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本文就我国土壤环境质量重金属标准赋值的独立性和依存性及其相互之间的关系进行了讨论,以供制定和应用相关标准、土壤环境质量保护措施时参考。
1 土壤环境质量标准制定的原则与方法
土壤是一个十分复杂的多介质开放系统,具有固体、液体和气体的多相组成,含有纳米级到大质量的矿物颗粒和有机质,它涉及许多相互影响的非平衡化学过程。
环境标准的制定是以环境基准(临界值)为主要依据,而环境基准的获得主要是在实验室分析或可控条件下的试验结果,因而如将稳态条件下所获得的结果延伸到自然状态下,应该根据具体情况谨慎处理,它是一个复杂的系统工程。
从本质上来说,目前对中国土壤环境质量标准的建立原则和方法从早期探索到近期研究,在学者之间并无太大的分歧,大多认为:
1) 由于土壤是一个十分复杂的体系,土壤环境质量标准应该是包含多种标准的系列标准或标准系列,应该根据不同的需求制定不同的标准,无需求大求全。
2) 从土壤质量的本质考虑,在土壤环境质量标准的制定中应该考虑其性质的“固有”状态和“动态”变化,必须与土壤类型、利用与管理方式紧密相连。
3)从“固有”状态考虑,应该制订以保护土壤资源自身为目标的“土壤自然环境质量保护限量标准”,根据不同的土壤类型,以背景值为依据(地球化学法),可藉以中国土壤系统分类或分类系统中的土类为基本单元。这一标准应该有严格的要求,且具有惟一性,是保护土壤自身资源的目标值。
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。
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