基层生态环境监测中土壤样品采集技术分析

刘新荣

（中科泰检测（江苏）有限公司，江苏 泰州 225700）

引言

基层生态环境监测是国家各类生态环境基础数据和信息的主要来源，而土壤样品采集在基层生态环境监测中扮演着至关重要的角色，是获取土壤生态环境信息的基础，也是进行科学研究和决策的重要依据。因此，土壤样品采集技术在近年来逐渐发展成为了解和评估一个地区土壤生态环境状况的重要手段。

1 生态环境监测及其重要性

生态环境监测是指通过一定的技术手段和科学方法，对影响和可能影响人类以及动植物生存发展的环境质量状况、影响环境质量的因素代表值进行监视性调查、测定，从而掌握、研究、预测和确定环境受污染、受破坏等质量状况及其变化趋势的行为和过程。

生态环境监测可以帮助人们全面了解相关区域的环境情况，因地制宜开展环境保护以及生态环境改善工作，正确协调人与环境之间的关系，从而提高环境保护工作的效率和质量。通过生态环境监测，人们可以了解自然资源的利用状况和变化趋势，为制定可持续发展战略提供科学依据[1]。同时，生态环境监测有助于及时发现和解决环境问题，保障生态环境的健康和可持续发展。

2 土壤样品采集在生态环境监测中的地位与作用

土壤样品采集在生态环境监测中具有非常重要的地位和作用。

首先，土壤是生态环境的重要组成部分，土壤质量直接影响生态系统的健康和稳定。通过对土壤进行采样和分析，可以了解土壤的理化性质、污染状况、养分状况等，从而对土壤质量进行评估和预测，为环境保护和生态修复提供科学依据。

其次，土壤样品采集是进行土壤污染调查和评价的基础。随着工业化和城市化的发展，土壤污染问题日益突出，通过对土壤样品进行采集和分析，可以了解土壤污染的状况和来源，评估土壤污染对环境和人类健康的影响，为制定土壤污染防治政策和措施提供科学依据。

最后，土壤样品采集也是进行土地利用规划、农业生产、土壤资源保护等工作的基础。通过对土壤样品进行分析，可以了解土壤的适宜性、肥力状况、质地结构等信息，为土地利用规划提供科学依据，指导农业生产，促进土壤资源的可持续利用[2]。

3 土壤样品采集技术概述

3.1 土壤样品的类型和采集目的

土壤样品的类型和采集目的主要取决于监测或调查的需求和目标。

一般来说，根据采样点的位置和深度，可以将土壤样品分为表层样品和剖面样品。表层样品通常在土壤表面进行采集，而剖面样品则需要挖掘一个剖面，以观察并采集不同深度的土壤样品。

根据采样时是否扰动土壤，可以将土壤样品分为原状土样和扰动土样。原状土样是指在采样过程中不扰动土壤，尽可能保持其自然状态，而扰动土样则是指在采样过程中会扰动土壤，如通过挖掘、破碎等方式获取的样品。

根据采样时是否改变土壤的水分状态，可以将土壤样品分为干燥土样和新鲜土样。干燥土样是指采样后进行干燥处理的样品，而新鲜土样则是指采样后保持其自然水分状态的样品。

3.2 土壤样品采集的方法和技术

3.2.1 土壤样品采集的方法和技术步骤

规划和准备。要明确采样工作的目标和要求，并为此做好详细的规划。要了解并遵守相关的技术规范和标准操作流程。组建一个由专业人员组成的团队，包括野外调查经验丰富、熟悉土壤采样技术的人员。在采样前，进行必要的培训和文件学习，以熟悉整个采样流程。

信息收集。收集关于采样区域的各种信息，包括地图、土壤类型、地质信息、土地利用情况、植被分布、环境敏感点和历史土壤状况等。这些信息将有助于确定合适的采样点位和深度。

现场勘查和布点设计。在现场进行实地考察，验证初步布点的可行性，如用GPS校正定位。根据实际情况调整和优化采样点位。

采样工具准备。根据采样需求，准备相应的工具和设备。包括各种采样工具，如锹、铲、取土钻、竹片等，以及用于记录和保存样品的样品瓶、文具、标签等。还要考虑到安全防护用品和运输冷藏设备。

采样实施。根据预定的方案和实际需要选择合适的采样方法。例如，对于表层土壤，可以在多个位置混合采集；对于深层土壤，可能需要钻孔取样。另外，还可以使用样网或路径进行系统性采样。

样品处理和运输。在采样完成后，对样品进行适当的处理和保存，并按照规定的方式进行运输，以确保样品的完整性和质量。

数据记录和处理。对采样的数据进行记录，包括点位、深度、时间等信息，并处理和分析这些数据，以得出所需的土壤信息。

3.2.2 根据不同目的和实际情况选择采样方法和技术

表层土壤采样。表层土壤指土壤表面0～20 cm的范围。这是最常见的采样深度，适用于一般土壤测试和土壤肥力评估。采样时可以使用小铲子或锄头将土壤从多个位置混合采集，以保证样品的代表性。

