第七章 固体废物与土壤污染监测

第七章固体废物与土壤污染监测
§1 土壤污染监测
一、土壤的组成和土壤污染
土壤是指地球陆地地表能生长绿色植物的疏松层，能为植物提供水、空气和养分。

土壤是植物生长的基地，是动物、人类赖以生存的物质基础，土壤质量的优劣直接影响人类的生产、生活和发展。

1.土壤的组成（略）
2.土壤的污染和土壤背景值
土壤污染的来源：
⑴化肥、农药污染：由于大量使用化肥、农药，许多有害物质进入土壤并累积起来。

⑵污水灌溉：污灌有许多好处，可充分利用污水的营养成分。

但污灌也使一些有害元素进入土壤，并在土壤和作物中累积，危害人体。

⑶大气和水体污染物经迁移、转化进入土壤，而造成土壤污染。

⑷工业废渣、生活垃圾和污泥堆积，经雨水浸泡后污染物进入土壤。

土壤污染物：
无机污染物、有机污染物、有害微生物
土壤污染的判断：
土壤与水和空气不同，水和空气是通过饮食和呼吸直接进入人体的物质，一旦受到污染，就会直接影响人体健康，危害比较明显；而土壤污染对人体的影响则往往是通过农作物间接发生。

土壤污染的判断比较复杂，到目前为止，国内外尚无判定标准。

因为土壤中污染物质含量与农作物生长发育之间的因果关系十分复杂，有时污染物的含量超过土壤背景值很高，并未影响植物的正常生长；有的是植物生长已受影响，但植物内未见污染物积累。

所以，对于土壤是否受到污染，既要考虑土壤中污染物的测定值与土壤本底值作比较，还要考虑农作物中污染物的含量，同时要观察农作物生长发育是否受到抑制，只有这样综合考虑才能全面评价土壤污染。

土壤背景值：又称土壤本底值，是指在未受或少受人类活动影响下，尚未或轻微受破坏的土壤中元素的含量。

二、土壤样品的采集与制备
1.土壤样品的采集
采样点的布设：
为使样品具有代表性，在采样布点前，首先要对监测地点的自然条件、农业生产情况、土壤性状、污染历史等进行调查研究，并在此基础上选择代表一定面积的地区或地块布置一定数量的采样点。

例：受大气点污染源影响的地段，以污染源为中心，根据常年主导风向的下风向方位布点，烟云落地区域应多设采样点；
受污灌影响的区域，应考虑水流途径和距离，同时选择对照地区布置采样点。

土壤样品的采集方法主要有：对角线法、梅花形法、棋盘式法、蛇形法。

其中：
对角线法：适用于面积小、地势平坦的污水灌溉或受污染河水灌溉的田块；
梅花形法：适用于面积较小、地势平坦、土壤较均匀的田块；
棋盘式法：适用于中等面积、地势平坦、地面完整、但土壤较不均匀的田块，该法也适用于
受固体废物污染的土壤；
蛇形法：适用于面积较大、地势不平坦、土壤不够均匀、采样点较多的田块。

采样工具：
常用的采样工具包括：土钻、采样筒、小型铁铲等。

采样深度：
采样深度应是监测目的而定。

了解土壤污染情况：采样深度取20Cm耕作层土壤，20～40Cm耕作层以下的土壤；如需了解土壤污染的深度，则应按土壤剖面依层次取样。

采样量：
可单点取样测定，也可多点取样混合后测定。

每个采样点取样1Kg，多点混合样可用四分法缩分，保留1Kg样品。

2.土壤样品的制备与保存
样品制备：※风干室温下自然风干，并剔除杂物，避免阳光直射；
※碾碎机械或人工方法把全部样品逐级破碎；
※过筛全部通过2mm筛孔，不可随意丢弃难于破碎的粗粒；
※缩分四分法反复缩分，弃去多余样品；
※制样用玛瑙研钵研细，全部通过0.15mm筛孔，混匀。

样品保存：样品装于洁净的玻璃瓶或聚乙烯瓶中，在常温、阴凉、干燥、避光、密封条件下保存。

三、土壤污染监测项目及测定试液制备
1.土壤污染监测项目
我国常规监测项目中，金属化合物有铬、铜、铅、镉、汞、锌、镍；非金属无机化合物有砷、氰化物、氟化物、硫化物等；有机化合物有苯并(a)芘、三氯乙醛、油类、挥发酚、DDT、六六六等。

2. 测定试液制备
土壤水浸提取液主要用以进行土壤中水溶解组分的测定。

制备方法为：称取50g土样，放入500mL锥形瓶中，加入无二氧化碳的蒸馏水250mL，加塞，振荡3min，过滤，滤液摇匀备用。

四、土壤监测实例
1.化学法测定工业废渣中总铬含量（见实验）
2.原子吸收分光光度法测定土壤中的镉（见实验）
§2 固体废物监测
一、固体废物的来源与危害
1. 固体废物的来源
定义：固体废物是指人类在生产、加工、流通、消费及生活过程中丢弃的固体物质和泥浆状物质，包括从废水、废气中分离出来的固体颗粒。

分类：按化学性质分为：有机废物、无机废物；
按形状分为：固体、泥状物
按危害状况分：有害废物、一般废物
按来源分：矿业固体废物、工业固体废物、城市垃圾（包括下水道污泥）、农业废物、放射性固体废物
在固体废物中对环境影响最大的是工业有害固体废物和城市垃圾。

