1、 第第 四四 章章 土壤背景值与环境容土壤背景值与环境容量量 掌握掌握 1.环境本底值、背景值、基线值的区别与联系环境本底值、背景值、基线值的区别与联系 2.土壤背景值的概念及其与地方病和污染病的关土壤背景值的概念及其与地方病和污染病的关系系 3.土壤环境容量的概念土壤环境容量的概念 4.土壤重金属临界值及土壤重金属环境容量的含土壤重金属临界值及土壤重金属环境容量的含义义 5.土壤重金属生物学容量和化学容量的含义及关土壤重金属生物学容量和化学容量的含义及关系系 6.土壤背景值和土壤环境容量的应用土壤背景值和土壤环境容量的应用 1.环境本底值（绝对的）环境本底值（绝对的）环境本底值是指环境要素在
2、未受人类活动的环境本底值是指环境要素在未受人类活动的影响下，其化学元素的自然含量和能量值。影响下，其化学元素的自然含量和能量值。2.环境背景值（相对的）环境背景值（相对的）环境背景值是指在目前的环境条件下，研究环境背景值是指在目前的环境条件下，研究区域内相对清洁区区域内相对清洁区(人类活动影响相对较小的人类活动影响相对较小的地区地区)化学元素的含量及能量值。该值已经包化学元素的含量及能量值。该值已经包含了一定程度的人为影响，它是环境本底值含了一定程度的人为影响，它是环境本底值向环境现状值过渡的一个数值。向环境现状值过渡的一个数值。3.环境基线值环境基线值 环境基线值是指在环境影响评价中，评价区
3、环境基线值是指在环境影响评价中，评价区环境参数的目前水平值。即环境现状值。环境参数的目前水平值。即环境现状值。在进行环境影响评价时，要把拟建工程的影在进行环境影响评价时，要把拟建工程的影响预测值叠加在环境现状值之上，才可确定响预测值叠加在环境现状值之上，才可确定出拟建工程对环境的影响程度，所以用出拟建工程对环境的影响程度，所以用“基线基线”这一名词来突出该数值的特点。这一名词来突出该数值的特点。1.三者在时间上的区别三者在时间上的区别 三者的时间关系可以用表示为：三者的时间关系可以用表示为：人类活动干扰前人类活动干扰前(本底值本底值)人类活动开始干扰人类活动开始干扰(背景值背景值)人类活动干扰
4、的现状人类活动干扰的现状(基线值基线值)。2.三者从获得途径上的区别三者从获得途径上的区别 环境本底值的获得只能是运用数学推断的方法。环境本底值的获得只能是运用数学推断的方法。环境背景值的获得可以通过采样分析，运用数理环境背景值的获得可以通过采样分析，运用数理统计等方法，检验分析结果，然后取分析数据的统计等方法，检验分析结果，然后取分析数据的平均值平均值(或数值范围或数值范围)作为背景值。作为背景值。环境基线值是通过常规的环境监测分析，对研究环境基线值是通过常规的环境监测分析，对研究区进行系统的监测，运用环境质量现状评价处理区进行系统的监测，运用环境质量现状评价处理监测结果的方法获得。监测结果
5、的方法获得。3.在应用方面的区别在应用方面的区别 环境本底值无法准确的获得，失去了其应用的价环境本底值无法准确的获得，失去了其应用的价值。值。环境背景值比较容易获得，并且允许有一定程度环境背景值比较容易获得，并且允许有一定程度的人类活动的干扰，这就比较客观和现实地反映的人类活动的干扰，这就比较客观和现实地反映了当代环境物质的一般水平，该值可作为评价标了当代环境物质的一般水平，该值可作为评价标准来衡量环境要素的质量或污染程度。准来衡量环境要素的质量或污染程度。环境基线值仅限于环境影响评价时应用。环境基线值仅限于环境影响评价时应用。1.土壤背景值的概念土壤背景值的概念(1)土壤背景值是指土壤在自然
6、成土过程中所形土壤背景值是指土壤在自然成土过程中所形成的固有地球化学组成和含量。成的固有地球化学组成和含量。(2)在未受或少受人类活动影响下，尚未受或少在未受或少受人类活动影响下，尚未受或少受污染和破坏的土壤中化学物质的组成和含量。受污染和破坏的土壤中化学物质的组成和含量。(3)土壤背景值所代表的是一定的区域条件下的土壤背景值所代表的是一定的区域条件下的元素含量，而不能只是代表一个土壤类型或剖面元素含量，而不能只是代表一个土壤类型或剖面的状况，它是一定的环境区域范围内的各种土壤的状况，它是一定的环境区域范围内的各种土壤的元素含量的统计平均值代表其范围值。用以衡的元素含量的统计平均值代表其范围值