剖面土壤采样。剖面土壤采样是为了研究土壤的垂直分布情况。采样时需选择代表性的土壤剖面，并按照不同深度（如0～15 cm、15～30 cm、30～60 cm等）进行采样。这可以用于研究土壤性质的变化和根系分布等。

样网采样。样网采样是将土壤样品按照网格状的布局进行采集。这种采样方法适用于大面积土壤调查和空间变异性研究。根据需要，样网可以是正方形、矩形或六边形的形状，并根据采样密度进行土壤采样。

路径采样。路径采样是沿着指定的路径进行采样，适用于研究土壤污染物的分布情况。比如，在研究道路旁的土壤污染时，可以沿道路每隔一定距离采集土壤样品。

钻孔采样。钻孔采样是通过钻探设备将土壤样品从较深的土层中获取。

4 基层生态环境监测中土壤样品采集技术的实践应用

4.1 确定采样点位和数量

采样点位和数量是进行土壤样品采集的关键步骤之一。在选择采样点位时，为了确保采样点能够充分代表监测区域的土壤类型、污染状况、养分状况等特征，需要考虑区域代表性和分布均匀性。首先，环境监测机构需根据监测区域的地形、地貌、生态植被和人类活动等特点，将整个监测区域划分为若干个小的子区域，每个子区域应具有相似的地貌类型、生态植被和人类活动特征。在每个子区域可以采用网格布点法或同心圆布点法等方式进行布点设计。网格布点法是将整个子区域划分为若干个网格，每个网格设置一个采样点；同心圆布点法是以子区域的中心为圆心，设置不同半径的同心圆，每个圆上设置一个采样点。其次，确定采样点数量。采样点的数量需要根据监测目的、区域面积和地形等因素进行合理设置。一般来说，采样点的数量应足够多，以便能够充分代表子区域的土壤特征。

4.2 选择合适的采样工具和设备

选择合适的采样工具和设备需要考虑多种因素，包括土壤类型、地形条件、采样深度、准确性和可靠性、安全性和易用性等。根据实际情况选择适合的工具和设备可以确保采样的代表性和准确性，为后续的样品处理和分析提供可靠的基础。如不同的土壤类型和质地需要使用不同的采样工具。例如，对于砂质土壤，使用铁锹或铁铲等简单工具可能会导致采样不均匀或样品质量下降，因此需要使用取土器等专用工具。不同的地形条件也会影响采样工具的选择。同时，采样深度需要参考具体的检测目的和要求。较浅的采样可以使用简单的工具如铁锹或铁铲，而较深的采样则需要使用钻探设备或取土器等专用工具。为了确保采样的代表性和可重复性，需要选择准确性和可靠性较高的采样工具和设备。

4.3 制定详细的采样计划和时间表

在制定采样计划和时间表之前，环境监测部门需要明确监测的目的和要求，如了解土壤污染状况、养分状况、生物多样性等。这有助于确定需要采集的样品类型、数量和监测指标等。需要同时收集与监测区域相关的资料，如地形图、土壤图、植被图、土地利用图等，以及了解当地的气候条件、农业活动等情况。这些资料有助于确定采样点位和数量、采样深度等。然后根据监测目的和要求，制定详细的采样计划。包括采样点位的具体位置、采样深度、采样量、采样时间等内容。在制定采样计划和时间表时，需要确定样品处理和保存的方式。包括样品晾晒、过筛、装袋等处理方式，以及使用标签或编码进行标识。对于不稳定或易分解的样品，需要进行冷藏或冷冻保存，以确保样品的质量，还需要考虑安全性和防护措施。

4.4 实施采样

采样人员到达预先确定的采样点位，根据地形、地貌、生态植被和人类活动等特点，选择合适的采样点。同时，记录采样点的坐标信息，以便后续数据处理和分析。结合监测目的和要求，明确需要采样的深度和数量，并使用适当的工具和设备进行采样。如使用铁锹或铁铲挖掘表层土壤，使用钻探设备或取土器采集较深层土壤。在实施采样时，需要遵循规范和流程进行操作，记录相关的信息和数据，如采样点位坐标、土壤类型、颜色、质地、结构等信息，并拍摄现场照片以备后续使用。在采样结束后，整理和记录采样的信息和数据。这些数据将为后续的数据处理和分析提供可靠的基础。

