土壤环境质量评价

河南科技大学教案首页课程名称环境监测与评价计划学时2授课章节第19课土壤环境评价教学目的和要求：掌握土壤环境评价相关概念、方法及相关标准。教学基本内容：（1）土壤环境质量现状评价（2）土壤环境质量预测评价教学重点和难点：土壤环境质量评价相关公式的运用授课方式、方法和手段：课堂讲授、提问等方法相结合作业与思考题：如何开展土壤环境质量现状评价？如何开展土壤环境质量预测评价？说明：1．教案首页中各栏目内上下尺寸可自行调整。2.教案首页后续页用河南科技大学教案专用纸书写，或使用A4纸打印。第十九课土壤环境质量评价Pedosphere土壤圈是大气圈、水圈、生物圈、岩石圈相互作用的产物。土壤物质来源于这些圈层，以三种状态固态、液态和气态存在着，固体部分包括有机物（来源于生物圈）和无机矿物（来源于岩石圈），液体部分即土壤溶液（水圈的组成部分），气体既包括大气中的气体，还包括土壤生物化学反应释放出的气体（最终进入大气圈）。土壤是各种污染物最终的“宿营地”，世界上90%的污染物最终滞留在土壤内。专家表示，“多体检比治病好”，监测可以了解土壤污染的程度，为环境管理提供科学的依据。同时，土壤污染的防治技术也需要不断提高。为全面、系统、准确掌握我国土壤污染的真实“家底”，有效防治土壤污染，确保百姓身体健康，环保总局和国土资源部2006年7月18日联合启动了经费预算达10亿元的全国首次土壤污染状况调杳。调杳的重点区域是长三角、珠三角、环渤海湾地区、东北老工业基地、成渝地区、渭河平原以及主要矿产资源型城市。长三角某地区一处土壤检出的有害物竟达100多种！本次调杳的主要任务包括：（1）开展全国土壤环境质量状况调杳与评价。在全国范围内系统开展土壤环境现状调杳，通过分析土壤中重金属、农药残留、有机污染物等项目的含量及土壤理化性质，结合土地利用类型和土壤类型，开展基于土壤环境风险的土壤环境质量评价。土壤环境质量状况调杳的重点区域是基本农田保护区和粮食主产区。（2）开展重点区域土壤污染风险评估与安全等级划分。把重污染企业周边、工业遗留或遗弃场地、固体废物集中处理处置场地、油田、采矿区、主要蔬菜基地、污灌区、大型交通干线两侧以及社会关注的环境热点区域作为调杳重点，杳明土壤污染的类型、范围、程度以及土壤重污染区的空间分布情况，分析污染成因，确定土壤环境安全等级，建立污染土壤档案。（3）开展全国土壤背景点环境质量调杳与对比分析。在“七五”全国土壤环境背景值调查的基础上，采集可对比的土壤样品，分析20年来我国土壤背景点环境质量变化情况。（4）开展污染土壤修复与综合治理试点。通过自主研发、引进吸收和技术创新，筛选污染土壤修复技术，编制污染土壤修复技术指南，开展污染土壤修复与综合治理的试点示范。（5）建设土壤环境质量监督管理体系。制定适合我国国情的土壤污染防治基本战略，提出国家土壤污染防治政策法规和标准体系框架，拟定土壤污染防治法草案，完善国家土壤环境监测网络。根据安排，今年7月至2007年底是调查的实施阶段，主要任务是进行野外采样和室内数据分析工作；2008年是调杳的总结阶段，主要任务是编制调杳报告，全面总结和集成调查成果。第一节概论一、土壤环境质量评价的原则和程序（一）土壤环境质量评价的概念指研究土壤环境质量变化规律的基础上，按一定的原则、标准和方法，对土壤污染程度进行评定，或是土壤对人类健康适宜程度进行评定。土壤环境质量评价主要分为2类：土壤环境质量现状评价和土壤环境影响评价。（二）土壤环境质量评价原则1．整体性原则：2．相关性原则3．主导性原则4．动态性原则5．