淺談污染場地土壤調(diào)查布點和采樣方法

許子平

（廣州檢驗檢測認證集團有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展，人們的環(huán)保意識增強，污染防控與治理成為社會各界關(guān)注的要點。以土壤污染為例，主要包括無機污染物、有機污染物兩大類，評估污染程度、確定污染原因、制定治理方案，都離不開污染場地土壤調(diào)查數(shù)據(jù)[1]。現(xiàn)有法律法規(guī)中，對土壤污染調(diào)查工作提出明確標準和要求，提高調(diào)查布點與土壤采樣的科學(xué)性、規(guī)范性是進行數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，也是污染治理修復(fù)的關(guān)鍵一環(huán)。現(xiàn)有文獻報道中，相關(guān)研究多集中在污染原因和處理方法上，關(guān)于土壤調(diào)查布點與采樣的內(nèi)容較少。

1 污染場地土壤調(diào)查流程和目標

1.1 調(diào)查流程

（1）污染識別。有外源污染物進入土壤，土壤質(zhì)量明顯下降，且污染物濃度超過限值，說明土壤發(fā)生污染；（2）調(diào)查分析。對污染場地的土壤進行全面分析，收集地質(zhì)、水文、氣候等資料，制定現(xiàn)場采樣計劃方案，明確調(diào)查工作目標；（3）采樣評估。按照規(guī)范要求對污染土壤采樣，經(jīng)實驗室檢測確定污染物類型、濃度，評估污染帶來的風險。

1.2 調(diào)查目標

（1）在調(diào)查過程中，得到全面的資料，確定污染范圍，分析土壤污染與地下水污染之間的關(guān)系；（2）根據(jù)相關(guān)資料和參數(shù)，劃定土壤污染等級，確定污染嚴重程度；（3）將污染場地劃分為清潔區(qū)和污染區(qū)（輕度、中度、重度），為后續(xù)治理修復(fù)工作提供參考。

2 污染場地土壤調(diào)查布點方法

2.1 布點原則

（1）點面結(jié)合。由點及線再到面，保證點位布設(shè)的全面性，確保采樣的代表性；（2）分區(qū)布點。在不同污染區(qū)域內(nèi)進行布點，調(diào)整不同區(qū)域的布點密度，污染程度越高，點位布設(shè)越密集；（3）經(jīng)濟適用。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，合理采用快速檢測、經(jīng)驗判斷等方法調(diào)整點位，在保證調(diào)查結(jié)果準確性的同時，盡量實現(xiàn)成本效益的最大化。

2.2 準備工作

（1）獲得污染場地的使用資料，包括歷史、規(guī)劃、生產(chǎn)狀況、污染排放、治理措施等，安排專業(yè)人員現(xiàn)場勘察，與現(xiàn)場人員交流，走訪知情人，如政府官員、生態(tài)環(huán)境部門人員、附近居民等，對場地污染情況進行總體了解；（2）以污染場地為核心，對周邊敏感區(qū)域進行考察，重點了解地下管網(wǎng)、地下水的分布情況，分析土壤污染與水污染的關(guān)系，提高點位布設(shè)的科學(xué)性、準確性[2]；（3）根據(jù)以上掌握的資料，制定布點實施方案，合理配置人員、設(shè)備和資金。

2.3 布點方法

（1）系統(tǒng)布點。污染場地環(huán)境復(fù)雜，土壤污染物類型多樣，而且污染源分布不均，此時應(yīng)采用系統(tǒng)布點法，對污染源進行重點監(jiān)測。實際操作時，可將污染場地劃分為大小相同的網(wǎng)格，網(wǎng)格線的交點即為采樣點；（2）隨機布點。污染場地內(nèi)的污染源分布較為均勻，污染物類型單一，土地使用功能相近，此時宜采用隨機布點法，兼顧質(zhì)量與效率。實際操作時，先將污染場地均勻劃分為多個區(qū)域，然后隨機挑選幾個區(qū)域進行布點，該點位要具有較強的代表性，能反映出整個污染場地的實際情況；（3）分區(qū)布點。污染場地內(nèi)的土地功能劃分清晰，例如劃分生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、污染處理區(qū)等，此時可采用分區(qū)布點法，針對不同區(qū)域進行布點。實際操作時，將污染處理區(qū)作為重點，增加布點密集度；生產(chǎn)區(qū)是次重點，生活區(qū)是普通點，有助于減少人力成本，提高調(diào)查工作效率。

