土壤质量评价.ppt

5土壤环境质量评价 主要内容 土壤环境质量现状调查与评价 概述 土壤环境影响的识别 土壤环境质量预测 1 2 3 4 5 1概述 5 1 1土壤的物质组成 土壤是位于陆地表层的具有一定肥力 能支持植物生长的疏松层 它是由地球陆地表面的岩石经风化作用发育而形成的 呈不完全连续的状态存在于陆地表面 土壤 固相 气相 液相 原生矿物质 次生矿物质 有机质 空气 水 5 1概述 5 1 2土壤环境的特点与功能 土壤是自然界赋予人类的宝贵资源 是人类赖以生存的物质基础 也是人类环境的重要组成部分 土壤环境是一个被能量流和物质流所贯穿的开放系统 具有吸收和贮存各种物质 净化环境的功能 缓冲功能和生产植物的功能 5 1 3土壤污染的特点与危害 污染物一旦进入土壤 就变成影响一切生物循环的一部分 影响着人类的健康和生命 特别是重金属元素和难降解的有机污染物 它们的土壤污染具有长期性 隐蔽性和积累性等特点 土壤污染的危害主要表现为改变土壤性质 引起土壤板结 造成作物减产和污染物的食物链传输造成其在生物体和人体内的积累 直接危害人体的健康以及畜 禽业的发展 5 1概述 5 1 2土壤环境质量的影响因素 区域地理环境特征 建设项目的类型 土壤的类型特征 污染源的特征与排放强度 污染物的性质 污染途径 5 2土壤环境影响的识别 5 2 1土壤环境影响的类型 按影响的结果 按影响方式 按影响的性质 按污染的成因 土壤污染型和土壤退化破坏型 直接影响和间接影响 可逆影响 不可逆影响 积累影响和协同影响 水体污染型 大气污染型 农业污染型 生物污染型和固体废物污染型 5 2土壤环境影响的识别 5 2 2土壤污染的识别 1 工业项目对土壤环境的影响 3 矿业工程建设项目的土壤环境影响 2 水利建设项目对土壤环境的影响 5 3土壤环境质量现状调查与评价 5 3 1土壤环境质量现状调查 1 区域自然地理环境特征调查 2 区域社会经济状况调查 A 地质地貌特征 B 气候气象特征 C 水文特征 D 植被特征 A 人口情况 B 交通情况 C 卫生情况 D 文教卫生等情况 5 3土壤环境质量现状调查与评价 3 区域土壤类型及其环境特征调查 4 土壤背景值的调查 A 成土母质 B 土壤类型 C 土壤组成 D 土壤性质 A 土壤样品的采集和制备 B 土壤背景值的分析与计算 C 土壤背景值的统计数据检验 5 3土壤环境质量现状调查与评价 5 土壤沙化现状调查 沙漠面积 分布和流动状况 降雨量 蒸发量 风向 风速等 河流含沙量 泥沙沉积特点 植被类型 覆盖度等 人均耕地 草地 粮食和畜牧产量等 沙漠特征 气候特征 河流水文特征 植被特征 农牧生产情况 5 3土壤环境质量现状调查与评价 5 3 2土壤环境质量现状评价 1 土壤污染评价 A 评价因子的选择 重金属元素及无机毒物 有机毒物 某些化学指标 有害微生物 Hg As Cd Cr Ni Pb Cu Zn F CN 等 酚 苯并芘 DDT 六六六 三氯乙醛 多氯联苯等 pH 全氮量 硝态氮量等 肠细菌 肠寄生虫卵 破伤风菌 结核菌等 放射性元素 137Cs 90Sr 1 土壤污染评价 附加因子 氧化还原电位 有机质 土壤质地 总阳离子可交换量和不同价态的重金属含量 5 3土壤环境质量现状调查与评价 B 评价标准的确定 我国1996年实施的GB15618 1995 土壤环境质量标准 可作为土壤环境质量评价的评价标准 另外 土壤环境质量评价也可根据评价的目的的要求和技术力量选用以下参数作为评价标准 区域土壤环境背景值 土壤本底值 区域中土壤自然含量 土壤对照点含量 土壤和作物中污染物质的相关含量 5 3土壤环境质量现状调查与评价 C 土壤污染评价方法 单因子指数法 a 以土壤污染物的实测值与评价标准值相比 计算污染指数 式中 Pi 土壤中第i种污染物的污染指数 Ci 土壤中第i种污染物的实测值 Si 第i种污染物的评价标准 当Pi 1时 表示受到污染 Pi 1时 表示未受到污染 5 3土壤环境质量现状调查与评价 b 根据土壤与作物中污染物积累的相关数量计算污染指数 并以此为依据 确定污染级别 首先 根据污染物的评价标准和土壤与作物中污染物的相关性确定土壤污染起始值 即土壤背景值 Xq 土壤轻度污染值Xw和土壤重度污染值Xz 然后 根据实测值的分布范围 计算污染指数 当Xi Xq时 当Xq Xi Xw时 当Xw Xi Xz时 当Xi Xz时 土壤环境质量分级 5 3土壤环境质量现状调查与评价 多因子综合评价法 a 等权综合指数 式中 P 等权综合指数 n 污染物种类数 b 内梅罗指数 5 3土壤环境质量现状调查与评价 c 加权综合指数 式中 Wi 第i种污染物的权重 d 以均方根作为综合指数 以污染综合指数为依据 根据各地具体的P值变化范围和作物受害程度及其污染物积累情况进行污染分级 