區(qū)域土壤污染普查監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)方法探討

胡冠九，陳素蘭，黃娟

(1.國家環(huán)境保護(hù)地表水有機(jī)污染監(jiān)測(cè)分析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210036;2.江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇南京210036)

區(qū)域土壤污染普查監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)方法探討

胡冠九1，2，陳素蘭1，2，黃娟1，2

(1.國家環(huán)境保護(hù)地表水有機(jī)污染監(jiān)測(cè)分析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210036;2.江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇南京210036)

以江蘇無錫和鎮(zhèn)江兩地為例，比較了8 km×8 km網(wǎng)格和4 km×4 km網(wǎng)格兩種布點(diǎn)方式下，所得到的土壤中11種無機(jī)元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb、Se、V、Zn)以及4類有機(jī)污染物(有機(jī)氯農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯和酞酸酯類)的監(jiān)測(cè)結(jié)果。按順序統(tǒng)計(jì)量排列，發(fā)現(xiàn)多數(shù)無機(jī)元素和有機(jī)污染物的含量，從最小值到90%值總體吻合，而在90%值以上，兩種布點(diǎn)方式的調(diào)查測(cè)定值出現(xiàn)差異，說明對(duì)于污染物含量低的地區(qū)，8 km×8 km網(wǎng)格和4 km×4 km網(wǎng)格獲得的結(jié)論基本一致，而污染物含量高的地點(diǎn)，8 km×8 km方式下的調(diào)查結(jié)論要慎重，還需作進(jìn)一步加密調(diào)查予以核實(shí)。

土壤;監(jiān)測(cè);布點(diǎn);網(wǎng)格;無錫;鎮(zhèn)江;江蘇

0 引言

土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，土壤環(huán)境質(zhì)量狀況直接影響到社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境安全、食品安全及人體健康(林玉鎖，2007)。2006年9月，原國家環(huán)保總局啟動(dòng)了全國土壤環(huán)境污染狀況調(diào)查，要求通過此專項(xiàng)工作，全面、系統(tǒng)、準(zhǔn)確地掌握全國土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，探查重點(diǎn)地區(qū)土壤污染類型、程度和原因，評(píng)估土壤污染風(fēng)險(xiǎn)，確定土壤環(huán)境安全等級(jí)，并提出土壤污染防治對(duì)策建議。

土壤污染狀況調(diào)查的第一步工作是確定土壤調(diào)查點(diǎn)位，如何達(dá)到調(diào)查目的，覆蓋各種土壤類型、土壤利用類型，兼顧地形、地質(zhì)條件，并以省時(shí)、省力的辦法布設(shè)采樣點(diǎn)，以獲得理想的調(diào)查效果至關(guān)重要(沈浩，2007)?！锻寥拉h(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166—2004)中，對(duì)全國區(qū)域土壤背景、農(nóng)田土壤環(huán)境、建設(shè)項(xiàng)目土壤環(huán)境評(píng)價(jià)、土壤污染事故等類型的土壤監(jiān)測(cè)，進(jìn)行了布點(diǎn)規(guī)定，方法有簡單隨機(jī)、分塊隨機(jī)和系統(tǒng)隨機(jī)等，但對(duì)于大尺度區(qū)域土壤污染調(diào)查，究竟選用什么布點(diǎn)方式，還需根據(jù)實(shí)際情況來定，如“江蘇省國土生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查項(xiàng)目”采取的是1 km×1 km網(wǎng)格為1個(gè)采樣單元，每4 km2分析測(cè)試1個(gè)組合樣(廖啟林等，2011);湖北省調(diào)查土壤微量元素含量時(shí)，按土屬布點(diǎn)，采集表層土壤樣3 000余個(gè)(謝振翅等，1990)。原國家環(huán)?？偩譃榇舜瓮寥牢廴緺顩r調(diào)查制定的《全國土壤污染狀況調(diào)查點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)定》中，將調(diào)查點(diǎn)位分為普查區(qū)域點(diǎn)位、重點(diǎn)區(qū)域點(diǎn)位和背景點(diǎn)位3類，其中普查區(qū)域重點(diǎn)指耕地、林地(原始林除外)、草地、未利用土地等區(qū)域，普查的目的是掌握普查區(qū)域的分布范圍、面積等，建立所布設(shè)的普查點(diǎn)位與其代表性區(qū)域內(nèi)的土壤、環(huán)境間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以利于實(shí)現(xiàn)普查點(diǎn)與其所代表區(qū)域間點(diǎn)、線、面之間的結(jié)合。相對(duì)于重點(diǎn)區(qū)域點(diǎn)位和背景點(diǎn)位，普查點(diǎn)位的布設(shè)難度和工作量最大，以下重點(diǎn)討論普查區(qū)域點(diǎn)位布設(shè)，即在國家要求的8 km×8 km網(wǎng)格布點(diǎn)基礎(chǔ)上，選擇江蘇兩個(gè)市域增加了4 km×4 km網(wǎng)格布點(diǎn)，通過調(diào)查結(jié)果的比較，驗(yàn)證8 km×8 km網(wǎng)格布點(diǎn)的合理性。