3 污染場地土壤調(diào)查采樣方法

3.1 準備工作

污染場地土壤調(diào)查工作中，土壤采樣是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響了調(diào)查分析結(jié)果[3]。采樣前的準備工作包括：（1）進行現(xiàn)場調(diào)查研究，確認布點位置，制定采樣方案并進行完善；（2）以采樣方案為準，明確采樣目標和控制因素，準備采樣需要的儀器、設(shè)備及其他物資；（3）對調(diào)查人員進行安全教育，嚴格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范標準，并做好應(yīng)急預(yù)案，面對突發(fā)狀況時能冷靜、有效處理。

3.2 采樣流程

調(diào)查人員進入污染場地后，土壤采樣流程：（1）再次確認點位，保證點位準確無誤，且具有代表性；（2）備齊采樣需要的工具設(shè)備，通常土壤采樣使用土鉆、鐵鏟、鐵鍬等，能滿足全層、等量、便捷的要求。地下水采樣需使用貝勒管，與膠囊式樣品過濾器、手泵、排空套件等配套組件連接后，方便樣品收集；（3）樣品保存，土樣一般使用塑料袋、布袋、玻璃瓶進行保存，水樣使用塑料瓶、玻璃瓶、頂空瓶進行保存。保存的同時進行標記，明確樣品的名稱、采樣部位、時間等信息；（4）將采樣工具設(shè)備清理干凈，對現(xiàn)場進行修復(fù)，必要時填埋整平。

3.3 采樣方法

污染場地土壤調(diào)查采樣主要分為表層采樣、分層采樣兩種方法。表層采樣法的采樣范圍是從地表向下50cm，適用于對照點土壤采樣或排除深層污染的土壤采樣。實際操作時，使用鐵鏟、鐵鍬即可完成采樣。如果取樣范圍內(nèi)有其他雜質(zhì)（如石塊、雜草、樹根等），則要在采樣前進行處理，保證采集樣品的單一性；分層采樣法是將土壤劃分為不同的層次，如表層、中層、深層，對不同深度的土壤分別采集、保存、檢測。實際操作時，需要使用專業(yè)的設(shè)備工具，例如土鉆、打井輔助設(shè)備、專用土樣采集器等。

3.4 樣品保存

采集到的土壤和地下水樣品要根據(jù)類型和性質(zhì)進行合理保存，否則會影響最后的檢測分析結(jié)果[4]。以土樣為例，如果是無機土壤，可用塑料袋或布袋保存。如果是含有揮發(fā)物質(zhì)的土壤，則要使用密閉、不透光的玻璃瓶保存，并且嚴格控制環(huán)境溫度，送檢時置于特定溫度的樣品箱內(nèi)。如果是含有重金屬的土壤，使用塑料瓶保存，并根據(jù)重金屬的特點添加保護劑。當土壤送至實驗室，整個采樣工作結(jié)束，及時整理相關(guān)資料，形成真實完整的記錄，主要內(nèi)容包括本次調(diào)查項目的基本情況、采樣點位信息、環(huán)境情況、采樣使用的工具設(shè)備、人員組織情況等。

3.5 測試分析

采樣完成后，需要在實驗室內(nèi)進行測試分析。以X 射線熒光光譜分析（X-Ray Fluorescence，XRF）為例，該技術(shù)是目前常用的一種快速檢測技術(shù)。其原理是分析樣品發(fā)出的X 射線，其中包含了被分析樣品化學(xué)組成的信息，對化學(xué)組成元素進行定性分析與定量分析。最初，XRF 應(yīng)用在土壤重金屬檢測中，隨著技術(shù)的進步，該檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛，例如有機農(nóng)業(yè)的土壤檢測、肥料重金屬篩查、工業(yè)污泥回收進料檢測等。XRF 快篩法具有操作簡單、靈敏度高、干擾因素少、不破壞樣品等優(yōu)點[5]。即使是管制最嚴苛的農(nóng)業(yè)用地與飲用水水源水質(zhì)保護區(qū)，采用手持式XRF 熒光元素分析儀（型號50kV KMX-RAY K-500），仍能有效進行分析與評估，XRF 熒光元素分析儀對重金屬的檢測能力如表1 所示。

表1 XRF熒光元素分析儀對重金屬的檢測能力

4 典型案例分析

為了進一步探究XRF 快篩法在土壤樣品分析中的價值，結(jié)合典型案例，對比XRF 分析結(jié)果和實驗室數(shù)據(jù)，提出污染土壤的治理修復(fù)對策。

