土壤重金属环境容量研究

图书标准信息

• 作者 成杰民；于光金；王明聪
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2017-03
• 版次 31
• ISBN 9787030522498
• 定价 78.00元
• 装帧 其他
• 开本 其他
• 纸张 胶版纸
• 页数 182页
• 字数 242千字

【内容简介】

本书从土壤环境容量基本概念、土壤环境容量的理论依据、土壤环境容量的确定、土壤环境容量模型、土壤环境容量预测、土壤环境容量的应用等方面论述了土壤环境容量理论基础。并以山东省主要类型土壤为例，从山东省土壤环境质量状况及其变化特征、山东省土壤重金属环境容量模型参数研究、山东省土壤重金属环境容量、山东省土壤环境容量预测等方面介绍了土壤重金属环境容量研究方和研究结果。本书还从土壤重金属环境容量信息系统研发工具、土壤重金属环境容量信息系统结构设计和功能设计、土壤环境容量信息系统详细设计和功能实现等方面介绍了土壤重金属环境容量信息系统开发。

精彩内容：

部分土壤环境容量基础理论1土壤环境容量基本概念随着现代化和农业的发展，我国一些地区的土壤已经受到了不同程度的污染。其他污染形式可以通过污水横流、黑烟滚滚、臭气熏天等外在表现形式向人们敲响警钟，而土壤污染常以一种“看不见的污染”形式存在，容易被人们忽视，致使这种危害极大的污染趁机蔓延开来。我国耕地土壤污染特点，一是以轻微、轻度重金属污染为主。据土壤污染状况调查公报数据，我国部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。土壤超标率为16.1％，其中重度污染点位占1.1％。耕地土壤点位超标率为19.4％，其中轻微、轻度、中度和重度污染超标点位分别为13.7％、2.8％、1.8％和1.1％，主要污染物为镉、镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃。镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％，重污染企业及周边土壤超标点位36.3％，固体废物集中处理处置场地土壤超标点位21.3％。可以看出，我国耕地土壤以轻微、轻度重金属污染为主。二是污染危害大。土壤污染造成有害物质在农作物中积累，并通过食物链进入人体，引发各种疾病，危害人类健康。据估算，每年受重金属污染的粮食达1200万t，造成的直接经济损失超过200亿元。我国受重金属污染的耕地面积已达2000多万hm2，每年出产重金属污染的粮食约1200万t（周启星等，2001），严重影响了农作物产量和农产品品质（krzaklewkiwetal.，2002；kimkketal.，2001;kimkm.etal.，1998），并通过食物链富集到人体，终对人类健康产生危害。目前，重金属还在通过农田的污水灌溉和污泥施用，农药、化肥和塑料薄膜的使用，大气中重金属的沉降以及含重金属废弃物的堆积等途径继续污染土壤（夏星辉等，1999）。土壤重金属污染过程具有、滞后、积累、不可逆和难治理的特点（骆永明，1999），土壤重金属污染一旦爆发，后果极其严重，如本的“痛痛病”经过了10~20年之后才被人们所认识，给人们造成了巨大的伤害（张甘霖等，1999；高太忠等，1999）。三是土壤污染治基础薄弱。目前，土壤污染的面积、分布和程度不清，土壤环境容量没有数据，导致治措施缺乏针对。如何土壤污染呢？