11第四章_土壤的环境背景值与容量解析
土壤环境调查与分析PPT课件
土壤矿物质元素的相对含量与地球表面岩石圈元素的 平均含量及其化学组成相似。
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（二）土壤有机质
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（三）土壤水和空气
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二、土壤性质
吸附性 与土壤中胶体物质密切相关
酸碱性 受生物、气候、地质、水文条件综合影响 极酸性 pH＜ 4.5 极碱性 pH＞ 9.5 强酸性 pH＞4.5~5.5 强碱性 pH＞ 8.5~9.5 酸性 pH＞5.5~6.0 碱性 pH＞7.5~8.5 酸性 pH＞6.0~6.5 弱碱性 pH＞7.0~7.5 中性土 pH6.5~7.0 我国土壤pH大多在45~8.5范围内，并呈东南酸西北碱的规律
五、土壤质量标准
土壤环境质量标准(GBl5618—1995) 无公害农产品蔬菜产地土壤环境质量指标(GB／ T18407—2001) 无公害农产品茶叶产地土壤环境质量指标(NY5020— 2001)
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土壤环境质量监测方案
土壤监测方案是在调查研究的基础上，通过综合分 析，确定监测目的、计划监测采样与布点、选择监 测方法、建立质量保证程序和措施、提出监测数据 处理要求，最终全面安排实施计划 一、监测目的
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四 土壤污染
定义：当进入土壤的污染物质量和 速度超过土壤能承受的容量和净化 速度时，就破坏了土壤环境的自然 动态平衡，使污染物的积累逐渐占 据优势，引起土壤的组成、结构、 性状改变，功能失调，质量下降， 导致土壤环境污染。
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污染源
天然污染源：矿物风化后自然扩散，火山爆发后降 落的火山灰等。
Ⅲ类土壤：林地土壤及污染物容量较大的高背景值 土壤，矿山附近土壤，质量基本不对植物和环 境造成危害和污染。执行三级标准
土壤的环境背景值与容量PPT演示课件
了解某地区土壤环境背 景值与容量，为土地利 用和规划提科学依据。
评估方法
采集该地区不同类型土 壤样品，进行理化性质 分析，结合地理信息系 统（GIS）技术进行空 间分析。
评估结果
该地区土壤环境背景值 较低，但土壤容量相对 较高，适合发展农业和 林业。
某地区土壤污染治理案例
治理目的
降低土壤中重金属和有机污染物的含量，保障生 态安全和人体健康。
土壤环境背景值是评估土壤质量、环境污染程度和制定土壤环境标准的重要依据。
土壤环境背景值的意义
了解土壤环境背景值有助于判断 土壤质量的好坏，评估土壤污染
程度和潜在的环境风险。
通过比较土壤环境背景值与实际 测量值，可以判断某一地区的土 壤是否受到人为活动的影响，以
及影响的程度和范围。
土壤环境背景值还可以为制定土 壤环境质量标准、土壤污染控制 标准和土地利用规划提供科学依
在进行土壤环境管理和污染治理时，需要综合考虑土壤环境背景值和容 量的关系，采取科学合理的措施来保护土壤环境。
通过了解和掌握土壤环境背景值与容量的关系，可以更好地评估土壤环 境的健康状况和生态功能，为制定科学合理的环境保护政策提供依据。
04
土壤环境背景值与容量的 应用
在土壤污染治理中的应用
01
土壤环境背景值是评估土壤污染程度的重要依据，通过与背景值的比较，可以 确定污染物的来源和程度。
在土地规划中，需要避免在土壤环境敏 土地规划还需要考虑土壤的保护和修复，
感区域进行高污染、高风险的开发活动， 对于受到污染的土壤，需要采取相应的
同时也要合理规划土地利用方式，减少 措施进行治理和修复，使其达到或接近
污染物排放。
背景值。
在农业可持续发展的应用
土壤环境背景值与环境容量
2)布点方法
分块随机 根据收集的资料，如果监测区域内的土壤有明显的几种类
型，则可将区域分成几块，每块内污染物较均匀，块间的差异 较明显。将每块作为一个监测单元，在每个监测单元内再随机 布点。
系统随机
将监测区域分成面积相等的几部分（网格划分），每网格 内布设一采样点，这种布点称为系统随机布点。