7、。用以衡量区域内土壤中元素水平是否异常的参比标准量区域内土壤中元素水平是否异常的参比标准。2.土壤背景值与地方病和污染病的关系土壤背景值与地方病和污染病的关系 地球上的生物都是在地壳上生长繁育起来的。地球上的生物都是在地壳上生长繁育起来的。据研究结果表明，人体血液与地壳中的据研究结果表明，人体血液与地壳中的18种种元素（铁、锌、碘、钴、钒、锰、铬、钼、元素（铁、锌、碘、钴、钒、锰、铬、钼、硒、铜、铝、砷、锑、铅、锡、镉、镍、汞）硒、铜、铝、砷、锑、铅、锡、镉、镍、汞）含量呈显著性相关。含量呈显著性相关。在某些特定地区内相对稳定并经常发生的、在某些特定地区内相对稳定并经常发生的、呈地方性发病特点
8、的一类疾病，通称地方病。呈地方性发病特点的一类疾病，通称地方病。中国是地方病（中国是地方病（endemic disease)病情严重病情严重的国家，全国各省份至少有的国家，全国各省份至少有1种以上的地方种以上的地方病，迄今，地方病仍是严重威胁我国人民身病，迄今，地方病仍是严重威胁我国人民身体健康和生命的疾病，构成了我国广大农村体健康和生命的疾病，构成了我国广大农村最主要的公共卫生问题之一。最主要的公共卫生问题之一。地方病按其致病原因分为地方病按其致病原因分为5类：类：地球化学性疾病、地方性寄生虫病、与特定生产方式有关的地球化学性疾病、地方性寄生虫病、与特定生产方式有关的疾病和原因未明的地方病，
9、其中原因未明的地方病，一旦查疾病和原因未明的地方病，其中原因未明的地方病，一旦查清病因，也将归入上述四类中。清病因，也将归入上述四类中。1.地球化学性疾病：碘缺乏病、饮水型地氟病、饮水型地地球化学性疾病：碘缺乏病、饮水型地氟病、饮水型地砷病、地方性硒中毒、地方性急性钡中毒（痹病）等砷病、地方性硒中毒、地方性急性钡中毒（痹病）等;2.自然疫源性疾病：血吸虫病、鼠疫、森林脑炎、布鲁氏自然疫源性疾病：血吸虫病、鼠疫、森林脑炎、布鲁氏菌病等菌病等;3.地方性寄生虫病：疟疾、丝虫病、包虫病等地方性寄生虫病：疟疾、丝虫病、包虫病等;4.与特定生产生活方式有关的疾病：燃煤型氟中毒、饮砖与特定生产生活方式有关
10、的疾病：燃煤型氟中毒、饮砖茶型氟中毒、燃煤型砷中毒、库鲁病（食死人脑所致）、烧茶型氟中毒、燃煤型砷中毒、库鲁病（食死人脑所致）、烧热病（食用棉籽油致棉酚中毒）、肉毒中毒（主要食用自制热病（食用棉籽油致棉酚中毒）、肉毒中毒（主要食用自制豆制品和其它发酵食物中毒）；豆制品和其它发酵食物中毒）；5.原因未明地方病：克山病、大骨节病、趴子病、乌脚病原因未明地方病：克山病、大骨节病、趴子病、乌脚病等。等。上述各类地方病中，我国曾纳入重点地方病防治管理的有上述各类地方病中，我国曾纳入重点地方病防治管理的有8种，分别是血吸虫病（种，分别是血吸虫病（schistosomiasis)、克山病、克山病（Kesha
11、n disease)、大骨节病（、大骨节病（Kashin-Beck disease)、碘缺乏病（碘缺乏病（iodinedeficiency disease)、地方性氟中毒、地方性氟中毒（endemic fluorosis)、地方性砷中毒（、地方性砷中毒（endemic arsenism)、鼠疫（、鼠疫（plague)和布鲁氏菌病（和布鲁氏菌病（burcellosis)。目前，在这目前，在这8种地方病中有种地方病中有3种已经不被纳入重点地方病防种已经不被纳入重点地方病防治管理范围，包括血吸虫病、鼠疫和布鲁氏菌病。治管理范围，包括血吸虫病、鼠疫和布鲁氏菌病。上述重点地方病是我国主要的地方病，其病情
