- 耕地土壤重金屬污染調查與修復技術
- 龍新憲編著
- 7382字
- 2021-12-24 19:28:21
2.4 采樣點位的布設
2.4.1 采樣點位的布設原則與方法
《農田土壤環境質量監測技術規范》的布點原則堅持“哪里有污染就在哪里布點”,即將監測點布設在已經證實受到污染的或懷疑受到污染的地方。布點方法根據污染類型特征確定。①對于大氣污染型土壤:以大氣污染源為中心,采用放射狀布點法。布點密度由中心起由密漸稀,在同一密度圈內均勻布點。此外,在大氣污染源主導風方向應適當延長監測距離和增加布點數量。②灌溉水污染土壤:在納污灌溉水體兩側,按水流方向采用帶狀布點法。布點密度自灌溉水體納污口起由密漸稀,各引灌段相對均勻。③固體廢物堆污染型土壤:地表固體廢物堆可結合地表徑流和當地常年主導風向,采用放射布點法和帶狀布點法。④地下填埋廢物堆根據填埋位置可采用多種形式的布點法。⑤農用固體廢物污染型土壤:在施用種類、施用量、施用時間等基本一致的情況下采用均勻布點法。⑥綜合污染型土壤:以主要污染物排放途徑為主,綜合采用放射布點法、帶狀布點法和均勻布點法。⑦在污染事故調查等監測中,需要布設對照點來考察監測區的污染程度。選擇與監測區域土壤類型、耕作制度等相同而且相對未受污染的區域采集對照點,或在監測區域采集不同深度的剖面樣品作為對照點。
2.4.2 土壤環境質量監測采樣點位的布設要求
2.4.2.1 網格設定
針對調查區域耕地的分布狀況,研究其土壤重金屬含量及其空間變異特征,設定適宜的監測網格。例如,國家尺度上耕地監測網格可劃定為8km×8km。《農用地土壤污染狀況詳查點位布設技術規定》規定了表層土壤的布點精度:重度點位超標區按每500m×500m網格布設1個點位;中度和輕度點位超標區按每1000m×1000m網格布設1個點位;在已查明屬于地球化學高背景的區域,原則上按每1000m×1000m網格布設1個點位;重度、中度點位超標區內重點污染源聚集的地區(企業聚集影響區),可根據實際情況適當提高布點精度;土壤污染問題突出區域的詳查單元按每500m×500m網格布設1個點位,根據農用地具體分布可酌情調整。
2.4.2.2 網格篩選
將劃定好的網格數據疊加監測區域土地利用現狀圖層,計算網格內耕地面積,按照面積占優法篩選出耕地面積超過一定比例的網格(對于土地利用破碎化的地區,可降低篩選比例),得到監測區域內需布設監測點位的網格,網格中心點即為初始點位。
2.4.2.3 利用GIS技術設置4個限制條件
利用GIS技術設置4個限制條件,分別是:①利用土地利用解譯數據提取監測區域水系圖層;②利用交通路網數據生成監測區域內主要交通干線兩側各150m緩沖區圖層;③利用污染源點位數據生成監測區域內污染源600m緩沖區圖層;④利用遙感解譯數據,生成監測區域居住用地300m緩沖區圖層。
將上述得到的4個圖層融合后與篩選網格相疊加,生成可布點區域。將初始點位調整到可布點區域最合適位置。
2.4.2.4 疊加土壤類型
將調整后的初始點位與土壤類型圖作疊置分析,獲取點位對應的土壤類型,點位應覆蓋當地的主要土壤類型,否則在選取監測區域范圍內未覆蓋到的主要土壤類型圖斑中部位置新增點位。
2.4.2.5 整合歷史監測點位
將確定的網格點與歷史監測點位(如“十一五”全國土壤污染狀況調查點位和“十二五”全國土壤環境質量例行試點監測農田點位等)進行疊加分析,按照統一原則整合歷史監測點位。
2.4.2.6 點位調整與優化
利用高分影像逐一對布設的點位進行檢查,對不符合限制條件要求的點位進行如下調整:①將落在非目標土地利用類型上的點位調整到網格內目標土地利用類型上;②將落在水體的點位調整到網格內主要土地利用類型上;③將落在山地或難以到達的點位調整到山地周邊適宜位置;④將落在交通道路網150m緩沖區的點位調整到緩沖區外;⑤將落在行政區邊界的點位調整到面積占優的行政區內;⑥將落在居民點300m緩沖區的點位調整到緩沖區外;⑦將落在污染源300m緩沖區的點位調整到緩沖區外;⑧將過于靠近耕地圖斑邊界的網格點,適當往圖斑中部移動;⑨將落在非主要土壤類型圖斑上的點位平移至主要土壤類型圖斑上。
