土壤環(huán)境背景值與環(huán)境容量-課件

第五章土壤環(huán)境背景值與環(huán)境容量1ppt課件巖石成分、地理環(huán)境、生物群落部差異大，土壤背景值因地理位置及空間變化而產(chǎn)生差異。第一節(jié)土壤環(huán)境背景值一、概念土壤在無污染或未污染時(shí)的元素含量，特別是有害元素的含量。背景值是一種歷史性的相對(duì)數(shù)值，是一個(gè)相對(duì)的概念。無污染或未污染相對(duì)于污染環(huán)境而言，它指距污染源很遠(yuǎn)，污染物不易達(dá)到、生態(tài)條件正常的地區(qū)。背景值隨空間變化而變化2ppt課件3ppt課件4ppt課件5ppt課件二、地方病與環(huán)境背景值的關(guān)系

1.主要元素與人體健康元素過低多高Hg未發(fā)現(xiàn)水俁病Cd未發(fā)現(xiàn)骨痛病、致癌、致心血管病、高血壓、肺、腎損傷As哺乳動(dòng)物可能必需。生長速度緩慢，皮毛較粗，細(xì)胞損傷皮膚癌、肺癌、血管末梢病、皮膚角化病Pb發(fā)現(xiàn)鼠類必需、可能使鼠類患貧血癥中樞神經(jīng)損傷、行走蹣跚、氨基乙酰丙酸脫氫酶活性下降Cr動(dòng)物和人類必需，低血糖、糖尿病、心血管病、高脂血癥、主動(dòng)脈血小板形成增強(qiáng)皮膚、肺損傷，可能導(dǎo)致肺癌6ppt課件元素過低多高Ni動(dòng)物生長緩慢，皮毛變短、繁殖力下降；人類消化不良和肝、腎疾病呼吸道癌CuMenkes綜合癥,嗜中性白血球減少癥、貧血癥、骨質(zhì)非礦化等Menkes綜合癥、肺纖維損害，肝壞死，腎損傷Zn發(fā)育差、矮小、性發(fā)育不完全，味覺功能下降、傷口愈合慢，腹瀉、脫毛、皮疹、胎兒消瘦畸形未發(fā)現(xiàn)F齲齒氟骨癥、韌帶和骨健鈣化、跛腳二、地方病與環(huán)境背景值的關(guān)系

1.主要元素與人體健康7ppt課件元素過低多高M(jìn)n骨骼畸形、步履蹣跚、生殖功能障礙假震性麻痹、假神經(jīng)分裂Co惡性貧血綜合癥，中樞神經(jīng)失常心肌病、血液、中樞神經(jīng)、甲狀腺等異常Mo中樞神經(jīng)失常、早死家畜腹瀉綜合征(體重減輕、貧血、食欲減退、腹瀉),中樞神經(jīng)受損、個(gè)別出現(xiàn)齲齒Se心肌病、克山病、大骨節(jié)病、肌肉營養(yǎng)不良、心悸哽塞、乳腺癌蹣跚病、齲齒病、動(dòng)物畸形I地方性甲狀腺腫、地方性呆小癥甲狀腺腫、甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)二、地方病與環(huán)境背景值的關(guān)系

1.主要元素與人體健康8ppt課件2.地方病自然疫源性（生物源性）：病因?yàn)槲⑸锖图纳x，是一類傳染性的地方病。化學(xué)元素性（地球化學(xué)性,geo-chemicaldisease）病因?yàn)楫?dāng)?shù)厮蛲寥乐心撤N（些）元素或化合物過多、不足或比例失常，再通過食物和飲水作用于人體所產(chǎn)生的疾病.元素缺乏性:地方性甲狀腺腫、地方性克汀病等。元素中毒性（過多性）:地方性氟中毒、地方性砷中毒、地方性硒中毒、地方性鉬中毒。9ppt課件過量Mn,Ca，P等也可通過干擾甲狀腺對(duì)碘的攝取而致病2.地方病1）碘缺乏或過量引起的地方病由地區(qū)性土壤環(huán)境中碘元素含量過低(如山區(qū))，或含量過高(如沿海)造成。缺碘分布