12、严重，危害极上述重点地方病是我国主要的地方病，其病情严重，危害极大，病区面积广泛，我国大，病区面积广泛，我国31个省、自治区、直辖市都不同个省、自治区、直辖市都不同程度地存在地方病的流行，受威胁人口超过程度地存在地方病的流行，受威胁人口超过5亿，各类病人亿，各类病人数千万，不仅给社会带来巨大经济负担，还成为当地居民因数千万，不仅给社会带来巨大经济负担，还成为当地居民因病致贫、因病返贫的主要原因之一。由于目前我国地方病重病致贫、因病返贫的主要原因之一。由于目前我国地方病重病区主要分布在西部地区，地方病成为拉大东西部差距，阻病区主要分布在西部地区，地方病成为拉大东西部差距，阻碍西部经济发展的主要原
13、因之一。碍西部经济发展的主要原因之一。元素与人体健康的关系元素与人体健康的关系元元素素过低的后果过低的后果过高的后果过高的后果汞汞未发现未发现水俣病水俣病镉镉未发现未发现痛痛病、致癌、致心血管病、高血压、痛痛病、致癌、致心血管病、高血压、肺肾损伤肺肾损伤砷砷哺乳动物可能必需、仔动物缺可致哺乳动物可能必需、仔动物缺可致生长速度缓慢，皮毛较粗、细胞损生长速度缓慢，皮毛较粗、细胞损伤及脾肥大伤及脾肥大皮肤癌、肺癌、血管末稍病、皮肤角化皮肤癌、肺癌、血管末稍病、皮肤角化病病铅铅目前仅发现鼠类必需，可使鼠类患目前仅发现鼠类必需，可使鼠类患贫血症贫血症中枢神经损伤，行走蹒跚，红细胞中枢神经损伤，行走蹒跚，
14、红细胞-氨氨基乙酸丙酸脱氢酶活性下降基乙酸丙酸脱氢酶活性下降镍镍对于动物，生长缓慢，皮毛变粗，繁对于动物，生长缓慢，皮毛变粗，繁殖力下降；人类可能导致消化不良和殖力下降；人类可能导致消化不良和肝肾疾病肝肾疾病呼吸道癌呼吸道癌 铬铬必需、致低血糖、糖尿病、心血管病、必需、致低血糖、糖尿病、心血管病、高脂血症、主动脉血小板形成增强高脂血症、主动脉血小板形成增强皮肤和肺损害，可能导致肺癌皮肤和肺损害，可能导致肺癌 元素与人体健康的关系元素与人体健康的关系元元素素过低的后果过低的后果过高的后果过高的后果铜铜白血球减少症，贫血症，骨质非矿化白血球减少症，贫血症，骨质非矿化等。等。肺纤维损害，肝坏死，肾损
15、伤肺纤维损害，肝坏死，肾损伤锌锌发育差，矮小，性发育不完全，味觉发育差，矮小，性发育不完全，味觉功能下降，伤口愈合慢，腹泻，脱功能下降，伤口愈合慢，腹泻，脱毛，肠病性肢皮炎，口周皮疹，性毛，肠病性肢皮炎，口周皮疹，性腺机能减退，胎儿消瘦畸形。腺机能减退，胎儿消瘦畸形。口、咽喉和胃有紧束感及烧灼感，恶心、呕口、咽喉和胃有紧束感及烧灼感，恶心、呕吐、腹痛、腹泻、腹泻，出冷汗、口腔吐、腹痛、腹泻、腹泻，出冷汗、口腔粘膜充血，有人因胃肠粘膜腐蚀而糜烂，粘膜充血，有人因胃肠粘膜腐蚀而糜烂，因吐泻而脱水，休克，严重者还出现穿因吐泻而脱水，休克，严重者还出现穿孔性腹膜炎和心、肾、血管损害等。孔性腹膜炎和心、
16、肾、血管损害等。氟氟龋齿龋齿氟骨症，韧带和腱质钙化，跛足氟骨症，韧带和腱质钙化，跛足锰锰动物骨胳畸形，步履蹒跚，生殖功能障碍。动物骨胳畸形，步履蹒跚，生殖功能障碍。假震颤性麻痹，假精神分裂假震颤性麻痹，假精神分裂钴钴恶性贫血综合症，表现为中枢神经失常恶性贫血综合症，表现为中枢神经失常心肌病，血液、中枢神经、甲状腺等异常。心肌病，血液、中枢神经、甲状腺等异常。钼钼恶性贫血综合症，表现为中枢神经失常恶性贫血综合症，表现为中枢神经失常心肌病，血液、是枢神经、甲状腺等异常心肌病，血液、是枢神经、甲状腺等异常硒硒心肌病，动物白肌病，克山病，大骨节病，心肌病，动物白肌病，克山病，大骨节病，肌肉营养不良，心
17、肌梗塞，致胃乳腺癌肌肉营养不良，心肌梗塞，致胃乳腺癌家畜蹒跚症，龋齿病，动物畸形家畜蹒跚症，龋齿病，动物畸形碘碘地方性甲状腺肿，地方呆小病地方性甲状腺肿，地方呆小病甲状腺肿，甲状腺机能亢进甲状腺肿，甲状腺机能亢进 3.土壤背景值的研究方法土壤背景值的研究方法(1)研究范围的确定研究范围的确定 研究范围取决于研究目的。确定研究范围的目的，研究范围取决于研究目的。确定研究范围的目的，一方面是设计样点数，另一方面是设计样点的布一方面是设计样点数，另一方面是设计样点的布局。因此，在明确研究疆界的基础上，需要进一局。因此，在明确研究疆界的基础上，需要进一步明了该区域内的自然地理条件，土壤类型及其步明了该
