土壤環(huán)境質量評價環(huán)境土壤學

第五章土壤環(huán)境質量

目錄第一節(jié)概論第二節(jié)土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀調(diào)查及評價第三節(jié)土壤環(huán)境影響預測第一節(jié)概論土壤的特征土壤是地球外表具有肥力、能生長植物的疏松表層。它由巖石風化而成的礦物質、動植物殘體腐解產(chǎn)生的有機質以及水分、空氣等組成，呈不完全連續(xù)的狀態(tài)存在于陸地外表開放系統(tǒng)生產(chǎn)植物產(chǎn)品的功能土壤環(huán)境質量土壤環(huán)境質量是指土壤環(huán)境〔或土壤生態(tài)系統(tǒng)〕的組成、結構、功能特性及其所處狀態(tài)。自然環(huán)境因素影響下的自然過程及其所形成的土壤環(huán)境的組成、結構、功能特性、環(huán)境地球化學背景值與元素背景值、凈化功能、自我調(diào)節(jié)功能與抗逆性能、土壤環(huán)境容量等相對穩(wěn)定而仍在不斷變化中的環(huán)境根本屬性人類活動影響下的土壤環(huán)境污染和土壤生態(tài)狀態(tài)的變化。區(qū)域土壤環(huán)境背景值一定區(qū)域內(nèi)遠離工礦、城鎮(zhèn)和道路(公路和鐵路)，無明顯“三廢〞污染，也無群眾反映有過“三廢〞影響的土壤中有毒物質在某一保證率下的含量。土壤環(huán)境容量一般將土壤在環(huán)境質量標準的約束下所能容納污染物的最大數(shù)量，稱為土壤環(huán)境容量在一定區(qū)域的土壤特性和環(huán)境條件下〔B的數(shù)值是一定的〕，土壤環(huán)境容量〔Q〕的大小取決于土壤環(huán)境質量標準值的大小。土壤環(huán)境質量標準大，土壤環(huán)境容量也大；標準嚴，那么容量小。影響土壤環(huán)境質量的因素影響土壤環(huán)境質量的主要因素建設工程影響土壤環(huán)境污染的因素：建設工程類型、污染物性質、污染源特點、污染源排放強度、污染途徑、土壤所在區(qū)域的環(huán)境條件、土壤類型和特性。影響土壤退化、破壞的主要因素自然因素：干旱、洪澇、狂風、暴雨、火山、地震等。人為因素：在利用土壤及其環(huán)境條件時，存在盲目性，例如過度放牧、灌溉。采礦…土壤環(huán)境質量評價的目的按一定的原那么、標準和方法，對土壤污染程度進行評定?；蛘哒f土壤環(huán)境質量評價是對土壤環(huán)境質量的上下和優(yōu)劣作出定性或定量的評判。提高和改善土壤環(huán)境質量，并提出控制和減緩土壤環(huán)境不利變化的對策和措施。土壤環(huán)境影響識別類型按影響結果與特點分土壤污染型：外界進入土壤中的污染物，對土壤環(huán)境產(chǎn)生化學性、物理性或生物性污染危害。土壤退化型：由于人類活動導致的土壤中各組分之間，或土壤與其它環(huán)境要素之間的正常自然物質、能量循環(huán)過程遭到破壞，而引起土壤肥力、土壤質量和承載力下降的影響。