如何掌握土壤采樣的準確性
發(fā)布時間：2018-10-09 15:39:17
土壤是個開放體系，在生態(tài)系統(tǒng)中，土壤位于水圈、大氣圈、巖石圈和生物圈的核心圈。土壤圈本身是個開放體系，和四個圈層存在著物質和能量的交換。大氣圈和水圈的污染物質一部分會進入土壤，造成土壤污染。根據(jù)進入途徑的不同，重金屬等污染物在空間分布上有著很大的差別。對于通過點源如冶煉廠的污染排放進入土壤的污染物，其以污染點為中心分布，同時，污染物的空間分布還受常年主導風向的影響顯著，點源的影響范圍和程度受到點源的排放量、煙囪高度、地形、氣象條件的影響。
對于水源污染，一般呈現(xiàn)沿著河流兩岸污染的線型分布特征，且受地形影響很大。由于土壤具有較大的吸附性能，進入稻田后，重金屬在田塊中非常不均勻。據(jù)日本科學家研究，一個54米長的田塊中，鎘、鋅、鉛等元素的濃度可以相差一倍，鎘分別是2.02和1.04毫克/千克，銅分別是348~168毫克/千克，鋅分別是101~53.1毫克/千克;且田塊左右兩側數(shù)值也不盡相同。而在我國臺灣地區(qū)的研究中，一個50米的田塊進水口的鎘濃度可以高達7.0毫克/千克，而出水口可以低到0.2毫克/千克，相差高達35倍。如果沒有多點采樣，容易對田塊的污染狀況進行誤判。
在大氣、水等環(huán)境要素中，唯有土壤是個最不均勻的介質。土壤是一個多相的疏松多孔體系，同時也是一個膠體體系、化學體系、生物體系，還是一個氧化還原體系。
所以污染物進入土壤后悔發(fā)生各種各樣的物理、化學和生物學過程而重新分布。固然到達土壤表面的污染物主要分布于土壤的表面，但重金屬主要是被黏土礦物部分吸附，因此其之后的分布則受到黏土礦物分布的影響。有研究測定土壤表層0-15厘米的土壤鎘含量為5.0毫克/千克，但如果分離出其黏土部分，測定到的鎘含量則高達18毫克/千克。由于土壤中鎘主要吸附在其中的黏粒上，所以采集土樣時主要是土壤質地的差異將帶來顯著影響。
因此，在耕作過程中，土壤顆粒的再分布容易造成土壤重金屬的分異。有日本科學家研究表明，在進行犁耙田后，由于土壤黏粒的上浮以及隨后其沉淀于土壤表層，水田表層3厘米土層的重金屬含量可以比其下的土層高出一倍以上。所以采樣時務必上下均勻取樣，否則容易帶來誤差。
在進行重金屬分析的采樣過程中，除了避免采樣工具和器具帶入的污染外，必須確定采樣方式(蛇形、對角線、梅花點等)，進行多點采樣(通常5點或以上)、采集混合樣;單點采樣則必須是上下均勻采樣。而對其他有機污染物的采樣，考慮到污染物的性質(揮發(fā)性、光分解等)，更應該采取各種相對應的采樣對策，以確保采樣帶來的誤差降到最小。
在了解污染源、污染方式以及污染歷史和現(xiàn)狀的基礎上，全面考慮土壤的類型、成土母質、地形、天然植被或農(nóng)作物等情況安排采樣點。采樣點的布置方式如圖1。如果田塊不大、形狀規(guī)則，可用對角線法和梅花形法；如田塊形狀不規(guī)則，地形有變化,或面積較大,可用棋盤式法或蛇形法。力求采樣點的情況能代表主要的土壤類型及其污染程度；同時要采集未受污染的土壤作為對照。污染物在土壤中的分布，既有因距離污染源的遠近而引起的水平差異，還有因時間和其他因素的不同而造成的垂直差異，因而還要根據(jù)土壤剖面層次分層采集土樣。土壤剖面分層要考慮到各類土壤的發(fā)生層次，并考慮土壤不同的機械組成、結構、有機質含量等，選擇最有代表性的均勻的層次部位采集土樣。有時為了完整地反映污染物在剖面中的分布特點，采取連續(xù)采樣法。例如表層土以每5厘米為一單元分層，心土和底土以每5或10厘米為一單元分層，進行連續(xù)采樣。一般先取底層土樣，再向上逐層取樣。
采集土壤樣品的時間和數(shù)量，視采集的對象和目的而定。如為測定某種農(nóng)藥殘留量，要在當年施用這種農(nóng)藥前采集，或者在作物成熟時、與植物樣品同時采集。由于研究目的不同，對土壤樣品的采集也有不同的要求。如研究土壤物理性質，要求采取原狀土樣，即所采土樣應保持其自然結構和水分狀態(tài)。研究土壤水分和農(nóng)作物產(chǎn)量的關系，要求在各個生長期采集深2～3米處的土壤樣品。為研究土壤形態(tài)特征，要求采樣層次間界線清楚，能觀察到各發(fā)生層的結構、質地、新生體、地下水位等。研究土壤化學性質用的土樣，只要求在特征深度處能采到足夠數(shù)量（如1～2公斤）的樣品，而不必保持原來的形狀。