一般P 1时 为未受污染 P 1时 为已受污染 P越大 污染越严重 5 3土壤环境质量现状调查与评价 模糊聚类评判法 模糊聚类评价法就是通过建立土壤污染因子集合和环境质量评价标准集合及其两个集合之间的模糊矩阵关系 求解不同污染因子的环境质量数值对不同级别环境质量的隶属度和不同级别环境质量标准对综合环境分级指数的隶属程度来实现对土壤环境质量进行综合评价的方法 5 3土壤环境质量现状调查与评价 2 土壤退化现状评价 A 土壤沙化现状评价 土壤沙化标准 5 3土壤环境质量现状调查与评价 B 土壤盐渍化现状评价 土壤盐渍化标准 C 土壤侵蚀评价 以土壤剖面发生层保留厚度为依据的侵蚀标准 5 3土壤环境质量现状调查与评价 我国水利部制定的水土流失侵蚀模数 D 土壤沼泽化评价 土壤沼泽化评价标准 5 3土壤环境质量现状调查与评价 3 土壤破坏现状评价 土壤破坏标准 5 4土壤环境质量监测 5 4 1土壤污染预测 1 重金属在土壤环境中的累积 式中 W 重金属污染物在土壤中的年累积量 mg kg B 区域土壤背景值 mg kg R 土壤重金属污染物年输入量 mg kg a K 土壤重金属污染物年残留率 n年后土壤重金属的累积量为 当K1 K2 Kn K R1 R2 Rn R时 5 4土壤环境质量监测 2 土壤中农药残留模式 式中 R 农药残留量 mg kg C 农药施用量 mg kg k 常数 t 农药施用年数 如果每年一次连续施用农药 农药在土壤中的数年后的残留量为 式中 Rn 残留总量 mg kg f 残留率 C0 一次施用农药后在土壤中的浓度 mg kg n 连续施用农药的年数 当n 时 则 式中 Ra 农药在土壤中达到平衡时的残留量 5 4土壤环境质量监测 3 土壤环境容量计算 式中 Q 土壤环境容量 g hm2 CR 土壤临界含量 mg kg B 区域土壤背景值 mg kg 2250 每公顷土地耕作层土壤重量 t hm2 4 土壤污染预测步骤 A 计算土壤污染物的输入量 B 计算污染物的输出量 C 计算土壤污染物的残留率 D 预测土壤污染趋势 5 4土壤环境质量监测 5 4 2土壤退化趋势预测 1 土壤侵蚀预测 式中 A 土壤侵蚀量 t hm2 a R 降雨侵蚀力指标 K 土壤可侵蚀性系数 t hm2 a L 坡长 S 坡度 C 耕种管理因素 P 土壤保持措施因素 对于一次暴雨 式中 i 降雨过程中的时间历时 h Di 历时i的降雨量 mm I 暴雨中强度最大的30min的降雨强度 mm h xi 降雨强度 mm h 5 4土壤环境质量监测 对于一年的降雨 可按Wischmeier的经验公式计算 式中 P 年降雨量 mm Pi 各月平均降雨量 mm 地形因子的计算公式为 式中 r 地形因子 L 坡长 S 坡度 M 与坡度有关的常数 当sinS 5 时 M 0 5 sinS 5 时 M 0 4 sinS 3 5 时 M 0 3 sinS 1 时 M 0 1 5 4土壤环境质量监测 对于给定的区域或土壤 R K L S是常数 可根据土壤通用侵蚀公式预测工程前后侵蚀速率的变化 式中 A0 A1 分别为工程前后的侵蚀速率 C0 C1 分别为工程前后的耕种管理因子 P0 P1 分别为工程前后的土壤保持措施因子 5 4土壤环境质量监测 2 土壤盐碱化预测 式中 Na 钠离子浓度 meq L 1 Ca2 钙离子浓度 meq L 1 Mg2 镁离子浓度 meq L 1 土壤盐碱化预测常用的方法是美国盐渍土实验室提出的钠吸收比 SAR 法 钠吸收比可用下式计算 5 4土壤环境质量监测 3 土壤酸化预测 土壤酸化有自然酸化和人类活动影响下的酸化两种 按土壤溶液pH值大小可把土壤分为9级 见下表 土壤酸碱度分级 土壤酸化的预测目前还处于探索阶段 5 4土壤环境质量监测 4 土壤沙化预测 式中 D 未来土地沙化面积预测值 R 年平均增长率 A 目前沙漠化土地面积 n 从目前至所预测时期的年限 其中 年平均增长率 式中 Q1 某年航空照片上沙漠化土地面积占某地区面积的百分比 Q2 若干年后航空照片上沙漠化土地面积占该地区面积的百分比 n 两期照片间隔的年限 5 4土壤环境质量监测 5 4 3土壤破坏预测 土壤破坏预测的内容 占用 淹没 破坏土地资源的面积 因表层土壤过度侵蚀造成的土地废弃面积 地貌改变而损失和破坏的土地面积 因严重污染而废弃或改为它用的耕地面积 5 5土壤环境影响评价 土壤环境影响评价包括土壤环境影响类型的分析 土壤环境影响的特征分析和土壤环境影响评价 土壤环境影响分为土壤污染型影响 土壤退化型影响和土壤破坏型影响 土壤环境影响的特征分析包括对建设项目对土壤污染 土壤退化和土壤破坏进行时空分析和对土壤污染 退化 破坏所造成的土壤质量下降的程度及其对