1 全國土壤調(diào)查項(xiàng)目對(duì)普查點(diǎn)位的布設(shè)規(guī)定

布設(shè)普查區(qū)域點(diǎn)位，要根據(jù)耕地、林地、草地、未利用土地等不同土地利用類型，按照布點(diǎn)技術(shù)規(guī)定中的布點(diǎn)要求和編碼規(guī)則進(jìn)行網(wǎng)格法均勻布點(diǎn)，按照行政省為單元，將全省耕地、林草地和未利用土地分別劃為8 km×8 km、16 km×16 km和40 km× 40 km網(wǎng)格。原則上取網(wǎng)格中心點(diǎn)為土壤調(diào)查點(diǎn)位，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行一定的調(diào)整，并按國家編碼要求進(jìn)行全省統(tǒng)一編碼。具體做法為:由省級(jí)環(huán)保部門利用1∶25萬電子地圖進(jìn)行網(wǎng)格布點(diǎn)，各市、縣按省級(jí)環(huán)保部門提供的點(diǎn)位經(jīng)緯坐標(biāo)進(jìn)行現(xiàn)場勘查、定點(diǎn)，根據(jù)點(diǎn)位周邊環(huán)境、地形地貌等因素，對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行取舍或調(diào)整點(diǎn)位的位置，然后按照國家編碼要求對(duì)調(diào)查點(diǎn)位進(jìn)行全省統(tǒng)一編碼，并附加點(diǎn)位的基本信息，最終形成普查區(qū)域內(nèi)土壤調(diào)查監(jiān)測(cè)點(diǎn)位庫(趙永輝，2009)。

2 江蘇典型地區(qū)普查和加密調(diào)查

江蘇土壤調(diào)查嚴(yán)格執(zhí)行國家要求，即全面實(shí)施8 km×8 km網(wǎng)格布點(diǎn)(以下稱“普查點(diǎn)”)監(jiān)測(cè)，在此基礎(chǔ)上，還以無錫(不含宜興)和鎮(zhèn)江兩地為例，增加了4 km×4 km網(wǎng)格加密布點(diǎn)(以下稱“加密點(diǎn)”)的監(jiān)測(cè)，通過對(duì)比不同網(wǎng)格布點(diǎn)的調(diào)查結(jié)果，一方面能進(jìn)一步查明兩市土壤污染狀況，另一方面可從技術(shù)上驗(yàn)證8 km×8 km網(wǎng)格布點(diǎn)的科學(xué)性，為全國普查點(diǎn)位技術(shù)可行性提供驗(yàn)證支持。

筆者在無錫地區(qū)和鎮(zhèn)江地區(qū)按照8 km×8 km網(wǎng)格分別布設(shè)64個(gè)點(diǎn)和59個(gè)土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在無錫地區(qū)(不含宜興)和鎮(zhèn)江地區(qū)按照4 km×4 km網(wǎng)格分別布設(shè)151個(gè)點(diǎn)和241個(gè)點(diǎn)(圖1、圖2)。采集0～20 cm的表層土壤，監(jiān)測(cè)As、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb、Se、V、Zn 11種無機(jī)元素以及4類有機(jī)污染物:有機(jī)氯農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯和酞酸酯類。分析方法詳見表1。

