环境质量评价第五章5-2

5.土壤环境质量评价soilenvironmentalassessment第三节土壤环境影响评价土壤退化自然因素和人为因素:1．土壤侵蚀2．土壤沙化3．土壤盐渍化4．土壤肥力退化5．土壤污染6.耕地非农化质量退化数量退化农产品和粮食安全中国土壤退化分类一级二级A土壤侵蚀A1水蚀A2冻融侵蚀A3重力侵蚀B土壤沙化B1悬移风蚀B2推移风蚀C土壤盐化C1盐渍化和次生盐渍化C2碱化D土壤污染D1无机物（含重金属和盐碱类）污染D2农药污染D3有机废物污染D4化学肥料污染D5污泥、矿渣和粉煤灰污染D6放射性物质污染D7寄生虫、病原菌和病毒污染E土壤性质恶化E1土壤板结E2土壤潜育化和次生潜育化E3土壤酸化E4土壤养分亏缺中国土壤退化分类（续）据统计：因水土流失、盐渍化、沼泽化、土壤肥力衰减和土壤污染及酸化等造成的土壤退化总面积约4.6亿公顷，占全国土地总面积的40%，是全球土壤退化总面积的1/4！全国总水土流失面积：1.5亿公顷，几乎1/6国土；荒漠化面积：262万平方公里，占国土27.3%草地退化面积：8700万公顷，占全部草地30%；全国受污染农田2000万亩据有关统计，1950年全国水土流失面积为116万平方公里，而到1980年代已增至150万平方公里，年流失土壤量达50亿吨，约占全世界流失量的1/5。仅黄河的年输沙量即达16亿吨，其中90％来自黄土高原。如果黄河入海的泥沙也用火车装载，则可以环绕赤道29圈。我国土壤退化的特点1、土壤退化面积广，强度大，类型多2、土壤退化速度快，影响深远•目前每年损失耕地达300-600万亩；荒漠化面积发展速度：2640平方公里/年。•过去30年中，土壤侵蚀面积的增长速率为1.2~2.5%，致使长江成为中国的第二条“黄河”。•我国每年流失土壤50亿吨，流失的土壤养分4000万吨化肥，流失的土壤相当于10mm的土层。我国国土荒漠化的数据全国1/4以上的国土荒漠化；每年因荒漠化造成的直接经济损失达540亿元；荒漠化潜在发生区域面积331.7万平方公里(占国土面积34.6%)；荒漠化土地面积262万km2(占国土面积27.3%)；荒漠化涉及18个省、市的471个县、旗、市；荒漠化面积前3位：新疆(39.8%)，内蒙古(25.1%)，西藏(16.6%),共占81.5%植树种草，甘肃沙丘固定沙丘固定，北京我国水土流失的现状黄土高原长江中上游丘陵东北平原水土流失重灾区水土流失面积43万平方公里，严重的11万平方公里南方12省水土流失面积达150万平方公里发展速度快，30-50万平方公里。全国总水土流失面积约300万平方公里。我国每年流失土壤超50亿t，占世界总流失量的1/5，受危害严重的耕地约占全国1/3，相当于耕地削去10mm厚的土层，损失N，P,K养分相当于4000多万t化肥。全国水土流失面积到达150万平方公里,相当于50个台湾省！多可怕！你还睡得着吗？土壤沙化标准综合景观特征土壤沙化程度植被覆盖度流沙面积比例60%5%绝大部分土地未出现流沙，流沙分布呈斑点状潜在沙化30-60%5-25%出现小片流沙、坑丛沙堆和风蚀坑轻度沙化10-30%25-50%流沙面积大，坑丛沙对密集、炊事强烈中度沙化10%50%密集的流动沙丘占绝对优势强度沙化土壤沙化标准这就是李自成的家乡—米脂土壤盐渍化标准土壤盐渍化程度非盐渍化轻盐渍化中盐渍化重盐渍化土壤盐渍化标准（土壤含盐量）2.0%2-5%5-10%10%土壤盐渍化主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区，它是指易溶性盐分在土壤表层积累的过程。土壤沼泽化标准土壤沼泽化程度非沼泽化轻沼泽化中沼泽化重沼泽化土壤沼泽化标准（土壤潜育层距地面高度）60cm60-40cm40-30cm30cm滨海盐土景观我国盐渍土总面积约1亿公顷，其中现代盐渍化土壤0.37亿公顷，残余盐渍化土壤0.45亿公顷，潜在盐渍化土壤0.17亿公顷。