胡建國

（天津市河北區(qū)環(huán)境保護局天津300142）

環(huán)境土壤樣品采樣的質量保證與質量控制研究

胡建國

（天津市河北區(qū)環(huán)境保護局天津300142）

土壤污染危害巨大，它直接關系到人體健康、生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。目前中國土壤污染狀況形勢嚴峻，對全國各地土壤污染狀況進行調查是一件意義重大而且勢在必行的事情。土壤樣品采集是土壤污染狀況調查工作的重要組成部分，所采集的樣品的代表性直接關系到調查工作的成效。質量保證對數(shù)據(jù)的準確性、精密性、可靠性和代表性有著十分重要的意義，因此土壤樣品采集過程中應嚴格按照質量保證程序進行全過程質量控制。

可持續(xù)發(fā)展；土壤采樣；質量保證；質量控制

1 土壤的性質

自然界三相是固相、液相和氣相，這三相也存在于土壤之中；其中固相構成土壤骨架[1]。土壤是多相的、非均質的、分散的、多孔的系統(tǒng)。土壤中三類物質互相聯(lián)系，互相制約，為作物提供必需的生長條件。土壤是對植物和土壤動物都非常重要的生態(tài)因子。土壤和植物的根系有較大的接觸面積，根系為植物從土壤中汲取營養(yǎng)提供必要條件，它們彼此影響，因此通常情況下通過控制土壤因素來影響植物的正常生長。對土壤植物來說，土壤為其提供更為穩(wěn)定的生活環(huán)境，與大氣環(huán)境相比，土壤環(huán)境的溫度和濕度變化幅度較小，所以以土壤為載體的動物有非常好的隱蔽場所，它們可以避開高溫、大風等環(huán)境影響。

土壤中有害物質超標后，由于其含量遠超過土壤的自我凈化能力，所以會直接的引起土壤的“變性”，具體表現(xiàn)為其組成、結構和功能發(fā)生變化，同時土壤微生物的活動會相應的受到抑制，進而有害物質分解受阻并逐漸在土壤中積累，并通過一系列的連鎖關系進入人體，如：“土壤→植物→人體”或“土壤→水→人體”[2]。有害物質被人體吸收后達到危害身體健康的程度，就是土壤污染[3]。

土壤是地球環(huán)境的重要因素之一，同時也是生態(tài)系統(tǒng)物質交換與循環(huán)過程不可缺少的環(huán)節(jié)。它是廢棄污染物的自然收容所和凈化所。土壤被有毒化學物質污染后，都會間接對人體產(chǎn)生影響，主要是通過地表水、地下水或農(nóng)作物。同時，被污染的土壤還可能會腐敗分解，污染大氣。隨著工業(yè)農(nóng)用化學品種類和數(shù)量的增加，工業(yè)和城市污染對土壤的影響日趨嚴重，污染面積和污染程度不斷擴大[4]。

2 我國土壤現(xiàn)狀

目前我國受Cd、As、Cr、Pb等重金屬污染的耕地面積約為2000×104ha，占我國總耕地面積的1/5左右，多數(shù)集中在經(jīng)濟較發(fā)達的地區(qū)。其中一半為工業(yè)“三廢”污染，污水灌溉的農(nóng)田面積已達330多萬公頃。我國每年受重金屬污染的糧食可達l200×104t，導致糧食減產(chǎn)可達1000多萬噸，合計經(jīng)濟損失至少200億元。

3 質量保證和質量控制的方法與意義

環(huán)境監(jiān)測質量保證是在環(huán)境監(jiān)測過程中非常重要的技術方面和管理方面的工作[5,6]。質量保證和控制是一種可以保證監(jiān)測數(shù)據(jù)準確可靠的方法。

3.1 采樣質量保證

采樣過程的實踐性很強，在理論原則上對質量保證工作有一定要求，但涉及到具體的采樣情況時，仍需根據(jù)實際情況進行針對性的質量保證?？諝狻⑺w、土壤和生物采樣至今都有明確的技術規(guī)定[7]。比如，水樣的采集包括采樣位置的選取，采樣儀器和設備的預洗滌及采樣后的保存和運輸?shù)萚8]；空氣樣品的采集包括采樣器流量的校準，采樣前后吸收液、濾膜的保存等[9,10]。對于諸如溶解氧、油類等特殊采樣項目也有相關的采樣質量保證[11]。

3.2 采樣質量控制

從環(huán)境樣品的采集到實驗室分析的每個中間環(huán)節(jié)都必將會引入誤差，其中采樣過程也不例外。相關研究表明，采樣誤差往往這一系列過程中最易且最大最重要的誤差。為了盡量避免或減小采樣過程中產(chǎn)生的誤差，可在現(xiàn)場采樣時加入采質量控制樣品，借此來判斷誤差的來源[12]。即在同一采樣點上需同時采集兩份平行樣，按保密原則進行實驗室分析。這種方法雖簡單易行，但其缺點也很多，它只能判斷采樣過程和分析過程的精密度，卻無法估計采樣誤差，更無法判斷誤差的主要來源究竟是采樣過程中還是實驗室分析過程。但平行樣質量控制的思想?yún)s被廣泛采用。

3.3 質量控制標準的制定

分析質量控制有很多步驟，每個步驟都有相應的控制標準，如空白值、檢出限、靈敏度的限值、測定標準物質的允許誤差、多次測定值間的允許誤差等。最初，采用的是根據(jù)經(jīng)驗、需要和可能，給分析誤差定出一套允許的絕對誤差和相對誤差范圍的方法。但由于此種方法沒有嚴格的定義和計算方法，所以此種方法來判定是否受到質量控制的可信度較低。近年來，大多采用數(shù)理統(tǒng)計的方法來制定各種控制標準。應用最為普遍的是利用協(xié)作實驗的方法制定各種分析允許差。