区域内土壤污染物含量变化较大，系统随机布点比简单 随机布点所采样品的代表性要好。
贫血、食欲减退、腹泻), 中枢
神经受损、个别出现龋齿
Se
心肌病、克山病、大骨节病、肌 肉营养不良、心悸哽塞、乳腺癌
蹒跚病、龋齿病、动物畸形
I 地性甲状腺肿、地方性呆小症 甲状腺肿、甲状腺机能亢进
2. 地方病
自然疫源性（生物源性）：病因为微生物和寄生虫，是 一类传染性的地方病。
化学元素性（地球化学性， geo-chemical disease ） 病因为当地水或土壤中某种（些）元素或化合物过多、
2.化学试剂提取法——化学容量法 以有害物在土壤中达到致害生物时的有效浓度为指标，确定土
壤容量的方法。
优点：简便易行，且指标便于统一。
常用的化学提取剂：
稀酸溶液：0.1M HCl, 0.05MHCl, 1M HOAc, 1M HNO3 提取含专 性吸附的成分
弱碱溶液：0.5M NaHCO3, 0.5M Na2CO3, 提取石灰性土壤有效砷 缓冲溶液：HOAc-NH4OAc(pH 7.0 4.8) 中性盐溶液：1M NH4OAc, 1M MgCl2, 0.01M CaCl2, 1M NH4NO3, 0.1M NaNO3 提取交换态金属 螯合剂：0.02-0.05M EDTA, 0.005M DTPA溶液和 EDTA + (NH4)2CO3、 DTPA+CaCl2+TEA
11第四章土壤的环境背景值与容量
土壤环境容量的数学模式
土壤生态系统与其边界环境中其它诸多参数构成的定量关系。
M—耕层土重（t/hm2) Ci—i元素的土壤环境标准（mg/kg） Cbi—i元素的土壤背景值（mg/kg）
土壤静容量(Cso) = M(Ci-Cbi)
各种污染物和元素在土壤中都市处于一个动态的平衡过程； 有输入与输出、固定与释放、累积与降解和净化等过程。
土壤背景值研究及其意义
土壤背景值研究是以土壤学特别是土壤分析为主线，涉 及多学科，技术要求高的一个系统。具有较严密的结构性、 整体性及目的性，对各子系统独有严格的技术质量控制。 土壤背景值在土壤污染评价，污水灌溉(wastewater irrigation)与作物施肥(fertilization)上是不可缺少的依据。 环境质量评价(environmental quality evaluation) 土地资源评价(land resource assessment) 国土规划(territorial planning) 土壤环境容量(soil environment capacity) 土壤污染评价 农田施肥 环境医学(environmental medicine) 食品卫生(food hygiene)
2.利用土壤背景值确定土壤环境质量基准值方法 1）.利用背景值代替基准值 如：加拿大 安大略省 1978年 规定Cd Ni Mo 2）.土壤背景值加标准差等于基准值 如：我国 1970年 荷兰 3）.以高背景区土壤元素平均值作为基准值
二、土壤环境背景值在农业生产上 的应用
1.利用背景值预测土壤有效态元素的含量 土壤有效态元素=元素背景值*土壤元素活性
土壤环境静容量——土壤污染物的基准含量（土壤背 景值）和最大负荷量(Carrying capacity)之差。 土壤环境动容量——土壤污染物累积过程中，土壤通 过一系列自净过程所能净化的污染物数量。 确定重金属土壤临界含量的依据
土壤背景值名词解释
土壤背景值名词解释在自然界中，物质总是在不停地运动着。
因此物质也就有了状态之分，即相对静止的物质称为状态相同，而相对运动的物质称为状态不同。
土壤就是由多种物质组成的，而且还处于不断的运动状态之中。
土壤的各种状态要通过土壤本身的物理性质和化学性质来表现出来，其中最重要的就是土壤背景值。
下面我们就看看有关土壤背景值的名词解释吧！一、自然背景值：是指土壤的形成过程、母质类型、岩性、地形、植被、水文等所形成的土壤本身所具有的特征，这些特征主要包括两个部分：二、土壤基础背景值：指土壤本身特征固有的背景值。
它的数值较高，所包括的土壤信息最全面，其包含的土壤资料最丰富，因此应用价值也最大。
土壤背景值，包括空气-土壤比值和空气-植被比值两项。
1．背景值的物理意义：指已知纯物质组成的土壤其背景含量(r)与已知纯物质组成的标准土的相应含量(r1)。
也可以说是指土壤本身对大气中可交换性的百分数。
2．背景值的生物学意义：指土壤中微生物和植物残体作为养分吸收后经氧化还原反应而产生的还原态无机磷化合物的含量。
