第五章土壤环境质量评价

第五章土壤环境质量评价土壤是地球表面具有肥力、生长植物的疏松层。对于人类和陆生生物而言，土壤是岩石圈中最重要的部分。与地球直径相比地表土壤的厚度仅为十几厘米，相比之下微乎其微，但正是这薄薄的一层土壤，才使得地球上有了广袤的森林、农田和草原，人类得以从中获取宝贵的生产和生活资源，拥有肥沃的土壤及与之相适宜的气候，对一个国家来说是一笔珍贵的财富。土壤即是生产食物的场所，同时也是大量污染物的接纳场所。如从工厂排放出的烟雾、化肥、杀虫剂及其他一些污染物质进入土壤后造成土壤污染，并在循环过程中造成水、大气和生物体的污染。土壤污染严重污染地下水、影响农产品安全、国际贸易、危及人类健康日本痛痛病事件1955年至1972年发生在日本富山县神通川流域的公害事件。1955年，在神通川流域河岸出现了一种怪病，症状初始是腰、背、手、脚等各关节疼痛，随后遍及全身，有针刺般痛感，数年后骨骼严重畸形，骨脆易折，甚至轻微活动或咳嗽，都能引起多发性病理骨折，最后衰弱疼痛而死。经调查分析，痛痛病是河岸的锌、铅冶炼厂等排放的含镉废水污染了水体，使稻米含镉。而当地居民长期饮用受镉污染的河水，以及食用含镉稻米，致使镉在体内蓄积而中毒致病。日本水俣病事件氯乙烯和醋酸乙烯在制造过程中要使用含汞（Hg）的催化剂，这使排放的废水含有大量的汞。当汞在水中被水生物食用后，会转化成甲基汞。水俣湾由于常年的工业废水排放而被严重污染了，水俣湾里的鱼虾类也由此被污染了。这些被污染的鱼虾通过食物链又进入了动物和人类的体内。甲基汞通过鱼虾进入人体，被肠胃吸收，侵害脑部和身体其他部分。进入脑部的甲基汞会使脑萎缩，侵害神经细胞，破坏掌握身体平衡的小脑和知觉系统。我国土壤污染日趋严重，耕地、城市土壤、矿区土壤均受到不同程度的污染，而且土壤的污染源呈多样化的特点。有资料显示，农药和有机物污染、放射性污染、病原菌污染及其他类型的土壤污染所导致的经济损失难以估量；全国每年仅因重金属污染而减产的粮食达1000多万吨，被重金属污染的粮食每年也多达1200万吨，合计经济损失至少200亿元人民币。每年对农药的使用量约2亿3千万公斤，其中除草剂占17%，杀菌剂占21%，杀虫杀螨剂占62%，而在杀虫剂中，具高毒性的有机磷农药占70%。今年七月，全国土壤污染状况调查及污染防治专项工作会议在北京召开。目前中国受污染的耕地约有1.5亿亩。土壤污染的总体形势相当严峻。环保总局与国土资源部将联合投入10亿元，用三年半时间，进行全国土壤污染状况调查，并以此完善中国的土壤污染防治工作。这次调查的总体目标是：全面、系统、准确掌握全国土壤环境质量总体状况，查明重点地区土壤污染类型、程度和原因,评估土壤污染风险,确定土壤环境安全等级,筛选并试点示范污染土壤修复技术，构建适合我国国情的土壤污染防治法律法规及标准体系,提升土壤环境监管能力。第一节概述土壤环境质量评价可分为两大类：土壤资源评价土壤-农作物的污染评价土壤资源评价按照农业生产和其他利用的目的﹐对各种土壤资源作适宜性程度的比较和评定。进行土壤资源的质量评价和数量统计﹐为改良﹑利用、规划﹑管理土壤资源等提供科学依据。例如:农业土壤资源评价:主要评价影响作物产量的土壤特性(土壤结构、地形、含水量等)﹐为提高农作物产量服务。林业土壤资源评价:根据土壤﹑气候﹑植被﹑地貌和岩性等自然条件﹐评价某区发展森林的可能性。目前国际和国内并不严格区分土壤资源评价和土地资源评价。土壤-农作物的污染评价主要是研究污染物在土壤中的迁移转化和累积过程，以及污染物对植物的危害或毒性,从而提出防止土壤污染的措施例如，当土壤的碱性逐渐增加时Ca、Mg、Cu、Zn等元素逐渐变成难溶性化合物，植物吸收它们的量也逐渐减少。又如,土壤中的Cd水田,pE很低，Cd2+形成难溶的CdS干地，CdS被氧化为可溶性CdSO4一.参数的选择（1）无机污染物镉、汞、铜、铅、锌、镍、砷、氟化物等（2）有机污染物化学农药、石油类、洗涤剂及酚类、大肠杆菌、炭疽杆菌等（3）酸碱度、全氮、全磷等此外，对土壤污染物质积累、迁移和转化影响较大的土壤理化性质指标也应选取，供研究土壤污染的运动规律，但不一定参与评价附加参数主要包括有机质、氧化还原电位、石灰反应(又称“盐酸反应”、“泡沫反应”。