土壤采樣如何減少誤差

土壤污染實(shí)際狀況的把握和風(fēng)險(xiǎn)管控的前提是采樣的代表性和檢測(cè)的準(zhǔn)確性。但是筆者在考察中發(fā)現(xiàn)，實(shí)際操作時(shí)，土壤采樣的代表性、采樣密度以及土壤檢測(cè)準(zhǔn)確性等有時(shí)卻成為了土壤檢測(cè)的技術(shù)瓶頸。

事實(shí)上，土壤本身是個(gè)高度不均勻的介質(zhì)，采樣誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分析誤差。

有研究對(duì)1畝地這樣一個(gè)土體性質(zhì)變化不大的地塊隨機(jī)選取9個(gè)樣點(diǎn)，分別采集9個(gè)土樣，分析土壤有效磷含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣品間的方差是平行樣的6倍，是儀器讀數(shù)重復(fù)的73倍，足見采樣誤差比起儀器分析誤差大得多。

同樣的，另一個(gè)案例對(duì)一個(gè)長40米寬32米的田塊進(jìn)行8米×8米的網(wǎng)格采樣，對(duì)所采的20個(gè)樣品分析全氮發(fā)現(xiàn)，采樣誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分析誤差。

因此土壤污染研究中的采樣問題可能成為時(shí)下土壤檢測(cè)行業(yè)的瓶頸。為此我們有必要說說土壤采樣如何減少誤差這一問題。

土壤是個(gè)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(gè)開放體系，和四個(gè)圈層存在著物質(zhì)和能量的交換。大氣圈和水圈的污染物質(zhì)一部分會(huì)進(jìn)入土壤，造成土壤污染。

根據(jù)進(jìn)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(duì)于通過點(diǎn)源如冶煉廠的污染排放進(jìn)入土壤的污染物，其以污染點(diǎn)為中心分布，同時(shí)，污染物的空間分布還受常年主導(dǎo)風(fēng)向的影響顯著，點(diǎn)源的影響范圍和程度受到點(diǎn)源的排放量、煙囪高度、地形、氣象條件的影響。

對(duì)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(jìn)入稻田后，重金屬在田塊中非常不均勻。據(jù)日本科學(xué)家研究，一個(gè)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(cè)數(shù)值也不盡相同。

在大氣、水等環(huán)境要素中，唯有土壤是個(gè)最不均勻的介質(zhì)。土壤是一個(gè)多相的疏松多孔體系，同時(shí)也是一個(gè)膠體體系、化學(xué)體系、生物體系，還是一個(gè)氧化還原體系。

所以污染物進(jìn)入土壤后會(huì)發(fā)生各種各樣的物理、化學(xué)和生物學(xué)過程而重新分布。固然到達(dá)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(cè)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(cè)定到的鎘含量則高達(dá)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(shí)主要土壤質(zhì)地的差異將帶來顯著的影響。

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(xué)家研究表明，在進(jìn)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(shí)務(wù)必上下均勻取樣，否則容易帶來誤差。

在進(jìn)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(duì)角線、梅花點(diǎn)等），進(jìn)行多點(diǎn)采樣（通常5點(diǎn)或以上）、采集混合樣；單點(diǎn)采樣則必須是上下均勻采樣。

而對(duì)其他有機(jī)污染物的采樣，考慮到污染物的性質(zhì)（揮發(fā)性、光分解等），更應(yīng)該采取各種相對(duì)應(yīng)的采樣對(duì)策，以確保采樣帶來的誤差降到最小。