18、区域内的自然地理条件，土壤类型及其分布。分布。(2)样点的布设与采集样点的布设与采集 样点设置有不同层次的考虑。一是样点总数的设样点设置有不同层次的考虑。一是样点总数的设置，这要看被测物质含量变异情况而定。变异大置，这要看被测物质含量变异情况而定。变异大者，样点数自然比变异小者为多，否则统计结果者，样点数自然比变异小者为多，否则统计结果的可靠性差。的可靠性差。土壤背景值的布点，必需遵循以下原则：土壤背景值的布点，必需遵循以下原则：3.土壤背景值的研究方法土壤背景值的研究方法(2)样点的布设与采集样点的布设与采集 以土壤类型为主，以土壤类型为主，确定每个土类应采集的样品数。确定每个土类应采集的样
19、品数。同时考虑成土母质和地形单元等因素进行布点。同时考虑成土母质和地形单元等因素进行布点。同一类型的土壤应考虑其典型性和代个性。同一类型的土壤应考虑其典型性和代个性。样点的布设应远离工厂、城镇、铁路与公路样点的布设应远离工厂、城镇、铁路与公路等有明显污染源的地方。等有明显污染源的地方。要避免在人为活动而打乱土壤层次的地方及要避免在人为活动而打乱土壤层次的地方及其附近设点，如宅基地、堤坝、沟渠与坟地等。其附近设点，如宅基地、堤坝、沟渠与坟地等。3.土壤背景值的研究方法土壤背景值的研究方法(2)样点的布设与采集样点的布设与采集 以土壤类型的某一单元为统计单元时，采集以土壤类型的某一单元为统计单元时
20、，采集样品的数量，必须符合统计学的要求。样品的数量，必须符合统计学的要求。在污染物影响范围之外，按自然条件确定样在污染物影响范围之外，按自然条件确定样点数与样点布局，然后按预定设计采取无污染的点数与样点布局，然后按预定设计采取无污染的土样。土样。在既定样点上用常规法挖掘土壤剖面，用竹刀在既定样点上用常规法挖掘土壤剖面，用竹刀自下而上分层采取自下而上分层采取5001000克土壤，用布袋收克土壤，用布袋收集，在室内风干。集，在室内风干。3.土壤背景值的研究方法土壤背景值的研究方法(2)样点的布设与采集样点的布设与采集 在运输与风干过程中尽量避免尘埃落入，保证在运输与风干过程中尽量避免尘埃落入，保证
21、无采样后的污染。经过磨制过尼龙筛，供分析用。无采样后的污染。经过磨制过尼龙筛，供分析用。为全量分析的样品，需通过为全量分析的样品，需通过100目筛，为有效目筛，为有效成分的分析通常是过成分的分析通常是过10目筛。前者的直径约目筛。前者的直径约0.15 mm，后者约，后者约 2.0 mm。筛孔直径筛孔直径/mm筛号筛号网目网目/英寸英寸筛孔直径筛孔直径/mm筛号筛号网目网目/英寸英寸8.002.52.60.256061.74.0055.00.217072.52.00109.20.1778085.51.001817.20.1491001010.842020.20.1251201200.712523
22、.60.1051401430.593027.50.0742002000.503532.30.0532702700.424037.90.053000.305052.40.044325323(1)筛孔直径是以方孔计算的；(2)筛号是美国标准号；(3)筛目是每英寸长度内的筛孔数(1英寸=25.40毫米)；如：60号筛在每英寸长度内平均有61.7个筛孔，筛孔直径为0.25mm，筛线共占9.98mm。(4)筛孔直径与筛号可按下式粗略地换算：40号以下筛：筛孔直径(mm)=17/筛号 40-50号筛：筛孔直径(mm)=16/筛号 50号以上筛：筛孔直径(mm)=15/筛号 3.土壤背景值的研究方法土壤背景
23、值的研究方法(3)样品分析和数据处理样品分析和数据处理 背景值采样分析结果各自代表所在样点背景值采样分析结果各自代表所在样点的成分含量。但作为整个区域的数值代的成分含量。但作为整个区域的数值代表，就需进行统计处理，可以用算术平表，就需进行统计处理，可以用算术平均值和几何平均值，作为代表性的背景均值和几何平均值，作为代表性的背景值。值。4.土壤背景值的应用土壤背景值的应用(1)土壤背景值是土壤污染质量评价的基础土壤背景值是土壤污染质量评价的基础(2)土壤背景值与其它环境背景值的相关性是土壤背景值与其它环境背景值的相关性是环境生态平衡状况的体现环境生态平衡状况的体现 在非污染的生态系统中，岩石（母