2.4.2.7 歷史點位替代
同一網格內,用最近的且符合要求(如土地利用類型、土壤屬性一致,非交通干線、居民點、污染源緩沖區內等)的歷史監測點位代替網格點。替代原則如下:①一個網格中只有一個監測點,且滿足規則的,直接保留,不滿足規則的,平移;②一個網格中有兩個或兩個以上監測點,若僅有一個滿足規則,則保留該點;③一個網格中有兩個或兩個以上監測點,若有兩個或兩個以上都滿足規則的,結合污染程度,保留較優點(與布點技術規定最相近的)。
2.4.2.8 網格合并
視需要和實際情況,可以對相鄰的網格進行合并,以減少監測點位數。①如果相鄰兩個點位所在網格的土壤類型和土地利用類型均一致,則可合并點位,但僅可合并一次,在被合并的網格間適當位置重新選取點位;②在受人類生產活動影響較小的區域(如新疆、西藏等)合并相鄰網格的次數可以適當增加。
2.4.2.9 現場核查
上述完成的點位僅為理論點位,還需對理論布設點位逐一進行現場核查,對于不符合要求的點位應按布點原則重新調整。
現場核查時必須采用定位儀準確到達理論監測點位,經緯度精確到小數點后5位?,F場對布設點位的以下內容進行確認:①土地利用類型;②土壤類型;③點位周邊環境;④是否具備采樣條件等,確認點位是否需要調整。對現場核查情況進行記錄,并填報現場核查記錄表(表2-1)。
表2-1 土壤環境質量監測網點位現場核查表(引自中國環境監測總站,2017)

“理論監測點位”屬于以下條件之一的根據“點位調整原則”,對該點位進行調整。①“理論監測點位”現場環境不具備釆樣條件;②“理論監測點位”的土地利用類型、土壤類型與現場核查情況不符,如“理論監測點位”的土地利用類型為“耕地”,現場核查的實際情況為“工礦和交通用地”;③“理論監測點位”距離交通道路150m以內,距離居民點300m以內,距離污染源(如垃圾廠、磚瓦廠、養殖場、煤礦、化肥廠等)600m以內;④“理論監測點位”的土地利用方式正在變化或將要變化(如規劃修建高速公路、鐵路等),不具有長期監測的連續性;⑤“理論監測點位”位于洼地、坡腳,水土流失嚴重或表土被破壞處,土壤為客土等不具代表性的地點。
現場核查點位調整原則有以下幾條。①就近原則。在“理論監測點位”周邊就近選擇符合要求的點位作為“調整后點位”。②一致性原則。“調整后點位”的土地利用類型、土壤類型與“理論監測點位”的土地利用類型、土壤類型保持一致,且不易發生變化。③規避原則?!罢{整后點位”應避開污染源、交通道路、居民區、城鎮、河(湖、庫、塘)等。④代表性原則。應選擇在地形穩定或原生土壤上布設點位。
2.4.3 土壤環境風險監控點位布設的要求
2.4.3.1 重點行業企業(含工業園區)周邊地區土壤
根據重點行業企業的污染特征,采用不同的布點方法。對連片或分布較近的企業可作為一個整體考慮。若企業或工業園區存在不同的污染類型,則選擇主要污染類型的布設方法進行點位布設。
(1)廢氣型企業周邊土壤
利用高分影像,繪制企業廠界范圍矢量圖,以企業廠界生成不同距離(推薦75m、200m、400m)的緩沖區,在主導風向(以當地氣象部門提供為準)的下風向,按照由近及遠的距離(推薦75m、200m、400m處)布設3個監測點位,并在企業廠界主導上風向2000m以外布設1個對照點位。廢氣型企業附近存在其他污染企業時,若屬于同類型污染(存在共同的特征污染物),應將附近企業連片考慮布點。
(2)廢水型企業周邊土壤
