土壤環(huán)境背景值和容量

1、關(guān)于土壤的環(huán)境背景值與容量第一張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 1、定義： 土壤背景值未受人類活動(dòng)影響的土壤本身的化學(xué)元素組成和含量。 但是：地球上的土壤幾乎全部受到人類活動(dòng)直接或間接的影響。 當(dāng)然：土壤背景值只能代表土壤某一發(fā)展演變階段的相對(duì)意義上的數(shù)值。在時(shí)間和空間上都具有相對(duì)性。一、土壤背景值的概念第二張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2、特點(diǎn)： 1）時(shí)間上的相對(duì)性 土壤的發(fā)展演變過程中，其組成一直不斷發(fā)生變化。而由于生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，目前的土壤的組成才適合當(dāng)前生物的生長(zhǎng)。 2）空間上的相對(duì)性 地球上的不同區(qū)域，從巖石成分到地理環(huán)境和生物群落都有很大的差異。它們生長(zhǎng)的

2、生物也都各自適應(yīng)所在的環(huán)境，所以，他們的背景值因地理位置而有所差異。第三張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3、土壤背景值的研究： 始于20世紀(jì)70年代 美國：1975年提出大陸巖石 、沉積物、土壤、植物及 蔬菜的元素背景值； 加拿大：1975和1976年分別列出了曼尼巴省和安大略省土壤中若干元素的背景值； 日本：1978年報(bào)告了水稻土的元素背景值。 我國：70年代后期也開始了土壤背景值的研究工作。包括北京、南京、廣州、重慶以及華北平原、東北平原、松遼平原、黃淮海平原，西北黃土、西南紅黃壤等的土壤背景值。第四張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1、研究表明，人體血液與地殼中的18種

3、元素(Fe、Zn、I、Co、V、Mn、Cr、Mo、Sn、Cu、Al、As、Sb、Pb、Cd、Ni、Hg)呈顯著正相關(guān)。2、在一定的環(huán)境單元內(nèi)，巖石、土壤與植物和水下底泥之間，Cu、Zn、Ni、Mn、Pb、Cd元素含量呈極顯著正相關(guān)。 土壤與生物有著密切關(guān)系二、土壤背景值與地方病和污染病的關(guān)系第五張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月巖石土壤植物底泥水體巖石10.99950.99560.99870.5009土壤10.99370.99700.2904植物10.99850.262910.2963Cu、Zn、Mn、Ni、Pb、Cd在各環(huán)境要素之間含量相關(guān)矩陣土壤中各元素與生命活動(dòng)的密切關(guān)系，是通過

4、食物鏈(網(wǎng))組建起來的。第六張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月土壤元素必需元素非必需元素 必需元素必須維持在一定濃度范圍內(nèi)，才能使生命活動(dòng)正常運(yùn)行。非必需元素在土壤環(huán)境中濃度稍稍升高就可導(dǎo)致嚴(yán)重后果。植物必需元素：碳、氫、氧、氮、磷、鉀、硫、鎂、鈣、鐵、錳、硼、鋅、銅、鉬、氯動(dòng)物必需元素：鈷、硒鎘、汞第七張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月元素過低過高Hg未發(fā)現(xiàn)水俁病Cd未發(fā)現(xiàn)痛痛病、致癌、致心血管病、高血壓As仔動(dòng)物可致生長(zhǎng)緩慢、細(xì)胞損傷及脾肥大皮膚癌、肺癌、血管末梢病Pb使鼠類患貧血癥中樞神經(jīng)損傷、行走蹣跚Ni動(dòng)物生長(zhǎng)緩慢、皮毛變粗，人類消化不良、腎疾病呼吸道癌Cr致低血糖、

5、糖尿病、心血管病皮膚肺損害、可能導(dǎo)致肺癌Mn動(dòng)物骨骼畸形、步履蹣跚、生殖功能障礙假震顫性麻痹、假精神分裂土壤主要元素與生物健康的關(guān)系第八張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月土壤元素背景值異常(過高或過低)地方病(甲狀腺腫、氟病、大骨節(jié)病、克山病等）土壤污染非必需元素含量升高污染病(水俁病、痛痛病、黑腳病等)第九張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月地方性甲狀腺腫(大脖子病)病因土壤環(huán)境中碘元素含量過低或過高。表現(xiàn)為甲狀腺組織增生與肥大。1）土壤中的碘常以陰離子態(tài)存在，因此遷移能力強(qiáng)，容易淋溶損失。在高溫多雨，淋溶性地區(qū)容易缺碘。2）在有機(jī)質(zhì)含量豐富的土壤中，容易被吸附固定，難以參與生