次生盐渍化的成因①由于发展引水自流灌溉，导致地下水位上升超过其临界深度，使地下水和土体中的盐分随土壤毛管水通过地面蒸发耗损而聚于表土。②利用地面或地下矿化水（尤其是矿化度大于3g/L时）进行灌溉，而又不采取调节土壤水盐运动的措施，导致灌溉水中的盐分积累于耕层中。③在开垦利用心底土积盐层的土壤过程中，过量灌溉的下渗水流溶解活化其中的盐分，随蒸发耗损聚于土壤表层。（1）土壤盐碱化SAR=222MgCaNaNa+—钠离子浓度,meq(毫克当量)/L;Ca2+—钙离子浓度，meq/L;Mg2+—镁离子浓度,meq/L。当土壤溶液的电导率(ES)为10mS／m时，SAR值在0—10之间为低钠水，可用于灌溉各种土壤而不发生盐碱化；SAR在10—18之间为中钠水，对具有高阳离子交换量的细质土壤会造成碱化；SAR在18—26之间为高钠水，对大多数土壤都可造成碱化。SAR值在26—30之间为极高钠水，一般不适用于灌溉。土壤酸碱度分级标准分级极强酸性强酸性酸性中性碱性强碱性极强碱性pH4.54.5-5.55.5-6.56.5-7.57.5-8.58.5-9.59.5(2)土壤酸化预测土壤酸化有许多不良后果，如土壤对钾、铵、钙、镁等养分离子的吸附能力显著降低，导致这些养分随水流失。土壤酸化可使某些金属离子的活动性增强，某些毒害性阳离子毒性增加。土壤侵蚀模数，即每年每hm2土壤流失量美国的土壤流失允许值是，耕地为1250吨/平方公里·年,牧场为500吨/平方公里·年，美国土壤保持局提出了一个通用土壤流失方程以对侵蚀进行预测：E=R×K×L×S×C×P（5-18）E——土壤侵蚀模数，t／(hm2.a)，R——区域平均降雨量的侵蚀潜力系数；K——土壤可侵蚀性系数；L——坡度系数为S的斜坡长度；S——坡度系数；C—作物管理系数；P—实际侵蚀控制系数。（3）土壤侵蚀及沙化等1.土壤侵蚀量(E，t／(hm2.a))2.降雨侵蚀系数(R，MJ/(hm2·a))3.土壤可侵蚀性系数(K，t/(MJ·a))4.坡长系数(L)和坡度系数(S,无量纲)5.耕种管理系数(C,无量纲，0-1)6.实际侵蚀控制系数(P,无量纲，0-1)公顷hm2=ha=104m2hectare=ha降雨侵蚀系数R是引起土壤侵蚀的一个重要因子，降雨量以及降雨的形式与土壤侵蚀密切相关。其经典算法是：降雨的R值是降雨总量E与30分钟最大降雨量I30的乘积,即R=∑EI30,计算时将一年内各次降雨的R值相加得出年R值，E的表达式E=eh,E为一次降雨滴的雨动能，以MJ/km2为单位；e为一次降雨单位降雨量的雨滴动能，以MJ/km2.mm为单位；h为一次降雨总量，以mm计。直接测定e值十分复杂,美国学者建立了易于观测的降雨强度I与e的公式:e=0.119+0.0873㏒10Ih(Ih≤76mm/h)e=0.283(Ih﹥76mm/h)Ih=60×P/tIh为一次降雨的雨强，以mm/h计；P为一次降雨量，以mm计；t为一次降雨历时，以min计。土壤类型有机质含量土壤类型有机质含量0.5%2%4%0.5%2%4%砂0.050.030.02壤土0.380.340.24细砂0.160.140.10粉砂壤土0.480.420.33特细砂土0.420.360.28粉砂0.600.520.42壤性砂土0.120.100.08砂性粘壤土0.270.250.21壤性细砂土0.240.200.16粘壤土0.280.250.21壤性特细砂土0.440.380.30粉砂粘壤土0.370.320.26砂壤土0.270.240.19砂性粘土0.140.130.12细砂壤土0.350.300.24粉砂粘土0.250.230.19很细砂壤土0.470.410.33粘土0.130.29表5-5土壤可侵蚀性系数（K）土壤的粒级分组与质地分组土壤质地分类及其特性坡长系数(L)和坡度系数(S)613.6043.030.043.02iiSS坡度系数为S按下式计算：S=将坡度系数与坡长度放在一起，则合并计算：LS=（0.00761+0.00537Si+0.000761Si2）λ1/2坡度系数S斜坡长度L可按下式求：L=（λ/72.6）mλ—斜坡长度，m；m—常数，一般取0.5，但当坡度大于10%，采用0.6，坡度小于0.5%时，m减为0.3。