nèi)容。采樣前組建一批采樣小組，每個(gè)采樣小組由3名技術(shù)人員組成，由1名具有豐富土壤采樣經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員擔(dān)任組長。采樣小組內(nèi)部要分工明確、責(zé)任到人、保障有力。每個(gè)采樣小組負(fù)責(zé)采集不同采樣區(qū)域內(nèi)的背景點(diǎn)土壤樣品，采樣小組根據(jù)區(qū)域內(nèi)點(diǎn)位布設(shè)情況設(shè)計(jì)好采樣路線。采樣前對采樣人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，使其了解采樣技術(shù)規(guī)范要求，掌握土壤剖面采樣的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。采樣人員必須掌握布點(diǎn)原則，了解點(diǎn)位布設(shè)理由以及采樣點(diǎn)所處地理位置、水系和土地利用方式，收集采樣區(qū)域土壤和地質(zhì)基本信息等。在出發(fā)采樣前，技術(shù)人員登錄土壤環(huán)境監(jiān)測采樣管理系統(tǒng)，將土壤采樣任務(wù)分配到手持采樣終端。

3采樣物資

土壤剖面采樣物資包括：鐵鍬、鐵鏟、洛陽鏟、木鏟、木錘、剖面刀、托盤、有機(jī)棕色玻璃采樣瓶、聚乙烯塑料樣品袋、布袋樣品袋、防水墊子、手持采樣終端、GPS、指南針、條碼打印機(jī)、塔尺、掛稱、冷藏箱、點(diǎn)位信息表、硬紙片標(biāo)簽、不干膠標(biāo)簽、采樣現(xiàn)場記錄表、小型自封袋、白板、白板筆、2B鉛筆、水性筆、資料夾、剪刀、透明膠、工作服、工作鞋、草帽、雨衣、手套、藥品、采樣運(yùn)輸車輛等。

4土壤剖面樣品采集

4.1點(diǎn)位確認(rèn)

采樣人員可以通過地圖導(dǎo)航和GPS精準(zhǔn)定位，找到目標(biāo)點(diǎn)位。采樣人員達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)位附近后^拿手持采樣終端確認(rèn)采樣點(diǎn)坐標(biāo)，在允許范圍內(nèi)（與目標(biāo)點(diǎn)位偏移距離一般不超過30m）優(yōu)選采樣點(diǎn)，確保采樣位置符合土壤采樣代表性要求。若目標(biāo)點(diǎn)位30m范圍內(nèi)無合適采樣點(diǎn)，采樣人員可在手持采樣終端進(jìn)行點(diǎn)位調(diào)整操作，在30m外選點(diǎn)采樣，填寫《土壤樣品點(diǎn)位變更信息表》。

4.2剖面挖掘

確認(rèn)點(diǎn)位后，在合適位置挖掘一個(gè)規(guī)格為1.5m（長）×0.8m（寬）×1.2m（深）的剖面，挖掘土壤剖面要使觀察面向陽，將表土和底土分兩側(cè)放置。

4.3剖面修整

在剖面左側(cè)l/3處放置好塔尺，用剖面刀將剖面左側(cè)修成毛面，用鐵鏟和木鏟將右側(cè)修成光面。

4.4剖面分層

根據(jù)剖面土壤顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、松緊度、溫度和植物根系分布等情況，一般將剖面分成A（腐殖質(zhì)淋溶層）、B（淀積層）、C（母質(zhì)層）三層。地下水位較高時(shí)，剖面挖至地下水出露為止;山丘陵土層較薄時(shí)，剖面挖至風(fēng)化層。對B層發(fā)育不完整（不發(fā)育）的山地土壤，只采A、C兩層。水稻土按照A耕作層、P犁底層、C母質(zhì)層（或G潛育層、w潴育層）分層采樣，對P層太薄的剖面，只采A、C兩層（或A、G層或A、w層）。如果挖到1.2 m還沒挖到C層，不用繼續(xù)往下挖，只采A、B兩層。

4.5樣品采集

采樣取土?xí)r，應(yīng)自下而上在各層最典型的中部逐層采樣，以免采集上層土壤時(shí)對下層土壤造成污染。每層的取土深度和取樣量應(yīng)一致。用于有機(jī)物分析的樣品，應(yīng)在O～20cm深度取樣，并裝滿棕色玻璃瓶。為了避免土壤沾污瓶口，可用硬紙板圍成漏斗狀放在玻璃瓶上方，然后再裝樣。用于重金屬分析的樣品，先用木鏟或竹片將與金屬采樣器接觸部分的土壤鏟去，然后裝在聚乙烯袋內(nèi)再套上布袋。土壤樣品裝袋或裝瓶前應(yīng)剔除植物根系和石礫。若采集的土壤樣品太多要舍棄一部分，需將土壤樣品混勻后，用四分法將多余的土壤樣品棄去。

4.6記錄填寫

采樣人員必須現(xiàn)場填寫標(biāo)簽，且必須內(nèi)外雙標(biāo)簽。為避免因濕氣導(dǎo)致字跡模糊，可將標(biāo)簽裝入小自封袋內(nèi)，再裝人袋中。一張放在無機(jī)樣品袋內(nèi)，一張放在無機(jī)樣品袋外。在有機(jī)樣品瓶外貼上不干膠標(biāo)簽和二維碼，再用透明膠布纏繞一圈，在瓶外放置一張標(biāo)簽。采樣人員填寫《土壤樣品采集現(xiàn)場記錄表》《土壤剖面性態(tài)現(xiàn)場記錄表》《土壤樣品運(yùn)輸記錄表》《質(zhì)量監(jiān)督記錄表（現(xiàn)場）》。