用10％的稀盐酸滴加于含碳酸钙的土壤上产生泡沫的现象。)、易溶性盐、不同价态重金属的含量等。土壤监测项目的确定，主要考虑土壤污染物的来源，一般把主要污染物、成土因素决定的异常元素都列为被监测项目。二.评价标准土壤环境质量分类根据土壤应用功能和保护目标，划分为三类：Ⅰ类主要适用于国家规定的自然保护区、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤，土壤质量基本上保持自然背景水平。Ⅱ类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶、果园、牧场等土壤，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。Ⅲ类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤。土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。标准分级根据土壤评价的目的和要求确定评价标准，一般以《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）为标准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量。二级标准为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值。三级标准为保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值。表1土壤环境质量标准值（mg/kg）各类土壤环境质量执行标准的级别规定如下：Ⅰ类土壤环境质量执行一级标准；Ⅱ类土壤环境质量执行二级标准；Ⅲ类土壤环境质量执行三级标准。由于土壤受外界干扰的因素很多,对该标未规定者按下列标准进行评定：（P136）（1）以区域土壤背景值为评价标准。区域土壤背景值是指一定区或内，远离工矿、城镇和道路，无明显工业“三废”污染影响的土壤中有毒物质的平均含量。（2）以区域性土壤自然含量为评价标准。区域性土壤自然含量，是指在清水灌区内，采用与污水灌区内的自然条件、耕作栽培方式大致相同、同一类型的土壤中污染物的平均含量。（3）以土壤对照点含量为评价标准土壤对照点含量是针对未污染地区内，选择与污染地区自然条件、土壤类型和利用方式大致相同的土壤对照点，以一个对照点（或几个对照点的平均值）的污染物含量作为对照含量。第二节土壤环境质量现状评价土壤环境质量现状评价的目的是为了解一个地区土壤环境现时污染水平，为保护土壤、制订土壤保护规划和法规提供科学依据，为拟建工程进行土壤环境影响评价提供土壤背景资料。一.土壤环境质量现状调查土壤调查包括资料调查和现场实测调查资料调查主要是从有关管理、研究和行业信息中心等部门收集材料：（1）气象条件、地貌、水文状况、植被情况等。（2）所在区域的土壤类型、组成、特性、土壤元素背景值等。（3）周围工矿企业（包括乡镇村办企业）污染源分布情况。（4）周围生活垃圾填埋场、工业固体废物和危险废物填埋场等情况。（5）农药、肥料使用情况，是否施用过垃圾多元肥、稀土肥料、有机汞和有机砷制剂、污泥等，是否大量引进外源有机肥。级别一级二级三级土壤pH值自然背景6.56.5～7.57.56.5项目镉≤0.200.300.601.0汞≤0.150.300.501.01.5砷水田≤1530252030旱地≤1540302540铜农田等≤3550100100400果园≤―150200200400铅≤35250300350500铬水田≤90250300350400旱地≤90150200250300锌≤100200250300500镍≤40405060200六六六≤0.050.501.0滴滴娣≤0.050.501.0（6）灌溉条件、当地植物种类、分布及生长情况等。