第五章土壤重金屬與環(huán)境質(zhì)量1、概念的提出

2、定義

3、發(fā)展

4、理論依據(jù)

5、如何確定及其模型

6、應(yīng)用

7、區(qū)域分異與分區(qū)第三節(jié)、土壤環(huán)境容量1、土壤環(huán)境容量概念的提出

在環(huán)境污染的防治和控制中，會遇到環(huán)境容量問題。以往，污染物的排放是按照一定的允許濃度來限定的，但這種標(biāo)準(zhǔn)只限定了污染物排放的濃度，而沒有限制其排放的數(shù)量。也就是說，在一個地區(qū)，雖然污染源排放的污染物未超過濃度控制標(biāo)準(zhǔn)，但有時污染物排放的總量過大，仍會使環(huán)境受到嚴(yán)重污染。

并且，這種標(biāo)準(zhǔn)的限制方法，也沒考慮不同區(qū)域?qū)ξ廴疚飪艋腿菁{能力的差別。

因此，在環(huán)境管理和污染控制中開始使用污染物總量控制的方法，要求污染物排放除達(dá)到允許的濃度標(biāo)準(zhǔn)外，還要把某一區(qū)域污染源排放到該區(qū)域環(huán)境中的污染物總量控制在一定數(shù)量之內(nèi)。

這個數(shù)量有多大呢？這就需要以區(qū)域環(huán)境容量為依據(jù)，環(huán)境容量的概念隨之產(chǎn)生，并且發(fā)展了多個環(huán)境要素的環(huán)境容量，包括土壤環(huán)境容量。

土壤環(huán)境的植株容量與過度密植生產(chǎn)；土壤氮素容量與作物貪青倒伏；土壤鹽份容量與過度鹽漬化；廢水灌溉與土壤污染物容量等。2、土壤環(huán)境容量的定義

土壤環(huán)境容量是指在一定環(huán)境單元，一定時限內(nèi)，遵循環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，既保證農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和生物學(xué)質(zhì)量，同時也不使環(huán)境污染時，土壤所能容納污染物的最大負(fù)荷量。3、發(fā)展

近幾十年來，隨著污水處理系統(tǒng)的開展，土壤環(huán)境容量的研究受到日益重視。美國、澳大利亞等國，根據(jù)土地處理系統(tǒng)對污水的凈化能力，計(jì)算某一時間、單元處理區(qū)內(nèi)的水力負(fù)荷和灌溉量；德國根據(jù)處理區(qū)土壤理化性質(zhì)與吸附特性，研究重金屬的化學(xué)容量與滲漏容量；我國在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量評價(jià)中，曾根據(jù)單一作物的試驗(yàn)提出的土壤臨界含量，結(jié)合土壤背景值計(jì)算出土壤環(huán)境容量。1983年以來，由中國科學(xué)院所主持的“六五”、“七五”國家科技攻關(guān)課題《中國土壤環(huán)境容量》，取得了一系列有價(jià)值的研究成果，使我國土壤環(huán)境容量研究進(jìn)入了較為系統(tǒng)、綜合的專題性研究階段。國家科技攻關(guān)項(xiàng)目：土壤環(huán)境容量

研究目的：以土壤生態(tài)為中心，結(jié)合環(huán)境效應(yīng)，研究污染物進(jìn)入土壤以后，在一定時空范圍內(nèi)既保證農(nóng)產(chǎn)品生物學(xué)質(zhì)量，又不致使環(huán)境遭到污染時土壤所能容納污染物的最大負(fù)荷量。重點(diǎn)研究磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃棕壤、紫色土、黑土、灰鈣土區(qū)中Cd,Pb,Cu,As四種元素的臨界含量和環(huán)境容量，從而提出我國主要類型土壤四種元素的臨界含量和環(huán)境容量。并在進(jìn)一步研究它們的地理分異規(guī)律及其影響因素的基礎(chǔ)上，提出我國東半部上述四種元素的土壤臨界含量分區(qū)和土壤環(huán)境容量分區(qū)。利用這些結(jié)果，提出我國土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建議，農(nóng)田水質(zhì)灌溉標(biāo)準(zhǔn)建議和污泥農(nóng)田施用標(biāo)準(zhǔn)建議，為保護(hù)我國土壤資源、防止土壤污染、實(shí)現(xiàn)污染物總量控制和環(huán)境質(zhì)量管理提供依據(jù)。研究內(nèi)容1、紫色土環(huán)境容量研究，中科院地理所，西南農(nóng)業(yè)大學(xué)土化系，中國農(nóng)科院土肥所2、磚紅壤、赤紅壤、紅壤環(huán)境容量研究，中國環(huán)境科學(xué)研究院，廣州環(huán)境保護(hù)研究所，華南環(huán)境科學(xué)研究所，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)3、灰鈣土環(huán)境容量研究，北京師范大學(xué)環(huán)科所，甘肅環(huán)保所，北京市農(nóng)科院土肥所4、黑土環(huán)境容量研究，中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所5、黃棕壤環(huán)境容量研究，中科院南京土壤研究所4、土壤環(huán)境容量的理論依據(jù)

