环境管理_土壤环境质量评价概述

第五章土壤环境质量评价 第一节概述第二节土壤环境质量现状调查与评价第三节土壤环境影响预测第四节土壤环境影响评价 引言 土壤侵蚀式样是历史上人类活动和自然过程 包括农业上施用化肥和农药等累积效应产生的后果 土地开发 资源开采和废物处置等项目对土壤和地下水会造成不同形式的定性和定量的变化 主要的有土壤的侵蚀和污染 必须全面系统的进行土壤质量的现状评价和影响评价 第一节概述 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土壤环境质量评价是对土壤环境质量的优劣作出定性或定量的评判 二 土壤环境质量评价原则 了解 三 土壤环境质量评价程序 重点 土壤环境质量评价程序 土壤环境质量评价 土壤及其环境特征 污染源调查评价 区域土壤背景值调查 土壤环境质量现状评价 土壤环境质量预测 土壤环境质量评价程序 土壤环境质量现状评价 取样分析 评价参数选择 监测布点 评价标准选择 评价模式选择 环境质量分级 土壤环境质量评价程序 土壤环境质量预测 相关浓度 污染物迁移转化规律 土壤自净能力 污染物累积模式 土壤环境容量 土壤环境质量预控 二 土壤环境质量评价等级划分和内容 尚无推荐的行业标准 一 评价等级划分根据下列4个依据来确定评价等级 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 面积以及对当地的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 二 土壤环境质量评价等级划分和内容 二 评价内容 1 收集和分析拟建项目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 包括土壤类型 形态 土壤中污染物的背景值和基线值 植物的产量 生长情况及体内污染物的基线值 土壤中有关污染物的环境标准和卫生标准以及土壤利用状况 3 调查 监测评价区内现有土壤污染源排放情况 二 土壤环境质量评价等级划分和内容 二 评价内容 4 描述土壤环境现状 包括现有的土壤侵蚀和污染状况 可采用环境质量指数法加以归纳 并作图表示 5 描述土壤中进入污染物的种类 数量 方式 区域环境特点 土壤理化性质 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 二 土壤环境质量评价等级划分和内容 二 评价内容 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 如果由于时间限制或特殊原因 不可能详细 准确的收集到评价区土壤的背景值和基线值以及植物体内污染物含量等资料 可以采用类比调查 必要时应做盆栽 小区乃至田间试验 确定植物体内的污染物含量或者开展污染物在土壤累积过程的模拟试验 以确定各种系数值 二 土壤环境质量评价等级划分和内容 二 评价内容一般 一级评价项目的内容包括以上各个方面 三级评价可利用现有资料和参照类比项目从简 二级评价的工作内容类似评价项目 但工作深度可视情况适当减少 二 土壤环境质量评价等级划分和内容 三 评价范围一般说 土壤环境质量评价范围比拟建项目占地面积大 土壤环境质量评价范围一般应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 三 土壤环境质量标准 土壤环境质量标准 GB15618 1995 三类 I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I类土壤执行一级标准 为保护区域自然生态 维持自然背景的土壤环境质量的限制值 三 土壤环境质量标准 土壤环境质量标准 GB15618 1995 三类 II类 主要适用于一般农田 蔬菜地 茶园 果园 牧场等土壤 土质基本上对植物和环境不造成污染 危害II类土壤执行二级标准 为保障农业生产 维护人体健康的土壤限制值 三 土壤环境质量标准 土壤环境质量标准 GB15618 1995 三类 III类 主要适用于林地土壤污染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 III类土壤执行三级保准为保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值 三 土壤环境质量标准 本标准仅对土壤中镉 汞 铬 锌 砷 铜 铅 镍 六六六 DDT10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 土壤练习题 1 III类土壤环境质量基本上 A 对植物和环境有少量危害和污染B 保持自然背景高水平C 