采樣過程和分析測試過程相比較來制定質量控制評價標準的研究。環(huán)境分析過程的總標準偏差(Smeasurement)不但與取樣的標準偏差(Ss)有關，也和分析操作的標準偏差(Sa)有關，即Smeasurement=Ss+Sa。當分析的不確定度降低到樣本不確定度的1/3或更少時，再進一步降低分析不確定度就會失去意義。

4 環(huán)境土壤樣品采樣原則

4.1 采樣的概念

環(huán)境實地調查的質量保證系統(tǒng)，環(huán)境化學分析樣品的采樣，仍然處于發(fā)展的初級階段。因此，往往采樣是環(huán)境分析的最薄弱環(huán)節(jié)。采樣的環(huán)境質量控制中主要問題是采樣往往不能被重復，獨立控制措施的參考方法并不適用。

采樣一般就意味著獲得一個適合在形式和數(shù)量分析的樣品,它代表的是加以分析整體材料。這就意味著,樣品必須對研究總體表現(xiàn)出最大的相似性。質量保證的第一個要求就是確保樣品具有代表性。污染、損耗、代謝或其他任何變更的樣本性質和組成所導致的誤差必須最小化。這已經(jīng)涉及大量的一般要求。在技術領域,大量的原則、規(guī)則和技術已經(jīng)制定出優(yōu)化采樣質量(GDMB,1980),這通常在環(huán)境采樣中同樣重要。但也有一些其他的問題需要解決,如果樣品必須采取以獲得環(huán)境特定部分的質量信息。質量保證的主要問題在環(huán)境抽樣是如何保證生物、生態(tài)和地域代表性的樣品。樣品必須選擇和采取以給出相關的信息是關于特定的一個區(qū)域,時段,環(huán)境區(qū)段、物種、人口等等。

4.2 采樣方法

4.2.1 采樣單元

土壤類型的確定是土壤采樣前要做的第一個步驟，并劃分確定采樣單元，各采樣單元的土壤保持均勻一致，平均每個采樣單元為100畝(平原區(qū)大田作物每200～300畝采一個混合樣，丘陵區(qū)園藝作物每30～80畝采一個混合樣，視具體實際情況進行確定)。

4.2.2 采樣時間

一般在作物收獲后或播種施肥前，秋后采樣情況較普遍；第一次施肥前采集，進行氮肥追肥的情況，應在追肥前或作物生長的關鍵時期進行采樣。

4.2.3 采樣周期

常規(guī)土壤分析監(jiān)測每2～3年采集1次。

4.2.4 采樣點定位

采樣點參考農(nóng)場地號圖，采用GPS定位，記錄經(jīng)緯度，精確到0.1。土壤樣品采集使用GPS定位，可以使采樣點的空間分布相對均勻。采樣過程中先在地號圖上大致確定采樣位置，再在標記位置附近采集多點混合土樣。

4.2.5 采樣深度

采樣深度一般為20cm以下，主要是土壤硝態(tài)氮或無機氮含量的測定。實際采樣過程中，采樣深度應根據(jù)不同種類作物、不同生長期的主要根系分布深度來確定。

4.2.6 采樣點的設置

（1）面積小、地勢平、肥力均勻的地塊：采用“對角線”采樣法，布置5~10個點，取一個混合樣。（2）面積中等，地勢整齊，有些肥力差異的地塊：采用“棋盤式”采樣法，布置10~15個點，取一個混合土樣。（3）面積大、地勢很不平坦、肥力不均的地塊：采用“蛇形線”采樣法、布置15～20個點，取一個混合土樣。

4.2.7 樣品量

一個混和土樣以取土1kg左右為宜。如果一個混合樣品的數(shù)量太大，可用四分法把不需要的土壤棄掉。四分法的具體操作為：將采到的土壤樣品平鋪在塑料布上，弄碎混勻并鋪成四方形，利用對角線劃分土壤成等量4份，將對角的兩份分別合并成，保留其中任意一份。如果所得的樣品依然較多，可再用四分法。

[1]王月玲,蔡進軍,張源潤,董立國,季波.半干旱退化山區(qū)不同生態(tài)恢復與重建措施下土壤理化性質的特征分析.水土保持研究,14, 11,2007.

[2]王志平.土壤污染與防治.山西能源與節(jié)能,3,48,2007.

[3]孫鐵珩,李培軍,周啟星.土壤污染形成機理與修復技術.科學出版社,2005.

[4]俄勝哲,楊思存,崔云玲,王成寶,郭永杰.我國土壤重金屬污染現(xiàn)狀及生物修復技術研究進展.安徽農(nóng)業(yè)科學,37,9104,2009.

[5]吳邦燦,費龍.現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測技術.中國環(huán)境科學出版社,2005.

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[8]吳建寧.連續(xù)監(jiān)測中的TSP大流量采樣器的質量控制方法.環(huán)境保護科學,21,33,1995.

[9]章亞辟.環(huán)境水質監(jiān)測質量保證手冊:第二版.化學工業(yè)出版杜, 294,1994.

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[13]肖麗華.測土配方施肥土壤樣品采集方法.農(nóng)村科學實驗,22, 2004.

[14]張義.淺談土壤樣品采集的方法及有關注意事項.黑龍江科技信息,7,109,2010.