土壤環(huán)境對環(huán)境污染物之所以具有一定的容納能力，這主要是由于其環(huán)境特性決定的：

A土壤環(huán)境的凈化能力

土壤與表層環(huán)境系統(tǒng)之間物質(zhì)與能量的遷移與轉(zhuǎn)化

土壤環(huán)境系統(tǒng)中物質(zhì)遷移與轉(zhuǎn)化

土壤-植物系統(tǒng)的生物過程與生態(tài)效應(yīng)

B土壤環(huán)境的緩沖能力

系指向土壤中投入或減少某種成分時，土壤抵御某溶液中該組分濃度變化的能力。5、土壤環(huán)境容量的確定及其模型

(1)確定土壤環(huán)境容量的因素

A土壤類型：

不同土壤類型所形成的環(huán)境地球化學(xué)背景與環(huán)境背景值不同；同時，土壤的物理組成、理化性質(zhì)和生物學(xué)特性，以及影響物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化的水熱條件都因土而異，因而其凈化能力與緩沖能力不同。

比如：六價(jià)鉻在北方土壤中的吸附量要較在南方土壤中的要小，所以它具有更大的移動性，對環(huán)境的危害也越大，所以，對于六價(jià)鉻來說，紅壤要較黑土具有更大的容量。B污染元素與化合物的特性

污染物的特性是它們在土壤環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的內(nèi)因，而土壤環(huán)境元素則是它們遷移轉(zhuǎn)化的外因，兩者共同影響和制約著污染物在土壤環(huán)境系統(tǒng)中的化學(xué)行為。形態(tài)特征：水溶態(tài)、交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)硫化態(tài)和殘留態(tài)等。

吸附-解吸-沉淀等化合物組成和性質(zhì)

砷化物籽實(shí)產(chǎn)量莖葉產(chǎn)量千粒重平均有效穗株高小麥（%）Cu3(AsO2)2148.598.5119.0111.7103.3As2O2144.193.8122.987.0124.4Na3AsO4129.583.7129.476.5127.0Ca3(AsO4)2101.4107.7102.9111.7102.2Na2HAsO4140.4100.6119.295.7111.4CK100100100100100早稻（%）Cu3(AsO2)215.07.6101.69.550.1As2O219.017.5103.526.924.3Na3AsO418.015.9121.323.159.3Ca3(AsO4)242.642.810052.478.2Na2HAsO452.349.399.667.480.4CK100100100100100不同砷化物對作物農(nóng)學(xué)性狀的影響（黃棕壤的盆栽試驗(yàn)）C作物與土壤生物生態(tài)效應(yīng)

作物生態(tài)效應(yīng)：指不同作物在不同土壤環(huán)境中對不同污染物、不同濃度的生理、生態(tài)和生產(chǎn)狀況的效應(yīng)，包括污染物對作物生長發(fā)育與產(chǎn)量的影響，以及作物體對污染物的吸收、累積特征與作物產(chǎn)品質(zhì)量的影響及后果。作物中重金屬的吸收一般是根>莖葉>籽殼>籽實(shí)。通常，以作物生長發(fā)育受到嚴(yán)重?fù)p害而致使作物減產(chǎn)到10%以上，或作物籽實(shí)的重金屬殘留量超過食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)時來確定作物的安全臨界值或環(huán)境基準(zhǔn)的含量水平。土壤生物的影響：土壤微生物數(shù)量為指標(biāo)，或以呼吸強(qiáng)度作為生化作用的指標(biāo)等

環(huán)境效應(yīng)

指污染物對地球表層環(huán)境系統(tǒng)的綜合影響，即土壤環(huán)境中的污染物的累積量，除不能影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的正常結(jié)構(gòu)與功能外，同時還要求從土壤環(huán)境輸出的污染物不會導(dǎo)致其他環(huán)境子系統(tǒng)的污染，如大氣、水環(huán)境的污染。所以，環(huán)境效應(yīng)時確定土壤環(huán)境容量的重要方面。（2)土壤環(huán)境基準(zhǔn)含量的確定