6、物循環(huán)，因此有的地方土壤中并不缺碘，糧食中碘含量卻較少。3）我國西北、東北、華北和西南等地的山區(qū)及丘陵地區(qū)，這種疾病較為嚴(yán)重；另外渤海灣南部，山東日照市、廣西北海市等沿?；蚱皆瓍^(qū)也有病例。我國由濕潤到干旱地區(qū)、從內(nèi)陸到沿海、從山岳到平原、從河流上游到下游，碘由淋溶轉(zhuǎn)為積累。此病發(fā)病強(qiáng)度由山地丘陵到平原漸減，干旱和半干旱地區(qū)和沿海地區(qū)往往發(fā)生高碘性甲狀腺腫大。第十張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月地方性氟病包括齲齒(缺氟)與氟中毒(氟斑牙、氟骨癥)兩種。 氟的水遷移能力強(qiáng)，因此在高溫多雨與淋溶性地區(qū)易產(chǎn)生缺氟病，如：山地、丘陵的坡地、酸性淋溶的林地等。 在相對(duì)干燥的地帶，如干旱與半干旱的

7、富鈣地區(qū)或半濕潤的富鐵地區(qū)，則會(huì)發(fā)生氟的積累。第十一張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月克山病病因缺鉬和硒 克山病是一種地方性心肌病，最早在我國黑龍江省克山縣發(fā)現(xiàn)。 我國東北、華北、西北及西南等地15個(gè)省、自治區(qū)，309個(gè)縣都有克山病流行，形成東北西南走向的“病帶”?！安А蓖寥牢f含量低，硒含量小于0.17mg/kg。 克山病發(fā)病與環(huán)境中硒、鉬缺乏一致。第十二張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月大骨節(jié)病病因尚未查明 癥狀：屬于變形性骨關(guān)節(jié)病，主要侵害生長(zhǎng)發(fā)育期的兒童，其基本病變是軟骨的變性、壞死。輕者關(guān)節(jié)增粗、疼痛，重者身材矮小、關(guān)節(jié)畸形、終身殘疾，喪失勞動(dòng)能力。 我國分布于黑

8、龍江、吉林、遼寧、河北、河南、山東、山西、陜西、甘肅、四川、臺(tái)灣、內(nèi)蒙古、西藏等省自治區(qū)。第十三張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月大骨節(jié)病生物地球化學(xué)說 最初由原蘇聯(lián)學(xué)者提出，認(rèn)為本病由1種或幾種元素過多、不足或不平衡所引起。我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)大骨節(jié)病與環(huán)境低硒有密切關(guān)系：我國本病病區(qū)分布與低硒土壤地帶大體上一致，大部分病區(qū)土壤總硒總量在0.15mg/kg以下，糧食硒含量多低于0.020mg/kg；病區(qū)人群血、尿、頭發(fā)硒含量低于非病區(qū)人群，病人體內(nèi)可查出與低硒相聯(lián)系的一系列代謝變化；病區(qū)人群頭發(fā)硒水平上升時(shí)，病情下降；補(bǔ)硒后能降低大骨節(jié)病的新發(fā)率，促進(jìn)干骺端病變的修復(fù)。 不支持低硒是本病的

9、病因：有些地區(qū)低硒，并不發(fā)生大骨節(jié)病，如陜西的榆林、洛南以及四川、云南一些克山病病區(qū)；有些地方硒并不很低，卻有本病發(fā)生，如山東的益都，山西的左權(quán)、霍縣，陜西的安康，青海的斑瑪?shù)?；補(bǔ)硒后不能完全控制本病的的新發(fā)；細(xì)胞培養(yǎng)表明，軟骨細(xì)胞生長(zhǎng)對(duì)硒并無特殊需要；低硒的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)不能造成類似本病的軟骨壞死。第十四張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月大骨節(jié)病真菌毒素說 認(rèn)為病區(qū)谷物被某種鐮刀菌污染并形成耐熱的毒性物質(zhì)，居民因食用含此種霉素的食物而得病。60年代以后，我國學(xué)者楊建伯等繼續(xù)進(jìn)行這一方面的研究，病區(qū)玉米中檢出最多的真菌是尖孢鐮刀菌；并在病區(qū)玉米粉和面粉中檢出多量鐮刀代謝產(chǎn)物蘇糖醇和木糖醇，其

10、含量與大骨節(jié)病病情之間存在“劑量效應(yīng)”聯(lián)系。用病區(qū)谷物分離的鐮刀菌接種于非病區(qū)玉米制成菌糧，按10%比例加入正常飲料喂養(yǎng)雛雞，可引起雛雞膝關(guān)節(jié)骺板軟骨帶狀壞死。 真菌霉素說當(dāng)前面臨的主要問題是：在流行病學(xué)上如何解釋病區(qū)近距離灶狀分布問題，用溫度、濕度、糧食收割貯存條件等難以作出令人信服的解釋；各病區(qū)分離出的菌種不盡相同，病區(qū)與非病區(qū)間的差別不夠規(guī)律；細(xì)胞培養(yǎng)證明，鐮刀菌毒素（如禾谷粉紅色鐮刀菌的TDP-1、梨孢鐮刀T-2等）對(duì)軟骨細(xì)胞并無選擇性毒性作用。 第十五張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月大骨節(jié)病有機(jī)物中毒說 認(rèn)為本病系由于病區(qū)飲水被腐殖質(zhì)污染所致。我國在19791982年的永壽