土壤环境质量状况优劣取决于它对植物和环境的影响，因此，在调查土壤环境质量状况时，也应了解农作物是否减产，农作物中的有毒物质含量（食用部分是否符合食品卫生标准、饲料部分是否符合饲料卫生标准）对地下水、地面水、大气是否有污染等。现场实测调查首先通过收集资料法获取有关资料，当这些资料不能满足要求时，再进行现场调查。现场调查包括布点、采样、确定评价因子即监测项目。（土壤环境质量监测的采样方法按NY/T395的规定执行）二.评价方法环境质量是各个环境要素优劣的综合概念。衡量环境质量优劣的因素很多，通常用环境中污染物质的含量来表达。人们希望从众多的表述环境质量的数值中找到一个有代表性的数值，简明确切地表达一定时空范围内的环境质量状况。环境质量指数就是这样一个有代表性的数，是质量好坏的表征，既可以表示单因子的，也可以表示多因子的环境质量状况。土壤环境质量的评价应主要依据各单项质量指数。若土壤中某一有害物质已对植物或环境造成污染影响，则该土壤就属污染土壤了；若采用综合质量指数，就有可能把污染问题掩盖了。当区域内环境质量作为一个整体与外区域进行区域比较或与历史资料进行整体的阶段性比较时，可以同时应用单项质量指数和综合质量指数进行评价。综合质量指数采用内梅罗（N.L.Nemerow）综合质量指数。1.单因子指数：最简单的环境质量指数是单因子环境质量指数，单因子环境质量指数的定义为：式中Ci为第i种污染物在环境中的浓度;Si为第i种污染物在环境中的评价标准。环境质量指数是无量纲数,表示污染物在环境中实际浓度超过评价标准的程度,即超标倍数。的数值越大表示该单项的环境质量越差。环境质量指数Ii的数值是相对于某一个环境质量标准而言的，当选取的环境质量标准变化时，尽管某种污染物的浓度并未变化，环境质量指数Ii的取值也会不同；因此在进行横向比较时需注意各自采用的标准。环境质量标准是根据一个地区或城市的功能来确定的，同时受到社会、经济等因素的制约。单因子环境质量指数只能代表某一种污染物的环境质量状况，不能反映环境质量的全貌，但它是其他环境质量指数、环境质量分级和综合评价的基础。2.分级污染指数确定各级污染起始值土壤显著受污起始值（Xa）：指土壤中某污染物恰超过评价标准的数值；土壤轻度污染起始值（Xc）：指土壤污染物超过—定限度，使作物体内污染物相应增加，以致作物开始遭受污染(即作物中污染物的含量超过其背景值)危害时土壤中该污染物的含量；土壤重度污染起始值（Xp）:指土壤污染物大量积累，作物受到严重污染，以致作物体内某污染物含量达到食品卫生标准时土壤中该物质的含量。确定污染等级和污染指数范围非污染Ci≤Xa，Pi≤1轻度污染Xa＜Ci≤Xc，l＜Pi≤2中度污染Xc＜Ci≤Xp，2＜Pi≤3重污染Ci≥XpPi＞33.均值型多因子指数：(1)均值型多因子环境质量指数的计算式为式中，n为参与评价的因子数，其余符号含义同单因子环境质量指数。均值型多因子环境质量指数的基本出发点是认为各种环境因子数对环境的影响是等价的。(2)内梅罗指数法：内梅罗指数法是当前国内外进行综合污染指数计算的最常用的方法之一。其计算公式为：(Ci／Si)max－土壤污染物中污染指数最大值(Ci／Si)ave－土壤污染指数的平均值一般综合污染指数小于或者等于1表示未受污染，大于1则表示已受污染，计算出的综合污染指数的值越大表示所受的污染越严重。内梅罗指数法的计算公式中含有评价参数中最大的单项污染分指数，其突出了污染指数最大的污染物对环境质量的影响和作用，克服了平均值法各个污染物分担的缺陷，但是其没有考虑土壤中各污染物对作物毒害的差别，而且最大值对所得结果的影响很大，有些时候可能会人为夸大一些因子的影响作用，同时根据内梅罗计算出来的综合污染指数，只能反映污染的程度而难于反映污染的质变特征，如果没有客观标准，在根据该指数进行污染程度的划分时，受到人为干扰因素的影响就会更大。(3)加权平均型综合指数cppiicpciiacaiiiiiXXXCPXXXCPXXXCPSCP321加权系数Wi的引入可以反映出不同的污染物对土壤环境影响作用的大小，其实质是通过加权对评价标准做了修正。但如果加权系数取值不合理，所得的评价结果就不能反映出实际的污染状况。iiiiiniiSCiPiWPWp污染物的分指数污染物的权重1