随机性原则（三）土壤环境质量评价程序二、土壤环境质量评价等级划分和工作内容（一）评价等级划分——划分标准：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；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。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；项目所在地的土壤环境功能区划要求。（二）评价内容收集资料调查、监测背景资料调查、监测污染源描述土壤现状预测环境质量的变化预测项目可能造成的侵蚀和沉积评价拟建项目对土壤环境的影响的重大刑难以调查和监测的，可用类比法（三）评价范围可能破坏原有的植被和地貌范围；可能受废水污染的区域；3．可能受气态和颗粒态有毒污染物污染的区域；4固体废物堆放和填埋场周围的土地；三、土壤环境质量标准1995年制定，1996年3月1日执行《土壤环境质量标准》根据应用功能和保护目标可以分为三类1国家自然保护区集中式生活饮用水源地等，土质应基本保持自然背景水平;一般农田、菜地等土质基本上对植物和环境不造成污染和危害:3林地土壤和污染容量较大的背景土壤，土质基本上对植物和环境不造成污染和危害。该标准仅针对农业及自然保护区土壤，城市及矿山土壤环境质量目前是参照农业及自然保护区II级标准进行衡量，不能满足我国土壤多样化的特点。《标准》存在的问题2.1—级标准的制定过分强调统一我国地域辽阔，气候类型复杂多样，因而各地土壤性质差异也较大。同样的污染物进入不同土壤,其迁移转化规律必然不同,很难用一种标准来界定某种污染物质的临界含量。以背景值为例，据“七五”国家科技攻关成果（中国环境监测总站，1990），土壤中镉等8种元素的全国土壤环境背景值在我国4000多个样点（表层土壤）中，元素含量分布范围极广，最高值为最低值的2.3x10〜6.3x104倍不等。国家土壤标准中要求一类标准采用全国统一的背景值，在实际应用时,显然会出现有许多地区土壤背景值高于国家标准值，即使土壤在没有受到任何污染的情况下也会超出标准，而认为不符合一类土地的使用要求，这显然是不合理的，而且会影响土地的正常利用;而有些地方背景值低于国家标准的土壤可能已有污染物累积，但却仍然不超出标准，而被认为无污染，不能引起有关部门的重视。因而，在这种各地土壤背景值含量相差较大的情况下采用全国统一的标准，势必出现以上问题。2.2二级标准难以操作《标准》中二级标准值是从全国众多土壤类型中选最小的土壤环境临界含量经综合考虑而制定的。这样，一般来说，低于国家二级标准值，说明土壤没有受到污染，但如果高于二级标准值，土壤是否受到污染就难以确定。在实际工作中，大多数需要进行土壤环境质量评价和影响评价的土壤多为受到污染的土壤，污染物含量一般偏高，其实测值大多会高于国家标准值，如按本标准执行，把它定为污染，则对一些污染物含量未超过其临界含量的土壤来说，难以反映其实际情况，对农业生产也会产生一些不利影响。如对污灌区来说，由于水资源十分紧张，农业用水严重短缺，为了充分利用污水，同时又避免土壤污染，就必须充分注意当地土壤的环境容量，使污灌对农业的影响限制在土壤的自然净化能力之中。在我国土壤环境标准制定中，对同一污染物其临界含量是从全国不同土壤中选取最小值而制定的。因而，利用此标准算出的土壤环境容量对大多数地方势必偏小，不能充分利用土壤的自然净化能力。在污灌区，有些土壤污染物含量虽超过国家标准但未超出土壤临界含量，按本标准则被判为超标而限制进行污水灌溉，这样往往造成一定的经济损失，不利于农业的发展。