第7講土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法研究進(jìn)展ppt課件

1、土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法研討進(jìn)展第7講主要內(nèi)容土壤質(zhì)量目的土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)規(guī)范土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法污染權(quán)重確實(shí)定土壤環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)例土壤質(zhì)量目的土壤質(zhì)量 肥 力 質(zhì) 量 環(huán) 境 質(zhì) 量 健 康 質(zhì) 量 內(nèi) 涵 平安消費(fèi)土壤質(zhì)量 保證最大消費(fèi)力 最正確生物學(xué)質(zhì)量 不引發(fā)二次環(huán)境污染定義土壤質(zhì)量是指土壤肥力質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量及土壤安康質(zhì)量3方面的綜合量度，既土壤在生態(tài)系統(tǒng)的范圍內(nèi)，維持生物的消費(fèi)才干、維護(hù)環(huán)境質(zhì)量及促進(jìn)動(dòng)植物安康的才干。土壤肥力質(zhì)量是土壤提供植物營(yíng)養(yǎng)和消費(fèi)生物物質(zhì)才干的，是保證糧食消費(fèi)的根本。土壤環(huán)境質(zhì)量是土壤包容、吸收和降解各種環(huán)境污染物的才干。土壤安康質(zhì)量是

2、土壤影響或促進(jìn)人類(lèi)和動(dòng)植物安康的才干，是土壤環(huán)境質(zhì)量在人類(lèi)和動(dòng)植物體上的反響。土壤質(zhì)量目的描畫(huà)性目的分析性目的描畫(huà)性目的Harris等提供了以解釋框圖和訪談指南為根底，包括通用調(diào)查表、特定地點(diǎn)調(diào)查表、相關(guān)報(bào)告卡組成的一套較為完好的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)信息搜集工具.Romig等 基于農(nóng)民的土地評(píng)價(jià)方法中給出的Wisconsin土壤安康評(píng)分卡中，包括了24 項(xiàng)土壤目的 14 項(xiàng)植物目的和 3 項(xiàng)動(dòng)物目的及 2 項(xiàng)水環(huán)境目的，根據(jù)農(nóng)民對(duì)這些目的的評(píng)分可以得到土壤的安康情況USDA-NRCS設(shè)計(jì)的 Maryland土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)手冊(cè)將土壤動(dòng)物、有機(jī)質(zhì)顏色、根系和殘留物、表土緊實(shí)性、土壤耕性、侵蝕情況、持水性、浸

3、透性、作物長(zhǎng)勢(shì)、pH 情況和保肥性分為差、中、好 3 個(gè)等級(jí)，對(duì)每個(gè)工程各個(gè)等級(jí)的特征有詳細(xì)描畫(huà)，在對(duì)這些工程等級(jí)評(píng)定的根底上得到土壤質(zhì)量的定性情況土壤質(zhì)量目的續(xù) 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)中常用的目的引見(jiàn)土壤環(huán)境質(zhì)量規(guī)范土壤環(huán)境質(zhì)量規(guī)范土壤環(huán)境質(zhì)量規(guī)范 -GB 15618-1995展覽會(huì)用地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)規(guī)范暫行 -HJ 3502007 溫室蔬菜產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)規(guī)范 -HJ 333-2006 食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)規(guī)范 -HJ 332-2006 土壤環(huán)境質(zhì)量規(guī)范值 mg/kg級(jí)別 土壤 pH值一級(jí) 二級(jí) 三級(jí) 項(xiàng)目自然背景 7.5 6.5 鎘 0.20 0.30 0.60 1.0 汞 0.15 0.

4、30 0.50 1.0 1.5 砷 水田 旱地 15 30 25 20 30 15 40 30 25 40 銅 農(nóng)田等 果園 35 50 100 100 400 150 200 200 400 鉛 35 250 300 350 500 鉻 水田 旱地 90 250 300 350 400 90 150 200 250 300 鋅 100 200 250 300 500 鎳 40 40 50 60 200 六六六 0.05 0.50 1.0 滴滴娣 0.05 0.50 1.0 注：重金屬鉻主要是三價(jià)和砷均按元素量計(jì)，適用于陽(yáng)離子交換量5cmol+/kg的土壤， 假設(shè)5cmol+/kg，其規(guī)范值為

