土壤污染调查布点及样品采集方法研究

江苏圣泰环境科技股份有限公司 王超民

土壤污染是当今社会最为关注且危害最大的一类环境问题，随着人们生活水平的不断提高，我国土地资源日益稀缺，土壤污染问题也越来越严重，土壤污染产生的循环路径如图1所示。目前，土壤污染主要的形式是重金属污染物（镉、汞、砷、铅、铬等）和石油类污染物。土壤污染程度在一定程度上影响着土壤中其他污染物的释放。同时，土壤中的污染物会通过多种途径进入人体，从而导致人们健康遭受威胁而引发中毒或引发其他严重问题。从我国土壤污染现状来看，土壤污染主要来自农业利用或人为排放，导致土壤中污染物含量不断增加。不同地区对土壤污染的不同原因所采取到的治理方法以及技术也是有所不同的。因此，需要结合实际情况进行合理调整，采取科学有效的措施，解决土壤污染问题[1]。

图1 土壤污染途径示意图

一、土壤污染调查布点的基本原则

我国《土壤污染防治法》于2002年9月1日实施。目前主要监测指标包括理化性质、土壤肥力、土壤结构、生物安全等。其中理化性质的监测指标包括理化性质中有机质的含量和种类、可溶性有机酸和有机碱、无机态的活性物质等内容；生物安全指标包括生物活性和健康风险，主要是动物及微生物中是否含有毒害性和危害性物种；重金属离子迁移、富集及其含量等都在《土壤污染防治行动计划》中进行了重点研究。从不同城市土壤污染现状来看，污染程度不尽相同，土壤污染防治形势依然严峻。因此，制定相应布点采样方案势在必行：（1）按我国土壤环境现状与污染现状布点；（2）按城市土壤受污染程度布点，然后再按受污染程度进行分区；（3）按城市土壤受污染程度设置不同点位进行采样。

进行土壤污染调查布点时，对于相关人员需要从以下方面进行详细介绍。（1）地理位置要求：土壤污染的分布范围较广，因此在对其进行布点时需要严格按照地理位置以及实际情况进行分析，然后确定合理的布点原则以及位置。（2）土壤类型要求：对于土壤中可能存在的污染物具有一定的研究价值，所以为了能够更好地对其展开分析，需要合理选择调查方法。（3）环境保护要求：由于我国已经进入到了污染高发期以及敏感期时期，因此在对其进行布点时应该避免对周围环境产生不利影响。（4）场地条件要求：对于土壤调查布点需要综合考虑到场地周围的实际条件以及周边环境，这样才能够有效制定合理路线以及方法。（5）区域范围要求：在对土壤污染布点时必须合理划分出一定的区域范围并且根据实际情况划定相应的面积范围进行准确调查研究[3]。（6）分析指标要求：对于调查布点会考虑到不同污染物之间是否存在影响关系，这样才能更加了解其污染状况。

二、开展土壤污染调查工作的流程分析

土壤污染的原因很多，但目前还没有统一的标准。土壤污染调查布点需要注意的地方有很多，需要结合实际情况进行合理确定，同时要注意收集土壤污染特征因子、污染来源、环境风险、污染治理方法以及土壤污染治理技术等。根据污染特征因子，可分为：污染物种类因子（如有机物、无机物、生物)；污染类型因子（如水溶性物质、半挥发性物质)；污染物来源（如地下水污染来源)；污染物治理方法（如物理化学法（如高温氧化法、化学催化氧化法))。污染物种类因子也可以分为5种。根据不同污染物在不同地区的污染程度不同主要分为：重金属有机污染、有机磷污染物污染、氨类污染物污染和汞污染，并可以划分为污染地块（土壤）和污染场地）两类。因此，需要根据土壤污染情况，建立相应的土壤污染调查点。

（一）污染类型分析

开展土壤污染状况调查布点时，要注意收集土壤污染特征因子，并结合实际情况来确定土壤污染类型。重金属有机污染主要包括有机磷铅、汞、砷、铬、镉等；有机磷、有机砷、镉、铜、镍等。有机磷、有机汞属于急性毒性强的污染物，会对人类健康产生不良影响；有机磷会使植物细胞发生生物降解活动，从而降低植物抗病虫害能力；有机磷、有机汞都是急性毒性强气体，具有很强的刺激性；它们在自然界广泛存在，并会被微生物转化为具有毒性的有机物。它们都具有很强的挥发性和渗透性.可以进入人体而引发慢性疾病。另外水溶性有机污染物还会通过食物链进入人体造成损害，因此需要对这些污染进行调查，建立相应调查点位及调查员。汞污染是在特定条件下可以发生水溶液降解或生物降解，主要表现在水中溶解度降低或溶解度增加而造成水中汞在人体内蓄积，危害人体健康和生命安全；另外由于重金属在被污染后由于吸附和氧化作用而不能完全被排出体外，会对人体会产生一定程度危害.因此要建立相应调查点才能有效发挥污染型分析的作用。