土壤資源破壞型：由于人類活動或由其引起的自然活動，導致土壤被占用、淹沒和破壞，包括由于土壤過度侵蝕或嚴重污染而使土壤完全喪失原有功能被廢棄的情況按影響時段分：建設階段影響、運行階段影響、效勞期滿后的影響；或按影響時段的長短分：短期或突變影響、長期或緩變影響。按影響方式分：直接影響、間接影響。按影響性質分：可逆影響、不可逆影響、積累影響、協(xié)同影響。工業(yè)工程建設工程的土壤環(huán)境影響識別工業(yè)廢氣對土壤環(huán)境的影響工業(yè)廢氣中的污染物，通過降水、擴散和重力作用降落至地面，滲透進入土壤，進而污染土壤環(huán)境。工業(yè)廢水對土壤環(huán)境的影響〔經(jīng)過處理或未處理〕工業(yè)廢水，用于灌溉農(nóng)田或排入河流、湖泊后再作為農(nóng)業(yè)灌溉用水，都會使土壤受到污染。工業(yè)廢水處理產(chǎn)生的活性污泥排入土壤，污泥與土壤的相互作用，會使土壤的性質及元素分布和分配發(fā)生變化，進而影響植物的生長和周圍的環(huán)境。工業(yè)固體廢棄物對土壤環(huán)境的影響固體廢棄物在掩埋或堆放過程中產(chǎn)生的滲出液、濾瀝液進入土壤，能改變土質和土壤結構，影響土壤微生物的活動，危害土壤環(huán)境。礦業(yè)工程建設工程土壤環(huán)境影響識別損失土壤資源污染土壤環(huán)境：產(chǎn)生的粉塵、廢氣、廢水、固體廢棄物等對土壤環(huán)境產(chǎn)生污染性的影響。引發(fā)和加速土壤退化和破壞挖掘采剝改變了礦區(qū)的地質、地貌、植被等，加劇了水土流失，從而引發(fā)土壤退化和破壞；地震、崩塌、滑坡、泥石流等次生地質災害的發(fā)生，加速了土壤的退化和破壞。農(nóng)業(yè)工程建設工程的土壤環(huán)境影響識別農(nóng)業(yè)機械化工程建設工程對土壤環(huán)境的影響農(nóng)田失去植被保護，水蝕、風蝕的幾率增強；土壤被壓實，阻礙植物根系與大氣中氧和CO2的交換，根系向下生長的阻力增加；土壤的滲透能力下降，形成的徑流較大，加速了土壤的侵蝕。農(nóng)業(yè)排灌工程對土壤環(huán)境的影響良好的土壤排水系統(tǒng)可緩解土壤的鹽漬化，使土壤的物理性質得到改善；土壤不易受侵蝕，土地平展，易于機械化耕作，干旱的危險少；減少水飽和土壤的面積，減輕內(nèi)澇的危險。不利影響：排水強度過高，會加快地表徑流，河道洪峰提前出現(xiàn)，會增加泛濫的危險；土壤的質量下降；次生鹽漬化；交通工程建設工程的土壤環(huán)境影響識別占用土地〔永久性影響〕；建設期間，土地大量裸露，土壤極易受到侵蝕；使用期間：機動車排放的廢氣為大氣酸沉降準備了物質根底，酸沉降將導致土壤的酸化。石油工程建設工程的土壤環(huán)境影響識別在石油的開采、煉制、貯運、使用的過程中，原油和各種油制品通過各種途徑進入環(huán)境造成污染；占用土地資源；采用被石油烴污染的水源灌溉農(nóng)田，揮發(fā)進入大氣的石油烴通過沉降作用進入土壤等造成土壤的污染。土壤環(huán)境質量評價主要分為兩大類：