这涉及土壤对污染物的环境容量问题。任何环境要素对开发或污染都有其的环境容量。如何正确认识环境容量和合理利用有限的环境容量，涉及人类生活和生产的许多方面，成为人们广泛关注的问题。同样，土壤作为环境要素之一，也具有的环境容量。在以往环境容量研究中，大气和水体容量研究较多，土壤环境容量研究较少。但随着人们对土壤净化能力的认识，土壤环境容量的研究也相应受到重视。美国、澳大利亚等国根据土地处理系统对污水的净化能力，计算了某一时间单元处理区的水力负荷与灌溉量。前联邦德国根据处理区的土壤理化质与吸附能，研究了重金属的化学容量与渗透容纳量（georgeag，1977）。我国从20世纪70年代初，逐渐开展了一些有关的研究（学院土壤背景值协作组等，1982）。1983年，我国将“土壤环境容量”研究列入科技攻关项目，至此，土壤环境容量进入了较系统的专题研究阶段。根据土壤环境容量历时近十年的系统研究，夏增禄等分别于1989年和年出版了土壤环境容量及其应用、中国土壤环境容量等专著，论述了我国主要土壤类型有关环境容量研究成果，揭示了土壤环境容量研究的一般内容和方，涉及某些污染物的生态效应、环境效应、吸附解吸、分组形态和有效态提取剂的筛选，污染物的净化规律与物流，各主要土类、部分亚类、土种的临界含量和环境容量，归纳分析了我国几种重金属生态效应、土壤临界含量和环境容量的地带分异规律及其影响因素，并进行了分区。其中土壤重金属的生态效应、临界含量、环境容量的地带分异规律和分区当时是先发售提出，但仅是初步结果，还需要继续丰富、提高、完善（夏增禄等，）。1984年，北京师范大学杨居荣、车宇瑚等发表了北京地区土壤重金属容量的研究一文，在建立土壤容量的数学模式上，利用图论工具建立了土壤容量的结构模型，将已有的等比级数的模型作为一个特例包括在内，为土壤容量模型的研究探索了一条新途径。以a为重点，提出了北京地区农田土壤中a、hg、cd、cr的土壤容量范围值，并对污染发展趋势进行了预测，为北京地区环境质量的控制与治理提供了依据。1988年，学院林业土壤研究所张学询、熊先哲等开展了辽河下游草甸棕壤重金属环境容量及其应用研究，该研究以土壤生态为研究中心、以污水灌溉为研究对象，基于草甸棕壤基本质，通过污染现状调查、敏感作物盆栽实验，依据土壤?植物、土壤?微生物、土壤?水体系各项指标，提出了汞、镉、铅、砷、铬的土壤临界含量。结合田间物质衡实验，建立土壤容量数学模型，综合计算出草甸棕壤的五种重金属环境容量。根据土壤容量，在污灌地区，制定了水质标准和污泥施用量，并进行了土壤环境的预测。“六五”期间，山东农业大学等四家单位进行了山东省主要农业土壤、粮食作物有毒元素背景值的研究。“七五”期间，山东省进行了土壤环境背景值的调查研究。以往的这些研究为进一步研究山东省主要土壤类型重金属的环境容量提供了基础和经验。1.1土壤环境容量20世纪60年代末，罗马俱乐部在增长的极限一书中曾提出了环境容量的问题。靠前上形成了共同的认识，即环境在条件下承受的能力是有限的，是有容量的，在人类社会的发展中要重视这一问题。环境容量这一概念被引用到环境科学领域则可以追溯到20世纪70年代。当时，为了保护人群健康，合理利用资源，促进经济发展，环境污染主要由制定的一些环境质量标准和污染物排放标准来控制。但是，由于对环境治理未虑生态循环和区域衡，缺乏环境容量的设想和止污染的体对策，因此，相继提出了环境容量和体控制的设想。简而言之，环境容量即是指某一环境区域内对人类活动造成影响的大程度容纳量。