东乾土壤

2022年，我国全面启动土壤“三普”工作，对全国所有土壤进行普查建库。根据《HJ 834-2017土壤和沉积物半挥发性有机物的测定气相色谱-质谱法》和《HJ 1021-2019 土壤和沉积物 石油烃(C10-C40)的测定 气相色谱法》标准相关要求，土壤样品需采用冻干法进行样品干燥。单次分析测试过程中，半挥发性有机物测定往往需要至少20g冻干后土壤样品、石油烃测定往往需要至少10g冻干后土壤样品，并且根据相关质控等要求，需留出复验样品量，因此一般单个土壤样品至少需要冻干60g。　　在土壤样品的干燥过程中，如若土壤样品水分大于30wt.%则需要进行离心处理除去大量水分。样品在进入冻干前，需要进行预处理，其处理过程中所需工具主要有铲子、搪瓷盘、尼龙筛、玻璃培养皿、塑料薄膜、空气压缩机等。　　在搪瓷盘铺上塑料薄膜，将样品瓶中的土壤样品平铺在搪瓷盘中混匀后，以四分法取对角土壤样品。　　　　然后将土壤样品装入培养皿(d=90mm)中，每个培养皿盖上塑料薄膜，防止交叉污染。在薄膜上扎小孔避免影响样品干燥过程中的水分升华。冻干后样品经过筛分后分别获得20目、60目的土壤样品，每个样品筛分结束后用空气压缩机冲洗筛子。　　采用新芝的SCIENTZ-50YG，土壤样品经12小时冻干后，干物质含量≥99%，单机处理样品数量最多可达64个。　　　　钟罩款/原位款冷冻干燥机的土壤样品处理应用场景　　土壤样品经预处理后，在下班前放入冻干机，第二天上班即可过筛、分袋进行后续分析，提高时间利用率及样品处理效率。　　Advantage　　土壤样品冻干优势　　留存率高：干燥过程中可保留易挥发物质，保持土壤性状，使检测结果更精确。　　含水率低：冻干后样品含水率低，样品酥脆，便于研磨。　　简单高效：是真空干燥、模拟自然风干燥、晾干及烘干效率的几倍。　　上样量大：一台专业型设备一天可制备上百个土壤样本，一台设备即可满足样本前处理的需要。　　避免交叉污染：可完全避免不同批次及同批次的交叉污染。　　方便快捷：对于半挥发性有机物检测，专用的土壤冻干瓶即可用于采用，也可用于冻干，还可以用来封存样本。　　　　部分应用场景　　What　　什么是土壤|“三普”　　土壤普查是对土壤形成条件、土壤类型、土壤质量、土壤利用及其潜力的调查，包括立地条件调查、土壤性状调查和土壤利用方式、强度、产能调查。普查结果可为土壤的科学分类、规划利用、改良培肥、保护管理等提供科学支撑，也可为经济社会生态建设重大政策的制定提供决策依据。　　第三次全国土壤普查是一次重要的国情国力调查，对全面真实准确掌握土壤质量、性状和利用状况等基础数据，提升土壤资源保护和利用水平，落实最严格耕地保护制度和最严格节约用地制度，保障国家粮食安全，推进生态文明建设，促进经济社会全面协调可持续发展具有重要意义。　　2022年，启动土壤三普工作，完成技术规程制订、工作平台构建、外业采样点规划布设及培训宣传等工作，在31个省(自治区、直辖市)选择若干个县开展全面试点。对重点区域开展盐碱地调查，完成全面盐碱地普查。　　2023-2024年，各省(自治区、直辖市)全面开展普查，2024年底前完成全部外业采样和内业化验等工作，初步建成省级土壤普查数据库与样品库。　　2025年，完成省级普查成果汇总、验收，初步建成国家级数据库、样品库，形成全国耕地质量报告和土壤利用适宜性评价报告等，汇总形成全国土壤普查各类成果。　　Brief Introduction　　土壤样品分析流程　　土壤样品需要经过“样本采集与保存-试样制备-样本分析”三个过程进行土壤性状分析，依据不同的土壤类型及应用方面选择不同的土壤检测标准，例如：环保方面主要遵循《HJ/T 166-2004 土壤环境监测技术规范》、农用地重金属含量检测遵循《GB-15618-2018 土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准(试行)》、企业用地依据建筑用地标准《GB36600-2018建设用地土壤》标准等。　　　　