土壤污染調(diào)查布點及樣品采集方法研究

江蘇圣泰環(huán)境科技股份有限公司 王超民

土壤污染是當(dāng)今社會最為關(guān)注且危害最大的一類環(huán)境問題，隨著人們生活水平的不斷提高，我國土地資源日益稀缺，土壤污染問題也越來越嚴(yán)重，土壤污染產(chǎn)生的循環(huán)路徑如圖1所示。目前，土壤污染主要的形式是重金屬污染物（鎘、汞、砷、鉛、鉻等）和石油類污染物。土壤污染程度在一定程度上影響著土壤中其他污染物的釋放。同時，土壤中的污染物會通過多種途徑進(jìn)入人體，從而導(dǎo)致人們健康遭受威脅而引發(fā)中毒或引發(fā)其他嚴(yán)重問題。從我國土壤污染現(xiàn)狀來看，土壤污染主要來自農(nóng)業(yè)利用或人為排放，導(dǎo)致土壤中污染物含量不斷增加。不同地區(qū)對土壤污染的不同原因所采取到的治理方法以及技術(shù)也是有所不同的。因此，需要結(jié)合實際情況進(jìn)行合理調(diào)整，采取科學(xué)有效的措施，解決土壤污染問題[1]。

圖1 土壤污染途徑示意圖

一、土壤污染調(diào)查布點的基本原則

我國《土壤污染防治法》于2002年9月1日實施。目前主要監(jiān)測指標(biāo)包括理化性質(zhì)、土壤肥力、土壤結(jié)構(gòu)、生物安全等。其中理化性質(zhì)的監(jiān)測指標(biāo)包括理化性質(zhì)中有機(jī)質(zhì)的含量和種類、可溶性有機(jī)酸和有機(jī)堿、無機(jī)態(tài)的活性物質(zhì)等內(nèi)容；生物安全指標(biāo)包括生物活性和健康風(fēng)險，主要是動物及微生物中是否含有毒害性和危害性物種；重金屬離子遷移、富集及其含量等都在《土壤污染防治行動計劃》中進(jìn)行了重點研究。從不同城市土壤污染現(xiàn)狀來看，污染程度不盡相同，土壤污染防治形勢依然嚴(yán)峻。因此，制定相應(yīng)布點采樣方案勢在必行：（1）按我國土壤環(huán)境現(xiàn)狀與污染現(xiàn)狀布點；（2）按城市土壤受污染程度布點，然后再按受污染程度進(jìn)行分區(qū)；（3）按城市土壤受污染程度設(shè)置不同點位進(jìn)行采樣。

進(jìn)行土壤污染調(diào)查布點時，對于相關(guān)人員需要從以下方面進(jìn)行詳細(xì)介紹。（1）地理位置要求：土壤污染的分布范圍較廣，因此在對其進(jìn)行布點時需要嚴(yán)格按照地理位置以及實際情況進(jìn)行分析，然后確定合理的布點原則以及位置。（2）土壤類型要求：對于土壤中可能存在的污染物具有一定的研究價值，所以為了能夠更好地對其展開分析，需要合理選擇調(diào)查方法。（3）環(huán)境保護(hù)要求：由于我國已經(jīng)進(jìn)入到了污染高發(fā)期以及敏感期時期，因此在對其進(jìn)行布點時應(yīng)該避免對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響。（4）場地條件要求：對于土壤調(diào)查布點需要綜合考慮到場地周圍的實際條件以及周邊環(huán)境，這樣才能夠有效制定合理路線以及方法。（5）區(qū)域范圍要求：在對土壤污染布點時必須合理劃分出一定的區(qū)域范圍并且根據(jù)實際情況劃定相應(yīng)的面積范圍進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)查研究[3]。（6）分析指標(biāo)要求：對于調(diào)查布點會考慮到不同污染物之間是否存在影響關(guān)系，這樣才能更加了解其污染狀況。

