第三章土壤背景值與環(huán)境容量主要內(nèi)容第一節(jié)土壤背景值第二節(jié)土壤背景值的調查方法

第一節(jié)土壤背景值土壤背景值是指未受或少受人類活動（特別是人為污染）影響的土壤環(huán)境本身的化學元素組成及其含量。實際上，土壤背景值只能代表土壤某一發(fā)展、演變階段的一個相對意義上的數(shù)值，即嚴格按照土壤背景值研究方法所獲得的盡可能不受或少受人類活動影響的土壤化學元素的原始含量。通過取樣調查的方法來找出真正的土壤元素

背景值是非常困難的,要找到完全沒有受到任何人為污染的土壤則幾乎不太可能。但從實際操作的角度考慮,只要通過合理的取樣布點,采集避開人類活動密集區(qū)域的土壤,則所取土壤的元素含量就可以代表其相應的背景值。土壤背景值的研究具有重要的理論和實踐意義一直以來都是國內(nèi)外環(huán)境科學領域關注的對象,許多國家先后進行了背景值的研究工作。一、國外土壤環(huán)境背景值研究從20世紀60年代起，美國地質調查所為建立土壤中元素的基線值，開展了一系列的區(qū)域土壤背景值調查工作。至今，美國完成了全國土壤背景值的調查研究。英國土壤調查總局于1979年按網(wǎng)格設計，間隔5Km采集一個表土，采用王水（硝基鹽酸，是硝酸和鹽酸組成的混合物）消解，消解液ICP-AES，測定了19個元素。其它國家，日本、瑞士、加拿大等國也都開展了土壤背景值的調查。二、國內(nèi)土壤背景值研究我國土壤環(huán)境背景值的研究始于20世紀70年代在“七五”期間，研究了土壤背景值的區(qū)域分異性，并探討了在環(huán)境健康、環(huán)境評價和農(nóng)業(yè)利用等方面的應用前景。土壤背景值的研究涉及面廣、技術難度要求高，并需要多學科支撐。土壤元素背景值是檢驗過去和預測未來土壤環(huán)境演化的基礎性資料,也是判斷土壤中化學物質的行為與環(huán)境質量的必要的基礎數(shù)據(jù)。土壤背景值研究及其意義

土壤背景值研究是以土壤學特別是土壤分析為主線，涉及多學科，技術要求高的一個系統(tǒng)。具有較嚴密的結構性、整體性及目的性，對各子系統(tǒng)獨有嚴格的技術質量控制。土壤背景值在土壤污染評價，污水灌溉(wastewaterirrigation)與作物施肥(fertilization)上是不可缺少的依據(jù)。