圖1無錫8 km×8 km(A)、無錫(除宜興外)4 km×4 km(B)網(wǎng)格布點(diǎn)示意圖

圖2 鎮(zhèn)江8 km×8 km(A)、4 km×4 km(B)網(wǎng)格布點(diǎn)示意圖

表1 無機(jī)元素和有機(jī)污染物分析方法及方法檢出限

按照原國家環(huán)?？偩种贫ǖ摹度珖寥牢廴緺顩r調(diào)查土壤樣品采集(保存)技術(shù)規(guī)定》要求進(jìn)行樣品采集、運(yùn)輸、交接和保存，土壤樣品分析參照原國家環(huán)?？偩种贫ǖ摹锻寥牢廴菊{(diào)查樣品分析測(cè)試技術(shù)要求》進(jìn)行(各組分的分析方法和檢出限詳見表1)，并采取有效的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制措施，保證數(shù)據(jù)分析質(zhì)量，對(duì)于無機(jī)樣品，內(nèi)部質(zhì)控采取增加內(nèi)部平行樣、內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)控制樣(自帶盲樣)等措施，外部質(zhì)控采取加測(cè)密碼平行樣和密碼標(biāo)準(zhǔn)樣的措施，包括GSBZ50011-88—GSBZ50014-88、GBW07401—GBW07408、GBW07423—GBW07430以及ESS系列等標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，質(zhì)控樣總合格率為95.9%。對(duì)于有機(jī)樣品，采取空白實(shí)驗(yàn)、空白加標(biāo)、樣品加標(biāo)、平行樣、加替代物、連續(xù)校準(zhǔn)等措施進(jìn)行質(zhì)控，總體質(zhì)控合格率在90%以上。

無機(jī)和有機(jī)物項(xiàng)目質(zhì)控樣總合格率滿足原國家環(huán)?？偩种贫ǖ摹度珖寥牢廴緺顩r調(diào)查質(zhì)量保證技術(shù)規(guī)定》的要求。

3 普查和加密調(diào)查結(jié)果比較

3.1 無錫地區(qū)調(diào)查

無錫為江蘇典型的蘇南地區(qū)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)達(dá)。選取該地區(qū)(除宜興外)8 km×8 km普查和4 km× 4 km加密調(diào)查結(jié)果進(jìn)行比較，具有一定的代表性。在普查和加密兩種調(diào)查方式下，以Cd為例，首先計(jì)算其順序統(tǒng)計(jì)量(王偉，2002)，即將在無錫土壤中8 km×8 km普查時(shí)獲得的鎘含量數(shù)據(jù)從小到大排序，得出該組數(shù)據(jù)的最小值、1%、5%、10%、25%、50%(中位值)、75%、90%、95%、99%百分位和最大值，然后以土壤中Cd的含量為縱坐標(biāo)，以百分位值為橫坐標(biāo)作圖，得出順序統(tǒng)計(jì)圖，同時(shí)將4 km× 4 km普查時(shí)獲得的數(shù)據(jù)也作順序統(tǒng)計(jì)圖，與8 km× 8 km的圖疊加(圖3)，可直觀地看出兩種布點(diǎn)方式下，123個(gè)點(diǎn)位中各種污染因子的順序值偏差。由圖3可看出，對(duì)于Cd元素，兩種調(diào)查方式在95%的調(diào)查點(diǎn)位所獲得的結(jié)果是吻合的。再以滴滴涕總量為例進(jìn)行分析，兩者在90%的調(diào)查點(diǎn)位所獲得的結(jié)果也是吻合的(圖4)。

圖3 無錫地區(qū)普查與加密調(diào)查Cd結(jié)果比較

圖4 無錫地區(qū)普查與加密調(diào)查滴滴涕總量結(jié)果比較

通過比較順序統(tǒng)計(jì)值發(fā)現(xiàn)，As、Ni、Zn等其他無機(jī)元素，其普查和加密的調(diào)查結(jié)果從最小值到95%值偏差不大，即95%的調(diào)查點(diǎn)位所獲得的結(jié)果是吻合的;Cr、Cu、Mn、Pb等無機(jī)元素以及六六六總量、多環(huán)芳烴總量則是90%值總體吻合;而Hg、Se、V等無機(jī)元素以及酞酸酯總量則是75%值總體吻合(表2)。總體而言，當(dāng)污染物的濃度很高的時(shí)候，8 km ×8 km普查和4 km×4 km加密調(diào)查的結(jié)果有偏離，說明8 km×8 km的網(wǎng)格布點(diǎn)方式，對(duì)于絕大部分低濃度地區(qū)的污染物普查是可行的，而在高濃度地區(qū)則需要考慮加密調(diào)查。在無錫市，兩種調(diào)查方式對(duì)于大部分污染物(占無機(jī)和有機(jī)測(cè)定項(xiàng)目的73%)的結(jié)果都是比較吻合的，吻合度大于或等于90%。

