土壤环境容量评价及剩余容量计算方法

2023-11-03 理论教育版权反馈

【摘要】：7)土壤动容量计算根据各计算单元各评价元素的背景值、临界值及残留率K值,运用式分别以20a、50a、80a、100a为控制年限,计算各计算单元的动容量。8)土壤剩余环境容量计算单项环境容量指数Pi为土壤中元素i的现存环境容量与总环境容量的比值,土壤环境剩余容量综合指数PI为多个单项环境容量指数的均值。表5-15 土壤环境剩余容量等级划分标准注:P为单因子容量指数Pi或容量综合指数PI。

(一)概述

土壤环境容量又称土壤负载容量,是一定土壤环境单元在一定时限内遵循环境质量标准,既维持土壤生态系统的正常结构与功能,保证农产品的生物学产量与质量,又不使环境系统污染超过土壤环境所能容纳污染物的最大负荷量。

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,这涉及到土壤的净化能力。

土壤环境容量最大允许极限值减去背景值(或本底值),得到的是土壤环境的静容量;考虑土壤环境的自净作用与缓冲性能(土壤污染物输入输出过程及累积作用等),即土壤环境的静容量加上这部分土壤的净化量,称为土壤环境的动容量;土壤中污染元素的最大允许极限值减去现状值为土壤环境的剩余容量。

(二)评价方法

1.计算公式

1)土壤静容量数学模型

土壤静容量公式:

式中:Cs0——土壤静容量,kg/hm2;

M——每公顷耕作层土壤重,2.25×106 kg/hm2;

Ci——某污染物的土壤环境标准,mg/kg;

Cbi——某污染物的土壤背景值,mg/kg。

土壤剩余静容量计算公式为:

式中:W——某元素达到临界含量值的环境容量,kg/hm2;

M——每公顷表层土壤重,2.25×1066 kg/hm2;

Cic——土壤中某种污染元素的临界含量值,mg/kg;

Cib——土壤中该元素的背景值,mg/kg;

Cio——已进入土壤的该种元素的含量值,mg/kg;

Cip=Cib+Cio——土壤中该元素的现状值,mg/kg。

2)土壤动态容量数学模型

土壤中重金属元素动态容量的公式为:

pagenumber_ebook=80,pagenumber_book=70

式中:Wn——某一区域土壤中,几年后预期某重金属元素的总量,kg/hm2;

W0——观察起始年时土壤中该元素的总量,kg/hm2;(www.chuimin.cn)

K——残留率,表示经过一年后,某元素在土壤中的含量为上一年土壤中含量及当年输入量之和的比率;

Qn——平均动态年容量,kg/(hm2·a);

n——控制年限,a,计算时一般取20a、50a、80a、100a。

2.计算步骤

1)计算单元确定

分析工作区土壤条件,划分土壤类型分区,每一土壤类型区作为一个计算单元。

2)土壤背景值测定

实测各土壤类型表层(0～20cm)中各评价元素的背景值。

3)土壤临界值界定

进入土壤的污染物通过各种途径对环境、生物和人群产生影响,大致可概括为:土壤-作物(作物效应),土壤-植(动)物-人体(人体健康效应),土壤-微生物(土壤生物效应)。当污染物或某种元素在土壤中的含量控制在某浓度值时,对人类、生态、环境不会产生不可容忍的危害,该浓度限值被称为此种污染物或元素在土壤中的临界含量值,它是计算环境容量的一个重要参数。由于各地土壤组成差异较大,而且土地利用类型不一样,对于农业用地,要给土壤环境制定统一的标准或允许限值较为困难,一般以《土壤环境质量标准》中的二级标准为依据(Ⅱ类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、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;Ⅱ类土壤环境质量执行二级标准);对于其他用地类型,也要执行相应的土壤环境质量标准。

4)土壤实际含量测定

实测各土壤类型耕作层(0～20cm)中各评价元素的实际含量。

5)残留率确定

残留率K值不仅与污染物种类有关,且与污染物在土壤中的含量、形态及性质有关,也与土壤的性质、种植的作物、环境条件、气候等有关,可通过实验测定。

6)土壤静容量计算

根据各计算单元各评价元素的背景值、临界值和实际含量,运用式(5-20)、式(5-21)分别计算各计算单元的静态容量和剩余静容量。

7)土壤动容量计算

根据各计算单元各评价元素的背景值、临界值及残留率K值,运用式(5-23)分别以20a、50a、80a、100a为控制年限,计算各计算单元的动容量。

8)土壤剩余环境容量计算

单项环境容量指数Pi为土壤中元素i的现存环境容量与总环境容量的比值,土壤环境剩余容量综合指数PI为多个单项环境容量指数的均值。

基于表5-15,利用Pi或PI值划分土壤环境剩余容量等级;依据工作区土壤环境剩余容量等级划分标准,对工作区土壤环境剩余容量等级进行分区。

表5-15 土壤环境剩余容量等级划分标准