土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀評價和土壤環(huán)境影響評價依據(jù)評價重點內(nèi)容的不同，又可細分為：

土壤污染評價、土壤資源評價、土壤生態(tài)評價、土壤綜合評價；土壤環(huán)境質量評價分類土壤環(huán)境質量評價原那么1.整體性原那么：不僅要分別對各環(huán)境要素進行預測，尤其應注重分析其綜合效應，才能正確估計對環(huán)境的全面影響。2.相關性原那么：通過研究不同層次各子系統(tǒng)間的聯(lián)系性質、方式及聯(lián)系的程度，判別環(huán)境影響的傳遞性，逐層逐級傳遞的方式、速度和強度。3.主導性原那么：必須抓住建設工程與區(qū)域經(jīng)濟開展中引起的主要土壤環(huán)境問題。4.動態(tài)性原那么：土壤環(huán)境影響是一個不斷變化著的動態(tài)過程。不同建設階段的環(huán)境影響的迭加性和累積性、影響的短期性與長期性、影響的可逆性與不可逆性等都是不斷變化的。5.隨機性原那么：建設工程與投產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生隨機事件，可能會造成出乎意料的環(huán)境后果，需視具體情況，增加新的評價內(nèi)容，如土壤環(huán)境風險評價等。土壤環(huán)境質量評價程序我國的土壤環(huán)境質量評價程序,一般按所示程序進行。土壤環(huán)境質量評價土壤及其環(huán)境特征污染源調(diào)查評價區(qū)域土壤背景值調(diào)查土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀評價土壤環(huán)境質量預測土壤環(huán)境質量評價等級劃分我國土壤環(huán)境質量評價尚無推薦的行業(yè)導那么，但可以根據(jù)判斷環(huán)境影響重大性的原那么確定評價等級和要求。(1)工程占地面積、地形條件和土壤類型，可能會被破壞的植被種類、面積以及對當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)影響的程度；〔2〕侵入土壤的污染物的主要種類、數(shù)量，對土壤和植物的毒性及其在土壤中降解的難易程度，以及受影響的土壤面積；〔3〕土壤能容納侵入的各種污染物的能力，以及現(xiàn)有的環(huán)境容量；〔4〕工程所在地的土壤環(huán)境功能區(qū)劃要求。評價內(nèi)容一般，一級評價的內(nèi)容應包括以上各個方面，三級評價可利用現(xiàn)有資料和參照類比工程從簡，二級評價類似一級評價，但工作深度可視情況適當減少?！?〕工程分析的成果以及與土壤侵蝕和污染有關的地表水、地下水、大氣和生物等專題評價的資料?！?〕調(diào)查、監(jiān)測工程所在地區(qū)土壤環(huán)境資料?！?〕調(diào)查、監(jiān)測評價區(qū)內(nèi)現(xiàn)有土壤污染源排污情況?！?〕描述土壤環(huán)境現(xiàn)狀。〔5〕根據(jù)污染物的種類、數(shù)量、方式、區(qū)域環(huán)境特點、土壤理化特性、凈化能力以及污染物在土壤環(huán)境中遷移、轉化和累積規(guī)律，分析污染物累積趨勢，預測土壤環(huán)境質量的變化和開展?！?〕運用土壤侵蝕和沉積模型預測工程可能造成的侵蝕和沉積?！?〕評價擬建工程對土壤環(huán)境影響的重大性，并提出消除和減輕負面影響的對策以及監(jiān)測措施。〔8〕必要時可以采用類比調(diào)查；盆栽、小區(qū)乃至田間試驗評價范圍①工程建設可能破壞原有的植被和地貌范圍；②可能受工程排放的廢水污染的區(qū)域；③工程排放到大氣中的氣態(tài)和顆粒態(tài)有毒污染物由于干或濕沉降作用而受較重污染的區(qū)域；④工程排放的固體廢物，特別是危險性廢物堆放和填埋場周圍的土地。包括：大氣環(huán)境質量評價范圍、地面水及其灌區(qū)的范圍，固體廢棄物堆放場附近。