土壤環(huán)境質量評價

1、河南科技大學教案首頁課程名稱環(huán)境監(jiān)測與評價計劃學時2授課章節(jié)第19課 土壤環(huán)境評價教學目的和要求：掌握土壤環(huán)境評價相關概念、方法及相關標準。教學基本內容：（1）土壤環(huán)境質量現狀評價（2）土壤環(huán)境質量預測評價教學重點和難點：土壤環(huán)境質量評價相關公式的運用授課方式、方法和手段：課堂講授、提問等方法相結合作業(yè)與思考題：如何開展土壤環(huán)境質量現狀評價？如何開展土壤環(huán)境質量預測評價？說明：1教案首頁中各欄目內上下尺寸可自行調整。 2教案首頁后續(xù)頁用河南科技大學教案專用紙書寫，或使用A4紙打印。第十九課 土壤環(huán)境質量評價Pedosphere土壤圈是大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈相互作用的產物。土壤物質來源于這

2、些圈層，以三種狀態(tài)-固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)存在著，固體部分包括有機物（來源于生物圈）和無機礦物（來源于巖石圈），液體部分即土壤溶液（水圈的組成部分），氣體既包括大氣中的氣體，還包括土壤生物化學反應釋放出的氣體（最終進入大氣圈）。土壤是各種污染物最終的“宿營地”，世界上的污染物最終滯留在土壤內。專家表示，“多體檢比治病好”，監(jiān)測可以了解土壤污染的程度，為環(huán)境管理提供科學的依據。同時，土壤污染的防治技術也需要不斷提高。為全面、系統、準確掌握我國土壤污染的真實“家底”，有效防治土壤污染，確保百姓身體健康，環(huán)保總局和國土資源部2006年7月日聯合啟動了經費預算達億元的全國首次土壤污染狀況調查。調查的重點區(qū)域

3、是長三角、珠三角、環(huán)渤海灣地區(qū)、東北老工業(yè)基地、成渝地區(qū)、渭河平原以及主要礦產資源型城市。長三角某地區(qū)一處土壤檢出的有害物竟達100多種！本次調查的主要任務包括：（1）開展全國土壤環(huán)境質量狀況調查與評價。在全國范圍內系統開展土壤環(huán)境現狀調查，通過分析土壤中重金屬、農藥殘留、有機污染物等項目的含量及土壤理化性質，結合土地利用類型和土壤類型，開展基于土壤環(huán)境風險的土壤環(huán)境質量評價。土壤環(huán)境質量狀況調查的重點區(qū)域是基本農田保護區(qū)和糧食主產區(qū)。（2）開展重點區(qū)域土壤污染風險評估與安全等級劃分。把重污染企業(yè)周邊、工業(yè)遺留或遺棄場地、固體廢物集中處理處置場地、油田、采礦區(qū)、主要蔬菜基地、污灌區(qū)、大型交通干

4、線兩側以及社會關注的環(huán)境熱點區(qū)域作為調查重點，查明土壤污染的類型、范圍、程度以及土壤重污染區(qū)的空間分布情況，分析污染成因，確定土壤環(huán)境安全等級，建立污染土壤檔案。（3）開展全國土壤背景點環(huán)境質量調查與對比分析。在“七五”全國土壤環(huán)境背景值調查的基礎上，采集可對比的土壤樣品，分析年來我國土壤背景點環(huán)境質量變化情況。（4）開展污染土壤修復與綜合治理試點。通過自主研發(fā)、引進吸收和技術創(chuàng)新，篩選污染土壤修復技術，編制污染土壤修復技術指南，開展污染土壤修復與綜合治理的試點示范。（5）建設土壤環(huán)境質量監(jiān)督管理體系。制定適合我國國情的土壤污染防治基本戰(zhàn)略，提出國家土壤污染防治政策法規(guī)和標準體系框架，擬定土壤

5、污染防治法草案，完善國家土壤環(huán)境監(jiān)測網絡。根據安排，今年月至年底是調查的實施階段，主要任務是進行野外采樣和室內數據分析工作；年是調查的總結階段，主要任務是編制調查報告，全面總結和集成調查成果。第一節(jié) 概論一、土壤環(huán)境質量評價的原則和程序（一）土壤環(huán)境質量評價的概念指研究土壤環(huán)境質量變化規(guī)律的基礎上，按一定的原則、標準和方法，對土壤污染程度進行評定，或是土壤對人類健康適宜程度進行評定。土壤環(huán)境質量評價主要分為2類：土壤環(huán)境質量現狀評價和土壤環(huán)境影響評價。（二）土壤環(huán)境質量評價原則1整體性原則：2相關性原則3主導性原則4動態(tài)性原則5隨機性原則(三)土壤環(huán)境質量評價程序二、土壤環(huán)境質量評價等級劃分和