大气、水、土地等都有承受污染物的高限值，环境污染而言，污染物存在的数量超过大程度容纳量，这一环境的生态衡和正常功能会遭到破坏。土壤环境容量的概念尚在探索之中（王晓蓉，1993），简单地讲，是指时限，土壤环境单元对污染物的大程度允许负荷，在此允许限度之内，土壤生态系统的结构和功能处于正常状态，保持良好的生产能力，能够永续地提供符合食品卫生标准的农畜产品，并且不产生对地下水、地表水等环境的次生污染（夏增禄，1986）。王淑莹等（2004）认为“土壤环境容量是人类生存和自然条件生态不受破坏的前提下，土壤环境所能容纳的污染物的大程度负荷量”。卢升高等（2004）认为“土壤环境容量是在区域土壤指标标准的前提下，土壤遭污染所能接受的污染物大程度负荷”。张从（2002）将“土壤在环境质量标准的约束下所能容纳污染物的大程度数量”称为土壤环境容量，且随环境因素的变化以及人们对环境目标期望值的变化而变化。之，土壤环境容量（或称土壤负载容量）是指土壤环境单元，时限内遵循环境质量标准，既能维持土壤生态系统的正常结构与功能，保证农产品质量与生物学质量，同时也不造成环境污染时，土壤能容纳污染物的大程度负荷量。不同土壤其环境容量是不同的，同一土壤对不同污染物的容量也是不同的，这涉及土壤的净化能力。土壤环境容量是土壤环境科学领域的一项基础工作，它与土壤的质和土壤的环境条件关系密切。土壤环境容量研究，以土壤生态为中心，以维持该系统的生态衡和良循环为目的。通常对污染物进入土壤后的植物效应，如植物的生理、生态效应，污染物对产量的影响及在植物器官中的残留、累计等研究较多。一般来说，土壤环境容量主要通过研究土壤环境背景值、临界值、典型污染物迁移转化系数、数学模型等方面来进行。其中，土壤环境容量的确定又以土壤污染物临界含量和污染物迁移转化系数的确定为关键（夏增禄等，1988；georgeag，1977）。1.2土壤静态环境容量和土壤动态环境容量1.2.1土壤静态环境容量土壤静态环境容量是指在的土壤环境单元和的时限内，定污染物不参与土壤圈物质循环情况下所能容纳污染物的大程度负荷量，即土壤污染起始值和大程度负荷值之间的差值。若以土壤环境标准作为土壤环境容量的大程度允许极限值，则该土壤环境容量的计算值，便是土壤环境标准值减去背景值（或本底值）（陈怀满等，2002）。1.2.2土壤动态环境容量土壤静态环境容量虽然反映了污染物生态效应所容许的大程度容纳量，但尚未虑和顾及到土壤环境的自净作用与缓冲能，即外源污染物进入土壤后的累积过程中，还要受土壤环境地球化学背景与迁移转化过程的影响和制约，如污染物的输入与输出、吸附与解吸、固定与溶解、累积与降解等，这些过程都处于动态变化中，其结果都能影响污染物在土壤环境中的大程度容纳量。因而目前的环境学界认为，土壤环境容量应是静态容量加上这部分土壤的净化量，才是土壤的环境容量或土壤的动态环境容量。所以，土壤动态环境容量指在的环境单元和时限内，定污染物参与土壤圈物质循环时，土壤所能容纳污染物的大程度负荷量。1.3土壤表观环境容量、相对容量和安全容量1.3.1土壤表观环境容量以研究方，在条件下获得的土壤环境容量称为土壤表观环境容量。土壤作为一个复杂的体系，其环境容量受土壤类型、污染物种类和形态、环境条件、指示生物等多种因素影响，表观环境容量不能反映土壤对污染物的大程度容纳量，因此必需修正。修正方一直是亟须探讨的问题。1.3.2土壤相对容量静态环境容量公式只是研究土壤单一重金属元素环境容量，而对于某区域土壤环境容量而言，往往需要综合虑各污染元素的综合环境容量。它不是简单将