（二）污染区域划分

根据调查点位设置，可以划分为以下三种类型：第一种类型是位于地表以下1m-3m的地表土层。通常情况下，地表下的土层已经被污染，因此在进行采样时需要对周围的土层进行采样。第二种类型是位于地表上部的土层（地下水的污染主要来自工业开采过程中的石油开采或者废渣堆放过程中所排放的有害气体）以及地下部分（含地下水位）。对于这三种类型中的一种来说，可能出现土层越厚地下水越深或地下水位越高的情况，因此可以对其进行单独采集采样。由于目前我国并没有制定相关的标准来判定土壤污染区域划分是否合理，因此这也成了限制污染区域划分的因素之一。

（三）污染治理方法

在制定土壤污染调查布点的过程中，必须对重金属污染、土壤污染以及其他污染物进行处理，并且对治理方法进行合理选择，确定适合我国的土壤污染治理方法。土壤污染治理方法包括物理去除、工程技术去除等方式。物理去除一般是通过对污染物进行物理作用将其降解为无害物质的方法；化学去除主要通过调整污染物的种类和理化性质达到对污染物的去除；工程手段去除主要是指通过采取生态修复技术将污染物净化为无害物质的方法。利用物理和化学方法进行土壤污染源治理能够降低土壤的污染物浓度，也能够减少土壤对环境和人体健康造成影响或者导致疾病等情况；同时通过工程技术进行污染治理可以避免土壤出现二次污染造成环境和人体健康隐患。工程技术是利用多种技术（如机械破坏、化学处理、生物治理等）使土壤达到一定数量并控制特定功能的工程技术，它可以提高土壤环境质量和人体健康水平，从而减少环境风险。

（四）场地分析检测技术

虽然目前土壤污染调查检测技术已经比较成熟，但在实际中使用的分析仪器种类很多，所以检测方法和监测范围也不尽相同。但由于检测设备和方式不一样，因此其实际应用情况还需要根据实际情况进行选择。在土壤污染调查布点过程中，应该合理选择土壤污染分析仪的种类，然后结合污染场地的特点进行针对性选择。根据不同的分析方法，可以分为：热释电分析法、化学分析法、电感耦合等离子体质谱法以及等离子体解吸技术等。在其中，热释电分析法是通过对样品中汞、砷等元素进行温度梯度分析后在样品上直接检测出汞的一种常用方法。这种方法可以快速准确地评估土壤中重金属的含量并给出各种分析结果。同时该方法还能根据各污染物含量的差异制定不同类型的污染物去除剂，从而进一步降低污染物对土壤本身的污染负荷从而达到消除土壤污染作用。

三、样品采集技术研究

（一）土孔钻探

钻探取样主要使用Geoprobe6712DT土壤地下水环境专用钻机，该钻机为土壤和地下水取样专用环境钻机，具有直压式土壤取样、直压式地下水取样、直压式土壤气取样、中空螺旋钻建井和原位药剂注射等功能，可用于土壤地下水取样、土壤修复等。使用该钻机土壤取样具有场地适应能力强、取样快捷、样品无交叉污染等优点。

土孔钻探前应对采样点下段地下罐槽、管线、集水井及检查井进行探查，如井下情况不清楚，可以选择手工钻探或者物探设备对井下情况进行探测。根据每个疑似污染地块布点方案所确定的深度进行钻探工作，实际钻孔时可以参考《重点行业企业用地调查疑似污染地块布点技术规定》做适当调整。

为了避免潜水层底板意外钻遇，应采取如下防范措施：（1）在进行调查之前，首先要搜集区域水文地质资料，了解潜水层及隔水层分布，埋深，厚度及渗透性情况，初步判断钻孔的安全深度。（2）入场正式开孔钻探前，首先在该点附近打设鉴别孔，并依据鉴别孔的地层及潜水位的不同，采样点的钻探深度也做了相应的调整。(3)优先选择对当地水文地质条件比较熟悉的钻探单位开展钻探作业。(4)钻探过程中对套管进行全程跟踪，靠近潜水层底板时用较小单次钻深对开采出的岩芯进行严密观测，如发现隔水层暴露，立即停钻；如发现钻遇隔水层时，立即提钻并在钻底到隔水层处投加足够的止水材料封堵，夯实后建井。

钻孔时参考土壤钻孔取样记录单上的具体规定填写土壤钻孔取样记录单并拍照记录取样点，钻进操作，岩芯箱和钻孔记录单；采样拍照的要求：按钻井的东、南、西、北四个方向拍照记录，图片要能够反映周围建构筑物和设施的状况，并以点位编号加E,S,W和N为东、南、西、北四个方向的图片名称；钻孔拍照的要求：要反映钻孔作业过程中的开孔，套管的跟进，钻杆的更换及取土器的使用，原状土样的采集等方面的作业要求，每项工作至少有一张图片；岩芯箱摄影要求：反映钻孔土层整体结构特征，着重土层地质变化及污染特征，每台岩芯箱摄影最少一张；其他照片还有钻孔照片（包括钻孔编号，钻孔深度等）、钻孔记录单照片等。钻孔完成后利用中海达V8 CORS RTK系统或者手持智能终端重测钻孔坐标并记录坐标及高程。此外，钻孔时污染土壤要统一采集处理，废弃一次性手套、口罩及其他个人防护用品要按普通固体废物处理要求采集处理。