对植物和环境不造成危害和污染D 保持自然背景水平 土壤练习题 2 土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染 此类土壤属于 A I类B II类C III类D II类或III类 土壤练习题 3 土壤环境质量一级标准是为了保护区域自然生态 的土壤环境质量的限制值 A 保障农业生产B 维护人体健康C 维持自然背景D 保障农林业生产和植物生长 土壤练习题 4 多选 I类土壤主要适用于国家规定的 和其他保护地区的土壤 土壤质量基本保持自然背景水平 A 集中式生活饮用水源地B 原有背景重金属含量低的自然保护区C 牧场D 茶园E 原有背景重金属含量高的自然保护区 土壤练习题 5 多选 II类土壤主要适用于一般农田 林地 自然保护区等土壤 土壤基本上对植物和环境不造成危害和污染 A 集中式生活饮用水源地B 蔬菜地C 牧场D 茶园E 果园 土壤练习题 6 多选 III类土壤主要适用 土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染 A 环境容量较大的高背景值土壤B 一般农田C 林地土壤D 矿产附近等地的农田土壤 蔬菜地除外 E 果园 第二节土壤环境质量现状调查及评价 一 现状调查包括布点 采样 监测 1 布点 空间分布上均匀并有一定的密度 2 采样 对角线 梅花形 棋盘式 蛇形 多点采样 均匀混合 通常只需采集20cm左右耕层土和耕层以下20 40cm土样 3 监测 主要考虑污染土壤成土因素 一般把主要污染物和由成土因素决定的异常元素列为监测项目 第二节土壤环境质量现状调查及评价 一 现状调查现状调查的内容包括 1 评价土壤类型及其分布 作出类型分布图 2 各种类型土壤的成土条件 土壤的矿物和化学组成 土壤理化和生物学特性 3 评价区土地利用及规划设想 以此确定重点保护区 并选择相应的评价标准 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调查 第二节土壤环境质量现状调查及评价 二 评价因子的选择1 有机毒物2 重金属及其无机毒物3 土壤pH 全氮 硝氮及全磷4 有害微生物5 放射性元素 三 评价标准 1 土壤环境质量标准 GB15618 1995 2 区域土壤背景值 3 区域性土壤自然含量 4 土壤对照点含量 5 土壤和作物中污染物的相关含量 我国土壤环境质量标准中规定标准值的污染物项目少 给土壤环境质量评价工作带来了困难 对其他污染指标多选用不同含义的土壤背景值作为评价标准 第二节土壤环境质量现状评价 二 评价方法1 单因子指数 P 1 未受污染 P 1 已受污染 2 分级污染指数 1 土壤积累起始值 Xa 2 作物污染物含量显著增加相对应的土壤污染物含量 Xc 3 土壤污染临界值 Xp 非污染Ci Xa Pi 1轻度污染Xa3 分级污染指数 Ci Xa Xa Ci Xc Xc Ci Xp Ci Xp 3 多因子评价 1 北京西郊土壤质量指数法 2 内梅罗指数 3 加权平均型综合指数 第三节土壤环境影响预测 土壤环境影响预测的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污染物在土壤中的累积或残留数量 预测未来的土壤环境质量状况和变化趋势 土壤退化主要有土壤盐碱化 土壤酸化 土壤侵蚀和沙化 土壤侵蚀 土壤流失 土壤侵蚀 soilerosion 土壤在风 水 重力作用下 土壤被剥蚀 迁移或沉积的过程 土壤流失 Soilloss 与土壤侵蚀基本上是同义语 土壤侵蚀侧重于过程 而土壤流失则重于结果 在国际学术文献中 目前更多的与水连用 称为水土流失 水土流失 水土流失 waterandsoilloss 在水力 重力 风力等作用下 水土资源和土地生产力的破坏和损失 包括土地表层侵蚀及水的损失 亦称水土损失 这是广义的水土流失 从宏观上讲 水土流失包括 土壤侵蚀 一词的含义 且在生产上已习惯称呼水土流失 狭义的水土流失 基于侵蚀主体 特指水力侵蚀 基于受侵主体 特指土壤侵蚀 第三节土壤环境影响预测 1 土壤侵蚀和沉积预测 1 土壤侵蚀量预测土壤侵蚀强弱常以土壤侵蚀模数大小表示 土壤侵蚀模数是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 A 土壤侵蚀模数 t km2 a V 土壤侵蚀泥沙量 淤泥量 m3r 泥沙容量 常取r 1 4t m3F 土壤侵蚀面积 km2t 土壤侵蚀时间 a 第三节土壤环境影响预测 1 土壤侵蚀和沉积预测对于土壤侵蚀的面蚀 片蚀和细沟侵蚀的土壤 其侵蚀模数计算 E 平均土壤损失量R 区域平均降雨量的侵蚀潜力系数K 土壤可侵蚀性系数L 坡度系数为S的斜坡长度系数S 