二、開展土壤污染調(diào)查工作的流程分析

土壤污染的原因很多，但目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。土壤污染調(diào)查布點需要注意的地方有很多，需要結(jié)合實際情況進(jìn)行合理確定，同時要注意收集土壤污染特征因子、污染來源、環(huán)境風(fēng)險、污染治理方法以及土壤污染治理技術(shù)等。根據(jù)污染特征因子，可分為：污染物種類因子（如有機(jī)物、無機(jī)物、生物)；污染類型因子（如水溶性物質(zhì)、半揮發(fā)性物質(zhì))；污染物來源（如地下水污染來源)；污染物治理方法（如物理化學(xué)法（如高溫氧化法、化學(xué)催化氧化法))。污染物種類因子也可以分為5種。根據(jù)不同污染物在不同地區(qū)的污染程度不同主要分為：重金屬有機(jī)污染、有機(jī)磷污染物污染、氨類污染物污染和汞污染，并可以劃分為污染地塊（土壤）和污染場地）兩類。因此，需要根據(jù)土壤污染情況，建立相應(yīng)的土壤污染調(diào)查點。

（一）污染類型分析

開展土壤污染狀況調(diào)查布點時，要注意收集土壤污染特征因子，并結(jié)合實際情況來確定土壤污染類型。重金屬有機(jī)污染主要包括有機(jī)磷鉛、汞、砷、鉻、鎘等；有機(jī)磷、有機(jī)砷、鎘、銅、鎳等。有機(jī)磷、有機(jī)汞屬于急性毒性強(qiáng)的污染物，會對人類健康產(chǎn)生不良影響；有機(jī)磷會使植物細(xì)胞發(fā)生生物降解活動，從而降低植物抗病蟲害能力；有機(jī)磷、有機(jī)汞都是急性毒性強(qiáng)氣體，具有很強(qiáng)的刺激性；它們在自然界廣泛存在，并會被微生物轉(zhuǎn)化為具有毒性的有機(jī)物。它們都具有很強(qiáng)的揮發(fā)性和滲透性.可以進(jìn)入人體而引發(fā)慢性疾病。另外水溶性有機(jī)污染物還會通過食物鏈進(jìn)入人體造成損害，因此需要對這些污染進(jìn)行調(diào)查，建立相應(yīng)調(diào)查點位及調(diào)查員。汞污染是在特定條件下可以發(fā)生水溶液降解或生物降解，主要表現(xiàn)在水中溶解度降低或溶解度增加而造成水中汞在人體內(nèi)蓄積，危害人體健康和生命安全；另外由于重金屬在被污染后由于吸附和氧化作用而不能完全被排出體外，會對人體會產(chǎn)生一定程度危害.因此要建立相應(yīng)調(diào)查點才能有效發(fā)揮污染型分析的作用。

（二）污染區(qū)域劃分

根據(jù)調(diào)查點位設(shè)置，可以劃分為以下三種類型：第一種類型是位于地表以下1m-3m的地表土層。通常情況下，地表下的土層已經(jīng)被污染，因此在進(jìn)行采樣時需要對周圍的土層進(jìn)行采樣。第二種類型是位于地表上部的土層（地下水的污染主要來自工業(yè)開采過程中的石油開采或者廢渣堆放過程中所排放的有害氣體）以及地下部分（含地下水位）。對于這三種類型中的一種來說，可能出現(xiàn)土層越厚地下水越深或地下水位越高的情況，因此可以對其進(jìn)行單獨采集采樣。由于目前我國并沒有制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來判定土壤污染區(qū)域劃分是否合理，因此這也成了限制污染區(qū)域劃分的因素之一。