（二）土壤样品采集分析

取样时应先对取样管中土壤颜色和气味进行观察，对所需取样层位进行专业判断，用剖管刀剖开柱状样并注意土壤样品保持原状，应尽量使样品量在取样深度上下均匀。起钻出样后，应优先考虑挥发性有机物（VOCs）的取样，其次是SVOCs及重金属的取样。

土壤中VOCs样品应当分别收集，不得将样品均质化或收集混合样。使用刮刀去除1cm-2cm左右表层土壤并迅速收集新土壤切面上的样本。对于VOCs土壤样品的检测，采用一次性土壤采样针筒在岩芯上挖5g左右的土，并推入加入10mL甲醇（色谱级或农残级）保护剂40mL褐色样品瓶中，推时使样品瓶稍微倾斜以防止保护剂溢出；低浓度取样5g土壤样品加搅拌子2个；高浓度取样5g土壤样品加甲醇2个；另取1瓶试样测土壤含水率不低于100g。所采样品应及时置于冷藏箱内4°C以下避光保存。

土壤重金属和其他样品收集时，使用采样铲把土壤移入自封袋内，所采样品应及时置于冷藏箱内并避光4°C保存。重金属土壤样品采集采用竹铲，非挥发性和半挥发性有机物（SVOCs）土壤样品采集采用不锈钢铲。取样时要排除石块和其他杂质，并保持取样瓶口螺纹的干净，以防密封不严。土壤被装入样品瓶中时，利用手持智能终端系统对样品编码，采样日期以及采样人员进行记录，并将其打印出来粘贴在样品瓶中（推荐使用一次性橡皮筋进行固定）。为避免样品瓶中编码信息的缺失，样品瓶的原标签上应同时手写样品编码及采样日期等信息，并要求文字清楚可识别。

根据规范，平行样数量不得低于地块样品总数的10%，且每块样品至少收集一份。当地块拟采集1个土壤平行样，每个平行样采集3个，其中2个送至检测实验室（无锡中证检测技术有限公司），另1个送至省级质检实验室（江苏省地质调查研究院（自然资源部南京矿产资源监督检测中心））。需要进行平行样采集的样点应当在相同地点深度上进行取样，当地块建议在每个平行样点的第二层位进行平行样采集。样品收集完成之后，使用便携秤对样品的重量进行秤取，并且及时进行记录，如果重量达不到要求就需要再次进行收集。平行样品都需在手持智能终端上进行二次编码。每次取样后，将取样工具中的泥土洗净，然后进行下一次取样。本地块土壤样品平行样定于1A01、1B01点进行采集，采集层3.5-4.5m。

采集土壤样品时，要针对取样工具，取样地点，VOCs及SVOCs取样瓶内土壤装样流程，样品瓶号，盛装柱状样的岩芯箱等进行、现场快测仪器的使用和其他关键环节的拍照记录每项关键信息最少有一张图片用于质量控制。

（三）现场土壤快速检测技术

采用光离子化检测仪（PID）快速测定土壤VOCs和X射线荧光光谱仪（XRF）快速测定土壤重金属，并做好现场记录。PID、XRF等现场快速检测仪器的最低检测限和报警限根据地块污染情况和仪器灵敏度等级设定，现场使用的便携式仪器的型号和最低检测限记录在“土壤钻孔取样记录单”中。对土壤VOCs进行野外快速测试，使用采样铲对VOCs采样的同一地点的土壤进行收集放入聚乙烯自封袋内，自封袋内土壤样品的容积要达到自封袋容积的1/2-2/3，采样完成，自封袋要放在背光的地方，以免阳光直接照射，采样后30分钟内要完成快速测试。试验过程中，尽可能揉碎土样，10分钟后晃动或振荡自封袋30秒左右，2分钟后静PID探头置于自封袋顶部空置的1/2位置，关闭自封袋并记录最大读数。样品快测结果记在“土壤钻孔取样记录单”上。

四、小结

通过本文的分析，在对土壤进行合理调查时，首先要制定合理的布点方案，通过合理的布点方案将不同地区的土壤环境进行统一分析研究，从而确保不同地区的土壤都能得到更有效的保护，保证我国土壤污染问题的有效控制。在采样方面也要严格按照不同地区的土壤特性来展开取样设计，要注重不同地区之间取样方式以及方法的一致性，避免出现污染问题进行调查研究时无法保证科学而准确的问题出现。同时，要明确采样方法，并及时调整采样方式，只有这样，监测数据才能更加科学、准确。