5、表內(nèi)數(shù)值的半數(shù)。 六六六為四種異構(gòu)體總量，滴滴涕為四種衍生物總量。 水旱輪作地的土壤環(huán)境質(zhì)量規(guī)范，砷采用水田值，鉻采用旱地值。規(guī)范分級(jí)類(lèi)為國(guó)家規(guī)定的自然維護(hù)區(qū)、集中式生活飲用水源地和其他維護(hù)地域土壤規(guī)范 ,旨在維護(hù)土壤環(huán)境質(zhì)量根本堅(jiān)持自然背景程度類(lèi)為普通農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場(chǎng)等土壤 ,土壤環(huán)境質(zhì)量根本不對(duì)植物和環(huán)境呵斥危害和污染類(lèi)為林地土壤及污染物容量較大的高背景值土壤和礦區(qū)附近的農(nóng)田土壤 蔬菜地除外)規(guī)范制定的方法一級(jí)規(guī)范二級(jí)和三級(jí)規(guī)范生態(tài)環(huán)境效應(yīng)法土壤背景值即地球化學(xué)法國(guó)外閱歷內(nèi)容體系方法論上其它維護(hù)土壤資源本身的“土壤自然質(zhì)量指點(diǎn)值/規(guī)范維護(hù)土壤生態(tài)和人體安康的“土壤環(huán)境和安康質(zhì)

6、量指點(diǎn)值/規(guī)范類(lèi)規(guī)范的制定上盡能夠思索不同土壤的母質(zhì)和性質(zhì)，基于區(qū)域內(nèi)土壤的背景值、類(lèi)規(guī)范的制定思索人和生態(tài)受體對(duì)土壤污染物的取食攝入、皮膚接觸和呼吸攝入等引起的直接暴露風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境介質(zhì)：思索了某些土壤污染物因侵蝕、地表徑流或淋溶進(jìn)入地表水體或地下水體;揮發(fā)性有機(jī)污染物進(jìn)入地下水或室內(nèi)空氣、土壤污染物的遷移等帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，并進(jìn)展量化表征土地利用方式：思索農(nóng)業(yè)、居住區(qū)、工業(yè)和商業(yè)、飲用水水源地等規(guī)范存在的問(wèn)題與建議一級(jí)規(guī)范的制定過(guò)分強(qiáng)調(diào)一致二級(jí)規(guī)范難以操作規(guī)范中鉛的臨界含量定值偏高規(guī)范中有機(jī)污染物種類(lèi)過(guò)少重金屬形狀選用單一一類(lèi)規(guī)范建議采用當(dāng)?shù)乇尘爸刀?lèi)規(guī)范可以按照土類(lèi)分類(lèi)應(yīng)降低土壤鉛的規(guī)范值添加規(guī)

7、范中污染物的種類(lèi)各規(guī)范值應(yīng)添加有效態(tài)加強(qiáng)土壤學(xué)研討盡快制定地方規(guī)范問(wèn)題建議土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法 (土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范HJ/T 166 -2004)評(píng)價(jià)因子重金屬及無(wú)機(jī)毒物有機(jī)毒物酸堿度 總氮總磷評(píng)價(jià)方法污染指數(shù)、超標(biāo)率倍數(shù)評(píng)價(jià)法內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)法背景值及規(guī)范偏向評(píng)價(jià)法 綜合污染指數(shù)法 污染指數(shù)、超標(biāo)率倍數(shù)評(píng)價(jià)法土壤單項(xiàng)污染指數(shù)=土壤污染物實(shí)測(cè)值/土壤污染物質(zhì)量規(guī)范土壤污染累積指數(shù)=土壤污染物實(shí)測(cè)值/污染物背景值土壤污染物分擔(dān)率%=土壤某項(xiàng)污染指數(shù)/各項(xiàng)污染指數(shù)之和100%土壤污染超標(biāo)倍數(shù)=土壤某污染物實(shí)測(cè)值某污染物質(zhì)量規(guī)范/某污染物質(zhì)量規(guī)范土壤污染樣本超標(biāo)率%=土壤樣本超標(biāo)總數(shù)/監(jiān)測(cè)樣本總