对于这种情况，本标准也未给出具体的处理原则，环境工作者往往感到无法可依，很难对土壤现状下一个准确的结论，只能按自己的方式操作，因而存在很大的主观性和随意性，难以发挥标准的法律效用。标准中铅的临界含量定值偏高国内外对于铅对人体健康的危害都非常重视。普遍认为儿童和胎儿对铅最敏感,受害最重。对于儿童,铅进入人体是以土-手-口直接摄入为主,所以,近几年美、澳、英等国在研究铅在土壤中的允许含量时,不是采用通常的以食物铅的卫生标准作为依据,而是以铅对儿童的毒害、剂量-效应关系及血铅水平和土铅关系作为基础。由此,我们可以看出,当土壤中铅含量大于100mg/kg时已对儿童健康产生影响,而我国在制定土壤环境标准时,铅含量定为250〜350mg/kg,这显然是不合理的，其值过高,难以保障儿童的健康发展。标准中有机污染物种类过少：六六六和DDT重金属形态选用单一第二节土壤环境质量现状调查及评价土壤环境质量现状评价的目的是了解一个地区土壤环境现时污染水平，为保护土壤，为制定土壤保护规划、地方土壤保护法规提供科学依据；为拟建工程进行土壤环境影响评价涂改土壤背景资料，提高土壤环境影响预测的可信度，为提出减少拟建工程对土壤环境污染的措施服务，使拟建工程对土壤环境污染的措施服务，使拟建工程对土壤的污染控制到评价标准允许的范围内。一、现状调查内容：布点、采样、确定监测项目。调查的内容：（1）土壤类型及分布，并作出类型分布图；（2）各种类型土壤的成土条件；（3）评价区土地利用及规划设想；（4）土壤污染现状及对作物的影响调查。（5）评价区土壤污染源、主要污染物及污染途径的调查。我国土壤的基本状况:（1）人均数量偏少。我国人均耕地、林地、牧草地仅为世界人均数量的45%、25.9%和36.9%。近年，随着退耕还林还草和经济建设占地，林地和牧草地数量有所增加，但耕地的数量在继续下降，从1996年到2002年我国的耕地从1.30亿hm2减少到1.26亿hm2,6年减少了413万hm2,人均耕地也从1996年的0.106hm2降到了2002年的0.099hm2。人均数量少意味着必须加大利用强度，以获取更高的生产率。（2）整体质量偏低。第一，我国因生态环境恶劣或土壤肥力低下而难于农林牧利用的土壤占总面积四分之一。第二已利用土壤的肥力水平也偏低。土壤肥力现尚无直接度量的指标，但一般认为土壤有机质能大体反映土壤的肥力水平，人们还常常辅以土壤养分含量和障碍因素状况来进行综合判断。根据20世纪80年代第二次土壤普查的数据，我国耕地土壤有机质含量1%〜2%和低于1%的面积分别占38.25%和25.95%。土壤养分中，氮素状况与有机质状况相似，土壤全氮含量0.1%〜0.075%和小于0.075%的面积分别占21.34%和33.60%，含量水平整体偏低；磷素和钾素含量也较低，土壤有效磷（P）含量5〜10mg/kg、土壤有效钾（K）含量50〜100mg/kg、多数情况下应我国土壤污染的现状:一是土壤污染程度加剧。据不完全调杳,目前全国受污染的耕地约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆存占地和毁田200万亩，合计约占耕地总面积的1/10以上，其中多数集中在经济较发达的地区。二是土壤污染危害巨大。据估算,全国每年因重金属污染的粮食达1200万吨,造成的直接经济损失超过200亿元。土壤污染造成有害物质在农作物中积累，并通过食物链进入人体，引发各种疾病，最终危害人体健康。土壤污染直接影响土壤生态系统的结构和功能，最终将对生态安全构成威胁。三是土壤污染防治基础薄弱。目前，全国土壤污染的面积、分布和程度不清,导致防治措施缺乏针对性。防治土壤污染的法律还是空白，土壤环境标准体系也未形成。