土壤環(huán)境質量標準《土壤環(huán)境質量標準》〔GB15618-1995)根據(jù)土壤應用功能和保護目標，分為三類土壤：Ⅰ類主要適用于國家自然保護區(qū)、集中式生活飲用水源地、茶園、牧場和其他保護地區(qū)的土壤，土質應根本保持自然背景水平；Ⅱ類主要適用于一般農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場等土壤，土質根本上對植物和環(huán)境不造成污染、危害；Ⅲ類主要適用于林地土壤及污染物容量較大的高背景值土壤和礦場附近的農(nóng)田〔蔬菜地除外〕土壤，土質根本上對植物和環(huán)境不造成污染及危害.本標準僅對土壤中鎘、汞、鉻、鋅、砷、銅、鉛、鎳、六六六、DDT10項指標做了規(guī)定，對其他重金屬和難降解危險性化合物未做規(guī)定?！吨腥A人配共和國綠色食品執(zhí)行標準(草案)》對于其它污染指標多項選擇用具有不同含義的土壤環(huán)境背景值作為評價標準。常見的有如下幾種：以區(qū)域土壤環(huán)境背景值作為標準以土壤本底值為評價標準〔未受污染〕以區(qū)域性土壤自然含量為評價標準〔清水灌溉、相似〕以土壤對照點含量為評價標準以土壤和作物中污染物質的相關含量為評價標準第二節(jié)土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀調(diào)查及評價土壤現(xiàn)狀調(diào)查的內(nèi)容：1.評價區(qū)土壤類型及其分布，作出類型分布圖。2.各種類型土壤的成土條件，包括成土母質、生物特征、所處的地貌類型、地下水的埋藏特性、氣候條件、耕作歷史等和各類型土壤的剖面構成，土壤的礦物與化學組成、土壤理化和生物學特性等的調(diào)查。3.評價區(qū)土地利用及規(guī)劃設想。以此確定重點保護地區(qū)，并選擇相應的評價標準。4.土壤污染對作物的影響調(diào)查。5.評價區(qū)土壤污染源、主要污染物及污染途徑的調(diào)查。評價因子的選擇根據(jù)土壤污染物的類型和評價的目的要求來選擇評價因子。1.有機毒物：其中數(shù)量較大、毒性較大的是化學農(nóng)藥。主要可分為有機氯和有機磷農(nóng)藥兩大類。此外還有酚、苯并[a]芘、油類及其他有機化合物；2.重金屬及其他無機毒物鎘、汞、鉻、鉛、砷、氰等；3.土壤中pH、全氮量、硝態(tài)氮量及全磷量等；4.有害微生物：如腸細菌、腸寄生蟲卵、破傷風菌、結核菌等；5.放射性元素：如Cs317、Sr90.此外還應選擇一些參考因子，即對土壤污染物積累、遷移、轉化影響較大的理化指標，如有機質、石灰反響、氧化復原電位、代換量、易溶性鹽類、粘土礦物等土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀值的計算及檢驗土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀值的計算土壤背景值統(tǒng)計數(shù)據(jù)檢驗(1)標準差檢驗：超過三倍的標準差的測量值應舍棄，不參加現(xiàn)狀值〔背景值〕的統(tǒng)計；(2)4d法檢驗：大于4倍的平均偏差時，該值棄去；(3)上下層比較：表土與底土中含量的比值大于1時，認為此樣品已受污染，應予剔除；(4)相關分析法：選定一種沒有污染的元素為參比元素，求出這種元素與其他元素的相關系數(shù)和回歸方程，建立95%的置信帶，落在置信區(qū)間之外的樣品，可認為含量異常，應予剔除。(5)富集系數(shù)檢驗：在風干過程中，有些元素會淋失，有些元素會富集，所以表土中重金屬含量高于母質或底土，不一定都是污染造成的因此，需要有一種穩(wěn)定的元素作為內(nèi)參比元素，進行富集系數(shù)檢驗元素的富集系數(shù)可根據(jù)Mcheal公式計算：富集系數(shù)﹥1，表示該元素有外來污染，應將該土樣棄去。五、土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀評價指數(shù)土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀評價與大氣、水質的現(xiàn)狀評價方法相類似，是通過計算污染指數(shù)進行的?！惨弧硢我蜃釉u價〔二〕多因子評價〔一〕單因子評價1.分指數(shù)法：逐一計算土壤中各主要污染物的污染分指數(shù)，以確定污染程度。Pi＜1，表示未污染；Pi＞1時，表示受到不同程度的污染，Pi值越大，污染越嚴重。2.