利用高分影像,繪制企業廠界范圍矢量圖,以企業廠界生成不同距離(推薦75m、200m、400m)的緩沖區,沿企業廢水排放水道,按照由近及遠的距離(推薦75m、200m、400m處)布設3個監測點位,并在廢水流向上游2000m以外布設1個對照點位。企業廢水排入城市污水管網時,順著企業廢水管網的方向,在離企業廠界不同的距離(推薦75m、200m、400m處)布設3個監測點位。企業外排廢水為封閉管道時,應從排水口(可能距離企業廠界一段距離)開始,順著企業外排口廢水的排放方向,在距離排水口不同距離(推薦75m、200m、400m)位點,布設3個監測點位。
(3)工業園區土壤
工業園區可參考廢水型企業和廢氣型企業點位布設方法。將工業園區作為一個整體考慮,利用高分影像,繪制工業園區廠界范圍矢量圖,以工業園區邊界生成不同距離(推薦75m、200m、400m)的緩沖區,沿污染物(廢水或廢氣)排放去向,按照由近及遠的距離(推薦75m、200m、400m)布設3個監測點位,并在工業園區2000m以外(廢水流向上游或主導上風向)布設1個對照點位。綜合污染型企業監測布點可綜合釆用放射狀、隨機、帶狀布點法,點位數量可適當增加。工業園區邊界以當地規劃為準。如果不能提供規劃的園區邊界范圍,則根據園區現場實際劃定邊界。
2.4.3.2 固廢集中處理處置場地周邊地區土壤
利用高分影像,繪制固廢集中處理處置場地矢量圖,生成不同距離(推薦75m、200m、400m)緩沖區。在固廢處置場廢水排放主方向上,按照由近及遠的距離(推薦75m、200m、400m)在不同的緩沖區各設置一個監測點,在其他三個方向適當距離(推薦200m處)各設置一個監測點。若某方向土地利用類型無法取土,則在可取土方向1km內適當位置布設監測點。若場地周圍有水源(含地下水)流過的,在水源流經場地的下游方向,距場地一定距離(推薦250m、500m、750m處)各設置1個監測點。在距場界2000m以外(主導上風向或地下水流向上游)布設1個對照點。
對于固體廢物焚燒處理為主的處置場地,可參照廢氣型企業點位布設方法進行點位布設。
2.4.3.3 油田周邊地區土壤
油田周邊地區土壤點位布設應綜合考慮油田區規模范圍、生產設施、地理位置、地形情況等。利用高分影像,確定油井分布情況,選擇有代表性油井,以井口為中心點,生成不同距離(推薦100m、500m、1000m)緩沖區,在緩沖區范圍內隨機布設一個監測點位。對于距離較近的井口,可作為一個整體進行點位布設;對于距離分散的井口,可考慮在井口生成的緩沖區重疊范圍內進行點位布設。在輸油管線、聯合站等油田區中落地原油污染嚴重的地塊應根據具體情況增加布點。輸油管線周邊土壤沿輸油管線分段布點,在管線的連接處或曾出現漏油事故地段可適當增加采樣點;聯合站周邊土壤以聯合站為中心放射狀布點,在地表水或地下水的徑流方向可適當增加釆樣點。
2.4.3.4 釆礦區周邊地區土壤
開闊地帶的采礦區:利用高分影像,繪制采礦區矢量圖,以礦口為中心,生成不同距離(推薦100m、500m、1000m)緩沖區,在緩沖區范圍內隨機布設一個監測點位。
依靠山體的采礦區:利用高分影像,繪制釆礦區矢量圖,以礦口為端點,生成不同距離(推薦100m、500、1000m)緩沖區。往非山體一側做90度的扇形,按照由近及遠的距離(推薦100m、500m、1000m處)處各設置一個監測點位。
尾礦庫:參照固廢集中處理處置場地周邊地區的點位布設方法進行點位布設。
2.4.3.5 歷史污染區域及周邊地區土壤
(1)污灌區
利用高分影像,繪制污灌區邊界矢量圖,以污灌區邊界生成一定距離(推薦500m)緩沖區,以污灌區及其緩沖區為范圍,建立一定大小的網格(推薦100m×100m)。篩選網格,將網格與緩沖區作疊置分析,保留落在緩沖區上的網格,并對保留下來的網格進行編號。查隨機數表,得到5~7個隨機數,將隨機數所對應編號的網格中心點作為監測點位。
(2)工業遺留遺棄場地