2006年6月8日，河南省环保局发布消息称：“河南土壤污染的影响日渐突出。”这是河南省环保部门首次对公众发布土壤污染情况。河南省环境监测中心站在全省15个省辖市开展了土壤调杳，从检测结果来看，河南土壤污染尚处于国家警戒线以下，即“安全地带”。同时显示，河南土壤中的镉、铅等重金属污染呈明显上升趋势。在全省达到国家规模标准的近6000家养殖场中，没有进行环评、没有上标准设施、随意排放污染物的占95%。畜禽饲料中添加的微量元素和有机污染物未被畜禽完全吸收，随粪便排出体外后对土壤构成了很大威胁。二、评价因子的选择。污染指标归纳起来主要有以下几种。有机毒物：有机氯和有机磷农药两大类。有机氯农药已禁用了近20年，土壤中的残留量已大大降低，但检出率仍很高。广州蔬菜土壤中六六六的检出率99%，DDT检出率为100%。太湖流域农田土壤中六六六、DDT检出率仍达100%，一些地区最高残留量仍在1mg/kg以上。某钢铁集团四周的农业土壤和工业区附近的土壤进行了调杳，结果表明，农业土壤中15种多环芳烃（PAHs）总量的平均值为4.3mg/kg，且主要以4环以上具有致癌作用的污染物为主，占总含量的约85%，仅有6%的采样点尚处于安全级。重金属及其他无机毒物。土壤中pH、全氮量、硝态氮量及全磷量等。有害微生物。放射性元素。随着核技术在工农业、医疗、地质、科研等各领域的广泛应用，越来越多的放射性污染物进入到土壤中，这些放射性污染物除可直接危害人体外，还可以通过生物链和食物链进入人体，在人体内产生内照射，损伤人体组织细胞，引起肿瘤、白血病和遗传障碍等疾病。如科研表明，氡子体的辐射危害占人体所受的全部辐射危害的55%以上，诱发肺癌的潜伏期大多都在15年以上，我国每年因氡致癌约5万例，而天津市区公众肺癌23.7%是由氡及其子体造成的。三、评价标准的选择1以区域土壤环境背景值作为标准。c=C土soiiSJjN-1式中Coi——区域土壤中第i种有毒物质的背景值；C..——区域土壤中第i种有毒物质的平均值；C——区域土壤中第i种有毒物质实测值的平均值；iS标准差N统计样品数以土壤本底值为评价标准以区域性土壤自然含量为评价标准区域性土壤自然含量，使指在清水灌区内，选用与污灌区的自然条件、耕作栽培措施大致相同，土壤类型相同，土壤中有毒物质在一定保证率下的含量。其计算公式为:Coi=Ci+2S符号同前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为评价标准污染物可以通过食物链传递并且富积，六六六和DDT作为高残留率农药于1983年已停止生产，随着时间的推移，土壤中已几乎检测不到这两种剧毒农药的残留，但在鱼类身上检测出的含量却比土壤中高出了近100倍，而到了夜鹭、白鹭的鸟卵中，这个含量被放大了100〜200倍。如太湖鸟类生物监测结果表明：太湖湖底淤泥中六六六未检测出，DDT为3.4ng/g，通过鱼类生物富集，六六六达到28.5ng/g,DDT达到270.7ng/g，最终到夜鹭、白鹭的鸟卵中时，六六六可高达460.0ng/g，DDT可高达5626.7ng/g。四、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X二X土Siiis=—丈（X-X2iN-1iji/=1式中Xi=土壤中i物质的现状值（背景值）X=土壤中i物质的平均含量iSj=土壤中i物质的标准差N=统计样品数X=第j个样品中i物质的实测含量i/

