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1、环境土壤学第 四 章 土壤背景值与环境容量第 四 章 土壤背景值与环境容量 掌握 1.环境本底值、背景值、基线值的区别与联系 2.土壤背景值的概念及其与地方病和污染病的关 系 3.土壤环境容量的概念 4.土壤重金属临界值及土壤重金属环境容量的含 义 5.土壤重金属生物学容量和化学容量的含义及关 系 6.土壤背景值和土壤环境容量的应用4.1 环境本底值、背景值、基线值的概念 1.环境本底值（绝对的） 环境本底值是指环境要素在未受人类活动的 影响下，其化学元素的自然含量和能量值。 4.1 环境本底值、背景值、基线值的概念 2.环境背景值（相对的） 环境背景值是指在目前的环境条件下，研究 区域内相对
2、清洁区(人类活动影响相对较小的 地区)化学元素的含量及能量值。该值已经包 含了一定程度的人为影响，它是环境本底值 向环境现状值过渡的一个数值。4.1 环境本底值、背景值、基线值的概念 3. 环境基线值 环境基线值是指在环境影响评价中，评价区 环境参数的目前水平值。即环境现状值。 在进行环境影响评价时，要把拟建工程的影 响预测值叠加在环境现状值之上，才可确定 出拟建工程对环境的影响程度，所以用“基线 ”这一名词来突出该数值的特点。4.2 环境本底值、背景值、基线值的区别 1.三者在时间上的区别 三者的时间关系可以用表示为： 人类活动干扰前(本底值) 人类活动开始干扰(背景值) 人类活动干扰的现状
3、(基线值)。4.2 环境本底值、背景值、基线值的区别 2.三者从获得途径上的区别 环境本底值的获得只能是运用数学推断的方法。 环境背景值的获得可以通过采样分析，运用数理 统计等方法，检验分析结果，然后取分析数据的 平均值(或数值范围)作为背景值。 环境基线值是通过常规的环境监测分析，对研究 区进行系统的监测，运用环境质量现状评价处理 监测结果的方法获得。4.2 环境本底值、背景值、基线值的区别 3.在应用方面的区别 环境本底值无法准确的获得，失去了其应用的价 值。 环境背景值比较容易获得，并且允许有一定程度 的人类活动的干扰，这就比较客观和现实地反映 了当代环境物质的一般水平，该值可作为评价标
4、 准来衡量环境要素的质量或污染程度。 环境基线值仅限于环境影响评价时应用。4.3 土壤背景值 1. 土壤背景值的概念 (1) 土壤背景值是指土壤在自然成土过程中所形 成的固有地球化学组成和含量。 (2) 在未受或少受人类活动影响下，尚未受或少 受污染和破坏的土壤中化学物质的组成和含量。 ( 3) 土壤背景值所代表的是一定的区域条件下的 元素含量，而不能只是代表一个土壤类型或剖面 的状况，它是一定的环境区域范围内的各种土壤 的元素含量的统计平均值代表其范围值。用以衡 量区域内土壤中元素水平是否异常的参比标准。4.3 土壤背景值 2. 土壤背景值与地方病和污染病的关系 地球上的生物都是在地壳上生长
5、繁育起来的 。据研究结果表明，人体血液与地壳中的18 种元素（铁、锌、碘、钴、钒、锰、铬、钼 、硒、铜、铝、砷、锑、铅、锡、镉、镍、 汞）含量呈显著性相关。 地方病定义 在某些特定地区内相对稳定并经常发生的、 呈地方性发病特点的一类疾病，通称地方病 。 中国是地方病（endemic disease)病情严重 的国家，全国各省份至少有1种以上的地方 病，迄今，地方病仍是严重威胁我国人民身 体健康和生命的疾病，构成了我国广大农村 最主要的公共卫生问题之一。 我国地方病现状 地方病按其致病原因分为5类： 地球化学性疾病、地方性寄生虫病、与特定生产方式有关的 疾病和原因未明的地方病，其中原因未明的地方