（三）污染治理方法

在制定土壤污染調(diào)查布點的過程中，必須對重金屬污染、土壤污染以及其他污染物進(jìn)行處理，并且對治理方法進(jìn)行合理選擇，確定適合我國的土壤污染治理方法。土壤污染治理方法包括物理去除、工程技術(shù)去除等方式。物理去除一般是通過對污染物進(jìn)行物理作用將其降解為無害物質(zhì)的方法；化學(xué)去除主要通過調(diào)整污染物的種類和理化性質(zhì)達(dá)到對污染物的去除；工程手段去除主要是指通過采取生態(tài)修復(fù)技術(shù)將污染物凈化為無害物質(zhì)的方法。利用物理和化學(xué)方法進(jìn)行土壤污染源治理能夠降低土壤的污染物濃度，也能夠減少土壤對環(huán)境和人體健康造成影響或者導(dǎo)致疾病等情況；同時通過工程技術(shù)進(jìn)行污染治理可以避免土壤出現(xiàn)二次污染造成環(huán)境和人體健康隱患。工程技術(shù)是利用多種技術(shù)（如機(jī)械破壞、化學(xué)處理、生物治理等）使土壤達(dá)到一定數(shù)量并控制特定功能的工程技術(shù)，它可以提高土壤環(huán)境質(zhì)量和人體健康水平，從而減少環(huán)境風(fēng)險。

（四）場地分析檢測技術(shù)

雖然目前土壤污染調(diào)查檢測技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但在實際中使用的分析儀器種類很多，所以檢測方法和監(jiān)測范圍也不盡相同。但由于檢測設(shè)備和方式不一樣，因此其實際應(yīng)用情況還需要根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇。在土壤污染調(diào)查布點過程中，應(yīng)該合理選擇土壤污染分析儀的種類，然后結(jié)合污染場地的特點進(jìn)行針對性選擇。根據(jù)不同的分析方法，可以分為：熱釋電分析法、化學(xué)分析法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法以及等離子體解吸技術(shù)等。在其中，熱釋電分析法是通過對樣品中汞、砷等元素進(jìn)行溫度梯度分析后在樣品上直接檢測出汞的一種常用方法。這種方法可以快速準(zhǔn)確地評估土壤中重金屬的含量并給出各種分析結(jié)果。同時該方法還能根據(jù)各污染物含量的差異制定不同類型的污染物去除劑，從而進(jìn)一步降低污染物對土壤本身的污染負(fù)荷從而達(dá)到消除土壤污染作用。

三、樣品采集技術(shù)研究

（一）土孔鉆探

鉆探取樣主要使用Geoprobe6712DT土壤地下水環(huán)境專用鉆機(jī)，該鉆機(jī)為土壤和地下水取樣專用環(huán)境鉆機(jī)，具有直壓式土壤取樣、直壓式地下水取樣、直壓式土壤氣取樣、中空螺旋鉆建井和原位藥劑注射等功能，可用于土壤地下水取樣、土壤修復(fù)等。使用該鉆機(jī)土壤取樣具有場地適應(yīng)能力強(qiáng)、取樣快捷、樣品無交叉污染等優(yōu)點。

土孔鉆探前應(yīng)對采樣點下段地下罐槽、管線、集水井及檢查井進(jìn)行探查，如井下情況不清楚，可以選擇手工鉆探或者物探設(shè)備對井下情況進(jìn)行探測。根據(jù)每個疑似污染地塊布點方案所確定的深度進(jìn)行鉆探工作，實際鉆孔時可以參考《重點行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查疑似污染地塊布點技術(shù)規(guī)定》做適當(dāng)調(diào)整。

為了避免潛水層底板意外鉆遇，應(yīng)采取如下防范措施：（1）在進(jìn)行調(diào)查之前，首先要搜集區(qū)域水文地質(zhì)資料，了解潛水層及隔水層分布，埋深，厚度及滲透性情況，初步判斷鉆孔的安全深度。（2）入場正式開孔鉆探前，首先在該點附近打設(shè)鑒別孔，并依據(jù)鑒別孔的地層及潛水位的不同，采樣點的鉆探深度也做了相應(yīng)的調(diào)整。(3)優(yōu)先選擇對當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件比較熟悉的鉆探單位開展鉆探作業(yè)。(4)鉆探過程中對套管進(jìn)行全程跟蹤，靠近潛水層底板時用較小單次鉆深對開采出的巖芯進(jìn)行嚴(yán)密觀測，如發(fā)現(xiàn)隔水層暴露，立即停鉆；如發(fā)現(xiàn)鉆遇隔水層時，立即提鉆并在鉆底到隔水層處投加足夠的止水材料封堵，夯實后建井。

