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4)从“动态”角度考虑,应该制订以土壤资源利用为目标的“土壤有害物质限量标准”(生态效应法(包括健康风险评估)),这一标准具有多重性,可依据不同的应用目的制订不同的标准。该标准系列可以清楚地标明特定土壤的环境质量现状,标明为“背景状态”、“沾污状态”、“污染状态与污染程度”;亦可明确地回答是否需要修复的问题。结合健康和生态风险分析,可对污染土壤的健康和生态影响问题做出较为客观的评估。
5)由于土壤元素“可提取态”的复杂性和局限性,从“固有”状态考虑时可以“总量”为主;而在区域和地方性标准中可将“总量”(容量因素)和“可提取态”(强度因素)单独或一并考虑。
从土壤环境质量的固有状态到动态变化,反映了标准制定赋值的独立性与依存性,两者之间虽然有着密切的联系,但也存在明显的差异。
在属性上,前者主要反映了土壤的自然性质,后者主要满足社会需要;在功能上,前者主要是自然资源自身保护的目标值,是国家层面管理的需求,强调了在背景条件下的可持续利用性;而后者是土壤资源利用的需要,不同的利用目标有着不同的标准,强调了在特定利用条件下的可持续发展。
然而,土壤环境质量标准的问题目前主要集中在资源利用的问题上,而对于土壤这一不可再生的自然资源自身保护的问题需要进一步加以重视。
2 土壤环境质量标准赋值的独立性是主动保护土壤资源的需要
土壤作为独立的历史自然体,具有其本身特有的发生和发展历程,并有其在分布上的地理规律。
它是成土母质在成土因素作用下,经过一系列物理、化学和生物学反应而成;它具有生产力、生命力和环境净化力,是自然环境要素的中心环节。作为生态系统的组成部分,可调控物质和能量循环;不同类型的土壤具有不同的物理、化学和生物学性质,有独特的元素背景值,对外源物质的响应亦不相同。土壤环境质量标准赋值的独立性主要立足于元素背景值。
土壤元素背景值是土壤化学性质的重要组成部分,影响土壤元素背景值的因素很多,包括成土母质、成土过程、土壤类型、土壤性质、不同的自然地理单元和气候条件、以及土地利用等均有影响;但研究表明,土壤母质是主要的影响因子。
对南京地区8种母质发育之土壤中15种元素(Be、Sc、La、Cr、Mo、Mn、 Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb、As、Se)背景值的研究表明,花岗岩主要由钾长石、石英、酸性斜长石、云母等矿物组成,这些矿物中重金属元素含量较少。
下蜀黏土系第四纪更新世沉积物,其矿物组成多种多样,因此由这种母质所发育的土壤中Sc、Cr、Mn、Cu、As、Mo、Co、Se、Ni、Hg、Pb等元素丰富而均匀;而石灰岩发育的土壤,由于其特殊的发育条件,As、Zn、Cd等能与铁和锰氧化物形成难溶解的沉淀,故在这类土壤中Zn、Cd、As、Pb的含量随着铁和锰含量的增加而升高。
唐诵六利用因子及判别分析法研究了母岩性质及土壤类型对土壤重金属地球化学背景值的影响,所用的46个土样分别采自北京、天津、济南、南京及广东省,包括褐土、黄棕壤、红壤、黄壤、赤红壤、砖红壤及石灰土等多种土壤类型。
成土母岩包括花岗岩类、片麻岩、辉长岩、橄榄辉长岩、玄武岩及石灰岩。不同地区、土类及母岩的样品均有很大的差别。检测元素包括Cu、Zn、Mn、Cr、Co、Ni、Pb和As,结果表明,土壤中重金属元素的背景值在很大程度上继承了母岩的特性,证实了土壤中重金属元素和含量变化主要遵从土壤赖以发育的母岩性质,土类的划分与母岩相一致。
中国土壤元素背景值研究是国家“七五”重点科技攻关课题之一,获得了主要土类60余种元素可比的背景值,探讨了区域分异及影响因素。
通过全国范围内大面积和大样本量的研究,表明土壤微量元素背景值在石英质岩石发育的土壤主要为母质所控制,在碳酸盐类岩石发育的土壤中母质的控制作用不强;而大部分土壤微量元素背景值既为母岩、又为成土过程所影响。研究结果给出了不同土壤类型元素背景值的基本统计量,这些土类可粗略地归属于土壤系统分类中的10个土纲,但有机土、灰土、火山灰土和变性土尚无涉及的土类。
本文以As、Cd、Hg和Pb为例,表列了这些元素在不同类型土壤中的平均值、平均值加2倍标准差以及顺序统计量90%的值(表1和表2),并建议以顺序统计量90%的值作为土壤自然质量保护的基准值,它表明在这一限值内,大约有90%的同类土壤有可能保持良好的自然环境;同时为地方标准留有较大的空间和余地。
上述以背景值为依据获得的土壤自然质量保护基准值,仅仅是从方法学考虑的例证,其数据的实用性可根据新的资料进行适当的修正。
自然质量保护基准值是保护和管理土壤资源的需要,只有如此严格的要求,才有可能使土壤资源得以保护;才能阻止以土壤具有负载容量为借口而不断向土壤排污;才能下定决心提高肥料、灌溉水等农业措施的质量,杜绝或将外源污染减至最低。土壤自然质量保护基准值不是污染起始值,不可用于土壤污染的判别,但可用于土壤中元素的累积性评价。
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