8、數(shù)100%內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)法內(nèi)梅羅污染指數(shù)PN= PI均2+ PI最大2/21/2污染等級(jí)分級(jí) PN0.7 清潔平安 0.7PN1.0 尚清潔警戒限 1.0PN2.0 輕度污染 2.0PN3.0 中度污染 PN3.0 重污染背景值及規(guī)范偏向評(píng)價(jià)法 用區(qū)域土壤環(huán)境背景值x95%置信度的范圍x2s來(lái)評(píng)價(jià)：假設(shè)土壤某元素監(jiān)測(cè)值xIx2s，那么該元素缺乏或?qū)儆诘捅尘巴寥兰僭O(shè)土壤某元素監(jiān)測(cè)值在x2s，那么該元素含量正常假設(shè)土壤某元素監(jiān)測(cè)值xIx2s，那么土壤已受該元素污染，或?qū)儆诟弑尘巴寥谰C合污染指數(shù)法綜合污染指數(shù)CPI包含了土壤元素背景值、土壤元素規(guī)范尺度要素和價(jià)態(tài)效應(yīng)綜合影響。其表達(dá)式： CPI=

9、X(1+REP)+YDDMB/(ZDDSB) X、Y分別為丈量值超越規(guī)范值和背景值的數(shù)目，RPE-相對(duì)污染當(dāng)量，DDMB-元素測(cè)定濃度偏離背景值的程度，DDSB-土壤規(guī)范偏離背景值的程度，Z為用作規(guī)范元素的數(shù)目 X Y CPI 評(píng)價(jià)0 0 0 背景形狀0 1 0CPI1 未污染形狀，表示偏離背景值相對(duì)程度1 1 1 污染形狀，數(shù)值越大表示污染程度相對(duì) 越嚴(yán)重污染權(quán)重確實(shí)定賦權(quán)方法客觀賦權(quán)法客觀賦權(quán)法由專(zhuān)家根據(jù)閱歷進(jìn)展客觀判別而得到權(quán)數(shù)，然后再對(duì)目的進(jìn)展綜合評(píng)價(jià)。層次分析法效果系數(shù)法模糊評(píng)價(jià)法專(zhuān)家調(diào)查法根據(jù)目的之間的相關(guān)關(guān)系或各項(xiàng)目的的變異系數(shù)來(lái)確定權(quán)數(shù)進(jìn)展綜合評(píng)價(jià)因子分析法主成分分析法熵值法聚

10、類(lèi)分析法變異系數(shù)法灰色關(guān)聯(lián)分析法、TOPSIS法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法判別分析法 污染權(quán)重確實(shí)定方法污染權(quán)重確實(shí)定方法權(quán)重確定方法以專(zhuān)家咨詢值為斷定根據(jù)的賦權(quán)方法以因子規(guī)范值為斷定根據(jù)的賦權(quán)方法以因子實(shí)測(cè)值為斷定根據(jù)的賦權(quán)方法以因子實(shí)測(cè)值與規(guī)范值為雙重?cái)喽ǜ鶕?jù)的賦權(quán)方法以專(zhuān)家咨詢值為斷定根據(jù)的賦權(quán)方法Delphi法德?tīng)柗品?DelphiMethod)系以一系列問(wèn)卷向各類(lèi)專(zhuān)家咨詢意見(jiàn)，根據(jù)一切專(zhuān)家對(duì)原問(wèn)卷的回答再擬定下一份問(wèn)卷，再次向各類(lèi)專(zhuān)家咨詢意見(jiàn)，直到大多數(shù)專(zhuān)家的意見(jiàn)看法趨于一致才獲至結(jié)論，此法通常較適宜作長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。層次分析法AHP是將決策總是有關(guān)的元素分解成目的、準(zhǔn)那么、方案等層次，在此根底之上進(jìn)

11、展定性和定量分析的決策方法。這種方法的特點(diǎn)是在對(duì)復(fù)雜的決策問(wèn)題的本質(zhì)、影響要素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)展深化分析的根底上，利用較少的定量信息使決策的思想過(guò)程數(shù)學(xué)化，從而為多目的、多準(zhǔn)那么或無(wú)構(gòu)造特性的復(fù)雜決策問(wèn)題提供簡(jiǎn)便的決策方法。尤其適宜于對(duì)決策結(jié)果難于直接準(zhǔn)確計(jì)量的場(chǎng)所。灰色關(guān)聯(lián)法是對(duì)于兩個(gè)系統(tǒng)之間的要素，其隨時(shí)間或不同對(duì)象而變化的關(guān)聯(lián)性大小的量度，稱為關(guān)聯(lián)度。在系統(tǒng)開(kāi)展過(guò)程中，假設(shè)兩個(gè)要素變化的趨勢(shì)具有一致性，即同步變化程度較高，即可謂二者關(guān)聯(lián)程度較高；反之，那么較低。因此，灰色關(guān)聯(lián)分析方法，是根據(jù)要素之間開(kāi)展趨勢(shì)的類(lèi)似或相異程度，亦即“灰色關(guān)聯(lián)度，作為衡量要素間關(guān)聯(lián)程度的一種方法。因此，灰色關(guān)

