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中国土壤环境区划原则、方法与实践

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学社贴贴学历认证 发表于 2019-8-20 12:05 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
土壤环境质量区划是土壤环境区划的基石,是对土壤环境关键要素的整体认识,也是土壤环境保护的总体目标,其划分依据是土壤污染成因、环境质量现状与历史演变趋势。土壤环境功能区划是根据土壤环境质量区划进行的土地利用适宜性分区,属于目标性区划,对土壤环境管理具有指导意义,其划分依据是基于土壤环境质量标准的区域评估结果。土壤环境保护与污染治理规划是为保护既定环境目标和土地利用目标而制定的具体措施,其规划目标既要参照质量标准,又要考虑环境风险,其关键内容为能够实施的量化指标或修复工程。由此可见,三者之间逐次关联,互为目标,且遵循相同的科学依据:土壤污染成因、质量形成机制、风险控制途径。7 h  V% e6 w- h* P. c2tech.cn

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区划的首要原则是“从源”,即遵从区划对象的发生学机制。就土壤环境质量区划而言,只有探索土壤污染成因与质量形成过程,才能揭示土壤环境质量的空间格局及形成机制,找出土壤环境质量空间分布的“源”,提出全国土壤环境质量区划原则,制定与此对应的区划方法。
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01
区划原则与指标

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) o) ?, `/ o1 J) V% B6 f/ a1.1 区划原则
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全国土壤环境质量的空间格局既反映了自然过程、人为活动及相互作用的多重结果,也体现了土壤环境质量形成过程的综合驱动力。西南诸省、长江中下游地区、环渤海地区均具有不同的污染机制及环境质量特征,并且在未来相当长的时间内这种演化过程还会不断延续,空间特征可能依旧存在,这就为全国土壤环境质量分区提供了科学依据。每个分区内的不同单元受其自然条件和社会因素的影响,污染途径和环境质量差异明显,与土地利用方式、生态、气候、植被状况等因素有关,尤其受土壤类型及土壤基础条件的影响。  x( I& Y  y$ d5 O2tech.cn
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根据区划的一般原则与土壤环境的特点,土壤环境质量区划遵循以下原则:8 I! f+ l% U8 W/ Z2tech.cn
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(1)发生统一性原则。土壤环境质量的形成取决于自然、人为及叠加因素。进行区划时必须考虑不同区域土壤环境质量的差异成因与演化过程,并以此作为区划依据。/ B. p- ^4 Y1 T, }. d9 s0 i2tech.cn
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(2)相对一致性原则。在进行土壤环境质量区划时,必须注意区域单位内部环境质量特征上的一致性。这种一致性既是划分各单位的标准,也是划分不同等级的依据。
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(3)主导因素原则。土壤环境质量是土壤的诸多属性之一。但土壤环境质量区划要在诸要素中以此为主导作用因素,作为区域划分的依据,但同时应考虑土壤环境质量的演变趋势。7 }' `8 t& C% W0 z6 ]$ Z' j2tech.cn

4 O4 m  \) g0 {8 _" v  f(4)综合性原则。进行区划时还必须分析地质地貌、水文条件、土地利用方式、土壤类型、土壤开发历史等综合因素,并考虑它们之间的相互影响、表现程度和作用结果。0 p" f& ]) F3 w6 ]" a# j6 u6 w2tech.cn
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(5)区域共轭性原则。土壤环境质量区划划分出来的是具有个体性的、区域上完整的自然区域,它们在空间相邻并且连续。因此,土壤环境质量区划也遵循区域共轭性原则。( Y) v  \9 Z7 `: U, B& S2tech.cn
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1.2 区划指标% Q5 }( ~. _; v: P2tech.cn

1 L* @& Q  Y0 O, p2 a土壤环境质量区划需采用与土壤环境质量有关的评估指标。土壤环境质量不仅涉及污染物的种类和浓度,还包括土壤对污染物容纳、吸收和净化的能力,以及维护保障人类和动植物健康的能力。由于其内涵的复杂性,目前对土壤环境质量状况的综合评估尚无统一标准与方法,但已形成大量评估指标。评估指标大致可分为两大类,一类是分析性指标,即定量指标,如以国家土壤环境质量标准为参照的环境质量因子Pip;另一类是描述性指标,即定性指标,如基于土壤环境影响因子的环境属性综合分析结果。本书在指标选择上以定量指标为主,兼顾定性分析,参考能影响土壤环境质量的其他因素,如土壤类型与基本条件、土壤环境缓冲能力、土壤污染自净能力等。! T4 ~4 O5 b0 i) n9 b2tech.cn
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(1)一级区划指标6 D4 h- j+ ^7 I; ]& C) p& G: y. ?2tech.cn

  h0 }/ D5 C- H% f( c+ `: W一级分区更关注全国土壤环境质量的格局特征与形成机制,因此采用IB、Igeo两个指标,对主要污染物进行计算,再在全国尺度上进行分区。0 z1 ]% L) |4 F+ D7 T/ G3 F2tech.cn

