第7讲土壤环境质量评价方法研究进展ppt课件

1、土壤环境质量评价方法研讨进展第7讲主要内容土壤质量目的土壤环境质量评价规范土壤环境质量评价方法污染权重确实定土壤环境质量综合评价方法土壤环境质量评价实例土壤质量目的土壤质量 肥 力 质 量 环 境 质 量 健 康 质 量 内 涵 平安消费土壤质量 保证最大消费力 最正确生物学质量 不引发二次环境污染定义土壤质量是指土壤肥力质量、土壤环境质量及土壤安康质量3方面的综合量度，既土壤在生态系统的范围内，维持生物的消费才干、维护环境质量及促进动植物安康的才干。土壤肥力质量是土壤提供植物营养和消费生物物质才干的，是保证粮食消费的根本。土壤环境质量是土壤包容、吸收和降解各种环境污染物的才干。土壤安康质量是

2、土壤影响或促进人类和动植物安康的才干，是土壤环境质量在人类和动植物体上的反响。土壤质量目的描画性目的分析性目的描画性目的Harris等提供了以解释框图和访谈指南为根底，包括通用调查表、特定地点调查表、相关报告卡组成的一套较为完好的土壤质量评价信息搜集工具.Romig等 基于农民的土地评价方法中给出的Wisconsin土壤安康评分卡中，包括了24 项土壤目的 14 项植物目的和 3 项动物目的及 2 项水环境目的，根据农民对这些目的的评分可以得到土壤的安康情况USDA-NRCS设计的 Maryland土壤质量评价手册将土壤动物、有机质颜色、根系和残留物、表土紧实性、土壤耕性、侵蚀情况、持水性、浸

3、透性、作物长势、pH 情况和保肥性分为差、中、好 3 个等级，对每个工程各个等级的特征有详细描画，在对这些工程等级评定的根底上得到土壤质量的定性情况土壤质量目的续 土壤质量评价中常用的目的引见土壤环境质量规范土壤环境质量规范土壤环境质量规范 -GB 15618-1995展览会用地土壤环境质量评价规范暂行 -HJ 3502007 温室蔬菜产地环境质量评价规范 -HJ 333-2006 食用农产品产地环境质量评价规范 -HJ 332-2006 土壤环境质量规范值 mg/kg级别 土壤 pH值一级 二级 三级 项目自然背景 7.5 6.5 镉 0.20 0.30 0.60 1.0 汞 0.15 0.

4、30 0.50 1.0 1.5 砷 水田 旱地 15 30 25 20 30 15 40 30 25 40 铜 农田等 果园 35 50 100 100 400 150 200 200 400 铅 35 250 300 350 500 铬 水田 旱地 90 250 300 350 400 90 150 200 250 300 锌 100 200 250 300 500 镍 40 40 50 60 200 六六六 0.05 0.50 1.0 滴滴娣 0.05 0.50 1.0 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5cmol+/kg的土壤， 假设5cmol+/kg，其规范值为

5、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规范，砷采用水田值，铬采用旱地值。规范分级类为国家规定的自然维护区、集中式生活饮用水源地和其他维护地域土壤规范 ,旨在维护土壤环境质量根本坚持自然背景程度类为普通农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤 ,土壤环境质量根本不对植物和环境呵斥危害和污染类为林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿区附近的农田土壤 蔬菜地除外)规范制定的方法一级规范二级和三级规范生态环境效应法土壤背景值即地球化学法国外阅历内容体系方法论上其它维护土壤资源本身的“土壤自然质量指点值/规范维护土壤生态和人体安康的“土壤环境和安康质

6、量指点值/规范类规范的制定上尽能够思索不同土壤的母质和性质，基于区域内土壤的背景值、类规范的制定思索人和生态受体对土壤污染物的取食摄入、皮肤接触和呼吸摄入等引起的直接暴露风险环境介质：思索了某些土壤污染物因侵蚀、地表径流或淋溶进入地表水体或地下水体;挥发性有机污染物进入地下水或室内空气、土壤污染物的迁移等带来的潜在风险，并进展量化表征土地利用方式：思索农业、居住区、工业和商业、饮用水水源地等规范存在的问题与建议一级规范的制定过分强调一致二级规范难以操作规范中铅的临界含量定值偏高规范中有机污染物种类过少重金属形状选用单一一类规范建议采用当地背景值二类规范可以按照土类分类应降低土壤铅的规范值添加规