12、聯(lián)度分析對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)開(kāi)展變化態(tài)勢(shì)提供了量化的度量，非常適宜動(dòng)態(tài)歷程分析。 以因子規(guī)范值為斷定根據(jù)的賦權(quán)方法閾值賦權(quán)法 此法是根據(jù)環(huán)境質(zhì)量規(guī)范中因子在各級(jí)別間的平均相對(duì)差值的大小來(lái)賦權(quán)的。規(guī)范差值越大，闡明目的危害性較小，故權(quán)值也應(yīng)較小。 fi= 1/(m-1)(Si,j+1-Sij) Wi=(1/Si)/ (1/Si)簡(jiǎn)單賦權(quán)法 以某因子的規(guī)范值為Si,那么相應(yīng)的權(quán)重為： Wi=(1/Si)/ (1/Si)m-1j=1ni=1i=1n以因子實(shí)測(cè)值為斷定根據(jù)的賦權(quán)方法熵賦權(quán)法在信息論中，熵是對(duì)不確定性的一種度量。信息量越大，不確定性就越小，熵也就越??；信息量越小，不確定性越大，熵也越大。根據(jù)熵的

13、特性，可以經(jīng)過(guò)計(jì)算熵值來(lái)判別一個(gè)事件的隨機(jī)性及無(wú)序程度，也可以用熵值來(lái)判別某個(gè)目的的離散程度，目的的離散程度越大，該目的對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響越大。主分量分析法主成分分析也稱主分量分析，旨在利用降維的思想，把多目的轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合目的。在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，主成分分析principal components analysis,PCA是一種簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)集的技術(shù)。它是一個(gè)線性變換。這個(gè)變換把數(shù)據(jù)變換到一個(gè)新的坐標(biāo)系統(tǒng)中，使得任何數(shù)據(jù)投影的第一大方差在第一個(gè)坐標(biāo)(稱為第一主成分)上，第二大方差在第二個(gè)坐標(biāo)(第二主成分)上，依次類(lèi)推。主成分分析經(jīng)常用減少數(shù)據(jù)集的維數(shù)，同時(shí)堅(jiān)持?jǐn)?shù)據(jù)集的對(duì)方差奉獻(xiàn)最大的特征.以因子實(shí)測(cè)值與

14、規(guī)范值為雙重?cái)喽ǜ鶕?jù)的賦權(quán)方法污染奉獻(xiàn)率法 Ii=Ci/Si Wi=Ii/ Ii(i=1,2n)污染分擔(dān)率法 Iij=(Cij-Bi)/Si ui= Iij Wi=ui/ ui統(tǒng)計(jì)概率法 假定污染因子的實(shí)測(cè)值在時(shí)間和空間范圍內(nèi)的變化近似正態(tài)分布，然后按統(tǒng)計(jì)概率求的權(quán)重 mj=1ni=1土壤環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法模糊數(shù)學(xué)的方法模糊綜合評(píng)價(jià)的優(yōu)點(diǎn)土壤是一個(gè)復(fù)雜的多相有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體 ,涉及到各種要素的相互作用 , 而且評(píng)價(jià)中存在大量的模糊景象和模糊概念。目前廣泛運(yùn)用的綜合指數(shù)評(píng)價(jià)方法將這種模糊性用一種比較明確的界限加以區(qū)分 , 結(jié)論與實(shí)踐情況存在一定差別。模糊綜合評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)土壤環(huán)境質(zhì)量情況 , 可以較