11、縣大骨節(jié)病科學(xué)考察中，測(cè)得水中腐殖酸總量和羥基腐殖酸含量與大骨節(jié)病患病變率呈正相關(guān)。近年來對(duì)病區(qū)飲水中有機(jī)物的分離鑒定表明，病區(qū)與非病區(qū)腐殖酸結(jié)構(gòu)的核心部分無明顯差異，小分子有機(jī)物如酚醌類、含硫和氮的苯并噻唑類化合物在病區(qū)飲水中較多出現(xiàn)。近年來，有些學(xué)者提出低硒、真菌毒素和飲水中有機(jī)物3者在復(fù)合致病假說。即糧食受真菌污染和飲水受有機(jī)物污染的共同結(jié)果，引起發(fā)病。這一觀點(diǎn)所面臨的主要問題是，危害為何只選擇性作用于軟骨細(xì)胞，而對(duì)其他組織不帶來明顯損害。 第十六張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月水俁病病因有機(jī)汞中毒。主要癥狀：腦損害。輕者鼻、唇、舌、手、足、麻木，語言不清，記憶力減退，動(dòng)作笨拙

12、， 步態(tài)不穩(wěn)。重者全身癱瘓、痙攣、吞咽困難，最后死亡。第十七張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1953年首次發(fā)現(xiàn)于日本九州島的水俁灣。在日本九州島南部熊本縣的水俁鎮(zhèn)，出現(xiàn)了一些患口齒不清、面部發(fā)呆、手腳發(fā)抖、神經(jīng)失常的病人，這些病人經(jīng)久治不愈，就會(huì)全身彎曲，悲慘死去。 原因：合成醋酸過程中采用的催化劑氯化汞和硫酸汞，隨廢水排入臨近的水俁灣內(nèi)，沉淀在底泥里。氯化汞和硫酸汞在海底泥里被一種叫甲基鈷氨素的細(xì)菌作用變成毒性更強(qiáng)的甲基汞。甲基汞每年能以1速率釋放出來，對(duì)上層海水形成二次污染，長(zhǎng)期生活在這里的魚蝦貝類最易被甲基汞所污染，據(jù)測(cè)定水俁灣里的海產(chǎn)品含有汞的量已超過可食用量的50倍，居民長(zhǎng)

13、期食用此種含汞的海產(chǎn)品，就成為甲基汞的受害者。一旦甲基汞進(jìn)入人體就會(huì)迅速溶解在人的脂肪里，并且大部分聚集在人的腦部，粘著在神經(jīng)細(xì)胞上，使細(xì)胞中的核糖酸減少，引起細(xì)胞分裂死亡。水俁病第十八張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月痛痛病病因鎘中毒。主要損害腎臟和骨質(zhì)。癥狀：這種病一開始是在勞動(dòng)過后腰、手、腳等關(guān)節(jié)疼痛，在洗澡和休息后則感到輕快；延續(xù)一段時(shí)間后，全身各部位都神經(jīng)痛、骨痛尤烈，進(jìn)而骨骼軟化萎縮（如圖所示），以致呼吸、咳嗽都帶來難忍之苦，因而自殺。第十九張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月痛痛病 1931年起，日本富山縣神通川流域出現(xiàn)了一種怪病，使許多婦女自殺。 1960年證實(shí)病

14、因是鎘中毒。又通過十幾年的流行病學(xué)、臨床、病理以及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)等方面的深入細(xì)致的研究工作，于1968年證實(shí)并指出“痛痛病”是由鎘引起的慢性中毒。它的化學(xué)性質(zhì)使它取代鈣離子與體內(nèi)的負(fù)離子結(jié)合，導(dǎo)致骨骼中因鎘的含量增加而脫鈣，造成嚴(yán)重的骨骼疏松。它還會(huì)使腎臟受損，繼而引起骨軟化癥，是在妊娠授乳，內(nèi)分泌失調(diào)，老年化和鈣不足等誘因作用下形成的疾病。 發(fā)病是由于神通川上游某鉛鋅礦的含鎘選礦廢水和尾礦渣污染了河水，使其下游用河水灌溉的稻田土壤受到污染，產(chǎn)生了“鎘米”，人們長(zhǎng)期食用“鎘米”和飲用含鎘的水而得病。第二十張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月統(tǒng)一分析方法模擬消解液統(tǒng)一參考樣品標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)