【目录】

前言
部分土壤环境容量基础理论1
1土壤环境容量基本概念3
1.1土壤环境容量5
1.2土壤静态环境容量和土壤动态环境容量6
1.2.1土壤静态环境容量6
1.2.2土壤动态环境容量6
1.3土壤表观环境容量、相对容量和安全容量6
1.3.1土壤表观环境容量6
1.3.2土壤相对容量6
1.3.3土壤安全容量7
1.4土壤环境容量区域分异7
2土壤环境容量的理论依据8
2.1土壤环境的自净作用8
2.1.1物理净化作用9
2.1.2化学净化作用9
2.1.3生物净化作用9
2.1.4影响土壤环境净化作用的主要因素10
2.2土壤环境的缓冲能11
2.2.1狭义的土壤环境缓冲能11
2.2.2广义的土壤环境缓冲能11
2.2.3影响土壤缓冲的主要因素12
3土壤环境容量的计算依据13
3.1土壤背景值、临界值、标准值13
3.1.1土壤环境背景值及其对土壤环境容量研究的意义13
3.1.2土壤临界值及其对土壤环境容量研究的意义14
3.1.3土壤标准值及其对土壤环境容量研究的意义16
3.2影响土壤环境容量的因素18
3.2.1土壤类型18
3.2.2土壤理化质18
3.2.3自然环境条件18
3.2.4土壤环境的生物学特18
3.2.5社会技术因素19
4土壤环境容量模型20
4.1土壤环境静态容量模型20
4.1.1模型参数的确定21
4.1.2计算实例21
4.1.3存在的问题22
4.2土壤环境动态容量模型23
4.2.1数学模型23
4.2.2模型参数的确定26
4.2.3计算实例27
4.2.4存在的问题29
4.3其他土壤环境容量模型29
4.3.1土壤相对容量模型29
4.3.2土壤安全容量30
4.3.3土壤环境容量预测模型31
5土壤环境容量的应用与研究中存在的问题32
5.1土壤环境容量的应用32
5.1.1制定土壤环境质量标准32
5.1.2制定农田灌溉水质标准和污水灌溉标准32
5.1.3制定农田污泥施用标准32
5.1.4进行土壤环境质量评价33
5.1.5进行土壤污染预测33
5.1.6进行污染物量控制34
5.1.7制定农业生产对策34
5.2土壤环境容量研究中存在的问题34
5.2.1缺乏对污染物进入土壤后的生物化学过程研究34
5.2.2缺乏对有机污染物土壤环境容量研究34
第二部分土壤重金属环境容量研究
6土壤重金属环境容量模型参数研究39
6.1植物吸收系数39
6.1.1材料与方39
6.1.2主要土壤类型中cu的植物吸收系数41
6.1.3主要土壤类型中zn的植物吸收系数45
6.1.4主要土壤类型中pb的植物吸收系数48
6.1.5主要土壤类型中cd的植物吸收系数51
6.1.6小结54
6.2淋溶系数54
6.2.1材料与方55
6.2.2淋溶液中重金属元素含量随淋溶次数的变化56
6.2.3不同土壤中各重金属元素有效指数的变化61
6.2.4主要土壤类型中重金属的淋溶系数62
6.2.5小结63
6.3径流系数63
6.3.1土壤侵蚀量计算64
6.3.2土壤重金属径流迁移系数计算方70
6.3.3主要土壤类型中重金属的径流迁移系数70
6.3.4小结71
6.4土壤重金属残留率71
6.4.1植物对重金属的吸收率计算71
6.4.2土壤中重金属的渗漏率计算72
6.4.3土壤中重金属的径流迁移系数计算72
6.4.4土壤中重金属的残留率计算72
6.5结论73
7山东省土壤重金属环境质量状况及其变化特征74
7.1研究区概况74
7.2研究方75
7.2.1布点采样75
7.2.2分析方78
7.2.3土壤环境质量综合评价方79
7.2.4土壤重金属积累速率计算方79
7.2.5数据处理与制图方80
7.3山东省农田土壤重金属全量分布特征80
7.3.1农田土壤理化质80
7.3.2农田土壤重金属全量统计值和主要类型土壤环境背景值82
7.3.3农田土壤重金属全量分布特征84
7.4山东省农田土壤重金属环境质量综合评价90
7.51989～2009年山东省土壤重金属环境质量变化特征94
7.5.1农田土壤重金属全量变化特征94
7.5.2农田土壤重金属有效态含量变化特征98
7.5.3农田土壤重金属有效指数变化特征100
7.5.4农田土壤理化质、全量与有效态间的相关分析101
7.61989～2009年山东省土壤重金属全量积累速率101
7.7结论102
8山东省土壤重金属环境容量研究104
8.1山东省主要土壤类型重金属环境容量104
8.1.1主要土壤类型重金属元素的环境背景值和临界值104
8.1.2主要土壤类型重金属静态环境容量105
8.1.3主要土壤类型重金属动态环境容量105
8.1.4小结106
8.2山东省农田土壤重金属环境容量计算107
8.2.1农田土壤重金属的限定值107
8.2.2农田土壤重金属静态环境容量108
8.2.3农田土壤重金属相对环境容量108
8.2.4小结113
8.3山东省不同植被类型土壤重金属环境容量计算113
8.3.1不同植被类型土壤中重金属的背景值和允许限值114
8.3.2不同植被类型土壤中重金属静态环境容量115
8.3.3不同植被类型土壤中重金属动态环境容量115
8.3.4小结116
8.4山东省典型开发区土壤重金属环境容量117
8.4.1典型开发区土壤重金属环境质量评价117
8.4.2土壤重金属静态环境容量121
8.4.3土壤重金属相对环境容量及综合相对环境容量分级122
8.4.4小结123
9山东省土壤重金属环境容量预测125
9.1土壤环境容量预测方125
9.2重金属输入量等于控制输入量126
9.2.1单一元素达到环境容量年限预测126
9.2.2多元素综合环境容量年限预测126
9.3重金属输入量大于控制输入量130
9.4结论134
……
第三部分土壤重金属环境容量信息系统研发
参文献178