6、病，一旦查 清病因，也将归入上述四类中。 1. 地球化学性疾病：碘缺乏病、饮水型地氟病、饮水型地砷 病、地方性硒中毒、地方性急性钡中毒（痹病）等; 2. 自然疫源性疾病：血吸虫病、鼠疫、森林脑炎、布鲁氏菌 病等; 3. 地方性寄生虫病：疟疾、丝虫病、包虫病等; 4. 与特定生产生活方式有关的疾病：燃煤型氟中毒、饮砖 茶型氟中毒、燃煤型砷中毒、库鲁病（食死人脑所致）、烧 热病（食用棉籽油致棉酚中毒）、肉毒中毒（主要食用自制 豆制品和其它发酵食物中毒）； 5. 原因未明地方病：克山病、大骨节病、趴子病、乌脚病等 。我国地方病现状 上述各类地方病中，我国曾纳入重点地方病防治管理的有8 种，分别是血吸
7、虫病（schistosomiasis)、克山病（ Keshan disease)、大骨节病（Kashin-Beck disease)、 碘缺乏病（iodinedeficiency disease)、地方性氟中毒（ endemic fluorosis)、地方性砷中毒（endemic arsenism) 、鼠疫（plague)和布鲁氏菌病（burcellosis)。 目前，在这8种地方病中有3种已经不被纳入重点地方病防治 管理范围，包括血吸虫病、鼠疫和布鲁氏菌病。 上述重点地方病是我国主要的地方病，其病情严重，危害极 大，病区面积广泛，我国31个省、自治区、直辖市都不同程 度地存在地方病的流行，受
8、威胁人口超过5亿，各类病人数 千万，不仅给社会带来巨大经济负担，还成为当地居民因病 致贫、因病返贫的主要原因之一。由于目前我国地方病重病 区主要分布在西部地区，地方病成为拉大东西部差距，阻碍 西部经济发展的主要原因之一。 4.3 土壤背景值 元素与人体健康的关系元 素过过低的后果过过高的后果汞未发现发现水俣病镉镉未发现发现痛痛病、致癌、致心血管病、高血压压、 肺肾损伤肾损伤 砷哺乳动动物可能必需、仔动动物缺可致 生长长速度缓缓慢，皮毛较较粗、细细胞 损伤损伤 及脾肥大皮肤癌、肺癌、血管末稍病、皮肤角化 病铅铅目前仅发现仅发现 鼠类类必需，可使鼠类类 患贫贫血症中枢神经损伤经损伤 ，行走蹒蹒跚，
9、红细红细 胞- 氨基乙酸丙酸脱氢氢酶活性下降镍镍对对于动动物，生长缓长缓 慢，皮毛变变粗，繁 殖力下降；人类类可能导导致消化不良和 肝肾肾疾病呼吸道癌 铬铬必需、致低血糖、糖尿病、心血管病 、高脂血症、主动动脉血小板形成增强皮肤和肺损损害，可能导导致肺癌4.3 土壤背景值 元素与人体健康的关系元 素过过低的后果过过高的后果铜铜白血球减少症，贫贫血症，骨质质非矿矿化 等。肺纤维损纤维损 害，肝坏死，肾损伤肾损伤锌锌发发育差，矮小，性发发育不完全，味觉觉 功能下降，伤伤口愈合慢，腹泻，脱 毛，肠肠病性肢皮炎，口周皮疹，性 腺机能减退，胎儿消瘦畸形。口、咽喉和胃有紧紧束感及烧烧灼感，恶恶心、 呕吐、
10、腹痛、腹泻、腹泻，出冷汗、口 腔粘膜充血，有人因胃肠肠粘膜腐蚀蚀而糜 烂烂，因吐泻而脱水，休克，严严重者还还出 现现穿孔性腹膜炎和心、肾肾、血管损损害等 。 氟龋齿龋齿氟骨症，韧带韧带 和腱质钙质钙 化，跛足锰锰动动物骨胳畸形，步履蹒蹒跚，生殖功能障碍 。假震颤颤性麻痹，假精神分裂钴钴恶恶性贫贫血综综合症，表现为现为 中枢神经经失常心肌病，血液、中枢神经经、甲状腺等异常。钼钼恶恶性贫贫血综综合症，表现为现为 中枢神经经失常心肌病，血液、是枢神经经、甲状腺等异常硒心肌病，动动物白肌病，克山病，大骨节节病 ，肌肉营营养不良，心肌梗塞，致胃乳腺 癌家畜蹒蹒跚症，龋齿龋齿 病，动动物畸形碘地方性甲状腺
11、肿肿，地方呆小病甲状腺肿肿，甲状腺机能亢进进4.3 土壤背景值 3. 土壤背景值的研究方法 (1) 研究范围的确定 研究范围取决于研究目的。确定研究范围的目的 ，一方面是设计样点数，另一方面是设计样点的 布局。因此，在明确研究疆界的基础上，需要进 一步明了该区域内的自然地理条件，土壤类型及 其分布。 (2) 样点的布设与采集 样点设置有不同层次的考虑。一是样点总数的设 置，这要看被测物质含量变异情况而定。变异大 者，样点数自然比变异小者为多，否则统计结果 的可靠性差。 土壤背景值的布点，必需遵循以下原则：4.3 土壤背景值 3. 土壤背景值的研究方法 (2) 样点的布设与采集 以土壤类型为主，
