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1、第五章 土壤环境质量,目 录,第一节 概论第二节土壤环境质量现状调查及评价第三节土壤环境影响预测,第一节概论,土壤的特征土壤是地球表面具有肥力、能生长植物的疏松表层。它由岩石风化而成的矿物质、动植物残体腐解产生的有机质以及水分、空气等组成，呈不完全连续的状态存在于陆地表面开放系统生产植物产品的功能,土壤环境质量 土壤环境质量是指土壤环境（或土壤生态系统）的组成、结构、功能特性及其所处状态。 自然环境因素影响下的自然过程及其所形成的土壤环境的组成、结构、功能特性、环境地球化学背景值与元素背景值、净化功能、自我调节功能与抗逆性能、土壤环境容量等相对稳定而仍在不断变化中的环境基本属性 人类活动影响下
2、的土壤环境污染和土壤生态状态的变化。,区域土壤环境背景值,一定区域内远离工矿、城镇和道路(公路和铁路)，无明显“三废”污染，也无群众反映有过“三废”影响的土壤中有毒物质在某一保证率下的含量。,土壤环境容量,一般将土壤在环境质量标准的约束下所能容纳污染物的最大数量，称为土壤环境容量,在一定区域的土壤特性和环境条件下（B的数值是一定的），土壤环境容量（Q）的大小取决于土壤环境质量标准值的大小。土壤环境质量标准大，土壤环境容量也大；标准严，则容量小。,影响土壤环境质量的因素,影响土壤环境质量的主要因素建设项目影响土壤环境污染的因素：建设项目类型、污染物性质、污染源特点、污染源排放强度、污染途径、土壤
3、所在区域的环境条件、土壤类型和特性。影响土壤退化、破坏的主要因素自然因素：干旱、洪涝、狂风、暴雨、火山、地震等。人为因素：在利用土壤及其环境条件时，存在盲目性，例如 过度放牧、灌溉。采矿,土壤环境质量评价的目的按一定的原则、标准和方法，对土壤污染程度进行评定。或者说土壤环境质量评价是对土壤环境质量的高低和优劣作出定性或定量的评判。提高和改善土壤环境质量，并提出控制和减缓土壤环境不利变化的对策和措施。,土壤环境影响识别类型,按影响结果与特点分土壤污染型：外界进入土壤中的污染物，对土壤环境产生化学性、物理性或生物性污染危害。土壤退化型：由于人类活动导致的土壤中各组分之间，或土壤与其它环境要素之间的
4、正常自然物质、能量循环过程遭到破坏，而引起土壤肥力、土壤质量和承载力下降的影响。土壤资源破坏型：由于人类活动或由其引起的自然活动，导致土壤被占用、淹没和破坏，包括由于土壤过度侵蚀或严重污染而使土壤完全丧失原有功能被废弃的情况按影响时段分：建设阶段影响、运行阶段影响、服务期满后的影响；或按影响时段的长短分：短期或突变影响、长期或缓变影响。按影响方式分：直接影响、间接影响。按影响性质分：可逆影响、不可逆影响、积累影响、协同影响。,工业工程建设项目的土壤环境影响识别,工业废气对土壤环境的影响 工业废气中的污染物，通过降水、扩散和重力作用降落至地面，渗透进入土壤，进而污染土壤环境。工业废水对土壤环境的
5、影响（经过处理或未处理）工业废水，用于灌溉农田或排入河流、湖泊后再作为农业灌溉用水，都会使土壤受到污染。工业废水处理产生的活性污泥排入土壤，污泥与土壤的相互作用，会使土壤的性质及元素分布和分配发生变化，进而影响植物的生长和周围的环境。工业固体废弃物对土壤环境的影响 固体废弃物在掩埋或堆放过程中产生的渗出液、滤沥液进入土壤，能改变土质和土壤结构，影响土壤微生物的活动，危害土壤环境。,矿业工程建设项目土壤环境影响识别,损失土壤资源污染土壤环境：产生的粉尘、废气、废水、固体废弃物等对土壤环境产生污染性的影响。引发和加速土壤退化和破坏挖掘采剥改变了矿区的地质、地貌、植被等，加剧了水土流失，从而引发土壤