4.1 調(diào)查區(qū)域概況

某污染場地調(diào)查項目，區(qū)域內(nèi)是以采礦、選礦為主要生產(chǎn)業(yè)務(wù)的重工業(yè)集中地，前期開展鉛、鋅、銻礦洗選工作，后期用來存放選礦廢水和尾砂，如今已停產(chǎn)閑置多年。該場地土壤污染主要是鉛、鋅、砷等重金屬污染，污染嚴重部位是排土場和尾礦庫。結(jié)合以往的調(diào)查數(shù)據(jù)，本次調(diào)查工作選擇在尾礦渣底部，該部分是最嚴重的污染區(qū)域。

4.2 土壤調(diào)查采樣分析

（1）實驗檢測設(shè)備。本次土壤調(diào)查工作中，現(xiàn)場檢測采用XRF 快篩法，設(shè)備型號是50kV KMX-RAY K-500。實驗室內(nèi)所用設(shè)備主要有ASF-9710 原子熒光光度計、ZA-3700 原子吸收分光光度計、Icap-7400 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀等。土樣檢測項目及方法：1）砷，依據(jù)GB/T 22105.2-2008，檢出限為0.01mg/kg；2）鉛，依據(jù)HJ 491-2019，檢出限為10mg/kg；3）鋅，依據(jù)HJ 803-2016，檢出限為1mg/kg；4）錳，依據(jù)HJ 803-2016，檢出限為0.4mg/kg。

（2）采樣和實驗方法。依據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》《建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》等文件，在本污染場地的尾礦渣處進行打孔，深度為8m，分別在土壤巖芯0.5m、1.5m、2.0m、3.5m、5.5m、6.5m、7.5m處采樣，每個樣品采集2 組，分別標記為A、B，A 樣品采用XRF 法檢測，B 樣品在實驗室內(nèi)檢測。

（3）結(jié)果對比分析。由表2 可知，針對砷、鉛、鋅、錳4 個指標的檢測，XRF 檢測數(shù)據(jù)與實驗室檢測數(shù)據(jù)的相對誤差在1.1%～22.6%。XRF 檢測砷、鉛、錳的數(shù)據(jù)誤差較小，檢測鋅的數(shù)據(jù)誤差較大。說明本次采樣分析工作中，XRF 快篩法測定土壤中的砷、鉛、錳元素準確度較高。

表2 XRF檢測數(shù)據(jù)與實驗室檢測數(shù)據(jù)的相對誤差

4.3 治理修復(fù)對策

（1）建立土壤質(zhì)量監(jiān)測體系。我國地域廣闊，土地資源豐富、類型多樣，不同污染場地中，土壤的污染特征也具有較大差異。要想提高污染防治水平，就要建立土壤質(zhì)量監(jiān)測體系，動態(tài)掌握土壤的質(zhì)量變化，推動區(qū)域性、全國性土壤質(zhì)量調(diào)查工作的開展。通過調(diào)查與監(jiān)測，能對土壤環(huán)境產(chǎn)生整體認知，進一步優(yōu)化資源配置，分區(qū)、側(cè)重開展污染治理工作，提高治理科學(xué)性。

（2）合理采用修復(fù)技術(shù)。針對土壤污染，目前常用的修復(fù)技術(shù)包括物理法、化學(xué)法、微生物法三大類，合理選擇修復(fù)技術(shù)才能提高治理效果。以微生物修復(fù)技術(shù)為例，以土壤中的微生物為對象，利用生物富集、生物轉(zhuǎn)化等原理，對重金屬進行固定、轉(zhuǎn)化，對有機污染物進行降解，最終降低土壤的毒性[6-7]。

（3）大力推行綠色清潔生產(chǎn)。土壤污染的源頭是重工業(yè)生產(chǎn)，在工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的大背景下，推行綠色清潔生產(chǎn)技術(shù)是避免污染產(chǎn)生的重要手段。治理修復(fù)工作中，要求政府部門大力提倡清潔生產(chǎn)，加強企業(yè)環(huán)境監(jiān)測，實行土壤污染責任追究制，倒逼企業(yè)進行技術(shù)升級與生產(chǎn)創(chuàng)新。同時，對相關(guān)人員、企業(yè)進行宣傳教育，增強環(huán)境保護意識，認識土壤污染與地下水污染之間的關(guān)系，從自身做起、從小事做起，推動綠色清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用。

5 結(jié)語

土壤污染不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，還會危害生物安全健康。污染場地土壤調(diào)查工作是進行污染治理與修復(fù)的基礎(chǔ)，科學(xué)布點與規(guī)范采樣才能保證分析結(jié)果的準確性。本文重點介紹了XRF 快篩法在土壤采樣分析中的應(yīng)用，結(jié)果證實與實驗室數(shù)據(jù)的相對誤差較小，可在類似項目中推廣。