6、工作內容（一）評價等級劃分劃分標準：1 項目占地面積、地形條件和土壤類型，可能會被破壞的植被種類、面積以及對當地生態(tài)系統影響的程度；2 侵入土壤的污染物的主要種類、數量，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，以及現有的環(huán)境容量；4 項目所在地的土壤環(huán)境功能區(qū)劃要求。（二）評價內容1 收集資料2 調查、監(jiān)測背景資料3 調查、監(jiān)測污染源4 描述土壤現狀5 預測環(huán)境質量的變化6 預測項目可能造成的侵蝕和沉積7 評價擬建項目對土壤環(huán)境的影響的重大刑8 難以調查和監(jiān)測的，可用類比法（三）評價范圍1 可能破壞原有的植被和地貌范圍；2 可能

7、受廢水污染的區(qū)域；3可能受氣態(tài)和顆粒態(tài)有毒污染物污染的區(qū)域；4固體廢物堆放和填埋場周圍的土地；三、土壤環(huán)境質量標準1995年制定，1996年3月1日執(zhí)行土壤環(huán)境質量標準根據應用功能和保護目標可以分為三類1 國家自然保護區(qū)集中式生活飲用水源地等，土質應基本保持自然背景水平；2 一般農田、菜地等土質基本上對植物和環(huán)境不造成污染和危害；3 林地土壤和污染容量較大的背景土壤，土質基本上對植物和環(huán)境不造成污染和危害。該標準僅針對農業(yè)及自然保護區(qū)土壤，城市及礦山土壤環(huán)境質量目前是參照農業(yè)及自然保護區(qū)級標準進行衡量，不能滿足我國土壤多樣化的特點。標準存在的問題2.1 一級標準的制定過分強調統一我國地域遼闊,

8、氣候類型復雜多樣,因而各地土壤性質差異也較大。同樣的污染物進入不同土壤,其遷移轉化規(guī)律必然不同,很難用一種標準來界定某種污染物質的臨界含量。以背景值為例,據“七五”國家科技攻關成果(中國環(huán)境監(jiān)測總站,1990),土壤中鎘等8種元素的全國土壤環(huán)境背景值在我國4000多個樣點(表層土壤)中,元素含量分布范圍極廣,最高值為最低值的2.3×106.3×104倍不等。國家土壤標準中要求一類標準采用全國統一的背景值,在實際應用時,顯然會出現有許多地區(qū)土壤背景值高于國家標準值,即使土壤在沒有受到任何污染的情況下也會超出標準,而認為不符合一類土地的使用要求,這顯然是不合理的,而且會影響土地

9、的正常利用;而有些地方背景值低于國家標準的土壤可能已有污染物累積,但卻仍然不超出標準,而被認為無污染,不能引起有關部門的重視。因而,在這種各地土壤背景值含量相差較大的情況下采用全國統一的標準,勢必出現以上問題。2.2 二級標準難以操作標準中二級標準值是從全國眾多土壤類型中選最小的土壤環(huán)境臨界含量經綜合考慮而制定的。這樣,一般來說,低于國家二級標準值,說明土壤沒有受到污染,但如果高于二級標準值,土壤是否受到污染就難以確定。在實際工作中,大多數需要進行土壤環(huán)境質量評價和影響評價的土壤多為受到污染的土壤,污染物含量一般偏高,其實測值大多會高于國家標準值,如按本標準執(zhí)行,把它定為污染,則對一些污染物含

10、量未超過其臨界含量的土壤來說,難以反映其實際情況,對農業(yè)生產也會產生一些不利影響。如對污灌區(qū)來說,由于水資源十分緊張,農業(yè)用水嚴重短缺,為了充分利用污水,同時又避免土壤污染,就必須充分注意當地土壤的環(huán)境容量,使污灌對農業(yè)的影響限制在土壤的自然凈化能力之中。在我國土壤環(huán)境標準制定中,對同一污染物其臨界含量是從全國不同土壤中選取最小值而制定的。因而,利用此標準算出的土壤環(huán)境容量對大多數地方勢必偏小,不能充分利用土壤的自然凈化能力。在污灌區(qū),有些土壤污染物含量雖超過國家標準但未超出土壤臨界含量,按本標準則被判為超標而限制進行污水灌溉,這樣往往造成一定的經濟損失,不利于農業(yè)的發(fā)展。對于這種情況,本標準