6、退化和破坏；地震、崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害的发生，加速了土壤的退化和破坏。,农业工程建设项目的土壤环境影响识别,农业机械化工程建设项目对土壤环境的影响农田失去植被保护，水蚀、风蚀的几率增强；土壤被压实，妨碍植物根系与大气中氧和CO2的交换，根系向下生长的阻力增加；土壤的渗透能力下降，形成的径流较大，加速了土壤的侵蚀。农业排灌工程对土壤环境的影响良好的土壤排水系统可缓解土壤的盐渍化，使土壤的物理性质得到改善；土壤不易受侵蚀，土地平展，易于机械化耕作，干旱的危险少；减少水饱和土壤的面积，减轻内涝的危险。不利影响：排水强度过高，会加快地表径流，河道洪峰提前出现，会增加泛滥的危险；土壤的质量下
7、降；次生盐渍化；,交通工程建设项目的土壤环境影响识别占用土地（永久性影响）；建设期间，土地大量裸露，土壤极易受到侵蚀；使用期间：机动车排放的废气为大气酸沉降准备了物质基础，酸沉降将导致土壤的酸化。石油工程建设项目的土壤环境影响识别在石油的开采、炼制、贮运、使用的过程中，原油和各种油制品通过各种途径进入环境造成污染；占用土地资源；采用被石油烃污染的水源灌溉农田，挥发进入大气的石油烃通过沉降作用进入土壤等造成土壤的污染。,土壤环境质量评价主要分为两大类： 土壤环境质量现状评价和土壤环境影响评价依据评价重点内容的不同，又可细分为： 土壤污染评价、土壤资源评价、土壤生态评价、土壤综合评价；,土壤环境质
8、量评价分类,土壤环境质量评价原则,1.整体性原则：不仅要分别对各环境要素进行预测，尤其应注重分析其综合效应，才能正确估计对环境的全面影响。2.相关性原则：通过研究不同层次各子系统间的联系性质、方式及联系的程度，判别环境影响的传递性，逐层逐级传递的方式、速度和强度。3.主导性原则：必须抓住建设项目与区域经济发展中引起的主要土壤环境问题。4.动态性原则：土壤环境影响是一个不断变化着的动态过程。不同建设阶段的环境影响的迭加性和累积性、影响的短期性与长期性、影响的可逆性与不可逆性等都是不断变化的。5.随机性原则：建设项目与投产过程中可能产生随机事件，可能会造成出乎意料的环境后果，需视具体情况，增加新的
9、评价内容，如土壤环境风险评价等。,土壤环境质量评价程序,我国的土壤环境质量评价程序,一般按所示程序进行。,土壤环境质量评价等级划分,我国土壤环境质量评价尚无推荐的行业导则，但可以根据判断环境影响重大性的原则确定评价等级和要求。 (1)项目占地面积、地形条件和土壤类型，可能会被破坏的植被种类、面积以及对当地生态系统影响的程度；（2）侵入土壤的污染物的主要种类、数量，对土壤和植物的毒性及其在土壤中降解的难易程度，以及受影响的土壤面积；（3）土壤能容纳侵入的各种污染物的能力，以及现有的环境容量；（4）项目所在地的土壤环境功能区划要求。,评价内容,一般，一级评价的内容应包括以上各个方面，三级评价可利用
10、现有资料和参照类比项目从简，二级评价类似一级评价，但工作深度可视情况适当减少。,（1）工程分析的成果以及与土壤侵蚀和污染有关的地表水、地下水、大气和生物等专题评价的资料。（2）调查、监测项目所在地区土壤环境资料。（3）调查、监测评价区内现有土壤污染源排污情况。（4）描述土壤环境现状。（5）根据污染物的种类、数量、方式、区域环境特点、土壤理化特性、净化能力以及污染物在土壤环境中迁移、转化和累积规律，分析污染物累积趋势，预测土壤环境质量的变化和发展。（6）运用土壤侵蚀和沉积模型预测项目可能造成的侵蚀和沉积。（7）评价拟建项目对土壤环境影响的重大性，并提出消除和减轻负面影响的对策以及监测措施。（8）
11、必要时可以采用类比调查；盆栽、小区乃至田间试验,评价范围,项目建设可能破坏原有的植被和地貌范围；可能受项目排放的废水污染的区域；项目排放到大气中的气态和颗粒态有毒污染物由于干或湿沉降作用而受较重污染的区域；项目排放的固体废物，特别是危险性废物堆放和填埋场周围的土地。,包括：大气环境质量评价范围、地面水及其灌区的范围，固体废弃物堆放场附近。,土壤环境质量标准,土壤环境质量标准（GB15618-1995)根据土壤应用功能和保护目标，分为三类土壤： 类主要适用于国家自然保护区、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤，土质应基本保持自然背景水平； 类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、果园