Si——坡度，%例如：坡度为10％，斜坡长为150m，求LSLS=（0.00761+0.00537Si+0.000761Si2）λ0.5=（0.00761+0.00537×10+0.000761×102）×（150）0.5=1.68不同土地利用C因子的计算值年均覆盖度%2510757050204055C因子值0.180.310.0060.0170.060.200.100.05土地利用类型水浇地旱地林地疏林地荒地居民点牧草地经济林植被覆盖度(作物)因子C是指一定条件下，耕作农地上土壤流失量与同等条件下适时翻耕的连续休闲地上的土壤流失量之比，它是一个无量纲数，其值在0-1间。它是评价所有与覆盖和管理因子有关的变量对土壤侵蚀的综合作用。实际侵蚀控制系数（水土保持措施因子）P值是在等高耕作、带状种植、梯田耕种等水土保持措施下,水土流失率与采用顺坡种植时的水土流失率之比值，其值变化于0-1之间。等高耕作土壤侵蚀强度分级指标(SL190-2007)级别侵蚀模数（t/km2·a）微度200，500，1000轻度（200，500，1000）～2500中度2500～5000强度5000～8000极强度8000～15000剧烈15000土壤流失分级指标例题：一项大型工程施工破坏了两块地的植被，使土地裸露。假设两块地的R均为45，地块1面积为A1=3hm2的砂壤土，坡长λ1=150，坡度S1=5%，土中有机质含量2%，裸土无侵蚀控制措施；地块2面积A2=2hm2，壤土，坡长λ2=70，坡度S2=10%，土中有机质含量3.5%，裸土且无侵蚀控制措施，求每块地的年平均土壤流失率，以及两块地的土壤总流量。解答：对于地块1，砂壤土且土中有机质含量2%，则根据表5-5，K=0.24，LS=（0.00761+0.00537×5+0.000761×52）×（150）0.5=0.655，裸土C=1.00，P=1.00，地块1年平均土壤流失率E1=RKLSCP=45×0.24×0.655×1×1=7.07t/(hm2.a)同理对于地块2，壤土且土中有机质含量3.5%，K=0.24，LS=（0.00761+0.00537×10+0.000761×102）×（70）0.5=1.15裸土且无侵蚀控制措施，则C=1.00，P=1.00，地块2年平均土壤流失率E2=45×0.24×1.15×1×1=12.42t/(hm2.a)两块地的年土壤总流量=E1×A1+E2×A2=46.05t/a作业：一个拟建项目占地54hm2，现状为带状间作的棉花苗田，土地坡度10%，P=0.60，在项目建设中将成为裸土，且无侵蚀控制措施，假设现状的侵蚀率估计为0.75kg/(m2.a)，预测项目建设中的土壤侵蚀率及每年多流失土壤量。（4）土壤污染物残留量预测物理净化——机械阻留、吸附、淋溶、稀释、挥发、扩散等物理化学净化——离子交换吸附化学净化——凝聚与沉淀反应、氧化还原、络合与螯合、酸碱中和等生物净化作用——细菌、真菌、放线菌等体内酶或分泌酶的催化作用下，发生各种各样的分解反应影响因素——土壤环境的物质组成、土壤环境条件土壤自净作用（一）农药的残留量计算如果每年一次连续施用，则数年后农药在土壤中残留量为：第一年的残留量R1=C0fR2=f(C0+fC0)=C0f(1+f2-1)R3=f×[C0f(1+f)+C0]=C0f(1+f+f3-1)…….Rn=C0f(1+f+f2+f3+…….+fn-1)(5-23)Rn—残留总量，mg/kg；f—残留率，%；C0—一次施用农药在土壤中的浓度，mg/kg；n—连续施用年数。Ra为农药在土壤中达到平衡时的残留量。f11当n→∞时，则Ra=()C0f(5-24)(1+f+f2+f3+…….+fn-1)=∵∴ffn