5 Q8 b- Q) Y1 S4 r; v( w/ u: OIB:土壤环境背景值与全国平均值的比值,划出环境容量较低的高背景区域;3 K. X* \, P2 V+ ?/ F% D2 j2tech.cn
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Igeo:地质累积指数,划出本底与外源输入共存的叠加型区域。0 n' U& j+ H3 C, D. Z2tech.cn
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(2)二级区划指标& c) e0 }  a( P' _) _3 X& |2tech.cn

: N3 Q/ x2 S8 g4 Q二级分区应体现对土壤环境管理的指导作用,其分区指标需反映土壤环境属性的本质表征,因此采用土壤环境指数Pip的平均值Pave。
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4 \/ x* L6 c1 O' O3 wPave:反映区域的土壤环境状况,根据其数值大小可划分为清洁、基本清洁、局部超标、大面积超标等不同质量状况。
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7 q5 g: G; R  a0 h- y: [( H(3)三级区划指标
2 B; p' g6 e/ |/ o& F' D' ], W  T
+ ?" D& N% T# O, l4 g9 X0 c; i; j三级区划需为土壤环境管理提供指标依据,要明确每个单元的土壤环境质量等级。因此选择能反映区域质量的点位Pip分位值Pn作为划分指标。
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) p8 d4 p: I4 G- h# r# E9 u+ q6 @* PPn:首先对点位的土壤环境质量指数Pip(GB15618-1995)进行空间聚类,再以概率预测方法(离析克力格)确定该单元的土壤环境质量等级,以此对三级区划单元进行质量等级赋值,如Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级。" z" L' C8 h3 d; ?# `% |# F2tech.cn
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02
区划方案
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2.1 一级区划) h9 j* o6 ]/ s. l* @" i" c2tech.cn

- v3 u0 {: H/ @8 |& u首先以IB为指标,对镉、汞、砷、铅等四种污染物分别进行计算,最后获得综合指数,IB≥2.0,为高背景值区;IB≤1.0,为低背景值区。
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* y2 G! |1 u/ z  k5 i然后以Igeo为指标,对镉、汞、砷、铅等四种污染物分别进行计算,最后获得综合指数,Igeo≥2,为输入叠加区。4 @) n( Y& k* f2tech.cn
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最后,以上述结果进行制图,考虑综合地理因素及其他区划边界,将全国分为北方低背景区、东南输入叠加区、西南高背景区、青藏高原自然生态区4个一级区。
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- O4 g6 l9 |9 T  E+ T: Q(1)北方低背景区。该地区土壤背景值远低于全国平均水平。因此全地区的土壤环境质量总体较好,但存在局域中重度污染,主要为人类活动所致,集中体现在土壤污染与重化工业程度高度一致。污染区多数位于水热资源丰富、社会发展程度较高的环渤海经济圈。总体而言,该地区的土壤污染与区域人类活动强度指数H呈正相关。主要影响因子有气温、降水、人口密度、单位面积GDP和单位面积资源消耗等。主要污染途径有工业生产、社会活动和农业污灌。由于土壤背景值较低,且土壤pH值多在6.8以上,中轻度重金属污染土壤易于修复。绝大部分耕地达到Ⅱ级水平,是我国土壤环境质量最佳的地区。% b% `8 @' W. u) c, K2tech.cn