土壤现状值(背景值)统计数据检验标准差检验(2)“4d”法检验(3)上下层比较(4)相关分析法(5)富集系数检验五、土壤环境质量现状评价方法1单因子评价分指数法土壤污染分指数计算式为：P二2iCoi式中Pi——土壤中i污染物的污染分指数，为无量纲的量；Ci——土壤中i污染物的实测含量；Coi——i污染物的评价标准。以土壤——作物系统污染物积累相关含量计算土壤污染指数法:(P147)2多因子评价(1)以土壤中各污染物指数叠加作为土壤污染综合指数土壤污染综合指数计算式如下：P仝P式中P——土壤污染综合指数；P——土壤中i污染物的污染iii=1指数N——土壤中参与评价的污染物种类数(2)内梅罗(N.L.Nemerow)综合污染指数2内梅罗综合污染指数计算式为：2式中土壤中各污染物污染指数的最大值的平方maxP=式中土壤中各污染物污染指数的最大值的平方max其他符号同前(3)均方根综合污染指数均方根综合污染指数计算式为p=jn少i=1式中所有符号同前（4）加权综合污染指数加权综合污染指数计算式为P=£PW式中Wi——i污染物的权重；其它符号同前iii=1六、土壤环境质量分级一般采用以下几种分级方法1根据综合质量指数P值划分质量等级，一般P<1为未污染；P>1为已污染，P值越大，土壤污染越重。根据土壤和作物中污染物的累积的相关数量划分质量等级。根据系统分级法划分质量等级。第三节土壤环境影响预测与评价土壤特征和影响土壤环境质量的主要因素土壤的主要特征土壤处于特殊的空间位置土壤具有一定肥力，是重要的自然资源土壤具有缓冲性土壤具有净化能力土壤处于动态平衡状态土壤可以退化和破坏影响土壤环境质量的主要因素土壤污染土壤退化和破坏土壤环境影响识别1土壤环境影响识别类型按影响结果分土壤污染型土壤退化、破坏型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2工业工程建设项目的土壤环境影响识别工业废水工业废气工业固体废弃物水利工程建设项目的土壤环境影响识别占用土地资源♦诱发土壤－地质环境灾害♦引发土壤盐渍化♦促进土壤沼泽化♦促进河口地区土壤肥力下降，海岸后退矿业工程建设项目的土壤环境影响识别♦损失土壤资源♦污染土壤环境♦区域环境条件改变引发土壤退化和破坏♦次生地质灾害加速土壤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农业排灌工程农业垦殖工程交通工程建设项目的土壤环境影响识别能源工程建设项目四土壤环境影响预测1土壤中污染物的运动及其变化趋势预测（1）预测污染物在土壤中累积和污染趋势的一般方法和步骤计算土壤污染物的输入量♦计算土壤污染物的输出量♦计算土壤污染物的残留量♦预测土壤污染趋势（2）农药残留模式农药残留量可以按下式计算：R=Ce-kt式中：R：农药残留量;C:农药施用量；k:常数；t:时间。农药残留率：f=Ci/Co式中：C1：农药施用一年后的残留量；C0：土壤中农药的浓度。农药在土壤中数年后的残留总量：Rn=(1+f+f2+f3++fn_1)Co式中：n：连续施用年数当nTa时，则有：此式可计算农药在土壤中达到平衡时的残留量土壤中重金属污染物累积模式W=K(B+E)式中：W：污染物在土壤中的年积累量B:区域土壤背景值E：污染物的年输入量K：污染物在土壤中的年残留率污染物在土壤中数年后的累计量：W=BKn+EKn1-K(4)土壤环境容量计算公式Q=(CR—B)%2250式中：Q：土壤环境容量CR：土壤临界含量B：区域土壤背景值2250：每公顷土地耕作层土壤重量2土壤退化趋势预测通用土壤侵蚀方程式为：A=R-K-L-S-C-P式中：A：土壤侵蚀量R：降雨侵蚀量指标K：土壤侵蚀度L：坡长C：耕种管理因素P：土壤保持措施因素(1)土壤侵蚀量