鉆孔時參考土壤鉆孔取樣記錄單上的具體規(guī)定填寫土壤鉆孔取樣記錄單并拍照記錄取樣點，鉆進(jìn)操作，巖芯箱和鉆孔記錄單；采樣拍照的要求：按鉆井的東、南、西、北四個方向拍照記錄，圖片要能夠反映周圍建構(gòu)筑物和設(shè)施的狀況，并以點位編號加E,S,W和N為東、南、西、北四個方向的圖片名稱；鉆孔拍照的要求：要反映鉆孔作業(yè)過程中的開孔，套管的跟進(jìn)，鉆桿的更換及取土器的使用，原狀土樣的采集等方面的作業(yè)要求，每項工作至少有一張圖片；巖芯箱攝影要求：反映鉆孔土層整體結(jié)構(gòu)特征，著重土層地質(zhì)變化及污染特征，每臺巖芯箱攝影最少一張；其他照片還有鉆孔照片（包括鉆孔編號，鉆孔深度等）、鉆孔記錄單照片等。鉆孔完成后利用中海達(dá)V8 CORS RTK系統(tǒng)或者手持智能終端重測鉆孔坐標(biāo)并記錄坐標(biāo)及高程。此外，鉆孔時污染土壤要統(tǒng)一采集處理，廢棄一次性手套、口罩及其他個人防護(hù)用品要按普通固體廢物處理要求采集處理。

（二）土壤樣品采集分析

取樣時應(yīng)先對取樣管中土壤顏色和氣味進(jìn)行觀察，對所需取樣層位進(jìn)行專業(yè)判斷，用剖管刀剖開柱狀樣并注意土壤樣品保持原狀，應(yīng)盡量使樣品量在取樣深度上下均勻。起鉆出樣后，應(yīng)優(yōu)先考慮揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的取樣，其次是SVOCs及重金屬的取樣。

土壤中VOCs樣品應(yīng)當(dāng)分別收集，不得將樣品均質(zhì)化或收集混合樣。使用刮刀去除1cm-2cm左右表層土壤并迅速收集新土壤切面上的樣本。對于VOCs土壤樣品的檢測，采用一次性土壤采樣針筒在巖芯上挖5g左右的土，并推入加入10mL甲醇（色譜級或農(nóng)殘級）保護(hù)劑40mL褐色樣品瓶中，推時使樣品瓶稍微傾斜以防止保護(hù)劑溢出；低濃度取樣5g土壤樣品加攪拌子2個；高濃度取樣5g土壤樣品加甲醇2個；另取1瓶試樣測土壤含水率不低于100g。所采樣品應(yīng)及時置于冷藏箱內(nèi)4°C以下避光保存。

土壤重金屬和其他樣品收集時，使用采樣鏟把土壤移入自封袋內(nèi)，所采樣品應(yīng)及時置于冷藏箱內(nèi)并避光4°C保存。重金屬土壤樣品采集采用竹鏟，非揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物（SVOCs）土壤樣品采集采用不銹鋼鏟。取樣時要排除石塊和其他雜質(zhì)，并保持取樣瓶口螺紋的干凈，以防密封不嚴(yán)。土壤被裝入樣品瓶中時，利用手持智能終端系統(tǒng)對樣品編碼，采樣日期以及采樣人員進(jìn)行記錄，并將其打印出來粘貼在樣品瓶中（推薦使用一次性橡皮筋進(jìn)行固定）。為避免樣品瓶中編碼信息的缺失，樣品瓶的原標(biāo)簽上應(yīng)同時手寫樣品編碼及采樣日期等信息，并要求文字清楚可識別。