24、质）、土在非污染的生态系统中，岩石（母质）、土壤与植物之间的背景值自然是紧密相关的。壤与植物之间的背景值自然是紧密相关的。三者之间相关性良好的地域基本上是良性的三者之间相关性良好的地域基本上是良性的生态环境，相关性不好的地方其生态平衡往生态环境，相关性不好的地方其生态平衡往往失调往失调 4.土壤背景值的应用土壤背景值的应用(3)土壤背景值可作为污染途径追踪的依据土壤背景值可作为污染途径追踪的依据 当发现植物或动物受到了污染，或是某些成当发现植物或动物受到了污染，或是某些成分异常时，不能够直接归咎于土壤污染。分异常时，不能够直接归咎于土壤污染。来自土壤的汞，其株体分布为根茎叶，来自土壤的汞，其株
25、体分布为根茎叶，而来自大气的汞，则株体分布为叶茎根。而来自大气的汞，则株体分布为叶茎根。有了土壤汞背景浓度及土壤汞与植物汞分布有了土壤汞背景浓度及土壤汞与植物汞分布的相关性，再加上株体汞的分布状况分析，的相关性，再加上株体汞的分布状况分析，足以判断汞的污染来源与迁移渠道了。足以判断汞的污染来源与迁移渠道了。土壤中某些重金属元素的背景值土壤中某些重金属元素的背景值/mgkg1元素元素含量范围含量范围平均值平均值Ag0.0150.1As0.1406Be0.1406Cd0.0120.35Co1408Cr53000100Cu210020Fe700055000038000Hg0.010.30.03Mn1
26、004000850Mo0.252Ni10100040元素元素含量范围含量范围平均值平均值Pb220010Sb210Sn220010Se10257Ti1000100005000U0.0991V20500100Zn1030050Zr602000300 1.环境容量的概念环境容量的概念 环境容量是指某一环境区域内对人类活动造成影环境容量是指某一环境区域内对人类活动造成影响的最大容纳量或自然环境或环境要素对污染物响的最大容纳量或自然环境或环境要素对污染物质的承受量或负荷量。质的承受量或负荷量。这种承受量以人类和生物能忍受、适应和不发生这种承受量以人类和生物能忍受、适应和不发生危害为准则。危害为准则。就
27、环境污染而言，污染物存在的数量超过最大容就环境污染而言，污染物存在的数量超过最大容纳量，这一环境的生态平衡和正常功能就可能会纳量，这一环境的生态平衡和正常功能就可能会遭到破坏。遭到破坏。2.环境容量的决定因素环境容量的决定因素 环境容量大小取决于两个因素。环境容量大小取决于两个因素。一是环境本身具备的背景条件：一是环境本身具备的背景条件：如环境空间的大小，气象、水文、地质、植被等如环境空间的大小，气象、水文、地质、植被等自然条件，生物种群特征、污染物的理化物性等自然条件，生物种群特征、污染物的理化物性等等。等。二是人们对特定环境功能的规定。二是人们对特定环境功能的规定。这种规定经常用环境质量标
28、准来表述。这种规定经常用环境质量标准来表述。1.土壤的标准容量土壤的标准容量 一定土壤环境单元达到土壤环境标准时，土壤容一定土壤环境单元达到土壤环境标准时，土壤容纳污染物的总量。纳污染物的总量。2.土壤的净化容量土壤的净化容量 考虑土壤净化能力的土壤环境容量叫土壤净化容考虑土壤净化能力的土壤环境容量叫土壤净化容量。量。3.土壤静容量土壤静容量 由于某些污染物在土壤中持续累积，需要累积到由于某些污染物在土壤中持续累积，需要累积到一定程度，方能表现出明显的生态效应和环境效一定程度，方能表现出明显的生态效应和环境效应。因此，衡量土壤容量时需要有一个基准含量应。因此，衡量土壤容量时需要有一个基准含量水