工业有害固体废物具有易燃性、腐蚀性、放射性、浸出毒性、急性毒性（包括口服毒性、
吸入毒性、皮肤吸收毒性）以及其他毒性（包括生物蓄积性、刺激性、过敏性、遗传变异性、水生生物毒性和传染性）等特性。

因此，对有害固体废物的监测与管理已成为人们关注的主要环境问题。

城市垃圾是指城市居民在日常生活中抛弃的固体废物，主要包括：生活垃圾、零散垃圾、医院垃圾、市场垃圾、建筑垃圾和街道扫集物等。

其中医院垃圾和建筑垃圾应予单独处理，其他由环卫部门统一处理。

垃圾的处理方法通常有焚烧法、卫生填埋和堆肥法。

2. 固体废物的危害
固体废物在处理、贮存、运送、处置或管理不当时，对人体健康或环境造成现实的或潜在的危害，引起各种疾病增加，降低对疾病的抵抗力，严重导致死亡率增加；对环境影响主要是侵占土地，污染土壤、水体和大气。

二、固体废物样品采集与制备
为了使采集的样品有代表性，在采集前要调查研究生产工艺过程、废物类型、排放数量、废物堆积历史、危害程度和综合利用情况。

如果采集有害废物则应根据有害特性采取相应安全措施。

1. 固体废物样品的采集
⑴采样工具：尖头铁锹、钢尖镐、采样铲、具盖采样桶或内衬塑料的采样袋等。

注：※固体废物的粒度指95%以上能通过的最小筛孔尺寸；
※所采每个份样量应大致相等，其相对误差不大于20%；
※采样铲容量为保证一次在一个地点或部位能取得足够数量的份样量。

⑷采样方法：根据采样方法，随机采集份样，组成总样，并认真填写采样记录。

在废渣堆两侧堆底0.5m 处划第一条横线，然后每隔0.5m 划一条横线；再每隔2m 划一条横线的垂线，其交点作为采样点。

在点位上从0.5～1.0m 深处采样。

2. 样品的制备与保存
⑴制样工具：粉碎机、药碾、钢锤、标准套筛、十字样板、机械缩分器等。

⑵样品的制备：※干燥 室温下自然干燥，避免阳光直射；
※破碎 机械或人工方法把全部样品逐级破碎；
※过筛 全部通过5mm 筛孔，不可随意丢弃难于破碎的粗粒； ※缩分 将样品置于清洁、平整不吸水的板面上堆成圆锥形，每铲物料
自圆锥顶端落下，均匀地沿锥顶散落，轻压锥顶，摊开物料，用十字板自上压下，四分法反复缩分至1公斤左右试样为止。

⑶样品保存：样品密封于容器中保存，一般有效期为3个月，特殊样品应采取冷藏或冲惰性气体等方法保存。

三、固体废物的测定 1. 水分测定
原理：水分是指105℃干燥后的损失量。

若样品中含有较多遇热损失的废水成分，则应将适量样品放在盛有硅胶的干燥器中，待稳定平衡后进行称量并计算样品的水分含量。

测定方法：将带盖铝盒或称量瓶105℃烘干至恒重，放入样品（50～100g ）称量，在105℃烘4～8h ，计算公式如下：
%100m m m -m ⨯-=
++容器
干样容器容器湿样容器水分含量
2. pH 测定
测定方法：50g 样品+250mL 水（固液比1：5），室温下振荡30min ，静置30min ，测上清液PH 。

3. 烧失量测定
原理：固体废物烧失量是指样品在450～550℃灼烧后所损失的质量。

在此温度下，固体废物中的有机物全部分解。

测定方法：瓷坩埚在550℃灼烧至恒重，称取适量试样置于坩埚中，在高温炉中由低温至高温升至550℃，灼烧2h ，取出冷却，称量，再灼烧0.5h ，称量，直至恒重。

烧失量计算：
%100m
m m 2
1⨯-=
烧失量 式中：m 1——灼烧前坩埚和试样的总量； m 2——灼烧前坩埚和试样的总量；
m ——干试样量。

4. 可溶性物质总量和有害物的测定 测定意义：固体废物受到水的冲洗、浸泡，有害成分将会转移到水中而污染地面水、地下水，导致二次污染。

通过浸出实验测定固体废物中可溶性物质的总量及有害物质的量，了解固体废物可能造成二次污染的程度。

监测项目：我国规定的分析项目有：汞、镉、砷、铬、铅、铜、锌、镍、锑、铍、氟化物、氰化物、硫化物、硝基苯类化合物。

浸出液的制备：称样品100g ，加蒸馏水1L （固液比1：10）振荡8h ，放置16h ，用0.45μm 滤膜过滤得浸出液。

可溶性物质总量测定：吸取50mL 浸出液，置于已烘干至恒重的蒸发皿中，水浴蒸至近干，105℃烘2h ，冷却30min ，称量，再烘干0.5h ，冷却，称量，直至横重。

%1000.100
)
m (m 20100021⨯-⨯⨯=
可溶性物质总量
式中：m 1——水样烘干后残渣和蒸发皿的质量； m 2——蒸发皿的质量。

有害物质的测定：浸出液中有害物质的测定按有关标准的规定及相应的分析方法进行（见教材P 217表6-4）。