12、确定每个土类应采集的样品数 。同时考虑成土母质和地形单元等因素进行布点。 同一类型的土壤应考虑其典型性和代个性。 样点的布设应远离工厂、城镇、铁路与公路 等有明显污染源的地方。 要避免在人为活动而打乱土壤层次的地方及 其附近设点，如宅基地、堤坝、沟渠与坟地等。4.3 土壤背景值 3. 土壤背景值的研究方法 (2) 样点的布设与采集 以土壤类型的某一单元为统计单元时，采集 样品的数量，必须符合统计学的要求。 在污染物影响范围之外，按自然条件确定样 点数与样点布局，然后按预定设计采取无污染的 土样。 在既定样点上用常规法挖掘土壤剖面，用竹刀 自下而上分层采取5001000克土壤，用布袋收 集，在室
13、内风干。4.3 土壤背景值 3. 土壤背景值的研究方法 (2) 样点的布设与采集 在运输与风干过程中尽量避免尘埃落入，保证 无采样后的污染。经过磨制过尼龙筛，供分析用 。 为全量分析的样品，需通过100目筛，为有效 成分的分析通常是过10目筛。前者的直径约0.15 mm，后者约 2.0 mm。 筛孔和筛号对照筛筛孔直径 /mm筛筛号网目/英寸筛筛孔直径 /mm筛筛号网目/英寸8.002.52.60.256061.74.0055.00.217072.52.00109.20.1778085.51.001817.20.1491001010.842020.20.1251201200.712523.60
14、.1051401430.593027.50.0742002000.503532.30.0532702700.424037.90.053000.305052.40.044325323筛孔和筛号对照说明 (1) 筛孔直径是以方孔计算的； (2) 筛号是美国标准号； (3) 筛目是每英寸长度内的筛孔数(1英寸=25.40 毫米)； 如：60号筛在每英寸长度内平均有61.7个筛孔 ，筛孔直径为0.25mm ，筛线共占9.98mm。 (4) 筛孔直径与筛号可按下式粗略地换算： 40号以下筛：筛孔直径(mm)=17/筛号 40-50号筛：筛孔直径(mm)=16/筛号 50号以上筛：筛孔直径(mm)=15/
15、筛号4.3 土壤背景值 3. 土壤背景值的研究方法 (3) 样品分析和数据处理 背景值采样分析结果各自代表所在样点 的成分含量。但作为整个区域的数值代 表，就需进行统计处理，可以用算术平 均值和几何平均值，作为代表性的背景 值。4.3 土壤背景值 4. 土壤背景值的应用 (1) 土壤背景值是土壤污染质量评价的基础 (2)土壤背景值与其它环境背景值的相关性是 环境生态平衡状况的体现 在非污染的生态系统中，岩石（母质）、土 壤与植物之间的背景值自然是紧密相关的。 三者之间相关性良好的地域基本上是良性的 生态环境，相关性不好的地方其生态平衡往 往失调4.3 土壤背景值 4. 土壤背景值的应用 (3)
16、 土壤背景值可作为污染途径追踪的依据 当发现植物或动物受到了污染，或是某些成 分异常时，不能够直接归咎于土壤污染。 来自土壤的汞，其株体分布为根茎叶， 而来自大气的汞，则株体分布为叶茎根 。 有了土壤汞背景浓度及土壤汞与植物汞分布 的相关性，再加上株体汞的分布状况分析， 足以判断汞的污染来源与迁移渠道了。土壤中某些重金属元素的背景值值/mgkg1元素含量范围围平均值值Ag0.0150.1As0.1406Be0.1406Cd0.0120.35Co1408Cr53000100Cu210020Fe700055000038000Hg0.010.30.03Mn1004000850Mo0.252Ni1010