4.5 样品的处理和保存

采样人员需在现场对采集的土壤样品进行处理和保存，以防止样品变质或污染，确保样品的质量和安全性。一般采取将样品晾晒、过筛、装袋等处理方式，并使用标签或编码进行标识。例如，对于较为干燥的土壤样品，可以在现场进行晾晒，以便去除多余的水分。晾晒时需要注意避免样品受到污染或变质。对于较大的土壤样品，需要进行过筛处理，以便将样品过筛成较小的颗粒，方便后续处理和分析。对于不稳定或易分解的样品，需要进行冷藏或冷冻保存，以确保样品的质量和安全性。冷藏或冷冻保存需要使用专门的设备，并严格按照操作规程进行。

4.6 样品的运输和转运

采集好的土壤样品需安全运输到实验室或者指定的地点进行进一步处理和分析。在运输过程中要确保样品的安全性和完整性，防止样品破损或污染。要按照相关规定进行样品转运和交接，确保样品的质量可控。比如，工作人员需根据实际情况选择合适的运输方式，如汽车、火车、飞机等，以确保样品能够安全、迅速地送达实验室或指定的地点。需根据运输方式准备相应的运输工具，如箱子、袋子、泡沫盒等，以确保样品在运输过程中能够得到充分的保护。在装载样品时，要确保样品不会因为震动、碰撞等原因而破损或污染。对于易碎或敏感的样品，要采取特别的保护措施。在运输前，要对样品进行标记和记录，包括样品名称、编号、采集时间等信息，以便后续追踪和管理。对于需要特殊保存条件的样品（如冷藏或冷冻），要确保在运输过程中能够保持适当的温度和湿度，以防止样品变质或损坏。待样品到达实验室或指定地点后，要及时将样品转运到实验室进行进一步处理和分析。在转运过程中要确保样品的安全性和完整性，防止样品破损或污染。同时，要按照相关规定进行样品交接，确保样品的质量可控。在转运结束后，要对转运过程进行记录和报告，包括运输方式、运输时间、运输人员等信息，以便后续追踪和分析。

5 典型案例介绍与分析

2019年，生态环境部会同相关部门组织开展了全国农用地土壤污染状况详查。这是中国首次针对农用地开展的全面、系统、深入的土壤污染状况详查，旨在摸清农用地土壤污染的种类、分布及其对农产品质量的影响。

在这次详查中，采样监测人员对全国31个省（区、市）的6.3万余个点位进行了采样监测。他们采用了统一规范的采样设备、标签、编码等手段，确保样品的代表性和准确性。同时，对于采样过程中可能产生的误差，也通过多点混合采样、质量控制等措施进行了有效控制。

在样品处理和保存阶段，采样人员将样品进行了适当的处理和标识，并采用冷藏或冷冻保存的方式，以确保样品的质量和安全性。同时，在样品运输和转运过程中，也采取了有效的保护措施，防止样品破损或污染。

通过这次详查，发现我国农用地土壤污染状况总体稳定，但仍有部分点位存在超标现象。其中，重金属是主要的污染物之一，如镉、铅等元素在部分地区存在超标现象。这一发现也为我国农用地土壤污染防治提供了科学依据。

6 发展趋势与未来展望

6.1 监测技术的进步

随着科技的不断发展，土壤重金属污染监测技术也将不断进步。未来，将有更先进的仪器设备和检测方法出现，如高灵敏度、高分辨率的质谱仪和光谱仪等，能够更准确地检测土壤中的重金属元素及其含量。同时，随着大数据、人工智能等技术的普及，土壤重金属污染监测的数据处理和分析能力也将得到提升。

6.2 监测网络的完善

为了更好地掌握土壤重金属污染的分布和动态变化情况，需要建立更加完善的监测网络。未来，监测网络将覆盖更多的地区和类型，包括城市、农村、工业区、农田等，实现对各类土地资源的全面监测。同时，监测网络的智能化水平也将得到提升，实现数据的实时采集、传输和处理。

6.3 监测标准的更新

随着人们对土壤重金属污染的认识不断深入，监测标准也将不断更新。未来，监测标准将更加注重土壤类型、土地利用方式等因素对土壤重金属污染的影响，制定更加科学、细致的监测标准和规范。

6.4 监测结果的应用

土壤重金属污染监测结果的应用也将更加广泛和深入。未来，监测结果将为政府决策、环境保护、农业生产等领域提供更加准确、全面的依据。同时，随着公众环保意识的提高，公众也将更加关注和参与土壤重金属污染的监测和治理过程。

7 结语

基层生态环境监测中的土壤样品采集技术是一项严谨而重要的工作。通过科学合理的采样方法，人们可以获取到准确、可靠的土壤数据，为环境保护、生态修复和土地利用规划等工作提供有力的支持。在未来的工作中，人们仍需要不断学习和探索，提高土壤样品采集技术的水平，确保监测数据的准确性和可靠性，同时加强公众对土壤环境保护的意识，共同推动基层生态环境监测事业的发展。