3.生态系统中土壤有机质含量的测定
土壤有机质是土壤中各种形态有机化合物的总称，包括土壤中未分解和半分解的各种动植物残体、微生物代谢产物及其分解与合成的各种有机形态（腐殖质等）三类物质。土壤有机质既是植物矿质营养和有机营养的源泉（本身含有氮、磷、钾、钙、镁、有机碳、硫和其他微量元素，以及各种简单的有机化合物），又是土壤中异养型微生物的能源物质，同时也是形成土壤结构的重要因素。土壤有机质直接影响着土壤的耐肥性、保墒性、缓冲性、耕性、通气状况和土壤温度等，因此，土壤有机质是鉴别土壤肥力的重要标志。土壤有机质含量是指单位体积土壤中含有的各种动植物残体与微生物及其分解合成的有机物质的数量。一般以有机质占干土重的百分数表示。目前，测定土壤有机质含量比较普遍的方法是重铬酸钾容量法。其实验原理请参考本书实验3.3内容。
1.1.7生态环境监测方法与技术
随着人类社会的发展，全球性的环境污染和生态破坏给人类的生存和发展带来了空前的威胁和挑战。为了正确认识环境质量，解决现存或潜在的环境问题，保障人类的可持续发展，生态环境监测越来越成为生态环境保护过程中一项必不可少的基础性工作。
生态环境监测通常可分为水质监测、空气监测、土壤监测、固体废物监测、生物监测、物理污染监测等内容。
生态环境监测的一般程序为：现场调查—监测方案设计—样品采集—样品预处理—样品分析测试—数据处理—综合评价—提出治理方案与措施等。
生态环境监测方法与技术包括野外采样技术、样品预处理技术、分析测试技术以及数据处理技术等方面。
1.生态环境样品的野外采集技术
样品的野外采集是生态环境监测过程中一个重要的步骤。采集的样品必须具有代表性和完整性，即在规定的采样时间、地点，用规范的采样方法，采集符合被测样品真实情况的样品。这样才能保证分析测试结果和最终综合评价结果的准确性和可靠性。
1）水样的采集
（1）水样的分类
①瞬时水样。它是指在某一时间和地点从水体中随机采集的分散水样。对于水体流量和污染物浓度都相对稳定的水体，采集瞬时水样具有很好的代表性。
②混合水样。它是指在同一采样点于不同时间所采集的瞬时水样的混合水样，又称时间混合水样。这种水样在需要测定平均浓度或计算单位时间的污染物质负荷时非常有用。但在被测组分在贮存过程中发生明显变化或样品混合后其中待测成分或性质发生明显变化时，不适合采集此类水样。
③综合水样。它是指在不同采样点同时采集的各个瞬时水样的混合样品。综合水样适于下列情况：a.为了评价平均组分或总的负荷，如一条河川上，水质沿着江河的宽度和深度的变化，则采用能代表整个横断面上的各点和它们相对流量成比例的混合样品。b.当为几条废水沟渠建立污水处理厂时，则以综合水样取得的水质参数作为设计依据更为合理。
（2）采样前的准备工作
采样前，应根据监测项目的种类和采样方法的要求，选择合适材质的采样器和盛水容器，并清洗干净。除此之外，还要准备好野外采样常用的必备工具、器材以及交通工具（包括船只）等。
①采样器的准备。采样器一般较简单，只要能将容器沉入要取样的水中即可。若欲从一定深度采样，则需要专门采样器。玻璃或塑料采样器，要按容器的一般清洗方法洗净备用；金属采样器，应先用洗涤剂清除污垢，再用自来水冲洗干净，晾干备用；特殊采样器的洗涤方法按说明书要求进行。
②水样容器的准备。
a.容器的材质：装储水样的容器应保证水样的各组分在保存期内不与容器发生反应，不吸收或吸附某些待测组分，不会对水样造成污染，且稳定性好，抗极端温度，抗震性能好，易清洗，可反复使用。常见的水样容器材料有聚四氟乙烯、聚乙烯塑料、石英玻璃和硼硅玻璃，其稳定性依次递减。通常塑料容器作为测定金属、放射性元素和其他无机物的水样容器；玻璃容器作为测定有机物、生物等的盛样容器。对于特殊测定项目，还需专门容器，比如测溶解氧和BOD应使用专用容器；用于微生物监测的样品容器则要求能够经受高温灭菌处理。
