土壤的环境背景值与容量.ppt

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1、第四章 土壤的环境背景值与容量,第一节 土壤环境背景值概述,一、概念 指未受或少受人类活动（特别是人为污染）影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。实际上，土壤背景值只能代表土壤某一发展、演变阶段的一个相对意义上的数值，即严格按照土壤背景值研究方法所获得的尽可能不受或少受人类活动影响的土壤化学元素的原始含量。,土壤背景值研究及其意义 土壤背景值研究是以土壤学特别是土壤分析为主线，涉及多学科，技术要求高的一个系统。具有较严密的结构性、整体性及目的性，对各子系统独有严格的技术质量控制。土壤背景值在土壤污染评价，污水灌溉(wastewater irrigation)与作物施肥(fertilizat

2、ion)上是不可缺少的依据。环境质量评价(environmental quality evaluation)土地资源评价(land resource assessment)国土规划(territorial planning)环境医学(environmental medicine)食品卫生(food hygiene),重要的实用意义,土壤环境容量(soil environment capacity),农田施肥,土壤污染评价,二、土壤背景值研究现状三、土壤背景值研究方法1.情报检索与资料收集2.土壤样点的布置与采集1）.布点A根据调查研究的任务、范围来确定采样单元B根据土壤类型布点C样点要均匀分布

3、，有适当的密度,2）.野外选点 遵循原则：A分析野外土壤环境，选在土壤类型特征典型地段上B不在多种土壤镶嵌分布、多种母质交错分布地段选点C样点的土壤剖面应发育完整、层次清楚、无人为干扰、具代表性D样点应选在远离城镇、居民点、铁路、公路等可能发生污染的位置E农业土壤选点要避开污灌、施农药化肥和堆肥地块3）.样品采集 挖剖面采集,3.样品处理 布袋收集、室内风干、过尼龙筛 全量分析 100目 0.149mm 有效成分 10目 2mm4.样品室内分析与质量控制1）.消解方法A硝酸-氢氟酸-高氯酸 原子吸收、原子荧光等离子发射光谱和分光光度法测定B碳酸钠-氧化钠熔融法 等离子发射光谱测定稀土元素 IC

4、P-AESC 固体粉末 中子活化分析 X-荧光光谱分析,2).分析质量控制A严格遵守分析化学操作规则和要求B标准液配制要符合要求C分析中要做空白试验D设置统一参考样品，以控制实验室分析质量E采用平行试验来控制样品分析的精密度F用土壤标样来控制分析的准确度5.数据统计分析1）.先确定元素浓度的概率分布类型 拟和度检验 检验方法,2）.土壤元素背景值计算数字符合正态分布，采用算术平均值与标准差作代表值数字符合对数正态分布，采用几何平均值与几何标准差作代表值数字符合偏态分布，则需经正态化处理，再按正态分布方式进行计算6.元素环境背景值的表示方法,第二节 土壤环境背景值的应用,一、土壤环境背景值是制定

5、土壤环境质量标准的依据1.土壤环境质量标准 是为了保护土壤环境质量，保障土壤生态平衡，维护人体健康而对污染物在土壤环境中的最大允许含量所做的规定，是环境标准的重要组成部分，是国家环境法规之一。土壤环境质量基准值：土壤污染物对生物与环境不产生不良或有害影响的最大剂量或浓度。由污染物同特定对象之间的剂量-反应关系确定。土壤环境质量标准以土壤环境质量基准值为依据，并考虑社会、经济和技术等因素，经综合分析制定。一般具法律强制性。原则上，土壤环境质量标准土壤环境质量基准值。,2.利用土壤背景值确定土壤环境质量基准值方法1）.利用背景值代替基准值 如：加拿大 安大略省 1978年 规定Cd Ni Mo2）

6、.土壤背景值加标准差等于基准值 如：我国 1970年 荷兰 3）.以高背景区土壤元素平均值作为基准值,二、土壤环境背景值在农业生产上的应用,1.利用背景值预测土壤有效态元素的含量土壤有效态元素=元素背景值*土壤元素活性2.利用土壤元素活性可推算土壤有效态元素数量土壤元素全量=应有有效态含量/活性比率,三、土壤环境背景值与人类健康,人体血液与地壳中的18种元素含量显著相关：铁、锌、碘、钴、矾、锰、铬、钼、硒、铜、铝、砷、铅、镉、镍、汞土壤中某些元素含量的巨大变化已引起明显的病变，即所谓的地方性疾病。1.地方性甲状腺肿2.地方性氟病3.克山病,四、土壤环境背景值异常在找矿上的意义,4.大骨节病5.

7、水俣病6.痛痛病7.砷中毒8.铅中毒,土壤背景值元素来源于母岩、母质，因此，土壤背景值是母岩、母质化学特征的反映，土壤中某些化学元素背景值异常，可能是成矿元素的指示标志，是区域找矿的依据。,Environmental capacity 环境容量 人类生存和自然生态不受损害前提下，环境所能容纳污染物的最大负荷量。Soil environmental capacity土壤环境容量,土壤环境单元一定时限内遵循环境质量标准，既保证农产品产量和生物学质量，同时也不使环境污染时，土壤所能允许承纳的污染物的最大数量或负荷量。,土壤环境容量=静容量+动容量,一、概念,第三节 土壤环境容量,土壤环境静容量土壤污

8、染物的基准含量（土壤背景值）和最大负荷量(Carrying capacity)之差。,土壤环境动容量土壤污染物累积过程中，土壤通过一系列自净过程所能净化的污染物数量。,确定重金属土壤临界含量的依据,二、土壤环境容量的理论依据一）、土壤环境的净化功能1.土壤与表层环境系统之间物质与能量的迁移和转化2.土壤环境系统中物质迁移和转化 1).吸附与解吸 2).沉淀与溶解3.土壤作物系统的生物过程与生态效应4.影响土壤净化作用的因素 1).土壤环境物质组成 2).土壤环境条件 3).土壤的生物学特性 4).人类活动,二）、土壤环境的缓冲性能 土壤因水分、温度、时间等外界因素的变化，抵御其组分浓（活）度变

9、化的性质。土壤缓冲容量：指向土壤投入或减少某种组分时，土壤抵御其溶液中该组分浓（活）度变化的能力。正缓冲量 负缓冲容量,三、土壤环境容量的确定与应用 土壤环境容量属于一种控制指标，随环境因素的变化以及人们对环境目标期望值的变化而改变。土壤环境容量是对污染物进行总量控制和目标管理的重要手段，是限制人类破坏土壤资源的主要指标。1.确定：生物反应；化学容量法2.应用：土壤环境评价；制订“三废”农田排放标准；灌溉水质标准；污泥施用标准；微量元素累积施用量等。,土壤环境容量的数学模式 土壤生态系统与其边界环境中其它诸多参数构成的定量关系。土壤静容量(Cso)=M(Ci-Cbi),M耕层土重（t/hm2)Cii元素的土壤环境标准（mg/kg）Cbii元素的土壤背景值（mg/kg）,各种污染物和元素在土壤中都市处于一个动态的平衡过程；有输入与输出、固定与释放、累积与降解和净化等过程。根据物质平衡原理：Q1=Q0+Q-Y1-Y2-Y3 Q=a(QT b Q0)一定年限内土壤容许输入的总量为：Q总=nQ,Q1第一年后土壤含量Q0土壤起始含量Q每年输入量Y1,Y2,Y3分别为作物吸收、地表径流、淋溶等输出量。QT土壤环境标准,