15、自檢互檢外檢異常值判斷剔除數(shù)據(jù)分布類型檢驗(yàn)可靠性檢驗(yàn)情報(bào)檢索樣品采集樣品處理及保存室內(nèi)分析數(shù)理統(tǒng)計(jì)與檢驗(yàn)計(jì)算機(jī)處理步驟三、土壤背景值的確定第二十一張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月土壤背景值的確定情報(bào)檢索： 研究區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)、地貌、水文、土壤與污染物類型和分布等，根據(jù)情報(bào)檢索結(jié)果確定污染物影響范圍。樣品采集： 在污染物影響范圍之外，按照自然條件確定樣點(diǎn)數(shù)與樣點(diǎn)布局。（每個(gè)土種至少有4次重復(fù)的樣點(diǎn)）第二十二張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月土樣的采集與分析土樣采集過程： 挖掘土壤剖面分層采樣 風(fēng)干 過篩(全量分析時(shí)過100目篩(60目)，有效成分分析時(shí)過20目篩)。樣品分析注意事

16、項(xiàng)： 保證分析質(zhì)量格外重要。(1)掌握分析方法的質(zhì)量參數(shù)；(2)帶標(biāo)準(zhǔn)參考樣品與必要數(shù)量的空白參與平行測(cè)定與回收檢驗(yàn)。應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 第二十三張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月我國幾個(gè)地區(qū)及其主要土類的背景值我國土壤金屬元素含量概況： 砷、鋅、銅高于世界均值； 汞、錳、鈷與世界均值相當(dāng)； 鎘、鉻、鎳低于世界均值； 鉛的變異系數(shù)超出世界平均范圍。第二十四張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 1、反映土壤中化學(xué)元素的豐度，為制定施肥規(guī)劃、方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； 2、是土壤污染評(píng)價(jià)不可缺少的依據(jù)，為土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)，劃分質(zhì)量等級(jí)和土壤污染評(píng)價(jià)，劃分污染等級(jí)提供基礎(chǔ)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)；

17、 3、確定土壤環(huán)境容量，制定土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)不可缺少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； 4、反映區(qū)域土壤化學(xué)元素的組成和含量。通過對(duì)元素背景值的分析，可以找到土壤、植物、動(dòng)物和人群之間某些異常元素的相互關(guān)系。四、土壤背景值的應(yīng)用第二十五張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1、環(huán)境容量： 是指人類生存和自然生態(tài)不受損害的前提下，環(huán)境對(duì)污染物的最大容納量。2、土壤環(huán)境容量（或稱土壤負(fù)載容量）： 指一定環(huán)境單元、一定時(shí)限內(nèi)遵循環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，即保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和生物學(xué)質(zhì)量，同時(shí)也不使環(huán)境污染時(shí)，土壤所能容納污染物的最大負(fù)荷量。 土壤污染物的起始量和最大負(fù)荷量之差。五、土壤的環(huán)境容量第二十六張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于202

18、2年6月3、影響因素： 污染物質(zhì)在土壤中的揮發(fā)、稀釋、擴(kuò)散和濃集使其移出土體之外； 對(duì)于某些可呈離子態(tài)的污染物質(zhì)，如重金屬、化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)入土壤后，土壤膠體的吸附作用可以大大改變其有效含量； 土壤中天然或人工合成的有機(jī)和無機(jī)配位體，可以跟幾乎所有的金屬離子形成絡(luò)合物和螯合物。 土壤的氧化還原作用影響有機(jī)物質(zhì)存在的狀態(tài)（可溶性和不溶性），從而影響到它們的遷移轉(zhuǎn)化。 土壤微生物對(duì)有機(jī)污染物質(zhì)具有生物轉(zhuǎn)化作用，從而使污染物形態(tài)改變。 其他：污染物的存在狀態(tài)，生物對(duì)污染物的耐受性。第二十七張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4、土壤環(huán)境容量的確定： 生物試驗(yàn)盆栽試驗(yàn)田間試驗(yàn)化學(xué)容量法： 在大量生物試驗(yàn)和對(duì)有害元素的轉(zhuǎn)化形態(tài)及其危害臨界值進(jìn)行大量研究的基礎(chǔ)上，以有害物在土壤中達(dá)到致害生物時(shí)的有效濃度為指標(biāo)確定土壤環(huán)境容量。土量多少，作物長(zhǎng)勢(shì)，根、土比第二十八張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月土壤靜容量： Cso=M(Ci-Cbi) Cso為土壤靜容量；M為耕層土重(2250t/hm2)；Ci為i元素的土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)(mg/kg)；Cbi為i元素的土壤背景值(mg/kg)。 以靜態(tài)觀點(diǎn)表征土壤容納能力，不是實(shí)際的土壤容量，但其參數(shù)簡(jiǎn)單，具有