4.7信息上傳

采樣人員用手持采樣終端拍攝9張照片（采樣前、GPS、剖面照、監(jiān)管人、東、西、南、北、采樣后），每張照片應(yīng)包含點(diǎn)位信息，填報(bào)點(diǎn)位編號、采樣位置、經(jīng)緯度坐標(biāo)、采樣人、土地利用類型、土壤類型、采樣點(diǎn)周邊信息、采樣工具、采樣容器、采樣深度、采樣量等相關(guān)采樣信息并保存上傳。采樣人員同時(shí)用相機(jī)拍攝9張照片作為備份照片。

4.8打印標(biāo)簽

用手持采樣終端打印二維碼標(biāo)簽，分別粘貼于玻璃瓶外和聚乙烯袋上。由于有機(jī)樣品瓶需保存在冷藏箱中，為避免冷藏箱內(nèi)的濕氣使標(biāo)簽變得模糊，可用透明膠帶纏繞標(biāo)簽一圈。

4.9土壤回填

采樣人員采完土壤樣品后一定要先回填底土，再回填表土，才能離開采樣現(xiàn)場。

5注意事項(xiàng)

（1）采樣點(diǎn)應(yīng)選在被采土壤類型特征明顯的地方，地形相對平坦、穩(wěn)定、植被良好的地點(diǎn)。陡坡地、低洼積水地、公路、住宅、溝渠、糞坑、墳?zāi)垢浇灰嗽O(shè)置采樣點(diǎn)。農(nóng)用地有垅的農(nóng)田要在垅間采樣。

（2）剖面上緣地表應(yīng)保持原樣，不能踩踏、堆土和放置重物。

（3）因部分點(diǎn)位土壤濕度較大或砂石較多，為防止采樣量不足，每層采一袋4kg無機(jī)樣品，若為平行樣則在A層采集2袋4kg土壤樣品。采集有機(jī)樣品時(shí)，裝滿2瓶250mL棕色玻璃瓶（其中一瓶作為保險(xiǎn)樣）。

（4）標(biāo)簽上應(yīng)包含：樣品編號、采集地點(diǎn)、經(jīng)緯度、采樣深度、土壤類型、土地利用類型、采樣人員和采樣日期等信息。

（5）東、南、西、北4個(gè)方位照片能反映4個(gè)方向周邊環(huán)境，土壤利用類型/作物類型，且照片中有點(diǎn)位編碼、方向;GPS照片能清晰辨識經(jīng)緯度、時(shí)間、海拔信息、點(diǎn)位編號;拍攝剖面照時(shí)，剖面上沿部分至少有10 cm，下沿部分能顯示剖面的底部，整張照片能清晰顯示標(biāo)尺的刻度和剖面的層次結(jié)構(gòu);采樣人照片為采樣人員正面照，應(yīng)包含姓名、點(diǎn)位編號、經(jīng)緯度等信息;采樣后照片為回填后照片。

6采樣難點(diǎn)及解決方法

剖面采樣最難的是剖面分層，一是大多數(shù)參與此次剖面采樣的人員都比較欠缺剖面采樣經(jīng)驗(yàn);二是有時(shí)候各層土壤之間沒有很明顯的顏色區(qū)別，各層土壤的結(jié)構(gòu)和質(zhì)地差異較小，各層土壤的根系數(shù)量差別不是很大，很難判斷如何分層。為解決土壤分層問題，特地成立了一個(gè)工作群，邀請具有豐富土壤剖面采樣經(jīng)驗(yàn)的廣西大學(xué)的黃景老師加入工作群。每個(gè)采樣小組挖好剖面后將剖面照片發(fā)到群里，請老師在線協(xié)助分層。

7質(zhì)量控制

7.1采樣人員管理

采樣人員必須取得土壤采樣上崗證，并報(bào)送中國環(huán)境監(jiān)測總站備案。采樣小組組長要具備豐富的土壤采樣經(jīng)驗(yàn)。采樣人員采樣前要經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)，掌握土壤剖面采樣技術(shù)規(guī)范。

7.2采樣工具清潔

每次采完土壤樣品，應(yīng)及時(shí)清潔采樣工具，避免交叉污染。

7.3樣品保存

由于部分有機(jī)物具有揮發(fā)性，有機(jī)樣品應(yīng)保存在4℃以下的冷藏箱中，并盡快送回實(shí)驗(yàn)室分析。

7.4采樣質(zhì)量檢查

采樣質(zhì)量實(shí)行三級質(zhì)量檢查制度，采樣小組應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)場對土壤樣品及相關(guān)記錄100%自檢;采樣單位應(yīng)當(dāng)抽檢全部任務(wù)10%以上的現(xiàn)場記錄;國家網(wǎng)土壤環(huán)境監(jiān)測任務(wù)主體責(zé)任單位應(yīng)當(dāng)抽檢全部任務(wù)2%以上的采樣記錄及相關(guān)資料。

國家網(wǎng)土壤環(huán)境監(jiān)測任務(wù)主體責(zé)任單位組織采樣單位之間的交叉檢查，包括資料檢查和采樣現(xiàn)場檢查，確保采樣過程規(guī)范。

8結(jié)語

大部分土壤背景點(diǎn)布設(shè)于不受人為干擾或者干擾較小的深山老林中，采樣時(shí)間又集中在炎熱的6月份，采樣人員挖掘剖面非常辛苦。個(gè)別省份在開展土壤剖面采樣過程中甚至發(fā)生了人員受傷的情況。面對艱苦的條件，廣西的采樣人員還是客服了重重困難，嚴(yán)格按照土壤采樣技術(shù)規(guī)范要求完成了國家布置的土壤背景點(diǎn)采樣任務(wù)，確保采集的土壤樣品具有代表性，為后續(xù)的土壤重金屬及有機(jī)物分析奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為國家制定相關(guān)的土壤政策提供科學(xué)依據(jù)。