世界分布：喜馬拉雅山、剛果河流域、安第斯山區(qū)、阿爾卑斯山區(qū)、大湖盆地及新西蘭等；我國西北、東北、華北和西南等地區(qū)的山區(qū)及丘陵區(qū)。碘過量分布日本北海道，中國渤海灣南部，山東日照市、廣西北海市等沿?；蚱皆瓍^(qū)。10ppt課件缺碘或高碘甲狀腺腫缺碘—克汀?。ㄙ灏Y）甲狀腺腫正常人克汀病11ppt課件2.地方病2）地氟病缺氟—齲齒氟過量—氟骨癥氟過量—氟骨癥氟過量—氟斑牙12ppt課件2.地方病2）地氟病氟的水遷移性強(qiáng)，在高溫多雨與淋溶性地區(qū)易于產(chǎn)生缺氟病，如山地，丘陵的坡地，酸性淋溶林地。氟的積累在相對(duì)干燥的地帶，如干旱與半干旱的富鈣地球化學(xué)環(huán)境，或半濕潤富鐵地球化學(xué)環(huán)境。飲用水型煤煙污染型食物污染型13ppt課件3）克山病一種原發(fā)性心肌病，1935年在黑龍江省克山縣發(fā)現(xiàn)。臨床表現(xiàn)主要有心臟增大、急性或慢性心功能不全和各種類型的心律失常，急重病人可發(fā)生猝死。我國東北、華北、西北及西南等地區(qū)15個(gè)省，自冶區(qū)209個(gè)縣(旗)有克山病流行，形成東北一西南走向的“病帶。

我國克山病地區(qū)分布圖14ppt課件克山病患者及對(duì)照發(fā)硒測定結(jié)果(μg/g)

病因可能為：

水土:硒缺乏與克山病發(fā)病的關(guān)系較密切。

例數(shù)發(fā)硒（ug/g)克山病患者300.115±0.039病區(qū)健康人300.178±0.048非病區(qū)健康人230.321±0.169感染:可能由嗜心肌病毒所引起—從西南地區(qū)病人的血液和組織分離出一些病毒。

中毒:可能與生物堿、二氧化硅、重金屬等中毒有關(guān)。

營養(yǎng)缺乏:可能缺乏心肌代謝所需要的某些微量元素、氨基酸或維生素。15ppt課件雙腿和雙手骨節(jié)腫大行走艱難4）大骨節(jié)病一種世界性地方病，典型癥狀是關(guān)節(jié)疼痛、增粗、嚴(yán)重者關(guān)節(jié)畸形、臂彎腿短、步態(tài)蹣珊。16ppt課件世界分布：西伯利亞東部、朝鮮北部，越南太平省，蒙古、日本、瑞典和荷蘭等地；我國：黑龍江、吉林、遼寧、河北、河南、山東，山西、陜西、甘肅、四川、臺(tái)灣、內(nèi)蒙古、西藏等地；致病機(jī)理有3種假說：腐殖質(zhì)中毒說—腐殖酸對(duì)軟骨細(xì)胞產(chǎn)生過氧化損傷；食物性真菌中毒說；環(huán)境缺硒說。大骨節(jié)病患者及對(duì)照發(fā)硒測定結(jié)果(μg/g)例數(shù)發(fā)硒大骨節(jié)病患者290.061±0.026病區(qū)健康人300.178±0.048非病區(qū)健康人290.297±0.1604）大骨節(jié)病17ppt課件

從東北到西南構(gòu)成“貧硒地帶”,東北、東部沿海、華北、華南、華中、西北、西南是廣大的缺硒帶。蘇、皖、魯、寧、甘、新等省自治區(qū)的部分地區(qū)也相對(duì)貧硒,大部分地區(qū)食物中硒含量在0.02ppm以下。

東南沿海為富硒地區(qū)，為0.1ppm，是聯(lián)合國衛(wèi)生組織規(guī)定的最低限。貧硒大國18ppt課件19ppt課件三峽庫區(qū)構(gòu)造分布及地方病高發(fā)區(qū)分布圖20ppt課件2006年地方性氟中毒防治情況EndemicFluorosisControlStatusin2006