11、也未給出具體的處理原則,環(huán)境工作者往往感到無法可依,很難對土壤現狀下一個準確的結論,只能按自己的方式操作,因而存在很大的主觀性和隨意性,難以發(fā)揮標準的法律效用。2.3 標準中鉛的臨界含量定值偏高國內外對于鉛對人體健康的危害都非常重視。普遍認為兒童和胎兒對鉛最敏感,受害最嚴重。對于兒童,鉛進入人體是以土-手-口直接攝入為主,所以,近幾年美、澳、英等國在研究鉛在土壤中的允許含量時,不是采用通常的以食物鉛的衛(wèi)生標準作為依據,而是以鉛對兒童的毒害、劑量-效應關系及血鉛水平和土鉛關系作為基礎。由此,我們可以看出,當土壤中鉛含量大于100mg/kg時已對兒童健康產生影響,而我國在制定土壤環(huán)境標準時,鉛含量

12、定為250350mg/kg,這顯然是不合理的,其值過高,難以保障兒童的健康發(fā)展。2.4 標準中有機污染物種類過少：六六六和DDT2.5 重金屬形態(tài)選用單一第二節(jié)土壤環(huán)境質量現狀調查及評價土壤環(huán)境質量現狀評價的目的是了解一個地區(qū)土壤環(huán)境現時污染水平，為保護土壤，為制定土壤保護規(guī)劃、地方土壤保護法規(guī)提供科學依據；為擬建工程進行土壤環(huán)境影響評價涂改土壤背景資料，提高土壤環(huán)境影響預測的可信度，為提出減少擬建工程對土壤環(huán)境污染的措施服務，使擬建工程對土壤環(huán)境污染的措施服務，使擬建工程對土壤的污染控制到評價標準允許的范圍內。一、 現狀調查1 內容：布點、采樣、確定監(jiān)測項目。2 調查的內容：（1）土壤類型及

13、分布，并作出類型分布圖；（2）各種類型土壤的成土條件；（3）評價區(qū)土地利用及規(guī)劃設想；（4）土壤污染現狀及對作物的影響調查。（5）評價區(qū)土壤污染源、主要污染物及污染途徑的調查。我國土壤的基本狀況:(1) 人均數量偏少。我國人均耕地、林地、牧草地僅為世界人均數量的45 %、25.9 %和36.9 %。近年, 隨著退耕還林還草和經濟建設占地, 林地和牧草地數量有所增加, 但耕地的數量在繼續(xù)下降,從1996 年到2002 年, 我國的耕地從1.30 億hm2減少到1.26 億hm2 , 6 年減少了413 萬hm2 , 人均耕地也從1996 年的0.106hm2 降到了2002 年的0.099hm2

14、 。人均數量少意味著必須加大利用強度,以獲取更高的生產率。(2) 整體質量偏低。第一, 我國因生態(tài)環(huán)境惡劣或土壤肥力低下而難于農林牧利用的土壤占總面積四分之一。第二, 已利用土壤的肥力水平也偏低。土壤肥力現尚無直接度量的指標, 但一般認為土壤有機質能大體反映土壤的肥力水平, 人們還常常輔以土壤養(yǎng)分含量和障礙因素狀況來進行綜合判斷。根據20 世紀80 年代第二次土壤普查的數據,我國耕地土壤有機質含量1 %2 %和低于1 %的面積分別占38.25 %和25.95 %。土壤養(yǎng)分中, 氮素狀況與有機質狀況相似, 土壤全氮含量0.1 %0.075 %和小于0.075 %的面積分別占21.34 %和33.

15、60 % , 含量水平整體偏低; 磷素和鉀素含量也較低, 土壤有效磷( P) 含量510 mg/ kg、土壤有效鉀( K) 含量50100 mg/ kg、多數情況下應我國土壤污染的現狀：一是土壤污染程度加劇。據不完全調查，目前全國受污染的耕地約有1.5億畝，污水灌溉污染耕地3250萬畝，固體廢棄物堆存占地和毀田200萬畝，合計約占耕地總面積的1/10以上，其中多數集中在經濟較發(fā)達的地區(qū)。二是土壤污染危害巨大。據估算，全國每年因重金屬污染的糧食達1200萬噸，造成的直接經濟損失超過200億元。土壤污染造成有害物質在農作物中積累，并通過食物鏈進入人體，引發(fā)各種疾病，最終危害人體健康。土壤污染直接影