15、好地抑制這種不科學(xué)性 , 有效地處理評(píng)價(jià)規(guī)范邊境模糊和監(jiān)測(cè)誤差對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。模糊綜合評(píng)價(jià)的方法原理建立要素集U = u 1, u 2, , un , 即有 n 個(gè)評(píng)價(jià)目的 確定評(píng)價(jià)評(píng)語(yǔ)集V= v1 , v 2, ,vn ,即代表評(píng)價(jià)等級(jí)、分類(lèi)的集合 建立隸屬函數(shù)，構(gòu)造模糊關(guān)系矩陣。確定模糊權(quán)重向量 A = a1 , a 2, , an , 模糊復(fù)合運(yùn)算模糊數(shù)學(xué)模型突出單個(gè)決議要素作用的模型表達(dá)各個(gè)參評(píng)要素綜協(xié)作用的模型單要素決議模型主導(dǎo)要素模型加權(quán)平均模型幾何平均模型權(quán)重的計(jì)算Wi為第i因子的權(quán)重Si為W= 0.134,0.141，0.152，0.118，0.040，0.109，0.131

16、，0.175單要素決議模型加權(quán)平均模型兩種模型的出發(fā)點(diǎn)不同單要素決議模型 只思索了最突出的要素 ,其它要素的作用被弱化，主要是表達(dá)了相對(duì)含量較高、污染情況較嚴(yán)重的評(píng)價(jià)因子對(duì)整個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響加權(quán)平均模型 充分思索了每個(gè)要素對(duì)綜合評(píng)價(jià)的奉獻(xiàn) ,并把奉獻(xiàn)按權(quán)重進(jìn)展分配 ,其評(píng)價(jià)結(jié)果是各個(gè)參評(píng)目的綜協(xié)作用的產(chǎn)物對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)的改良將污染物濃度和毒性級(jí)別指數(shù)加權(quán)疊加,作歸一化處置 ,得到某污染組分的權(quán)重公式 土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)例杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜中 Pb、Zn 和 Cu含量的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)研討區(qū)概略杭州市屬亞熱帶季風(fēng)性氣候,四季清楚 ,暖和潮濕 ,光照充足 雨量充沛.杭州市區(qū)年平均氣溫為16.4

17、 ,年光照時(shí)數(shù)為1752h,無(wú)霜期 235d 左右 ,年平均降雨量1439mm,年相對(duì)濕度為77%,全年各季水、熱差別大.杭州市地處錢(qián)塘江水系入海口 ,位于水網(wǎng)平原與濱海平原之間 ,地勢(shì)平坦 ,海拔 35m,境內(nèi)地貌類(lèi)別多樣 ,江河縱橫 ,湖泊密布 ,成土母質(zhì)主要為河湖相或淺海相堆積物 .本研討主要涉及杭州市的江干、下城、拱墅、西湖 4 個(gè)區(qū) ,是杭州市的主要蔬菜基地。土壤樣品的采集土壤樣品的分析土壤中Pb,Zn，Cu土壤中水溶性Pb,Zn，Cu用HF-HClO4-HNO3 消化，原子吸收分光光度法用 15mL 去離子水在室溫下振蕩 2h 后 ,離心 30min, 分別定容后上清液 ,用原子吸

18、收分光光度計(jì)測(cè)定評(píng)價(jià)方法單因子指數(shù)法內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)規(guī)范參考文獻(xiàn)1、謝正苗等.杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜中 Pb、Zn 和 Cu含量的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)J.環(huán)境科學(xué).2006,274：742-747.2、郭巖等.汕頭市典型區(qū)域土壤重金屬污染特征及評(píng)價(jià)J.環(huán)境科學(xué).2007,28(5)：1067-1074.3、朱青等.兩種模糊數(shù)學(xué)模型在土壤重金屬綜合污染評(píng)價(jià)中的運(yùn)用與比較J.環(huán)境評(píng)價(jià).2004：30123：53-57.4、石曉翠等.模糊數(shù)學(xué)模型在土壤重金屬污染評(píng)價(jià)中的運(yùn)用J.土壤通報(bào).2006，37(2)：332-337.5、竇磊等.針對(duì)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)的模糊數(shù)學(xué)模型的改良及運(yùn)用J.土壤通報(bào).2007,38(1):101-104.6、武偉等.土壤營(yíng)養(yǎng)的模糊綜合評(píng)價(jià)J.西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2000,223:270-272.7、劉曉冰等.土壤質(zhì)量及其評(píng)價(jià)