根據(jù)土壤和作物對污染物積累的相關數(shù)量，確定污染等級和劃分污染指數(shù)范圍，然后再根據(jù)不同的方法計算污染指數(shù)：假設實測值〔Ci〕小于或等于土壤積累起始值〔xai)，為非污染，Pi≤1假設實測值Ci＞xai,但小于作物中污染物含量顯著增加相對應的土壤污染物含量(xci)時，屬輕度污染，即1＜Pi＜2假設污染物含量Ci＞xci,但小于污染臨界值(xpi)(如土壤環(huán)境質量標準〕屬中度污染，即2＜Pi＜3假設土壤中污染物含量Ci＞Xpi,屬重度污染，即Pi＞3除上述兩種方法外，農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所在評價農(nóng)田環(huán)境質量時，采用如下的四級評價方法〔單因子評價〕：0級土壤中污染物實測值小于它的土壤積累起始值Pi=Ci/xai<1無污染1級污染物在土壤中有積累，Pi=Ci/xai≥1但Ci糧(菜)<xai糧(菜)輕度污染2級土壤受到明顯污染，或污染物在農(nóng)產(chǎn)品食用部分中開始有積累Pi=Ci糧(菜)/xai糧(菜）≥1但Ci糧(菜）<(食品衛(wèi)生標準）中度污染3級污染物在糧菜等農(nóng)產(chǎn)品中的含量超過食品衛(wèi)生標準，或者污染物明顯影響農(nóng)作物生長發(fā)育，或導致減產(chǎn)10%以上）Ci糧(菜）/(食品衛(wèi)生標準）≥1重度污染〔二〕多因子評價多因子評價一般采用污染綜合指數(shù)進行評價?！?〕以土壤中各污染物指數(shù)疊加作為土壤污染綜合指數(shù)。計算簡便，但對各種污染物的作用是等量齊觀的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均方根綜合污染指數(shù)加權綜合污染指數(shù)第三節(jié)土壤環(huán)境影響預測主要任務:根據(jù)建設工程所在地區(qū)的土壤環(huán)境現(xiàn)狀，擬建工程可能造成的土壤侵蝕、退化，以及由于排放的污染物在土壤中遷移與積累，應用預測模型計算土壤的侵蝕量以及主要污染物在土壤中的累積或殘留數(shù)量，預測土壤環(huán)境質量狀況和變化趨勢.土壤退化預測廢〔污〕水灌溉的土壤影響預測土壤匯總農(nóng)藥殘留量預測土壤中污染物殘留量預測一、土壤退化預測這里是指次生鹽堿化。它是指人類在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，由于開展灌溉和農(nóng)業(yè)措施不當而引起的土壤鹽化和堿化的總稱。自然酸化過程和人類活動影響下的酸化過程在風、水、和重力作用下、土壤被剝蝕、遷移或沉積〔一〕土壤鹽堿化預測〔一〕土壤鹽堿化預測灌溉水質是發(fā)生次生鹽堿化的主要原因。此外，還有許多影響因素，如降水量、蒸發(fā)量、地下水徑流、地下水鹽量及鹽分種類、地下水臨界深度、土壤質地、鹽堿度等。美國鹽漬土實驗室提出鈉吸附比法。0-10低鈉水可用于灌溉各種土壤而不發(fā)生鹽堿化10-18中鈉水對具有高陽離子交換量的細質土壤會造成堿化18-26高鈉水對大多數(shù)土壤都可產(chǎn)生有害的交換性鈉，造成堿化26-30極高鈉水一般不適用于灌溉〔二〕土壤侵蝕預測由純自然因素引起的土壤侵蝕速度較緩慢。人類的開發(fā)活動，往往引起植被破壞，造成土壤流失。土壤侵蝕模數(shù)：在一定時間內(nèi)在一定土地面積上被帶走的泥沙量與時間、面積的比值。對于土壤侵蝕的面蝕、片蝕和細溝侵蝕的土壤侵蝕模數(shù)也可以用下式推算：耕種管理系數(shù)C：

也稱植被覆蓋因子或作物種植系數(shù)，反映地表覆蓋情況對土壤侵蝕的影響。實際侵蝕控制系數(shù)P：

也稱水土保持因子，反映不同管理技術或水土保持措施對土壤侵蝕的影響我國普遍采用的分級標準為：

微度侵蝕E<2500t/(km2?a)

中度侵蝕E＝2500～5000t/(km2?a)

強度侵蝕E＝5000～8000t/(km2?a)

極強度侵蝕

E＝5000～15000t/(km2?a)

劇烈侵蝕

E>15000t/(km2?a)例5-1估算一塊在砂壤上開墾出來的草地的年平均侵蝕率。：土壤含有機物2%，坡度為10%，斜坡長為150m,降雨系數(shù)R為300，作物沿等高線播種。查表，K=0.24；按公式計算或查坡長與LS關系曲線，LS=1.65;查表，苜蓿項C=0.02;查表，P=0.60.E=300×0.24×1.65×0.02×0.60=1.43t/(hm2·a)二、廢〔污〕水灌溉的土壤影響預測污染物在土層中被