样品制备过程主要有如下图所示，有“脱水-提取-净化-浓缩”四个过程。在具体样品制备过程中，需针对不同的样品检测要求，以不影响目标污染物分析为选用原则将不同的制备过程相结合。　　　　新芝冻干系列全家福　　　　新芝土壤全家桶*　　▼End

p 　　土壤重金属污染风险不仅与重金属全量有关，更与其存在形态密切关联。重金属的生物有效性一般是指环境中重金属元素在生物体内的吸收、积累或毒性程度，从某种角度上讲,形态分析是生物有效性的基础,而生物有效性是形态分析的延伸。目前大多数生物有效性的研究方法都是通过确定污染物在环境中的形态和分布,再将这些形态分布与生物体中污染物的富集量通过单元回归或多元回归等进行统计分析。 /p p 　　根据IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)的定义,形态分析是指表征与测定一个元素在环境中存在的各种不同化学形态与物理形态的过程。广义上讲，重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合态和结构态四个方面，即某一重金属元素在环境中以某种离子或分子存在的实际形式。狭义上的重金属形态是指用不同的化学提取剂对土壤中重金属进行连续的浸提，并根据所使用的浸提剂对重金属的形态进行分组。一般分为水溶及可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态以及残渣态。因浸提剂系列和浸提方法的不同，上述分组方法也有变化。 /p p 　　 strong 水溶及可交换态 /strong ：是指交换吸附在土壤粘土矿物及其它成分，如氢氧化铁、氢氧化锰和腐殖质上的重金属。该形态对土壤环境变化最敏感，最易被作物所吸收，对作物危害最大。 /p p 　　 strong 碳酸盐结合态 /strong ：是指与碳酸盐沉淀结合的重金属，该形态对土壤环境条件敏感，特别是对pH最敏感，随着土壤pH值的降低，离子态重金属可大幅度重新释放而被作物所吸收。 /p p 　　 strong 铁锰氧化物结合态 /strong ：是指与Fe2O3和MnO2等生成土壤结核的部分。土壤环境条件变化可使其中部分重金属重新释放，对农作物存在潜在危害。此形态的最大特点是在氧化还原条件下稳定性差。 /p p 　　 strong 有机物结合态 /strong ：是指以不同形态进入或包裹于有机质中，同有机质发生鳌合作用而形成鳌合态盐类或硫化物。该形态较为稳定，一般不易被生物所吸收利用 但当土壤氧化电位发生变化时，可使少量重金属溶出而对作物产生危害。 /p p 　　 strong 残渣态 /strong ：在连续提取法中，上述各形态重金属被提取后，剩余部分的重金属均可称为残渣态重金属。对这部分重金属的结合方式很难给出明确的概念。大部分学者认为，稳定存在于石英和粘土矿物等晶格里的重金属即为残渣态重金属。残渣态的重金属很稳定，对土壤重金属迁移和生物可利用性影响不大。 /p p 　　就提取剂而言，有多种类型，美国、欧洲和日本等国家标准中的提取剂包括：王水、NH4NO3、HCl、HNO3、NaNO3、HCl-HNO3-HF和水等。