29、平。根据这个水平所获得的土壤环境容量，称水平。根据这个水平所获得的土壤环境容量，称为土壤静容量。为土壤静容量。4.土壤动容量土壤动容量 在土壤静容量的基础上，将土壤自净过程所净化在土壤静容量的基础上，将土壤自净过程所净化的污染的量也考虑在内的量，是土壤动态的、全的污染的量也考虑在内的量，是土壤动态的、全部容许的量，将之与土壤的静容量相对应，称为部容许的量，将之与土壤的静容量相对应，称为土壤环境动容量，是能够反应土壤环境真实情况土壤环境动容量，是能够反应土壤环境真实情况的土壤环境容量。的土壤环境容量。5.共识的概念共识的概念 是指一定土壤环境单元，一定时限内遵循环境质是指一定土壤环境单元，一定时
30、限内遵循环境质量标准，既能保证土壤质量，又不产生次生污染量标准，既能保证土壤质量，又不产生次生污染时（既保证农产品产量和生物学质量，同时也不时（既保证农产品产量和生物学质量，同时也不使其他环境受到污染），土壤所能容纳污染物的使其他环境受到污染），土壤所能容纳污染物的最大负荷量。最大负荷量。1.区域的基本概况区域的基本概况 自然环境、社会经济与污染状况调查，了解自然环境、社会经济与污染状况调查，了解土壤的类型、分布特征、一般基本理化性质土壤的类型、分布特征、一般基本理化性质等。等。2.土壤污染的生态效应研究土壤污染的生态效应研究 土壤污染物的生态效应，是通过不同浓度污土壤污染物的生态效应，是通过
31、不同浓度污染物质对土壤生态系统中各种生物的生理、染物质对土壤生态系统中各种生物的生理、生态、生产状况的影响程度，以及污染物在生态、生产状况的影响程度，以及污染物在生物各器官（尤其是可食部分）中残留累积生物各器官（尤其是可食部分）中残留累积的量来考察的。的量来考察的。3.土壤污染的环境效应研究土壤污染的环境效应研究 这主要是指污染物进入土壤后，可能对地表水和这主要是指污染物进入土壤后，可能对地表水和地下水造成的次生污染，土壤污染物会随地表径地下水造成的次生污染，土壤污染物会随地表径流而进入河、湖。流而进入河、湖。4.污染物在土壤中的净化规律的研究污染物在土壤中的净化规律的研究 5.土壤污染物临界
32、含量的确定土壤污染物临界含量的确定 土壤的临界含量，是指土壤所能容纳污染物的最土壤的临界含量，是指土壤所能容纳污染物的最大浓度。大浓度。是确定土壤环境容量的重要的因素，在很大程度是确定土壤环境容量的重要的因素，在很大程度上，决定着土壤的容纳能力。上，决定着土壤的容纳能力。因此，在获得土壤污染物的各种生态效应和环境因此，在获得土壤污染物的各种生态效应和环境效应以及各种单一体系的临界含量后，就可以采效应以及各种单一体系的临界含量后，就可以采用各种效应的综合临界指标，得出整个土壤生态用各种效应的综合临界指标，得出整个土壤生态系统的临界含量，以此作为国家制定土壤环境标系统的临界含量，以此作为国家制定土
33、壤环境标准的依据和确定土壤环境容量的依据。准的依据和确定土壤环境容量的依据。6.土壤环境容量的计算土壤环境容量的计算 土壤环境容量的数学模型，是土壤生态系统土壤环境容量的数学模型，是土壤生态系统与其边界环境参数构成的定量关系，用以表与其边界环境参数构成的定量关系，用以表达土壤环境容量的客观规律。达土壤环境容量的客观规律。同时，需要根据工作的发展情况进行补充或同时，需要根据工作的发展情况进行补充或修改。最后，对所有获得的资料进行调整、修改。最后，对所有获得的资料进行调整、归纳后还需对原模式进行修改、完善，甚或归纳后还需对原模式进行修改、完善，甚或重建新的模式。重建新的模式。7.土壤环境容量的区域
34、性分界土壤环境容量的区域性分界 污染物进入土壤后，除受土壤的性质影响外，污染物进入土壤后，除受土壤的性质影响外，也受制于该土壤现存的自然条件。也受制于该土壤现存的自然条件。因此，污染物在不同自然地理条件下的土壤因此，污染物在不同自然地理条件下的土壤中，其行为、效应及其环境容量是不同的，中，其行为、效应及其环境容量是不同的，具有区域性特征的。具有区域性特征的。1.土壤重金属临界值土壤重金属临界值 以作物减产以作物减产10%或籽实含量达卫生标准时的或籽实含量达卫生标准时的土壤重金属土壤重金属“有效态有效态”含量为土壤重金属临界含量为土壤重金属临界含量。含量。当作物减产当作物减产10%时，籽实重金属