7、范中污染物的种类各规范值应添加有效态加强土壤学研讨尽快制定地方规范问题建议土壤环境质量评价方法 (土壤环境监测技术规范HJ/T 166 -2004)评价因子重金属及无机毒物有机毒物酸碱度 总氮总磷评价方法污染指数、超标率倍数评价法内梅罗污染指数评价法背景值及规范偏向评价法 综合污染指数法 污染指数、超标率倍数评价法土壤单项污染指数=土壤污染物实测值/土壤污染物质量规范土壤污染累积指数=土壤污染物实测值/污染物背景值土壤污染物分担率%=土壤某项污染指数/各项污染指数之和100%土壤污染超标倍数=土壤某污染物实测值某污染物质量规范/某污染物质量规范土壤污染样本超标率%=土壤样本超标总数/监测样本总

8、数100%内梅罗污染指数评价法内梅罗污染指数PN= PI均2+ PI最大2/21/2污染等级分级 PN0.7 清洁平安 0.7PN1.0 尚清洁警戒限 1.0PN2.0 轻度污染 2.0PN3.0 中度污染 PN3.0 重污染背景值及规范偏向评价法 用区域土壤环境背景值x95%置信度的范围x2s来评价：假设土壤某元素监测值xIx2s，那么该元素缺乏或属于低背景土壤假设土壤某元素监测值在x2s，那么该元素含量正常假设土壤某元素监测值xIx2s，那么土壤已受该元素污染，或属于高背景土壤综合污染指数法综合污染指数CPI包含了土壤元素背景值、土壤元素规范尺度要素和价态效应综合影响。其表达式： CPI=

9、X(1+REP)+YDDMB/(ZDDSB) X、Y分别为丈量值超越规范值和背景值的数目，RPE-相对污染当量，DDMB-元素测定浓度偏离背景值的程度，DDSB-土壤规范偏离背景值的程度，Z为用作规范元素的数目 X Y CPI 评价0 0 0 背景形状0 1 0CPI1 未污染形状，表示偏离背景值相对程度1 1 1 污染形状，数值越大表示污染程度相对 越严重污染权重确实定赋权方法客观赋权法客观赋权法由专家根据阅历进展客观判别而得到权数，然后再对目的进展综合评价。层次分析法效果系数法模糊评价法专家调查法根据目的之间的相关关系或各项目的的变异系数来确定权数进展综合评价因子分析法主成分分析法熵值法聚

10、类分析法变异系数法灰色关联分析法、TOPSIS法神经网络分析法判别分析法 污染权重确实定方法污染权重确实定方法权重确定方法以专家咨询值为断定根据的赋权方法以因子规范值为断定根据的赋权方法以因子实测值为断定根据的赋权方法以因子实测值与规范值为双重断定根据的赋权方法以专家咨询值为断定根据的赋权方法Delphi法德尔菲法(DelphiMethod)系以一系列问卷向各类专家咨询意见，根据一切专家对原问卷的回答再拟定下一份问卷，再次向各类专家咨询意见，直到大多数专家的意见看法趋于一致才获至结论，此法通常较适宜作长期预测。层次分析法AHP是将决策总是有关的元素分解成目的、准那么、方案等层次，在此根底之上进

11、展定性和定量分析的决策方法。这种方法的特点是在对复杂的决策问题的本质、影响要素及其内在关系等进展深化分析的根底上，利用较少的定量信息使决策的思想过程数学化，从而为多目的、多准那么或无构造特性的复杂决策问题提供简便的决策方法。尤其适宜于对决策结果难于直接准确计量的场所。灰色关联法是对于两个系统之间的要素，其随时间或不同对象而变化的关联性大小的量度，称为关联度。在系统开展过程中，假设两个要素变化的趋势具有一致性，即同步变化程度较高，即可谓二者关联程度较高；反之，那么较低。因此，灰色关联分析方法，是根据要素之间开展趋势的类似或相异程度，亦即“灰色关联度，作为衡量要素间关联程度的一种方法。因此，灰色关

12、联度分析对于一个系统开展变化态势提供了量化的度量，非常适宜动态历程分析。 以因子规范值为断定根据的赋权方法阈值赋权法 此法是根据环境质量规范中因子在各级别间的平均相对差值的大小来赋权的。规范差值越大，阐明目的危害性较小，故权值也应较小。 fi= 1/(m-1)(Si,j+1-Sij) Wi=(1/Si)/ (1/Si)简单赋权法 以某因子的规范值为Si,那么相应的权重为： Wi=(1/Si)/ (1/Si)m-1j=1ni=1i=1n以因子实测值为断定根据的赋权方法熵赋权法在信息论中，熵是对不确定性的一种度量。信息量越大，不确定性就越小，熵也就越小；信息量越小，不确定性越大，熵也越大。根据熵的