12、、牧场等土壤，土质基本上对植物和环境不造成污染、危害；类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿场附近的农田（蔬菜地除外）土壤，土质基本上对植物和环境不造成污染及危害.,本标准仅对土壤中镉、汞、铬、锌、砷、铜、铅、镍、六六六、DDT 10项指标做了规定，对其他重金属和难降解危险性化合物未做规定。,中华人配共和国绿色食品执行标准(草案),对于其它污染指标多选用具有不同含义的土壤环境背景值作为评价标准。常见的有如下几种：以区域土壤环境背景值作为标准以土壤本底值为评价标准（未受污染）以区域性土壤自然含量为评价标准（清水灌溉、相似）以土壤对照点含量为评价标准以土壤和作物中污染物质的相关含量
13、为评价标准,第二节土壤环境质量现状调查及评价,土壤现状调查的内容：1.评价区土壤类型及其分布，作出类型分布图。2.各种类型土壤的成土条件，包括成土母质、生物特征、所处的地貌类型、地下水的埋藏特性、气候条件、耕作历史等和各类型土壤的剖面构成，土壤的矿物与化学组成、土壤理化和生物学特性等的调查。3.评价区土地利用及规划设想。以此确定重点保护地区，并选择相应的评价标准。4.土壤污染对作物的影响调查。5.评价区土壤污染源、主要污染物及污染途径的调查。,评价因子的选择,根据土壤污染物的类型和评价的目的要求来选择评价因子。1.有机毒物：其中数量较大、毒性较大的是化学农药。主要可分为有机氯和有机磷农药两大类
14、。此外还有酚、苯并a芘、油类及其他有机化合物；2.重金属及其他无机毒物镉、汞、铬、铅、砷、氰等；3.土壤中pH、全氮量、硝态氮量及全磷量等； 4.有害微生物：如肠细菌、肠寄生虫卵、破伤风菌、结核菌等； 5. 放射性元素：如Cs317、Sr90.此外还应选择一些参考因子，即对土壤污染物积累、迁移、转化影响较大的理化指标，如有机质、石灰反应、氧化还原电位、代换量、易溶性盐类、粘土矿物等,土壤环境质量现状值的计算及检验,土壤环境质量现状值的计算,土壤背景值统计数据检验(1)标准差检验： 超过三倍的标准差的测量值应舍弃，不参加现状值（背景值）的统计；(2) 4d法检验：大于 4倍的平均偏差时，该值弃去
15、；(3)上下层比较：表土与底土中含量的比值大于1 时，认为此样品已受污染，应予剔除；(4)相关分析法：选定一种没有污染的元素为参比元素，求出这种元素与其他元素的相关系数和回归方程，建立95%的置信带，落在置信区间之外的样品，可认为含量异常，应予剔除。,(5)富集系数检验：在风干过程中，有些元素会淋失，有些元素会富集，所以表土中重金属含量高于母质或底土，不一定都是污染造成的因此，需要有一种稳定的元素作为内参比元素，进行富集系数检验 元素的富集系数可根据Mcheal公式计算：富集系数1，表示该元素有外来污染，应将该土样弃去。,五、土壤环境质量现状评价指数,土壤环境质量现状评价与大气、水质的现状评价
16、方法相类似，是通过计算污染指数进行的。（一）单因子评价（二）多因子评价,（一）单因子评价,1.分指数法：逐一计算土壤中各主要污染物的污染分指数，以确定污染程度。,Pi 1 ，表示未污染；Pi1时，表示受到不同程度的污染，Pi值越大，污染越严重。,2. 根据土壤和作物对污染物积累的相关数量，确定污染等级和划分污染指数范围，然后再根据不同的方法计算污染指数：,若实测值（Ci ）小于或等于土壤积累起始值（xai) ，为非污染，Pi1,若实测值Cixai, 但小于作物中污染物含量显著增加相对应的土壤污染物含量(xci)时，属轻度污染，即1Pi2,若污染物含 量Cixci, 但小于污染临界值(xpi)(