第二節(jié)土壤背景值的調查方法一、土壤背景值調查布點二、土樣的采集與室內(nèi)分析三、數(shù)據(jù)處理四、土壤背景值與環(huán)境質量五、土壤環(huán)境容量一、土壤背景值調查布點1.前期準備2.布點方法3.基礎樣品數(shù)量1.前期準備（1）組織準備（2）資料收集（3）現(xiàn)場調查（4）采樣器具準備2.布點方法采樣要遵循“隨機”和“等量”原則（1）簡單隨機（2）分塊隨機（3）系統(tǒng)隨機3.基礎樣品數(shù)量應根據(jù)科學數(shù)據(jù)的基本保證和經(jīng)濟條件來綜合考慮采樣的數(shù)量，具體方式如下:（1）由均方差和絕對偏差計算樣品數(shù)（2）由變異系數(shù)和相對偏差計算樣品數(shù)沒有歷史資料的地區(qū)、土壤變異程度不太大的地區(qū)，一般CV可用10%～30%粗略估計，有效磷和有效鉀變異系數(shù)CV可取50%。二、土樣的采集與室內(nèi)分析1.樣品采集2.土壤室內(nèi)分析測定3.分析記錄1.樣品采集（1）野外選點（2）厚度采樣（1）野外選點采樣點的自然景觀應符合土壤環(huán)境背景值研究的要求采樣點以剖面發(fā)育完整、層次較清楚、無侵入體為準選擇不施或少施化肥、農(nóng)藥的地塊作為采樣點不在多種土類、多種母質母巖交錯分布、面積較小的邊緣地區(qū)布設采樣點。（2）厚度采樣采樣點可采表層樣或土壤剖面一般每個剖面采集A、B、C三層土樣采樣次序自下而上剖面每層樣品采集1kg左右，裝入樣品袋將底土和表土按原層回填到采樣坑中，方可離開現(xiàn)場,并在采樣示意圖上標出采樣地點,避免下次在相同處采集剖面樣。2.土壤室內(nèi)分析測定（1）樣品處理一般選定《土壤環(huán)境質量標準》中選配的分析方法中規(guī)定的樣品處理方法，其他類型的監(jiān)測優(yōu)先使用國家土壤測定標準一般區(qū)域背景值調查和《土壤環(huán)境質量標準》中重金屬測定的是土壤中的重金屬全量（除特殊說明，如六價鉻）（2）分析方法第一方法：標準方法(即仲裁方法)。第二方法：由權威部門規(guī)定或推薦的方法。第三方法：根據(jù)各地實情，自選等效方法3.分析記錄（1）分析記錄（2）數(shù)據(jù)運算（3）結果表示（1）分析記錄分析記錄一般要設計成記錄本格式分析記錄也可以設計成活頁分析記錄也可以是電子版本式的輸出物（打印件）或存有其信息的磁盤、光盤等記錄測量數(shù)據(jù)，要采用法定計量單位，只保留一位可疑數(shù)字，有效數(shù)字的位數(shù)應根據(jù)計量器具的精度及分析儀器的示值確定（2）數(shù)據(jù)運算有效數(shù)字的計算修約規(guī)則按GB8170執(zhí)行（3）結果表示平行樣的測定結果用平均數(shù)表示土壤樣品測定一般保留三位有效數(shù)字，含量較低的鎘和汞保留兩位有效數(shù)字,并注明檢出限數(shù)值三、數(shù)據(jù)處理

土壤元素背景值可以用土壤樣品算術平均值(x)或幾何平均值(M)表示。中國土壤元素背景值，總體上化學組成相對穩(wěn)定，元素含量水平與變化幅度也相對固定，除了污染點外，世界各地土壤化學元素之間有較高的可比性情報檢索子系統(tǒng)樣品采集子系統(tǒng)樣品處理、保存子系統(tǒng)室內(nèi)分析質量控制子系統(tǒng)編制程序計算機處理異常值判斷剔除數(shù)據(jù)分布類型檢驗可靠性檢驗標準溶液模擬消解液統(tǒng)一參考樣品統(tǒng)一分析方法標準參考物質自檢互檢外檢數(shù)理統(tǒng)計、檢驗子系統(tǒng)制圖技術子系統(tǒng)背景值土壤環(huán)境背景值研究技術系統(tǒng)四、土壤背景值與環(huán)境質量土壤背景值涉及土壤與水和大氣質量的關系，人類居住環(huán)境問題，土壤與其他環(huán)境要素的交互作用，涉及土壤質量的保護與改善等土壤環(huán)境工程的相關研究與應用。土壤質量是土壤在生態(tài)系統(tǒng)范圍內(nèi)，維持生物的生產(chǎn)力、保護環(huán)境質量以及促進動植物和人類健康的能力從環(huán)境角度出發(fā)，我們首先必須發(fā)展一種靈敏而合適的方法來評價土壤環(huán)境質量。土壤環(huán)境質量評價涉及評價因子、評價標準和評價模式評價模式常用污染指數(shù)法或者與其有關的評價方法，如：1.污染指數(shù)、超標率（倍數(shù)）評價2.內(nèi)梅羅污染指數(shù)評價3.背景值及標準偏差評價4.綜合污染指數(shù)法五、土壤環(huán)境容量1.土壤環(huán)境容量的概念2.土壤環(huán)境容量的計算方法3.土壤臨界含量的確定4.土壤環(huán)境容量的應用1.土壤環(huán)境容量的概念土壤環(huán)境容量亦稱污染物的土壤負載容量，(Soilenvironmentalcapacity)是一個發(fā)展的概念,隨環(huán)境因素的變化以及人們對環(huán)境目標期望值的變化而變化，定義有所不同一般認為土壤環(huán)境容量是指在一定環(huán)境單元、一定時限內(nèi)遵循環(huán)境質量標準，既能保證土壤質量，又不產(chǎn)生次生污染時，土壤所能容納污染物的最大負荷量。土壤負載容量不是一個固定值而是一個范圍值，它受到多種因素的影響土壤環(huán)境靜容量——土壤污染物的基準含量（土壤背景值）和最大負荷量(Carryingcapacity)之差。土壤環(huán)境動容量——土壤污染物累積過程中，土壤通過一系列自凈過程所能凈化的污染物數(shù)量。2.土壤環(huán)境容量的計算方法環(huán)境標準限制某一要素的某一區(qū)域可能達到限度的量,作為該區(qū)域的環(huán)境容量,即環(huán)境的標準容量(C0),將此衡量土壤容許的污染量這個基準含量水平稱為土壤凈容量(Q1)其計算模式如下:Q1=(C0-B)×2250;式中:Q為土壤環(huán)境容量,g/hm2;C0為土壤環(huán)境標準值或土壤環(huán)境臨界值,g/t;B為區(qū)域土壤背景值或土壤本地值,g/t;2250為單位土地的表土計算重量,t/hm2。將這一部分凈化的量(Q2)加入到土壤凈容量(Q1)才是土壤動態(tài)的、全部容許的量,即土壤環(huán)境容量(Q),也有人稱之為土壤環(huán)境動容量。用數(shù)學式表示即為:Q=Q1+Q2。土壤環(huán)境容量的數(shù)學模式