工業遺留遺棄場地內部點位布設參照《場地環境監測技術導則》。利用高分影像,繪制工業遺留遺棄場地邊界矢量圖,以工業遺留遺棄場地邊界生成一定距離(推薦500m)緩沖區,在緩沖區內建立一定大小的網格(推薦100m×100m)。篩選網格,將網格與緩沖區作疊置分析,保留落在緩沖區上的網格,并對保留下來的網格進行編號。查隨機數表,得到3~5個隨機數,將隨機數所對應編號的網格中心點作為監測點位。
2.4.3.6 集中式飲用水水源地保護區土壤
(1)河流型水源地
利用高分影像,以取水口和河面生成保護區范圍大小的緩沖區(推薦取水口上游不小于1000m,下游不小于100m,兩岸縱深不小于50m,有明確保護區范圍的飲用水水源地則在該范圍內布點,下同)。以取水口為端點,往非水方向距離取水口一定距離處(推薦100m)設置1個監測點位。在保護區范圍內建立一定大小的網格(推薦50m×50m)。篩選網格,將網格與緩沖區作疊置分析,保留落在緩沖區上的網格,并對保留下來的網格進行編號。查隨機數表,得到2~4個隨機數,將隨機數所對應編號的網格中心點作為監測點位。
(2)湖庫型水源地
利用高分影像,以取水口和湖(庫)面生成保護區范圍大小的緩沖區(推薦取水口半徑200m范圍的區域)。往非水方向距離取水口一定距離處(推薦100m)設置1個監測點位。在保護區范圍內建立一定大小的網格(推薦50m×50m)。篩選網格,將網格與緩沖區作疊置分析,保留落在緩沖區上的網格,并對保留下來的網格進行編號。查隨機數表,得到2~4個隨機數,將隨機數所對應編號的網格中心點作為監測點位。
(3)地下水型水源地
利用高分影像,以取水點為中心,生成不同距離的保護區范圍緩沖區(推薦25m、50m、100m)。在地下水水流上游方向上,距離取水口按照由近及遠的距離(25m、50m、100m處)布設3個監測點位處。
(4)水窖型水源地
利用高分影像,繪制水窖水源及其集水場地區域范圍。在東南西北四個方向,距離水窖水源及其集水場地大小一半的地點,設置4個監測點位。
2.4.3.7 主要果蔬種植基地(含設施農業)
監測點位的布設應以能代表整個產地監測區域為原則;不同功能區釆取不同的布點原則;宜優先選擇種植面積較大、代表性強,可能造成污染的最不利的方位、地塊,同時盡量覆蓋該種植區的全部種植類型。
利用高分影像,繪制果蔬種植基地矢量圖,依據種植基地面積大小,釆用網格法在其范圍內劃定一定大小的網格(推薦100m×100m)。通過隨機數法,得到5~7個隨機數,將隨機數所對應編號的網格中心點作為監測點位。設施農業點位應布設在設施內部,同時可適當增加監測點位數量。
栽培品種較多、管理措施和水平差異較大的,應適當增加釆樣點數。
2.4.3.8 規?;笄蒺B殖基地周邊土壤
利用高分影像,繪制畜禽養殖場矢量圖,以畜禽養殖場邊界生成一定距離(推薦500m)緩沖區,以緩沖區為范圍,建立一定大小的網格(推薦100m×100m)。篩選網格,將網格與緩沖區作疊置分析,保留落在緩沖區上的網格,并對保留下來的網格進行編號。查隨機數表,得到3~5個隨機數,將隨機數所對應編號的網格中心點作為監測點位。在距場界2000m以外(主導上風向或地下水流向上游)布設1個對照點位。
規模化畜禽養殖場地有污水排放的,沿養殖場地廢水排放水道帶狀布點,監測點按水流方向自納污口起沿單獨排水渠或直接排入的河流沿河(渠)由密漸疏,布點數量根據廢水排放水道的長度確定。
2.4.3.9 大型交通干線兩側土壤
利用高分影像,繪制大型交通干線(高速公路、國道、省道)矢量圖,以大型交通干線邊界生成一定距離(推薦50m和150m)緩沖區。原則上將交通干線按一定距離(推薦50km)等分,在每等分路段的中點任意一側,垂直交通干線方向上,距離交通干線邊界按照由近及遠的距離(推薦50m、150m)處布設2個監測點位(備注:由于各交通干線長度不可能完全是50km的整數倍,因此可根據實際長度進行等分,例如110km,等分點在55km處)。
原則上,1條公路各選擇使用時間較長的1個服務區(加油站)進行調查,服務區(加油站)按50m、150m在外側進行單側放射狀布點。