3．背景值的土壤地球化学意义：是指土壤中存在的元素及化合物随时间而发生变化的过程及其规律。
4．背景值的环境学意义：指土壤本身以及周围介质对人体健康的影响。
三、土壤背景值的研究方法：土壤背景值的研究一般采用模拟法，它主要包括：1．土壤背景值和未污染土壤基础背景值的求取； 2．土壤背景值和标准土的背景值的求取； 3．土壤背景值的计算。
2．背景值的生物学意义：指土壤中微生物和植物残体作为养分吸收后经氧化还原反应而产生的还原态无机磷化合物的含量。
3．背景值的土壤地球化学意义：是指土壤中存在的元素及化合物随时间而发生变化的过程及其规律。
4．背景值的环境学意义：指土壤本身以及周围介质对人体健康的影响。
(环境管理)环境土壤学讲义
《环境土壤学》讲义SATELLITE第一章绪论第一节土壤与生态系统1.土壤的概念定义1：存在于地球表层的含有生命物质，植物可以生长的自然集合体。
定义2：土壤是能产生植物收获物的地球陆地的疏松表层，是岩石圈，水圈，大气圈和生物圈相互进行物质循环和能量转换的产物，是在母质（岩石及其风化物）、气候、生物、地形、时间等因素相互作用下形成的自然体。
土壤圈Pedosphere：地球陆地表层由所有土壤所构成的具有重要特征的圈层。
土壤圈是地球圈层结构中具有重要作用的一个圈层，界于岩石圈和大气圈、生物圈、水圈之间。
成土条件Siol Forming Condition：s = f(cl,o,r,p,t)式中：s土壤soilcl气候climateo生物organism (Vegetation)r地形reliefp岩石或母质rock or parent materialst 时间(年龄) timeThe type of soil developed depends on the amount of time a parent material on a specific topography is exposed to the effects of climate and vegetation. "Why do I have so many different soil series on my land?" The answer is quite simple. If you had three parent materials on five topographies developed under two vegetations, one climate, and two periods of time, you would have the following number of soil series: 3 parent materials × 5 topographies × 2 vegetations × 1 climate × 2 time intervals = 60 soil series（土系）.土壤的作用Role of Soil:They help supply our food, support our homes and highways, act as building materials for our construction, absorb our waste materials, and give us many beautiful and scenic areas for relaxation and recreation." The wealth of a nation lies in her soils and their intelligent development." --- Richard Gordon我国主要的土壤类型：砖红壤，红壤，黄壤，暗棕壤，黑土，紫色土，水稻土，荒漠土。
土壤环境背景值与环境容量
2. 地方病
1）碘缺乏或过量引起的地方病
由地区性土壤环境中碘元素含量过低(如山区)，或含量过高( 如沿海)造成。 缺碘分布
2.样点的设置与布局 1）样点数设置—因被测物质含量变异情况而定。
变异大者，样点数多，变异小者样点数少 母质，水文均一：土种变异小，样点数少些。 地貌、母质和水文变异较大：土样变异大，样点数多些。 1985年我国农业土壤背景值研究：9个片区，约43万km2 ，样点 布置总数平均41/ km2。 陕西黄土高原和黄河下游：地形最平坦，母质、水文条件均一， 样点数平均13-27个／万km2。 贵州、四川：地貌复杂、母质类型繁多，土壤变异大，平均为 4-185个／万km2。