b.容器的洗涤：一般容器首先用水和洗涤剂清洗，以除去灰尘和污垢，再用自来水清洗干净，之后用10%的硝酸浸泡24h，取出沥干，用自来水漂洗干净，最后用去离子水充分荡洗3~5遍。对于有特殊要求的样品容器，也须用洗涤剂清洗，用自来水洗净后再分别按特殊要求处理。比如测铬的样品容器只能用10%硝酸浸洗，不能用盐酸或铬酸洗液浸洗；测汞的样品容器可用（1+3）硝酸充分荡洗并静置数小时后，再依次用自来水和去离子水漂洗干净；测油类样品应选用广口玻璃瓶作容器，按一般方法洗涤后，还要用萃取剂（如石油醚等）彻底荡洗两三次。
③其他物品的准备。通常在野外采样时还需携带样品保存剂、玻璃量器、移液管、所需化学试剂等，即时测定水质参数的仪器设备（如pH计、温度计、电导仪、溶氧仪、塞氏盘等）及其他测量设备（如流速测定仪、水深测定仪等），各种必要的表格、标签、记录纸，样品运输工具（如木箱、塑料箱等），另外还需配备工作服、雨衣、常用药品等安全防护用品。
（3）水样的采集
①表层水水样的采集。在河流、湖泊、水库（塘）、农田灌溉系统等可以直接汲水的场合，可用适当的容器（如水桶、瓶等）沉至水面下0.3~0.5m处直接采集。
②深层水水样的采集。在湖泊、水库等处采集一定深度的水样时，常使用有机玻璃采水器。将采水器沉至所需深度时（可从绳上的标度看出），上提细绳，打开瓶盖，待水样充满容器后提出。采集水样时，打开铁框的铁栏，将样瓶用橡皮塞塞紧，再将铁栏扣紧，然后沿船身垂直方向伸入到要求的水深处，打开钢管上部橡皮管的夹子，水样便从橡皮塞的长玻璃管流入样瓶，瓶内空气则由短玻璃管排出。
③泉水、井水水样的采集。对于自喷泉水，可在涌水口直接采样。而对于不自喷泉水，则要把停滞在抽水管中的水排出，待新水更替后再取样。从井水采集水样，也必须在充分抽汲后进行，采样深度应在距地下水水面0.5m以下，以确保水样能代表地下水水质。
④自来水或抽水设备中的水样的采集。采集这类水样时，应先放水数分钟，使积留在水管中的陈水和杂质排出，然后再取样。
在采集水样时，对于需要进行现场测定的项目（如pH值、温度、电导率、溶解氧、氧化还原电位等），应在现场认真记录填写，并妥善保管记录。通常根据不同的分析要求，将采集到的水样分装成数份，并分别加入保存剂，每一份应贴上一张用不褪色的墨水填写的完整的水样标签，记录采样时间、采样地点、监测项目、添加保存剂的种类和数量等信息。
（4）特殊样品的采集
①油类。采集油类的水样，应采用单层采水器。固定样品瓶在水体中直接灌装，采样后迅速提出水面，保持一定的顶空体积，在现场用石油醚直接萃取。
②溶解性气体的采集。采集溶解气体（如溶解氧）的水样，常用双瓶采水器采集。将采水器沉入要求的水深处，打开上部的橡胶管夹，水样进入小瓶（采样瓶），并将空气排入大瓶，从连接大瓶短玻璃管的橡胶管排出，直到大瓶充满水样，提出水面后迅速密封。
③悬浮物的采集。用于悬浮物测定的水样，在采集后应尽快从采水器中放出，且在装瓶的同时不断摇动采水器，防止悬浮物在采水器内沉淀。非代表性杂质（如树叶、杆状物等）应从样品中除去，并尽快送回实验室分析。
④重金属污染水样的采集。因重金属污染物和部分有机污染物都很容易被悬浮物质吸附，所以这类样品的采集方式也与悬浮物样品采集类似，在采样后的分装时，必须边摇动采样器边向样品容器装样品，以减少被测物质的沉降，确保样品的代表性。
⑤底质样品的采集。表层底质样品的采集一般采用掘式或锥式采样器。前者适用于采集量较大的样品，后者适用于采样量小的样品。柱状样品的采集一般采用管式泥芯采样器，以便监测底质中污染物的垂直分布情况。如果水深小于3m，可将竹竿粗的一端削成尖头斜面，插入河底取样。样品在尽量沥干水分后，用塑料或玻璃瓶盛装。用于测有机物的样品，应用金属器具采样，置于棕色磨口玻璃瓶中。所采底质的外观性状、颜色、嗅和味等均应填入米样记录表中。
（5）采样注意事项
①采样前，应先用水样荡洗取样瓶和塞子两三次（除采油的容器外）。
②当用船只或人直接涉水采样时，应注意采样船或人定点于采样点下游方向，以免船体污染水样和搅起水底沉积物。
③对用于测定DO值、BOD值、pH值、CO?、挥发性与半挥发性有机物污染物项目的水样，采样时必须充满采集器，以免残留空气对测定项目的干扰。但对于用其他项目的水样，采集器时样品瓶至少留1/10顶空，以满足分析前样品充分摇匀的要求。