13、特性，可以经过计算熵值来判别一个事件的随机性及无序程度，也可以用熵值来判别某个目的的离散程度，目的的离散程度越大，该目的对综合评价的影响越大。主分量分析法主成分分析也称主分量分析，旨在利用降维的思想，把多目的转化为少数几个综合目的。在统计学中，主成分分析principal components analysis,PCA是一种简化数据集的技术。它是一个线性变换。这个变换把数据变换到一个新的坐标系统中，使得任何数据投影的第一大方差在第一个坐标(称为第一主成分)上，第二大方差在第二个坐标(第二主成分)上，依次类推。主成分分析经常用减少数据集的维数，同时坚持数据集的对方差奉献最大的特征.以因子实测值与

14、规范值为双重断定根据的赋权方法污染奉献率法 Ii=Ci/Si Wi=Ii/ Ii(i=1,2n)污染分担率法 Iij=(Cij-Bi)/Si ui= Iij Wi=ui/ ui统计概率法 假定污染因子的实测值在时间和空间范围内的变化近似正态分布，然后按统计概率求的权重 mj=1ni=1土壤环境质量综合评价方法模糊数学的方法模糊综合评价的优点土壤是一个复杂的多相有机无机复合体 ,涉及到各种要素的相互作用 , 而且评价中存在大量的模糊景象和模糊概念。目前广泛运用的综合指数评价方法将这种模糊性用一种比较明确的界限加以区分 , 结论与实践情况存在一定差别。模糊综合评价法评价土壤环境质量情况 , 可以较

15、好地抑制这种不科学性 , 有效地处理评价规范边境模糊和监测误差对评价结果的影响。模糊综合评价的方法原理建立要素集U = u 1, u 2, , un , 即有 n 个评价目的 确定评价评语集V= v1 , v 2, ,vn ,即代表评价等级、分类的集合 建立隶属函数，构造模糊关系矩阵。确定模糊权重向量 A = a1 , a 2, , an , 模糊复合运算模糊数学模型突出单个决议要素作用的模型表达各个参评要素综协作用的模型单要素决议模型主导要素模型加权平均模型几何平均模型权重的计算Wi为第i因子的权重Si为W= 0.134,0.141，0.152，0.118，0.040，0.109，0.131

16、，0.175单要素决议模型加权平均模型两种模型的出发点不同单要素决议模型 只思索了最突出的要素 ,其它要素的作用被弱化，主要是表达了相对含量较高、污染情况较严重的评价因子对整个评价结果的影响加权平均模型 充分思索了每个要素对综合评价的奉献 ,并把奉献按权重进展分配 ,其评价结果是各个参评目的综协作用的产物对模糊综合评价的改良将污染物浓度和毒性级别指数加权叠加,作归一化处置 ,得到某污染组分的权重公式 土壤环境质量评价实例杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜中 Pb、Zn 和 Cu含量的环境质量评价研讨区概略杭州市属亚热带季风性气候,四季清楚 ,暖和潮湿 ,光照充足 雨量充沛.杭州市区年平均气温为16.4

17、 ,年光照时数为1752h,无霜期 235d 左右 ,年平均降雨量1439mm,年相对湿度为77%,全年各季水、热差别大.杭州市地处钱塘江水系入海口 ,位于水网平原与滨海平原之间 ,地势平坦 ,海拔 35m,境内地貌类别多样 ,江河纵横 ,湖泊密布 ,成土母质主要为河湖相或浅海相堆积物 .本研讨主要涉及杭州市的江干、下城、拱墅、西湖 4 个区 ,是杭州市的主要蔬菜基地。土壤样品的采集土壤样品的分析土壤中Pb,Zn，Cu土壤中水溶性Pb,Zn，Cu用HF-HClO4-HNO3 消化，原子吸收分光光度法用 15mL 去离子水在室温下振荡 2h 后 ,离心 30min, 分别定容后上清液 ,用原子吸

18、收分光光度计测定评价方法单因子指数法内梅罗综合污染指数法评价规范参考文献1、谢正苗等.杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜中 Pb、Zn 和 Cu含量的环境质量评价J.环境科学.2006,274：742-747.2、郭岩等.汕头市典型区域土壤重金属污染特征及评价J.环境科学.2007,28(5)：1067-1074.3、朱青等.两种模糊数学模型在土壤重金属综合污染评价中的运用与比较J.环境评价.2004：30123：53-57.4、石晓翠等.模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的运用J.土壤通报.2006，37(2)：332-337.5、窦磊等.针对土壤重金属污染评价的模糊数学模型的改良及运用J.土壤通报.2007,38(1):101-104.6、武伟等.土壤营养的模糊综合评价J.西南农业大学学报.2000,223:270-272.7、刘晓冰等.土壤质量及其评价