2.4.3.10 現場核查
所有理論布設點位均應逐一進行現場核查,對于不符合要求的點位應按布點原則重新調整?,F場核查時必須釆用定位儀準確到達理論監測點位,經緯度精確到小數點后5位?,F場對布設點位的以下內容進行確認:①風險監控區域中心及邊界;②風險監控區域主要布點對象(如污染行業企業廢水排口、油田區油井、飲用水水源地取水口等);③土地利用類型;④點位周邊環境;⑤是否具備采樣條件等。確認點位是否需要調整。對現場核查情況進行記錄,并填報現場核查記錄表(表2-2)。
表2-2 土壤環境質量監測網點位現場核查表(引自中國環境監測總站,2017)

“理論監測點位”屬于以下條件之一的根據“點位調整原則”對該點位進行調整。①“理論監測點位”現場環境不具備采樣條件。②“理論監測點位”存在局地污染源(如溝渠、廢物堆、糞坑、墳墓附近等)。對于風險對照點位距離交通道路150m以內,居民點300m以內,污染源(如垃圾廠、磚瓦廠、養殖場、煤礦、化肥廠等)600m以內。③“理論監測點位”的土地利用方式正在變化或將要變化(如工業園區的規劃用地),不具有長期監測的連續性。④“理論監測點位”位于洼地、坡腳,水土流失嚴重或表土被破壞處,土壤為客土等不具代表性的地點。
現場核查點位調整原則有以下幾點。①就近原則。在“理論監測點位”周邊就近選擇符合要求的點位作為“調整后點位”。②規避原則?!罢{整后點位”應避開局地污染源。對于風險對照點位,“調整后點位”應避開污染源、交通道路、居民區、城鎮、河(湖、庫、塘)等,距離交通道路150m以外,居民點300m以外,污染源(如垃圾廠、磚瓦廠、養殖場、煤礦、化肥廠等)600m以外。③代表性原則。應選擇在地形穩定或原生土壤上布設點位。
2.4.4 土壤環境監測點位的數量
《農田土壤環境質量監測技術規范》指出,土壤監測的布點數量要根據調查目的、調查精度和調查區域環境狀況等因素確定。一般原則是:①以最少點數達到目的為最好;②精度越高,布點數越多,反之越少;③區域環境條件復雜,布點越多,反之越少;④污染越嚴重,布點越多,反之越少;⑤無論何種情況,每個檢測單元最少應設3個點。
根據不同的調查目的,每個點的代表面積可以按照以下情況掌握,如有特殊情況可做適當的調整。①農田土壤背景值調查,每個點代表面積200~1000hm2。②農產品產地污染普查,污染區每個點代表面積10~300hm2,一般農區每個點代表面積200~1000hm2。③農產品產地安全質量劃分,污染區每個點代表面積5~100hm2,一般農區每個點代表面積150~800hm2。④禁產區確認,每個點代表面積10~100hm2。⑤污染事故調查監測,每個點代表面積1~50hm2。⑥農田土壤長期定點定位監測應根據監測區域類型不同,確定監測點的數量。工礦企業周邊農產品生產區,每個區設5~12個點;污水灌溉區的農產品生產區,每個區設10~12個點;大中城市郊區農產品生產區,每個區設10~15個點;重要農產品生產區,每個區設5~15個點。
2.4.4.1 土壤環境質量監測點位參考數量
土壤環境質量監測點位數量由環境保護行政主管部門根據國家規劃,兼顧土地利用類型、土壤類型、面積和人口因素等設置。最少點位數量應符合表2-3的要求。各地方可根據環境管理的需要,申請增加點位數量。
表2-3 土壤環境質量監測點位數量要求(引自中國環境監測總站,2017)

2.4.4.2 土壤環境風險監控點位參考數量
土壤環境風險監控點位最少數量應符合表2-4中參考數量的要求,各地方可根據監測對象的規模、年限、影響范圍及周邊環境條件等加密點位,應符合表2-4中加密數量的要求。
表2-4 土壤環境風險監控點位數量要求(引自中國環境監測總站,2017)

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