病區(qū)縣數(shù)病區(qū)縣人口數(shù)(萬人)氟斑牙人數(shù)(萬人))氟骨癥人數(shù)(萬人)控制縣數(shù)累計(jì)防治受益人口(萬人)飲水型DrinkingWater111555298.632145.69134.021894204.94煤煙污染型BurningCoalPollution2019743.311667.29195.67241082.2421ppt課件2006年克山病、大骨節(jié)病、碘缺乏病防治情況KeshanDisease,Kashin-BeckDisease,Iodine

DeficiencyDisordersControlStatusin2006病區(qū)

縣數(shù)病區(qū)縣人口數(shù)

(萬人)現(xiàn)癥病人(萬人)累計(jì)控制

(消除)縣數(shù)大骨節(jié)病Kashin-BeckDisease35810342.7974.05208碘缺乏病IodineDeficiencyDisorders2817125657.25…2475注:①克山病現(xiàn)癥病人數(shù)為潛在型、慢型、亞急型及急型克山病現(xiàn)癥病人之和；

②碘缺乏病病區(qū)縣數(shù)和人口數(shù)系開展碘缺乏病防治監(jiān)測工作的縣數(shù)與人口數(shù)；

③碘缺乏病現(xiàn)癥病人數(shù)為甲狀腺腫人數(shù)和克汀病人之和。22ppt課件表皮角化病→皮膚潰爛→皮膚癌3.砷中毒23ppt課件砷的來源3.砷中毒飲用水煤煙型稻米24ppt課件貴州省含砷量高的煤礦的地理分布

煤砷含量100-9,000ppm,高者達(dá)35,000ppm。美國或其它國家煤含砷量約10ppm

含砷煤礦在貴州省的分布與幾種地方性慢性砷中毒疾病的發(fā)病率吻合.中國地方性砷中毒分布調(diào)查(總報(bào)告),衛(wèi)生研究,2003,32(6):519～54025ppt課件將糧食掛在沒有采取通風(fēng)措施的敞開式爐灶上方烘干的傳統(tǒng)方法。室內(nèi)空氣含砷濃度:20-400μgAs/m3國標(biāo)：3μgAs/m326ppt課件8個(gè)高砷煤村莊（A-H）與普通煤村莊食物（玉米和辣椒）、尿液砷含量間的關(guān)系27ppt課件

日本富山縣神通川流域地區(qū)發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)為腰痛、背痛、膝關(guān)節(jié)痛，最后遍及全身，步行困難，呈搖擺步態(tài)，骨骼變形，身長縮短，骨脆易折，疼痛在活動(dòng)時(shí)加劇，休息時(shí)緩解，呼吸受限，睡眠不足，終因疼痛折磨而死。4.鎘中毒—痛痛病鎘為蓄積性中毒，主要損害腎臟和骨質(zhì)，使人體內(nèi)鈣排出體外，引起鈣不足而導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和骨骼軟化。痛痛病的潛伏期一般2~8年，長的可達(dá)10~30年．28ppt課件骨痛病29ppt課件

稻米中鎘濃度與腎病的發(fā)生率Amountofrice

Responserate(%)consumed(g/day)5102050―mgCd.kg-1ADWinricegrain―200Male0.280.380.551.10

Female0.300.380.500.88400Male0.140.190.280.55

Female0.150.190.250.44600Male0.090.130.180.37

Female0.100.130.170.2930ppt課件三、土壤環(huán)境背景值研究方法（一）土壤背景值的采樣布點(diǎn)應(yīng)掌握幾個(gè)原則：

明確研究范圍；

根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)、地貌、水文、土壤與污染物類型和分布明確污染物的影響范圍；

在污染物影響范圍外，按自然條件確定樣點(diǎn)數(shù)與樣點(diǎn)布局。

1.研究范圍的確定研究范圍取決于研究目的。工業(yè)開發(fā)區(qū)土壤背景值：圍繞工礦區(qū)內(nèi)的工廠布局，三廢排放途徑與影響范圍；行政區(qū)域土壤背景值：行政的疆界。31ppt課件2.樣點(diǎn)的設(shè)置與布局