我国当前土壤重金属有效态的标准方法主要有：《土壤有效态锌、锰、铁、铜的测定》(NY/T 890-2004)、《土壤质量有效态铅和镉的测定》(GB/T 23739-2009)、《土壤检测 第9部分 土壤有效钼的测定》(NY/T 1121.9-2012)、《森林土壤有效锌的测定》(LY/T 1261-1999)、《森林土壤有效钼的测定》(LY/T 1259-1999)、《森林土壤有效铜的测定》(LY/t 1260-1999)和《土壤 8种有效态元素的测定 二乙烯三胺五乙酸浸提-电感耦合等离子体发射光谱法》(HJ 804-2016)等，基本都采用二乙基三胺五乙酸(DTPA)或0.1M盐酸浸提剂，也有部分采用硝酸-高氯酸-硫酸、草酸-草酸铵或EDTA浸提剂。 /p p 　　DTPA分子结构为： /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/insimg/e7a061cf-0596-44cc-85b9-9fc8ae5c57b3.jpg" title=" 8be6fee55d73b8c347db15cdec21b8a5.jpg" / 　　 /p p 　　DTPA能迅速与钙、镁、铁、铅、铜和锰等离子生成水溶性配合物，尤其对高价态显色金属配合能力强，因此能浸提出土壤中水溶及可交换态、碳酸盐结合态和部分铁锰氧化物结合态的重金属，相对于其全量而言，这些被认为是高度生物有效的形态。 /p p 　　表征农田重金属生物有效性的方法包括： /p p 　　(1 strong )实验模拟法 /strong ：根据重金属在土壤—水相互作用过程中的释放速率和释放机理，预测自然风化条件下土壤中重金属的潜在环境效应。 /p p 　　(2) strong 植物指示法 /strong ：生活在重金属污染土壤中的植物都能够不同程度地吸收一些重金属。通过分析这些植物体内重金属的含量，可以判断污染土壤中重金属的生物可利用性，从而判断土壤受重金属污染的程度。 /p p 　　(3) strong 化学浸提法 /strong ：即采用一种适当组成与组成量度的试验溶液(一种或几种试剂) 按照一定的土液比与浸提方法进行浸提, 然后测定浸提液中重金属的含量。如前所述的DTPA，虽然能在一定程度上表征重金属的生物有效性，但由于多种因素(土壤类型、酸度、多金属间的作用、金属在不同植物不同部分的迁移)对生物提取剂的影响，使其很难对多种金属的生物有效性准确表征。 /p p 　　影响重金属生物有效性的因素包括： /p p 　　(1) strong 土壤pH值 /strong ：土壤pH值对土壤中的重金属的形态有很大的影响，其发生变化时，土壤重金属的形态也会动态波动。 /p p 　　(2) strong 重金属之间综合作用 /strong ：土壤中重金属之间及与其他大量元素之间的复合污染也会影响其生物有效性,即重金属元素间的拮抗作用和协同作用影响重金属形态分布。 /p p 　　(3) strong 植物根际环境 /strong ：植物根的生长改变了土壤的某些物理、化学和生物性质 根际( rhizosphere) 是距离根毛大约0.22 mm 厚的土壤层，根际环境是一个复杂的、动态的微型生态系统。土壤中的微生物能够改变重金属生物有效性,从而影响他们在土壤-植物系统中的迁移和转化。 /p

实验室中，在对土壤进行相关的检测分析前，需要对样品进行前处理，以保证实验检测结果的准确。土壤样品的前处理主要有干燥、挑拣、研磨、筛分、分选、装瓶这六个过程，下面东方天净就来详细介绍一下每个过程的具体实验操作步骤。土壤样品检测前处理实验步骤一、干燥采集回实验室的土壤需要尽快进行干燥，常用的干燥方法有风干和烘干。风干是将取回的土壤样品置于阴凉、通风且无阳光直射的房间内，并将土壤在晾土架、油布、牛皮纸或塑料布上平铺成薄薄的一层。烘干是将土壤样品放置在土壤干燥箱进行加热干燥(温度不超过40℃)。