35、含量未超标，时，籽实重金属含量未超标，以作物减产以作物减产10%为标准。为标准。如籽实含量超标时作物仍未减产如籽实含量超标时作物仍未减产10%，则以，则以籽实含量达卫生标准时为标准。籽实含量达卫生标准时为标准。2.土壤重金属环境容量的含义土壤重金属环境容量的含义 土壤重金属的环境容量可分为生物学容量和化学容量。土壤重金属的环境容量可分为生物学容量和化学容量。（1）生物学容量）生物学容量 是以作物减产是以作物减产10%或籽实含量达卫生标准时的土壤重或籽实含量达卫生标准时的土壤重金属临界值所计算得到的土壤重金属环境容量。金属临界值所计算得到的土壤重金属环境容量。（2）土壤重金属化学容量）土壤重金属
36、化学容量 是指土壤通过物理化学作用对重金属的吸持和固定的是指土壤通过物理化学作用对重金属的吸持和固定的最大容许量，可在实验室内通过模拟试验测定。一般最大容许量，可在实验室内通过模拟试验测定。一般用等温吸附试验模型（如用等温吸附试验模型（如Langmuir方程式）中的最方程式）中的最大吸附量来计算，即化学容量大吸附量来计算，即化学容量=最大吸附量最大吸附量+背景值。背景值。确定土壤临界浓度应以生物学容量为标准。确定土壤临界浓度应以生物学容量为标准。3.影响因素影响因素（1）土壤性质的影响）土壤性质的影响（2）指示物的影响）指示物的影响（3）土壤中污染物的存在形态或行为过程）土壤中污染物的存在形态
37、或行为过程的影响。的影响。（4）环境因素如温度、）环境因素如温度、PH或或Eh、化合物、化合物类型的影响。类型的影响。4.土壤的临界浓度和土壤容量的比较土壤的临界浓度和土壤容量的比较（1）土壤的临界浓度和土壤容量之间并不完全等同。）土壤的临界浓度和土壤容量之间并不完全等同。土壤的临界浓度重在相对浓度，其数值是植物的可土壤的临界浓度重在相对浓度，其数值是植物的可吸收量，在理论上应接近于常数；土壤容量重在绝吸收量，在理论上应接近于常数；土壤容量重在绝对量，其数值因土壤不同而有很大差异。对量，其数值因土壤不同而有很大差异。（2）土壤环境容量是在临界浓度基础上计算出来的。）土壤环境容量是在临界浓度基础
38、上计算出来的。（3）至于临界浓度是否应当包括背景值，目前两种）至于临界浓度是否应当包括背景值，目前两种做法都存在。包括背景值时，包括了土壤对某成份做法都存在。包括背景值时，包括了土壤对某成份的整个容量。不计背景值在内时，是指土壤从现状的整个容量。不计背景值在内时，是指土壤从现状起还能容纳多少外来污染物质。（是指总量）起还能容纳多少外来污染物质。（是指总量）5.土壤环境容量的确定土壤环境容量的确定（1）进行生物试验获取土壤临界值。）进行生物试验获取土壤临界值。经过生物试验取得土壤临界含量需要经历较长的经过生物试验取得土壤临界含量需要经历较长的时间，而且所得结果是因土壤类型以及作物种类时间，而且所
39、得结果是因土壤类型以及作物种类而异的。而异的。土壤中有害物质的形态及其对作物的有效性，是土壤中有害物质的形态及其对作物的有效性，是决定植物是否吸收与吸收多少的限制性条件。决定植物是否吸收与吸收多少的限制性条件。（2）化学容量法代替生物学容量法求得土壤临）化学容量法代替生物学容量法求得土壤临界浓度是可行的。界浓度是可行的。5.土壤环境容量的确定土壤环境容量的确定（3）用土壤化学容量法计算土壤容量举例：）用土壤化学容量法计算土壤容量举例：设：两种土壤含有效设：两种土壤含有效Cr3+为为4.5 mg kg-1和和5.8 mg kg-1时使作物表现中毒，导致产量下降时使作物表现中毒，导致产量下降10，
40、求求Cr3+的土壤环境容量。的土壤环境容量。经实测，经实测，土壤土壤1在有效在有效Cr3+含量为含量为4.5mg/kg时时Cr3+全量全量为为240 mg/kg，土壤土壤2在有效在有效Cr3+含量为含量为5.8mg/kg时时Cr3+全量全量为为 412 mg/kg。所以，单位土壤所以，单位土壤1环境容量为环境容量为240 mg/kg，单，单位土壤位土壤2环境容量为环境容量为412mg/kg。若土壤容重为若土壤容重为1.3g/cm3，土层厚，土层厚20cm时，每时，每公顷土壤重量为公顷土壤重量为2600t，则：土壤则：土壤1的的Cr3+容量容量624 kg Cr3+/ha，土壤土壤2的的 Cr3