2)布点方法
简单随机
将监测单元分成网格，每个网格编上号码，决定采样点样 品数后，随机抽取规定的样品数的样品，其样本号码对应的网 格号，即为采样点。
随机数的获得可以利用掷骰子、抽签、查随机数表的方法。 关于随机数骰子的使用方法可见GB10111《利用随机数骰子进 行随机抽样的办法》。
简单随机布点是一种完全不带主观限制条件的布点方法
自然土壤剖面示意图 农业土壤剖面示意图
长:1.5m 宽:0.8-1m 深：视地形和作物定
观 察 面
用竹刀自下而上分层采取0.5-1.0kg土壤，用布袋收集，在室内 风干。在运输与风干过程中尽量避免尘埃落入，保证采后无污 染。经过磨制过尼龙筛，供分析用。
（二）土样的采集与分析 环境背景值分析的重点是微量元素，特别是有毒元素，保证分
第四章土壤污染化学第二节污染物在土壤-植物体系中的迁移及其机制
5. 施肥
施肥可以改变土壤的理化性质和重金属的存在形态， 因此也会影响重金属在土壤——农作物系统中的迁移 转化，但影响机制十分复杂。 以磷肥为例，磷酸根能与Cd形成共沉淀而降低Cd的 有效性，施用磷肥可以抑制土壤Cd污染; 此外，P和As 是同族元素，二者存在竞争吸附，施用磷肥能有效地 促进土壤As的释放和迁移，使As不易富集在植物的根 际土壤中，从而降低了As的生物有效性。
（1）pH值
pH值的大小显著影响土壤中重金属的存在形态和土壤对 重金属的吸附量。
原因：土壤胶体一般带负电荷，而重金属在土壤-农作物 系统中大都以阳离子的形式存在，因此，土壤pH越低，H+ 浓度越高，重金属被解吸的越多，其活动性就越强，向生 物体内迁移的数量越大。 土壤中以阴离子状态存在的重金属，情况正好相反。
土壤背景值中含量较高的元素有：Mn、Cr、Zn、Cu、 Ni 、 La 、 Pb 、 Co 、 As 、 Be 、 Hg 、 Se 、 Sc 、 Mo (mg/kg)
2.土壤重金属污染土壤的特点
重金属不被土壤微生物降解，可在土壤中不断积累，也 可以被植物富集，并通过食物链在人体内积累，危害人体 健康。
2. 重金属在土壤剖面中的迁移转化规律
土壤柱淋溶实验表明：淋溶液中Hg、Cd、As、Pb95%以 上被土壤吸附。 在土壤剖面中，重金属无论是其总量还是存在形态，均表 现出明显的垂直分布规律，其中可耕层成为重金属的富集 层。������ 土壤中的重金属有向根际土壤迁移的趋势，且根际土壤中 重金属的有效态含量高于土体，这可能与植物根系的特性 和分泌物有关。
2. 铜
土壤中铜含量在2-100mg/kg之间，平均含量为20mg/kg。 污染土壤中的铜主要在表层积累，并沿土壤的纵深垂直分 布递减，这是由于进入土壤的铜被表层土壤的黏土矿物吸 附，同时，表层土壤的有机质与铜结合形成螯合物，使铜 离子不易向下层移动。
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土壤环境静容量——土壤污染物的基准含量（土壤背 景值）和最大负荷量(Carrying capacity)之差。 土壤环境动容量——土壤污染物累积过程中，土壤通 过一系列自净过程所能净化的污染物数量。 确定重金属土壤临界含量的依据
体系
土壤——植物体系
作物效应
土壤——微生物体系
生化指标 微生物计数 保持土壤生态处于良性循环
2.利用土壤元素活性可推算土壤有效态元素 数量 土壤元素全量=应有有效态含量/活性比率
三、土壤环境背景值与人类健康
人体血液与地壳中的18种元素含量显著相关： 铁、锌、碘、钴、矾、锰、铬、钼、硒、铜、 铝、砷、铅、镉、镍、汞 土壤中某些元素含量的巨大变化已引起明显的 病变，即所谓的地方性疾病。 1.地方性甲状腺肿 2.地方性氟病 3.克山病
4.大骨节病 5.水俣病 6.痛痛病 7.砷中毒 8.铅中毒
四、土壤环境背景值异常在找矿上的意义
土壤背景值元素来源于母岩、母质，因此， 土壤背景值是母岩、母质化学特征的反映，土 壤中某些化学元素背景值异常，可能是成矿元 素的指示标志，是区域找矿的依据。
第三节 土壤环境容量
一、概念
Environmental capacity 环境容量
2).分析质量控制 A严格遵守分析化学操作规则和要求 B标准液配制要符合要求 C分析中要做空白试验 D设置统一参考样品，以控制实验室分析质量 E采用平行试验来控制样品分析的精密度 F用土壤标样来控制分析的准确度 5.数据统计分析 1）.先确定元素浓度的概率分布类型 拟和度检验 检验方法