1）樣點(diǎn)數(shù)設(shè)置—因被測物質(zhì)含量變異情況而定。變異大者，樣點(diǎn)數(shù)多，變異小者樣點(diǎn)數(shù)少母質(zhì)，水文均一：土種變異小，樣點(diǎn)數(shù)少些。地貌、母質(zhì)和水文變異較大：土樣變異大，樣點(diǎn)數(shù)多些。

1985年我國農(nóng)業(yè)土壤背景值研究：9個(gè)片區(qū)，約43萬km2

，樣點(diǎn)布置總數(shù)平均41/km2。陜西黃土高原和黃河下游：地形最平坦，母質(zhì)、水文條件均一，樣點(diǎn)數(shù)平均13-27個(gè)／萬km2

。貴州、四川而：地貌復(fù)雜、母質(zhì)類型繁多，土壤變異大，平均為4-185個(gè)／萬km2。32ppt課件2)布點(diǎn)方法簡單隨機(jī)分塊隨機(jī)系統(tǒng)布點(diǎn)33ppt課件3.基礎(chǔ)樣品數(shù)量由均方差和絕對(duì)偏差計(jì)算由變異系數(shù)和相對(duì)偏差計(jì)算樣品數(shù)一定自由度下的置信水平均方差可接受的絕對(duì)偏差一定自由度下的置信水平變異系數(shù)可接受的相對(duì)偏差樣本數(shù)34ppt課件（二）土樣的采集與分析1.在既定樣點(diǎn)上采樣自然土壤剖面示意圖農(nóng)業(yè)土壤剖面示意圖剖面樣品35ppt課件用竹刀自下而上分層采取0.5-1.0kg土壤，用布袋收集，在室內(nèi)風(fēng)干。在運(yùn)輸與風(fēng)干過程中盡量避免塵埃落入，保證采后無污染。經(jīng)過磨制過尼龍篩，供分析用。長:1.5m寬:0.8-1m深：視地形和作物定36ppt課件2.分析質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)樣參考樣（或內(nèi)控樣）；回收實(shí)驗(yàn)；質(zhì)量控制圖，空白試驗(yàn):檢查和控制樣品在處理和測試過程中可能帶來的污染.精密度控制:平行樣控制樣品測試的精密度,平行樣品數(shù)可占每批測試樣品的20%.準(zhǔn)確度控制:土壤標(biāo)樣控制,土壤標(biāo)樣比例一般為測試樣品的10%,測試結(jié)果落在標(biāo)樣范圍內(nèi).37ppt課件（三）數(shù)據(jù)處理1.確定元素濃度的概率分布類型直方圖法，概率紙圖示法、偏度—峰度法，夏皮洛—威爾克W檢驗(yàn)法，皮爾遜X2法。常用的有：偏度峰度法、皮爾遜X2法，夏皮洛—威爾克W檢驗(yàn)法2.土壤元素背景值的計(jì)算即根據(jù)概率分布類型，分別計(jì)算出表示其背景值范圍的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。對(duì)于呈正態(tài)分布的元素38ppt課件對(duì)于對(duì)數(shù)正態(tài)分布的元素，背景值用幾何平均值（M)和幾何標(biāo)準(zhǔn)差（D)表示，其范圍為M/D~M·D;3.樣點(diǎn)數(shù)是否符合統(tǒng)計(jì)要求的檢驗(yàn)39ppt課件4.土壤背景值的分級(jí)與制圖根據(jù)控制區(qū)域土壤背景值分異的主導(dǎo)因素，將該區(qū)域劃分出若干單元（制圖單元)，每個(gè)制圖單元的土壤元素背景值分異相對(duì)較小。分級(jí)：將每一制圖單元內(nèi)的統(tǒng)計(jì)平均值作為初步分級(jí)數(shù),然后在某一顯著水平下，對(duì)不同單元統(tǒng)計(jì)平均值的差異顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)，把差異顯著的統(tǒng)計(jì)平均值劃分為不同的級(jí)別，差異不顯著者，歸為一個(gè)級(jí)別。制圖：在土壤圖上按不同色調(diào)或不同色度,沿背景直分級(jí)等直線區(qū)分繪制平面圖，或?qū)⒈尘爸档膮^(qū)域分布擬成制圖程序用電腦制圖，在已繪制的圖上必須將樣點(diǎn)位置標(biāo)注于圖中。40ppt課件四、土壤背景值的應(yīng)用1.土壤背景值是土壤污染質(zhì)量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)X±2S2.土壤背最值與其它環(huán)境背景值的相關(guān)性是環(huán)境生態(tài)平衡狀況的體現(xiàn)土壤、巖層、植被3.土壤背景值可作為污染途徑追蹤的依據(jù)來自土壤、還是植物？4.肥料分配的依據(jù)背景值低，缺養(yǎng)分，需多分配5.找礦的依據(jù)土壤背景值特別高，意味著巖石中高，可能有礦。6.有助于地方病等的判斷。41ppt課件環(huán)境容量