在干燥过程中，当土壤样品达到半干状态时，须将大土块(尤其是黏性土壤)捏碎，以免干燥后结成硬块，不易压碎。此外，土壤样品在干燥时要防止酸、碱等气体以及灰尘污染，供微量元素分析用的土壤样品时，要注意不能用含铅的旧报纸或含铁的器皿衬垫。某些土壤性状(如土壤酸碱度、亚铁、硝态氮及铵态氮等)在干燥时会发生显著变化，所以涉及此类的分析项目需用新鲜的土壤样品进行测定，但新鲜土壤样品较难压碎和混匀，称样误差比较大，因而需采用较大的称样量或者多次的平行测定，才能得到较为可靠的平均值。二、挑拣在土壤样品干燥的过程中，应该随时将混入其中的植物残渣、新生体、侵入体挑拣出去。如果挑拣的杂物太多，应将其挑拣于器皿内，并在分类后称其重量，同时称量剩余土壤样品的重量，计算出不同类型杂物的百分比，做好记录。细小的植物根系，可在土壤研磨前利用静电或者微风吹佛的方法清除。三、研磨土壤研磨的方法有两种，一种为手动研磨，一种是利用专用的土壤研磨仪。手动研磨费时费力，但成本相对较低，土壤研磨仪虽然需要购置设备，不过可以大大提高实验效率，比如东方天净TJTR土壤研磨仪三五分钟即可完成土壤研磨。土壤研磨需要根据实验类型来确定研磨后的样品粒度，比如在土壤pH、交换性能及速效养分等实验测定中，就不可将土壤研磨太细，如果磨得过细，就容易破坏土壤矿物晶粒，使分析结果偏高。如果是测定土壤中硅、铁、铝、有机质及全氮的含量，为保证检测结果准确，就需要将土壤样品研磨至100目至200目。手动研磨：将干燥、挑拣后的土壤样品平铺在木板上，用木碾轻轻碾压，然后将碾碎的土壤用带有筛底和筛盖的1mm筛孔的筛网过筛。未通过筛网的土粒，铺开后再次碾压过筛，直至所有土壤样品全部过筛，只剩下砾石为止，切勿碾碎砾石。土壤研磨仪研磨：将待研磨的土壤样品和玛瑙材质的研磨球一起放入玛瑙球磨罐中，然后将球磨罐固定在土壤研磨仪的罐座上，即可打开设备进行研磨。使用TJTR土壤研磨仪，可在三至五分钟内将土壤样品研磨至200目左右。四、筛分在土壤研磨后，我们要用筛分的方法确定所有样品都满足实验要求的粒度，每次筛分的土壤样品需全部过筛，不可将难以磨细的粗粒部分丢弃，否则会造成样品组成的改变而失去原有的代表性，使得实验结果出现误差。另外筛分要使用尼龙材质的筛网，不能使用金属材质的筛网。筛分具体操作如下：①通过0.5mm筛孔：取部分通过1mm筛孔直径的土壤样品，经过研磨使其通过0.5mm筛孔直径，通不过的再研磨过筛，直至全部通过为止。过筛后的土壤样品可测定碳酸钙含量。②通过0.25mm筛孔：取部分通过0.5mm或1mm筛孔的土壤样品部分，经过研磨使其全部通过0.25mm筛孔，做法同①。此样品可测定土壤代换量、全氮、全磷及碱解氮等项目。③通过0.149mm筛孔：取部分通过0.25mm筛孔的土壤样品部分，经过研磨使其全部通过0.149mm筛孔，做法同②。此样品可测定土壤有机质。五、分选分选采用“四分法”取样，可将研磨过筛后的土壤样品平铺成圆形，分成四等分，取相对的两份混合，然后再平分，直到达到要求。注意留部分样品待用。六、装瓶将处理好的土壤样品装入具有磨塞的广口瓶、塑料瓶内，或装入牛皮纸袋内，容器内及容器外各具标签一张，标签上注明编号、采样地点、土壤名称、土壤深度、筛孔、采样日期和采样者等信息。所有样品处理完毕之后，登记注册。一般装瓶的土壤样品可保存半年到一年，待全部分析工作结束之后，分析数据核对无误，才能舍弃。此外，还需注意样品存放应避免阳光直射，防高温，防潮湿，且无酸碱和不洁气体等对处理好的土壤样品造成影响。有关土壤样品检测前处理的具体实验步骤就和各位分享到这里了，相信大家对土壤样品前处理都有了更深的认识和理解。土壤检测实验的影响因素较多，我们需要通过前处理来尽量减少这些影响因素，保证检测结果的相对准确。