41、+容量为容量为1071 kg Cr3+/ha。6.土壤重金属环境容量的应用土壤重金属环境容量的应用（1）用以制定土壤环境标准）用以制定土壤环境标准（2）制定区域性农田灌溉水质标准）制定区域性农田灌溉水质标准（3）制定农用污泥施用标准）制定农用污泥施用标准（4）进行土壤污染预测）进行土壤污染预测（5）用于污染物排放总量控制）用于污染物排放总量控制（6）为土地处理系统承受能力提供依据）为土地处理系统承受能力提供依据（7）为区域性环境区划、规划、管理等提）为区域性环境区划、规划、管理等提供依据供依据 7.土壤环境容量的应用举例土壤环境容量的应用举例 研究土壤环境容量的目的，首先是控制进入土壤研究土壤
42、环境容量的目的，首先是控制进入土壤的污染物数量。的污染物数量。因此，在土壤质量评价、制订因此，在土壤质量评价、制订“三废三废”农田排放标农田排放标准、灌溉水质标准、污泥施用标准、微量元素累准、灌溉水质标准、污泥施用标准、微量元素累积施用量等方面发挥作用。积施用量等方面发挥作用。现以灌溉水质标准计算为例说明如何应用土壤环现以灌溉水质标准计算为例说明如何应用土壤环境容量。境容量。例如，某地段利用含镉废水灌溉农田，设其镉浓例如，某地段利用含镉废水灌溉农田，设其镉浓度为度为 C（mg L-1），年灌溉量为），年灌溉量为M（m3 ha-1），），镉在土壤中年残留率为镉在土壤中年残留率为k，土壤镉因灌溉达
43、到其，土壤镉因灌溉达到其容量的年限为容量的年限为t0，土壤环境容量为，土壤环境容量为Q（mg ha-1），），进入土壤的镉在第进入土壤的镉在第t年时的累积残留量年时的累积残留量 X（mg ha-1）为：）为：累积残留量累积残留量 X=10-3M（年灌溉量）（年灌溉量）C（镉浓度）（镉浓度）k（残留率）（残留率）（1-kt）/(1-k)当当 X等于土壤环境容量等于土壤环境容量 Q时，上式中时，上式中 C即为污灌即为污灌水质标准，用水质标准，用 I（mg L-1）表示：）表示：I=10-3Q(1-k)/Mk(1-kt)年限（年限（t）K1K2500.03420.01921000.03180.014
44、12500.03160.01235000.03160.0122 土壤环境质量标准（土壤环境质量标准（BG156181995，mg kg-1）一级一级二级二级三级三级项目项目背景值背景值土壤土壤pHpH6.56.5土壤土壤pH 6.5pH 6.57.57.5土壤土壤pHpH7.57.5土壤土壤pHpH6.56.5镉镉0.200.200.300.300.300.300.600.601.01.0汞汞0.150.150.300.300.500.501.01.01.51.5砷水田砷水田15153030252520203030旱地旱地15154040303025254040铜农田铜农田3535505010
45、0100100100400400果园果园150150200200200200400400铅铅3535250250300300350350500500铬水田铬水田9090250250300300350350400400旱地旱地9090150150200200250250300300锌锌100100200200250250300300500500镍镍4040404050506060200200六六六六六六0.050.050.500.501.01.0滴滴涕滴滴涕0.050.050.500.501.01.0注：重金属（铬主要是三价）和砷均按元素量计，适用于阳离子交换量大于注：重金属（铬主要是三价）和砷均按元素量计，适用于阳离子交换量大于5cmg kg1的土壤，若小于此值，其标准为表内数值的半数；六六六为四种异构体总量，滴滴涕为四种衍的土壤，若小于此值，其标准为表内数值的半数；六六六为四种异构体总量，滴滴涕为四种衍生物总量；水旱轮作地的土壤环境质量标准，砷采用水田值，铬采用旱地值。生物总量；水旱轮作地的土壤环境质量标准，砷采用水田值，铬采用旱地值。