在生物生存和自然生態(tài)不受害的前提下，某一環(huán)境單元所能容納的污染物的最大負(fù)荷量，是環(huán)境總量控制的依據(jù)。

2.土壤環(huán)境容量

概念1：在一定的環(huán)境單元、一定時(shí)限內(nèi)遵循環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，既保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和生物學(xué)質(zhì)量，也不使環(huán)境受污染時(shí)，土壤所能容納污染物的最大負(fù)荷量。

概念2：土壤中的有害物含量從背景值起到達(dá)污染水平值之間的濃度范圍，為一絕對(duì)量，是數(shù)量概念。第二節(jié)土壤環(huán)境容量（soilenvironmentalcapacity）一、概念42ppt課件土壤污染水平（土壤臨界濃度）有兩個(gè)方面含義：

1）生物開始表現(xiàn)為受害癥狀時(shí),土壤有害物質(zhì)的濃度作物減產(chǎn)10%時(shí)的元素含量；微生物或土壤動(dòng)物的呼吸強(qiáng)度發(fā)生變化，微生物的群落發(fā)生變化。

2）生物體有害物質(zhì)的含量達(dá)到或超過衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（此時(shí)植物生長仍可能正常）。土壤從背景值開始到污染水平的濃度要決定于兩方面條件：

1）生物的適應(yīng)能力—種類、品種、生育期、生長勢

2）土壤對(duì)該物質(zhì)的緩沖量與有效量—土壤保持、固定和釋放等。土壤的環(huán)境容量因土而異。43ppt課件土壤臨界濃度的依據(jù)44ppt課件二、土壤環(huán)境容量的理論依據(jù)1.土壤的凈化功能2.土壤環(huán)境的緩沖性能土壤環(huán)境對(duì)污染(物）的緩沖性定義為:土壤因水分、溫度、時(shí)間等外界因素的變化，抵御其組分濃(活)度變化的性質(zhì)。為土壤酸堿緩沖性能概念的延伸。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:45ppt課件三、土壤環(huán)境容量的確定1.盆栽試驗(yàn)與田間試驗(yàn)——生物容量法依據(jù)生物的反應(yīng)或生物吸收污染物的數(shù)量確定土壤臨界濃度水平。

?盆栽試驗(yàn)：多在控制條件下進(jìn)行，其與田間試驗(yàn)的結(jié)果懸殊甚大，土量、水分、作物長勢都將對(duì)容量值產(chǎn)生很大的影響。

?田間試驗(yàn)：影響因素很多，結(jié)果需經(jīng)多次重復(fù)方可靠。特點(diǎn)：1）經(jīng)過生物試驗(yàn)取得土壤容量需要經(jīng)歷較長的時(shí)間；所得結(jié)果是因土因作物而異的。同一種作物，在不同土壤上，其臨界值差異大；同一土壤，不同作物取得的臨界值也不同。一個(gè)區(qū)域的土壤環(huán)境容量應(yīng)以最敏感而又常見的作物為試驗(yàn)。46ppt課件47ppt課件48ppt課件2.化學(xué)試劑提取法——化學(xué)容量法以有害物在土壤中達(dá)到致害生物時(shí)的有效濃度為指標(biāo)，確定土壤容量的方法。優(yōu)點(diǎn)：簡便易行，且指標(biāo)于統(tǒng)一。常用的化學(xué)提取劑：稀酸溶液：0.1MHCl,0.05MHCl,1MHOAc,1MHNO3提取含