④测定水样中油类、BOD值、DO值、硫化物、余氯、粪大肠杆菌、悬浮物、放射性等项目时要单独采样，不能使用混合水样。
⑤采集多层次的深水水域样品时，要按从浅到深的顺序采集。若某一水域同时要采集 水样和底质样品，则要先采水样后再采底质样品，以免底质样品对上面的水样造成干扰。
（6）采样深度
对于水深小于5m的河流、湖泊、水库（塘）、水渠等，可在水面下0.3~0.5m处采样；对于水深在5~10m的水域，则可设置在水面下0.5m和水底上0.5m处分别采样；而水深在10m以上的水域，应设置上（水面下0.5m）、中（1/2水深处）、下（水底上0.5m）3个点分别采样。另外，也可根据研究的需要，进行分层取样，分层取样时应按先上层后下层的顺序进行。
（7）米样量
水样采集量由具体的分析项目而定。现场采样量通常为实际用量的3~5倍。一般采集50~2000mL即可达到要求。对于底质样品的采集量也视监测项目和目的而定，通常为1~2kg。如果样品不易采集或测定项目较少，采样量可酌减。
（8）样品的运输
运输前对采集的每个水样以及底质样品都应进行采样记录和标签的核对，核对无误后塞紧样品容器塞子进行装箱。为防止样品在运输过程中因震动、碰撞而导致破损、沾污，样品容器装箱时应用泡沫塑料或波纹纸间隔。对于需冷藏的样品，应配备专门的隔热容器，放入制冷剂，将样品瓶置于其中保存。冬季采样必要时要采取保温措施，以免冻裂样品瓶。
（9）样品的保存
不能及时运输或尽快分析测试的样品，应根据监测项目的要求，采取合适的保存方法。
水样的运输常以24h作为最大允许时间。水样的保存期与多种因素有关，如组分的稳定性与浓度、水样的污染程度等。水样的最长存放时间一般为：清洁水样72h；轻污染水样48h；严重污染水样12h。污水的存放时间越短越好。保存水样的常用方法有冷藏、冷冻和加入保护剂保存法。冷藏或冷冻的作用是抑制微生物活动，降低化学反应和物理挥发速度。加入保护剂则可以固定水样中某些待测组分。保护剂可以事先加入空瓶中，也可在采样后加入水中。值得注意的是，如果是酸碱保存剂，应使用优级纯品。保存剂中如果杂质太多，则必须先提纯。分析水样时应做空白试验。
对于底质样品，应立即送回实验室进行处理和分析，如放置时间较长，则应放于一40~一20°C冷柜中保存。
2）土壤污染样品的采集方法与技术
（1）采样前的准备
根据土壤环境监测项目的目标和要求，首先对监测地区进行调查研究，了解区域的地形地貌、植被水文、土壤类型、农业生产情况、污染历史与现状等，然后制定采样方案，包括采样路线、采样时间、样点布设等。除此之外，还要准备采样工具（如土钻、土铲、铁锹、锄头、小榔头等）、必备的仪器工具（如GPS、罗盘、高度计、卷尺、环刀、样品袋、照相机、铅笔、标签等）及安全防护用品（如雨具、登山鞋、安全帽、常用药品）等。
（2）采样点的布设
在调查研究的基础上选择能代表调查区域的地块，并挑选一定面积的非污染区做分析对照。由于土壤本身在空间分布上具有不均匀性，所以为了使土壤样品具有代表性，在采样时要遵循随机选点、多点采样、各样点等量混合、使样点尽量少但具有最大代表性的原则进行布点。下面介绍几种常见的布点方法。
①对角线布点法。该法是由田块进水口向对角引一斜线，将此对角线三等分，以每等分的中央点作为采样点。具体操作中的采样点点数可根据调查监测的目的、田块面积的大小、地形等条件作适当调整。此布点法适用于面积小、地势平坦的受污染水灌溉的田块。
②梅花形布点法。该法适用于面积中等、地势平坦、土壤较为均匀的田块，中心点设在两对角线相交处，一般设5~10个采样点。
③棋盘式布点法。该法适用于面积中等、地势平坦、地形完整开阔、土壤较不均匀的田块，一般采样点在10个以上。此法也适用于受固体废物污染的土壤，因固体废物分布不均匀，采样点应设20个以上。
④蛇形布点法。该法适用于面积较大、地势不太平坦、土壤不够均匀的田块，采样点数目较多。