2）.土壤元素背景值计算 数字符合正态分布，采用算术平均值与标准 差作代表值 数字符合对数正态分布，采用几何平均值与 几何标准差作代表值 数字符合偏态分布，则需经正态化处理，再 按正态分布方式进行计算 6.元素环境背景值的表示方法
3.样品处理 布袋收集、室内风干、过尼龙筛 全量分析 100目 0.149mm 有效成分 10目 2mm 4.样品室内分析与质量控制 1）.消解方法 A硝酸-氢氟酸-高氯酸 原子吸收、原子荧光 等离子发射光谱和分光光度法测定 B碳酸钠-氧化钠熔融法 等离子发射光谱测定 稀土元素 ICP-AES C 固体粉末 中子活化分析 X-荧光光谱分析
第四章 土壤的环境背景值与容量
第一节 土壤环境背景值概述
一、概念 指未受或少受人类活动（特别是人为污染）影 响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。 实际上，土壤背景值只能代表土壤某一发展、演 变阶段的一个相对意义上的数值，即严格按照土壤 背景值研究方法所获得的尽可能不受或少受人类活 动影响的土壤化学元素的原始含量。
土壤背景值研究及其意义
土壤背景值研究是以土壤学特别是土壤分析为主线，涉 及多学科，技术要求高的一个系统。具有较严密的结构性、 整体性及目的性，对各子系统独有严格的技术质量控制。 土壤背景值在土壤污染评价，污水灌溉(wastewater irrigation)与作物施肥(fertilization)上是不可缺少的依据。 环境质量评价(environmental quality evaluation) 土地资源评价(land resource assessment) 国土规划(territorial planning) 土壤环境容量(soil environment capacity) 土壤污染评价 农田施肥 环境医学(environmental medicine) 食品卫生(food hygiene)
人类生存和自然生态不受损害前提下，环境所能容纳 污染物的最大负荷量。
Soil environmental capacity土壤环境容量
土壤环境单元一定时限内遵循环境质量标准，既保 证农产品产量和生物学质量，同时也不使环境污染时， 土壤所能允许承纳的污染物的最大数量或负荷量。 土壤环境容量 = 静容量 + 动容量
土壤环境背景值研究技术系统
情报检索子系统 样品采集子系统 样品处理、保存子系统 室内分析质量控制子系统 统 一 参 考 样 品 统 一 分 析 方 法 标 准 参 考 物 质 编制程序 自检 互检 外检 计算机处理 异常值判断剔除 数据分布类型检验 可靠性检验 数理统计、检验子系统 背 景 值 制图技术子系统
标 准 溶 液
模 拟 消 解 液
第二节 土壤环境背景值的应用
一、土壤环境背景值是制定土壤环境质量标准的依据 1.土壤环境质量标准 是为了保护土壤环境质量，保障土壤生态平衡，维护人体 健康而对污染物在土壤环境中的最大允许含量所做的规定， 是环境标准的重要组成部分，是国家环境法规之一。 土壤环境质量基准值：土壤污染物对生物与环境不产生不良或 有害影响的最大剂量或浓度。 由污染物同特定对象之间的剂量-反应关系确定。 土壤环境质量标准以土壤环境质量基准值为依据，并考虑社会、 经济和技术等因素，经综合分析制定。一般具法律强制性。 原则上，土壤环境质量标准≤土壤环境质量基准值。
2.利用土壤背景值确定土壤环境质量基准值方法 1）.利用背景值代替基准值 如：加拿大 安大略省 1978年 规定Cd Ni Mo 2）.土壤背景值加标准差等于基准值 如：我国 1970年 荷兰 3）.以高背景区土壤元素平均值的应用
1.利用背景值预测土壤有效态元素的含量 土壤有效态元素=元素背景值*土壤元素活性
重 要 的 实 用 意 义
二、土壤背景值研究现状 三、土壤背景值研究方法 1.情报检索与资料收集 2.土壤样点的布置与采集 1）.布点 A根据调查研究的任务、范围来确定采样单元 B根据土壤类型布点 C样点要均匀分布，有适当的密度
2）.野外选点 遵循原则： A分析野外土壤环境，选在土壤类型特征典型地段上 B不在多种土壤镶嵌分布、多种母质交错分布地段选点 C样点的土壤剖面应发育完整、层次清楚、无人为干扰、 具代表性 D样点应选在远离城镇、居民点、铁路、公路等可能发 生污染的位置 E农业土壤选点要避开污灌、施农药化肥和堆肥地块 3）.样品采集 挖剖面采集