16、響土壤生態(tài)系統的結構和功能，最終將對生態(tài)安全構成威脅。三是土壤污染防治基礎薄弱。目前，全國土壤污染的面積、分布和程度不清，導致防治措施缺乏針對性。防治土壤污染的法律還是空白，土壤環(huán)境標準體系也未形成。2006年月日，河南省環(huán)保局發(fā)布消息稱：“河南土壤污染的影響日漸突出?！边@是河南省環(huán)保部門首次對公眾發(fā)布土壤污染情況。河南省環(huán)境監(jiān)測中心站在全省個省轄市開展了土壤調查，從檢測結果來看，河南土壤污染尚處于國家警戒線以下，即“安全地帶”。同時顯示，河南土壤中的鎘、鉛等重金屬污染呈明顯上升趨勢。在全省達到國家規(guī)模標準的近家養(yǎng)殖場中，沒有進行環(huán)評、沒有上標準設施、隨意排放污染物的占。畜禽飼料中添加的微量元

17、素和有機污染物未被畜禽完全吸收，隨糞便排出體外后對土壤構成了很大威脅。二、評價因子的選擇。污染指標歸納起來主要有以下幾種。1 有機毒物：有機氯和有機磷農藥兩大類。有機氯農藥已禁用了近20年，土壤中的殘留量已大大降低，但檢出率仍很高。廣州蔬菜土壤中六六六的檢出率99%，DDT檢出率為100%。太湖流域農田土壤中六六六、DDT檢出率仍達100%，一些地區(qū)最高殘留量仍在1mg/kg以上。某鋼鐵集團四周的農業(yè)土壤和工業(yè)區(qū)附近的土壤進行了調查，結果表明，農業(yè)土壤中15種多環(huán)芳烴（PAHs）總量的平均值為4.3mg/kg，且主要以4環(huán)以上具有致癌作用的污染物為主，占總含量的約85%，僅有6%的采樣點尚處于

18、安全級。2 重金屬及其他無機毒物。3 土壤中pH、全氮量、硝態(tài)氮量及全磷量等。4 有害微生物。5 放射性元素。隨著核技術在工農業(yè)、醫(yī)療、地質、科研等各領域的廣泛應用，越來越多的放射性污染物進入到土壤中，這些放射性污染物除可直接危害人體外，還可以通過生物鏈和食物鏈進入人體，在人體內產生內照射，損傷人體組織細胞，引起腫瘤、白血病和遺傳障礙等疾病。如科研表明，氡子體的輻射危害占人體所受的全部輻射危害的55%以上，誘發(fā)肺癌的潛伏期大多都在15年以上，我國每年因氡致癌約5萬例，而天津市區(qū)公眾肺癌23.7%是由氡及其子體造成的。三、評價標準的選擇1 以區(qū)域土壤環(huán)境背景值作為標準。式中Coi 區(qū)域土壤中第i

19、種有毒物質的背景值； Cij區(qū)域土壤中第i種有毒物質的平均值；區(qū)域土壤中第i種有毒物質實測值的平均值；S標準差N統計樣品數2 以土壤本底值為評價標準3 以區(qū)域性土壤自然含量為評價標準區(qū)域性土壤自然含量，使指在清水灌區(qū)內，選用與污灌區(qū)的自然條件、耕作栽培措施大致相同，土壤類型相同，土壤中有毒物質在一定保證率下的含量。其計算公式為: Coi=Ci+2S 符號同前4 以土壤對照點含量為評價標準5 以土壤和作物中污染物質的相關含量為評價標準污染物可以通過食物鏈傳遞并且富積，六六六和DDT作為高殘留率農藥于1983年已停止生產，隨著時間的推移，土壤中已幾乎檢測不到這兩種劇毒農藥的殘留，但在魚類身上檢測出

20、的含量卻比土壤中高出了近100倍，而到了夜鷺、白鷺的鳥卵中，這個含量被放大了100200倍。如太湖鳥類生物監(jiān)測結果表明：太湖湖底淤泥中六六六未檢測出，DDT為3.4ng/g，通過魚類生物富集，六六六達到28.5ng/g，DDT達到270.7ng/g，最終到夜鷺、白鷺的鳥卵中時，六六六可高達460.0ng/g，DDT可高達5626.7ng/g。四、土壤環(huán)境質量現狀值的計算及檢驗1 土壤環(huán)境質量現狀值的計算式中 Xi=土壤中物質的現狀值（背景值） 土壤中物質的平均含量Si土壤中物質的標準差N統計樣品數第j個樣品中i物質的實測含量 土壤現狀值（背景值）統計數據檢驗（1）標準差檢驗 （2）“4d”法檢