3.2 鎮(zhèn)江地區(qū)調(diào)查

鎮(zhèn)江位于蘇中區(qū)域。通過比較順序統(tǒng)計(jì)值發(fā)現(xiàn)，在8 km×8 km普查和4 km×4 km加密調(diào)查兩種調(diào)查方式下，As、Cu、Mn等無機(jī)元素99%的調(diào)查點(diǎn)位所獲得的結(jié)果是吻合的，Cd、Pb、Zn等無機(jī)元素和滴滴涕總量、多環(huán)芳烴總量等有機(jī)物的結(jié)果則是95%吻合，Cr、Hg、Ni、Se、V等無機(jī)元素和酞酸酯總量的結(jié)果有90%吻合，六六六總量的調(diào)查結(jié)果則有75%吻合(表2)?？傮w來看，在鎮(zhèn)江，吻合度大于或等于90%的測(cè)定項(xiàng)目占93%。

表2 各種污染物兩種網(wǎng)格采樣方式下調(diào)查結(jié)果順序統(tǒng)計(jì)吻合度最大值

圖5和圖6分別是普查和加密調(diào)查兩種方式下，Hg、多環(huán)芳烴總量的順序統(tǒng)計(jì)圖。

圖5 鎮(zhèn)江地區(qū)普查與加密調(diào)查Hg結(jié)果比較

圖6 鎮(zhèn)江地區(qū)普查與加密調(diào)查多環(huán)芳烴總量結(jié)果比較

4 結(jié)論

以順序統(tǒng)計(jì)量來比較無錫和鎮(zhèn)江地區(qū)的8 km× 8 km普查和4 km×4 km加密調(diào)查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)土壤中個(gè)別元素(Hg、Se、V)和有機(jī)物(六六六總量、酞酸酯總量)的吻合度稍差，從最小值到75%值總體吻合;多數(shù)無機(jī)污染物和有機(jī)污染物的含量，從最小值到90%值總體吻合，而在90%值以上，調(diào)查測(cè)定值差異明顯，說明對(duì)于污染物含量低的地區(qū)，8 km× 8 km普查和4 km×4 km加密調(diào)查獲得的結(jié)論基本一致，而污染物含量高的地點(diǎn)，則調(diào)查結(jié)論要慎重?？傊? km×8 km網(wǎng)格布點(diǎn)的普查方式對(duì)于江蘇的土壤污染狀況調(diào)查合理，結(jié)論可靠，對(duì)于部分濃度極高的點(diǎn)位，還需要進(jìn)行一定的加密調(diào)查。

HJ/T 166—2004，土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.

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Discussions on sampling sites for regional soil pollution investigation

HU Guan-jiu1，2，CHEN Su-lan1，2，HUANG Juan1，2
(1.State Environmental Protection Key Laboratory of Monitoring and Analysis for Organic Pollutants in Surface Water，Nanjing 210036，China;2.Jiangsu Environmental Monitoring Center，Nanjing 210036，China)

In the cases of Wuxi and Zhenjiang of Jiangsu Province，the monitoring results of eleven kinds of inorganic elements and four types of organic pollutants in soil from 8 km×8 km and 4 km×4 km sampling sites were compared，which included inorganic elements such as arsenic，cadmium，chromium，copper，mercury，manganese，nickel，lead，selenium，vanadium and zinc，and organic pollutants such as organochlorine pesticides，polychorinated biphenyls，polycyclic aromatic hydrocarbons and tiauate.The order statistics showed that the contents of most inorganic elements and organic pollutants matched from the minimum to 90%of their orders，while the difference occurred when the order was over 90%，which meant that the areas with low concentration of pollutants，the results obtained from 8 km×8 km and 4 km×4 km sampling sites were basically in agreement，but the areas with high concentration of pollutants，the results from 8 km×8 km sampling sites should be cautious，and the investigation with more density sampling sites was necessary.

Soil;Monitoring;Sampling sites;Grid;Wuxi，Zhenjiang，Jiangsu

book=2,ebook=60

X53

A

1674－3636(2012)02－0165－05

10.3969/j.issn.1674-3636.2012.02.165

2012－01－09;編輯:陸李萍

全國土壤污染現(xiàn)狀調(diào)查，江蘇省土壤污染狀態(tài)調(diào)查及污染防治

胡冠九(1969—)，女，研究員級(jí)高級(jí)工程師，博士，環(huán)境科學(xué)專業(yè)，E-mail:huguanjiu@163.com