17、如土壤环境质量标准）属中度污染，即2Pi3,若土壤中污染物含 量CiXpi, 属重度污染，即Pi 3,除上述两种方法外，农业部环境保护科研监测所在评价农田环境质量时，采用如下的四级评价方法（单因子评价）：,（二）多因子评价,多因子评价一般采用污染综合指数进行评价。（1）以土壤中各污染物指数叠加作为土壤污染综合指数。,计算简便，但对各种污染物的作用是等量齐观的,内梅罗综合污染指数均方根综合污染指数加权综合污染指数,第三节土壤环境影响预测,主要任务: 根据建设项目所在地区的土壤环境现状，拟建项目可能造成的土壤侵蚀、退化，以及由于排放的污染物在土壤中迁移与积累， 应用预测模型计算土壤的侵蚀量以及主要
18、污染物在土壤中的累积或残留数量， 预测土壤环境质量状况和变化趋势.土壤退化预测废（污）水灌溉的土壤影响预测土壤汇总农药残留量预测土壤中污染物残留量预测,一、土壤退化预测,这里是指次生盐碱化。它是指人类在农业生产过程中，由于发展灌溉和农业措施不当而引起的土壤盐化和碱化的总称。,自然酸化过程和人类活动影响下的酸化过程,在风、水、和重力作用下、土壤被剥蚀、迁移或沉积,（一）土壤盐碱化预测,（一）土壤盐碱化预测,灌溉水质是发生次生盐碱化的主要原因。此外，还有许多影响因素，如降水量、蒸发量、地下水径流、地下水盐量及盐分种类、地下水临界深度、土壤质地、盐碱度等。美国盐渍土实验室提出钠吸附比法。,（二）土壤
19、侵蚀预测,由纯自然因素引起的土壤侵蚀速度较缓慢。人类的开发活动，往往引起植被破坏，造成土壤流失。土壤侵蚀模数：在一定时间内在一定土地面积上被带走的泥沙量与时间、面积的比值。,对于土壤侵蚀的面蚀、片蚀和细沟侵蚀的土壤侵蚀模数也可以用下式推算：,耕种管理系数 C： 也称植被覆盖因子或作物种植系数，反映地表覆盖情况对土壤侵蚀的影响。实际侵蚀控制系数 P： 也称水土保持因子，反映不同管理技术或水土保持措施对土壤侵蚀的影响,我国普遍采用的分级标准为： 微度侵蚀 E 15000 t/(km2a),例5-1 估算一块在砂壤上开垦出来的草地的年平均侵蚀率。已知：土壤含有机物2% ，坡度为10%，斜坡长为150
20、m, 降雨系数R为300，作物沿等高线播种。查表 ，K=0.24；按公式计算或查坡长与LS关系曲线，LS=1.65;查表，苜蓿项C=0.02;查表，P=0.60.E=3000.241.650.020.60=1.43t/(hm2a),二、废（污）水灌溉的土壤影响预测,污染物在土层中被土壤吸附，被微生物分解和被植物吸收，同时还可能发生一系列化学变化；此外，地表径流及渗透也将使之迁移。土壤灌溉几年后，污染物i在土壤中的累积残留量Wi(mg/kg),三、土壤中农药残留量预测,农药输入土壤后，在各种因素作用下，会产生降解或转化。降解规律可用一级动力学方程描述 连续施用农药，如果农药能不断降解，土壤中的农
21、药累积量有所增加，但达到一定值后便趋于平衡。,假定一次施用农药时，土壤中农药的浓度为Co，一年后的残留量为C ，则农药残留率（f）可以用下式表示： 如果每年一次连续施用，则数年后农药在土壤中的残留总量为：当n 时，则Ra为农药在土壤中达到平衡时的残留量。,四、土壤污染物残留量预测,（一）土壤污染物残留量计算模式污染物在土壤中年残留量（年累积量）计算模式为： 若污染年限为n ，每年的K和R不变，则污染物在土壤中n年内的累积量为： 年残留率（K值）对污染物在土壤中年残留量的影响很大，而K值的大小因土壤特性而异。,（二）年残留率的推求,在盆中加入某区域土壤m kg, 厚度为2cm左右，先测定出土壤中实验污染物的背景值，然后向土壤中加入该污染物n mg,其输入量为n/m(10-6，体积比）。栽上作物，以淋灌模拟天然降雨，灌溉用水及施用的肥料均不应含该污染物，倘若含有，需测定其含量，计算在输入量当中，经过一年时间，抽样测定土壤中该污染物的残留含量（实测值减背景值求得）：,作 业,编制某一区域土壤水土流失、盐碱化、农药残留调查和预测实验方案。,