21、驗 （3）上下層比較 （4）相關分析法（5）富集系數檢驗五、土壤環(huán)境質量現狀評價方法1 單因子評價（1）分指數法土壤污染分指數計算式為：式中 Pi土壤中i污染物的污染分指數，為無量綱的量；Ci土壤中i污染物的實測含量；Coii污染物的評價標準。（2） 以土壤作物系統污染物積累相關含量計算土壤污染指數法:(P147)2 多因子評價(1) 以土壤中各污染物指數疊加作為土壤污染綜合指數土壤污染綜合指數計算式如下： 式中P土壤污染綜合指數； Pi土壤中i污染物的污染指數N土壤中參與評價的污染物種類數（2）內梅羅（N.L.Nemerow）綜合污染指數 內梅羅綜合污染指數計算式為：式中 土壤中各污染物污染

22、指數的最大值的平方其他符號同前（3）均方根綜合污染指數均方根綜合污染指數計算式為：式中所有符號同前（4）加權綜合污染指數加權綜合污染指數計算式為： 式中 Wii污染物的權重；其它符號同前六、土壤環(huán)境質量分級一般采用以下幾種分級方法1 根據綜合質量指數P值劃分質量等級，一般為未污染；P>1為已污染，P值越大，土壤污染越重。2根據土壤和作物中污染物的累積的相關數量劃分質量等級。3 根據系統分級法劃分質量等級。第三節(jié) 土壤環(huán)境影響預測與評價一 土壤特征和影響土壤環(huán)境質量的主要因素1 土壤的主要特征w 土壤處于特殊的空間位置w 土壤具有一定肥力，是重要的自然資源w 土壤具有緩沖性w 土壤具有凈化

23、能力w 土壤處于動態(tài)平衡狀態(tài)w 土壤可以退化和破壞2 影響土壤環(huán)境質量的主要因素w 土壤污染w 土壤退化和破壞二 土壤環(huán)境影響識別1 土壤環(huán)境影響識別類型w 按影響結果分 土壤污染型 土壤退化、破壞型w 按影響時段分 建設階段影響 運行階段影響 服務期滿后的影響w 按 影響方式分 直接影響 間接影響w 按 影響性質分 可逆影響 不可逆影響 積累影響 協同影響2 工業(yè)工程建設項目的土壤環(huán)境影響識別w 工業(yè)廢水w 工業(yè)廢氣w 工業(yè)固體廢棄物3 水利工程建設項目的土壤環(huán)境影響識別w 占用土地資源w 誘發(fā)土壤地質環(huán)境災害w 引發(fā)土壤鹽漬化w 促進土壤沼澤化w 促進河口地區(qū)土壤肥力下降，海岸后退4 礦業(yè)

24、工程建設項目的土壤環(huán)境影響識別w 損失土壤資源w 污染土壤環(huán)境w 區(qū)域環(huán)境條件改變引發(fā)土壤退化和破壞w 次生地質災害加速土壤退化和破壞5 農業(yè)工程建設項目的土壤環(huán)境影響識別w 農業(yè)機械化工程建設項目w 農業(yè)排灌工程w 農業(yè)墾殖工程6 交通工程建設項目的土壤環(huán)境影響識別7 能源工程建設項目四 土壤環(huán)境影響預測1 土壤中污染物的運動及其變化趨勢預測（1）預測污染物在土壤中累積和污染趨勢的一般方法和步驟w 計算土壤污染物的輸入量w 計算土壤污染物的輸出量w 計算土壤污染物的殘留量w 預測土壤污染趨勢（2）農藥殘留模式 農藥殘留量可以按下式計算： 式中：R:農藥殘留量； C:農藥施用量； k:常數；

25、t: 時間。農藥殘留率：式中：C1：農藥施用一年后的殘留量； C0：土壤中農藥的濃度。農藥在土壤中數年后的殘留總量： 式中：n：連續(xù)施用年數當 時，則有： 此式可計算農藥在土壤中達到平衡時的殘留量（3）土壤中重金屬污染物累積模式 式中：W：污染物在土壤中的年積累量 B: 區(qū)域土壤背景值 E：污染物的年輸入量 K：污染物在土壤中的年殘留率污染物在土壤中數年后的累計量：（4）土壤環(huán)境容量計算公式 式中：Q：土壤環(huán)境容量 CR：土壤臨界含量 B：區(qū)域土壤背景值 2250：每公頃土地耕作層土壤重量2 土壤退化趨勢預測 通用土壤侵蝕方程式為： 式中：A：土壤侵蝕量 R：降雨侵蝕量指標 K：土壤侵蝕度 L：坡長 C：耕種管理因素 P：土壤保持措施因素(1) 土壤侵蝕量 一般用侵蝕模數表示，單位t/(km2·a)