土壤生態(tài)系統(tǒng)與其邊界環(huán)境中其它諸多參數(shù)構成的定量關系。

土壤靜容量(Cso)=M(Ci-Cbi)

M—耕層土重（t/hm2)Ci—i元素的土壤環(huán)境標準（mg/kg）Cbi—i元素的土壤背景值（mg/kg）

各種污染物和元素在土壤中都市處于一個動態(tài)的平衡過程；有輸入與輸出、固定與釋放、累積與降解和凈化等過程。

根據(jù)物質平衡原理：

Q1=Q0+Q-Y1-Y2-Y3······

Q=a(QT–bQ0)

一定年限內(nèi)土壤容許輸入的總量為：

Q總=n·QQ1—第一年后土壤含量Q0—土壤起始含量Q—每年輸入量Y1,Y2,Y3—分別為作物吸收、地表徑流、淋溶等輸出量。QT—土壤環(huán)境標準3.土壤臨界含量的確定土壤臨界含量是土壤所能容納污染物的最大負荷量,是土壤環(huán)境容量研究中的一個主要內(nèi)容確定土壤臨界含量的指標體系和依據(jù),如表所示。

確定重金屬土壤臨界含量的依據(jù)

體系土壤——植物體系土壤——微生物體系土壤——水體系內(nèi)容農(nóng)產(chǎn)品衛(wèi)生質量作物效應生化指標微生物計數(shù)環(huán)境效應地下水地表水目的防治污染食物鏈保證人體健康保證良好生產(chǎn)力和經(jīng)濟效益保持土壤生態(tài)處于良性循環(huán)不引起次生水環(huán)境污染標準國家或政府主管部門頒發(fā)的糧食衛(wèi)生標準生理指標或產(chǎn)量降低程度1種以上生物化學指標在7d以上出現(xiàn)的變化微生物計數(shù)指標在7d以上出現(xiàn)的變化不導致地下水超標不導致地面水超標標準級別僅1種減產(chǎn)10%減產(chǎn)20%≥25%≥15%≥10%~15%≥50%≥30%≥10%~15%僅1種僅1種4.土壤環(huán)境容量的應用（1）制定土壤環(huán)境質量標準（2）制定農(nóng)田灌溉水質標準