根據(jù)規(guī)范，平行樣數(shù)量不得低于地塊樣品總數(shù)的10%，且每塊樣品至少收集一份。當(dāng)?shù)貕K擬采集1個土壤平行樣，每個平行樣采集3個，其中2個送至檢測實驗室（無錫中證檢測技術(shù)有限公司），另1個送至省級質(zhì)檢實驗室（江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院（自然資源部南京礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心））。需要進(jìn)行平行樣采集的樣點應(yīng)當(dāng)在相同地點深度上進(jìn)行取樣，當(dāng)?shù)貕K建議在每個平行樣點的第二層位進(jìn)行平行樣采集。樣品收集完成之后，使用便攜秤對樣品的重量進(jìn)行秤取，并且及時進(jìn)行記錄，如果重量達(dá)不到要求就需要再次進(jìn)行收集。平行樣品都需在手持智能終端上進(jìn)行二次編碼。每次取樣后，將取樣工具中的泥土洗凈，然后進(jìn)行下一次取樣。本地塊土壤樣品平行樣定于1A01、1B01點進(jìn)行采集，采集層3.5-4.5m。

采集土壤樣品時，要針對取樣工具，取樣地點，VOCs及SVOCs取樣瓶內(nèi)土壤裝樣流程，樣品瓶號，盛裝柱狀樣的巖芯箱等進(jìn)行、現(xiàn)場快測儀器的使用和其他關(guān)鍵環(huán)節(jié)的拍照記錄每項關(guān)鍵信息最少有一張圖片用于質(zhì)量控制。

（三）現(xiàn)場土壤快速檢測技術(shù)

采用光離子化檢測儀（PID）快速測定土壤VOCs和X射線熒光光譜儀（XRF）快速測定土壤重金屬，并做好現(xiàn)場記錄。PID、XRF等現(xiàn)場快速檢測儀器的最低檢測限和報警限根據(jù)地塊污染情況和儀器靈敏度等級設(shè)定，現(xiàn)場使用的便攜式儀器的型號和最低檢測限記錄在“土壤鉆孔取樣記錄單”中。對土壤VOCs進(jìn)行野外快速測試，使用采樣鏟對VOCs采樣的同一地點的土壤進(jìn)行收集放入聚乙烯自封袋內(nèi)，自封袋內(nèi)土壤樣品的容積要達(dá)到自封袋容積的1/2-2/3，采樣完成，自封袋要放在背光的地方，以免陽光直接照射，采樣后30分鐘內(nèi)要完成快速測試。試驗過程中，盡可能揉碎土樣，10分鐘后晃動或振蕩自封袋30秒左右，2分鐘后靜PID探頭置于自封袋頂部空置的1/2位置，關(guān)閉自封袋并記錄最大讀數(shù)。樣品快測結(jié)果記在“土壤鉆孔取樣記錄單”上。

四、小結(jié)

通過本文的分析，在對土壤進(jìn)行合理調(diào)查時，首先要制定合理的布點方案，通過合理的布點方案將不同地區(qū)的土壤環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)一分析研究，從而確保不同地區(qū)的土壤都能得到更有效的保護(hù)，保證我國土壤污染問題的有效控制。在采樣方面也要嚴(yán)格按照不同地區(qū)的土壤特性來展開取樣設(shè)計，要注重不同地區(qū)之間取樣方式以及方法的一致性，避免出現(xiàn)污染問題進(jìn)行調(diào)查研究時無法保證科學(xué)而準(zhǔn)確的問題出現(xiàn)。同時，要明確采樣方法，并及時調(diào)整采樣方式，只有這樣，監(jiān)測數(shù)據(jù)才能更加科學(xué)、準(zhǔn)確。