坡度系数C 作物管理系数 作物覆盖和管理系数 P 实际侵蚀控制系数 水土保持措施系数 三 土壤环境影响预测 例1 估算一块在砂壤土上开垦出来的苜蓿草地的年平均侵蚀量 设土壤含有机物2 坡度10 斜坡长150m m 0 5 降雨系数R 300 作物沿等高线成行播种 解 查表Kc 0 24 Ci 0 02 P 0 60 S 坡度系数Si 坡度 三 土壤环境影响预测 练习题 估算一块裸地的年平均侵蚀量 设土壤含有机物2 坡度10 斜坡长45m m 0 5 降雨系数R 300 查表Kc 0 24 Ci 1 P 1 以美国通用土壤流失方程 Universalsoillossequation USLEUSLE是土壤侵蚀研究过程中的里程碑 它是美国科学家Wisehmeier和Smith在对美国东部地区30个州1万多个径流小区近30年的观测资料进行系统分析基础上得出的对全世界范围内土壤侵蚀模型的开发提供了典范缺点 但该模型主要应用于平原和缓坡地形区 只能预测面蚀 细沟侵蚀量 而不能计算沟蚀和沉积量 缺乏对侵蚀机理的深入剖析 而且该模型只是一个经验模型 模型的外推应用受到限制 中国土壤流失预报方程 刘宝元等根据USLE的建模思路 以及我国水土保持措施的实际情况 提出中国土壤流失预报方程 公式如下 A RKLSBET前几个因子的意义与USLE中对应因子的意义相同 B为水土保持生物措施 E为水土保持工程措施 T为水土保持耕作措施 该模型的主要优点是根据我国水土保持措施的实际情况 将USLE中的作物和水土保持措施变成生物 B 工程 E 和水土保持耕作措施 T 因子 但是该模型与USLE类似 缺乏对物理过程的考虑 对陡坡地特有的浅沟侵蚀考虑不够 Q ASQ 土壤侵蚀量 吨 年 S 土壤侵蚀面积 公顷 A 土壤侵蚀强度 土壤侵蚀模数 吨 公顷 年 练习题 1 表达水土流失的定量指标有 A 侵蚀模数B 侵蚀类型C 侵蚀面积D 寝室量 练习题 2 下列哪些因子时通用水土流失方程A RKLSCP中的计算因子 A 降雨侵蚀力因子B 土壤可蚀性因子C 气象因子D 坡长和坡度因子E 水土保持措施因子 三 土壤环境影响预测 2 土壤中污染物残留量预测 W K B R 式中 W 污染物在土壤中年残留量 0 19 10 6 体积比 K 区域土壤背景值 0 19 10 6 体积比 R 土壤污染物对单位土壤的年输入量 0 19 10 6 体积比 K 土壤污染物年残留率 三 土壤环境影响预测 若计算n年内土壤污染物的累积量 则有 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K值的计算一般采用盆栽试验进行 三 土壤环境影响预测 年残留量计算模式的应用 1 重金属残留量的计算计算某污灌区灌溉20年来土壤镉的残留量 土壤中镉的背景值为0 19 10 6 体积比 年残留率k为0 9 年输入土壤镉的量为630g hm2 三 土壤环境影响预测 年残留量计算模式的应用 2 有机污染物残留量的计算若土壤中石油类污染物的背景值为250 10 6 体积比 年残留率k为0 7 年输入量为100 10 6 体积比 计算20年来石油类污染物在土壤中的残留量 三 土壤环境影响预测 3 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 成为土壤环境容量 其计算公式 固定容量 Q c0 B 2250 式中 Q 土壤环境容量C0 土壤环境标准值B 区域土壤背景值2250 每公顷土地的表土计算重量 第四节土壤环境影响评价 一 环境影响识别与监测范围 一 开发行动对土壤环境影响的识别1 对土壤环境有重大影响的人类行动 1 全球气候变暖和人工改变局地小气候 2 改变植被和生物分布状况 3 改变地形 4 改变成土母质 5 改变土壤自然演化的时间 在考虑土壤影响时 必须与地区的地质信息联系起来 一 环境影响识别与监测范围 土壤污染型按影响结果划分土壤退化 破坏型 一 环境影响识别与监测范围 2 各种建设项目对土壤环境的影响2 1工业工程建设项目的土壤环境影响识别 1 工业废气对土壤环境的影响 2 工业废水对土壤环境的影响 3 工业固体废物对土壤环境的影响 一 环境影响识别与监测范围 2 各种建设项目对土壤环境的影响2 2水利工程建设项目土壤环境影响识别 1 占用土地资源 2 诱发土壤 地质环境灾害 3 引发土壤盐渍化 4 促进土壤沼泽化 5 促使河口地区土壤肥力下降 海岸后退 一 环境影响识别与监测范围 2 各种建设项目对土壤环境的影响2 3矿业工程建设项目土壤环境影响识别 1 损失土壤资源 2 污染土壤环境 3 区域环境条件改变引发土壤退化和破坏 4 次生地质灾害加速土壤退化和破坏 一 环境影响识别与监测范围 2 各种建设项目对土壤环境的