  A3 v0 v, \; j1 n7 I(2)东南输入叠加区。该地区土壤背景值略低于全国平均水平,土壤污染区域集中于长江中下游流域及长江三角洲、珠江流域及珠江三角洲经济区,主要为上游输入的污染物与本地排放的污染物叠加所致。长江上游高背景区的外源重金属镉输入,造成了江汉泛滥平原的面状污染和下游沿岸的带状污染。西北江上游均位于南岭成矿带,土壤环境背景值较高,矿业活动强度大,向下游地区的重金属污染物输入量较高。两个三角洲地区又是我国经济社会最发达地区,污染物综合排放强度和人口密度均居全国之首,工业污染较重。该地区降水量大,土壤淋溶作用较强,尤其是南部强淋溶区,有利于重金属污染物的淋失。东南地区土壤环境总体质量尚可。
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, z1 a6 s4 z7 p' l' j  O(3)西南高背景区。该地区土壤背景值显著高于全国平均水平,部分源于喀斯特石灰岩地区的内源母质继承,部分源于洪积平原的径流迁移。该地区水热资源丰富,生态状况较好,但土壤环境容量较低,具有潜在风险。有色金属矿冶开发地区的土壤环境质量整体较差,局域性污染严重,并且逐渐演化为流域性和区域性的复合型重金属污染,人为活动与自然背景的叠加作用非常明显。矿产活动不仅造成并加剧了该地区的土壤重金属污染,而且通过水体向下游输出扩散,成为长江中下游地区和珠三角地区的重金属污染物输送源。以土壤污染指数分析,该地区约有三分之一面积超过土壤Ⅱ级标准,但从重金属的生物有效性来看,桂黔滇的可交换态比例较低,风险相对易控。. L& }, C* V; p" N+ t  _: ?8 [2tech.cn
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(4)青藏高原高背景自然生态区。青藏高原位于我国第一级阶梯,高原面平均海拔4000~5000 m。基本处于原生态状态,大部分地区为无人区,自然生态系统保存完好,只有局域地区受人类活动轻微扰动。虽然该地区污染物排放很少,但部分地区土壤中重金属含量较高。青藏高原的某些元素背景值较高,且青藏高原是许多大江大河的发源地,有可能造成重金属的迁移,如横断山脉及江河源头地区的镉,可能通过长江等水系向中下游地区迁移,但目前尚缺乏足够证据(成杭新, 2008)。近年来,青藏高原建有煤矿、钢铁厂、化工厂、毛纺厂、造纸厂等,拉萨、格尔木、林芝、日喀则等城市显现工业化趋势,可能蕴含一定的环境风险。
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2.2 二级区划
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以土壤环境质量的空间分布及土壤污染特征,参考地貌、土壤等其他区划,将4个一级区进一步划为22个二级区,并分为清洁区、基本清洁区、局部超标区和大面积超标区4种质量状况。区划指标是土壤污染指数Pip的平均值Pave,具体划分标准见表3-1。( @9 o, g) F& d& X2 g4 K* c7 \2tech.cn
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表3-1 二级区划的质量等级划分
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Pave

Pave≤0.6

0.6<Pave≤0.8

0.8<Pave≤2.0

Pave>2.0

质量状况

清洁区

基本清洁区

局部超标区

大面积超标区


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(1)北方低背景清洁区续分为5个二级区,包括东北平原山地清洁区、华北华东低平原清洁区、黄土高原清洁区、内蒙古高原-河谷清洁区、甘新高山-盆地清洁区。划分依据还参考了土地开发历史、利用强度、农业种植模式、城市化发展程度等方面的差异。东北平原山地开发历史较短,农业和林业用地各占一半左右,平原地区城市化程度较高。华北平原丘陵区水热条件较好,开发历史较长,利用强度较高;以农业为主,复种指数最大,有机污染最重。内蒙古高原以牧业为主,黄土高原为半干旱地区,以农业为主,土地利用强度较低。甘新区地广人稀,人为干扰程度很低,耕地比例较小,污染指数最低。9 H' v; ?: i, |) c1 C% J2tech.cn

1 h. c2 R) d6 ~/ z(2)东南输入叠加区续分为4个二级区,包括长江中下游平原基本清洁区、东南沿海山地局部超标区、浙闽中低山清洁区、粤桂低山平原基本清洁区。划分依据还参考了区域间的地貌特征、污染物的输入差异及人类活动特点。长江中下游平原区的重金属污染物主要来自长江上游输入及历史性积累,有机污染物与高强度人类活动有关。东南沿海山地区和浙闽中低山区以重金属污染为主,与背景值和成矿带导致的污染有关,具有一定的流域性污染特征。粤桂低山平原区降水较多,属于强淋溶地区,有利于重金属污染物的脱附淋失,但土壤比较粘重,部分地区有机污染物累积较多。同时,珠三角地区受西、北江污染物输入影响较大,叠加污染严重。
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(3)西南高背景风险区续分为7个二级区,包括秦岭-大巴山局部超标区、四川盆地基本清洁区、粤黔滇中山山地局部超标区、川西南-滇中中高山盆地局部超标区、滇西南高中山地清洁区、桂西喀斯特低山大面积超标区、桂湘赣中低山地局部超标区。划分依据参考了土壤背景值和污染物种类。如四川盆地既有重金属高背景的特点,又有高浓度、多种类有机污染物积累残留的特征。桂西喀斯特低山盆地是典型的高pH、高镉地区,生物可利用性较差,具有一定的风险控制基础。桂湘赣中低山地虽然重金属元素的背景值略低,但易于活化,风险较高。
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(4)青藏高原自然生态区续分为6个二级区,包括横断山、喜马拉雅、江河源头上游、祁连山-昆仑山、柴达木-黄湟盆地、羌塘高原。划分依据还参考了地形地貌,以及光、热、水分等自然条件,兼顾了高背景重金属元素的种类,总体上以自然区的分异为主。$ A3 |# P8 m+ @2tech.cn

: F2 p. `6 j8 k; U% d* [2.3 三级区划
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三级区的划分是以区域土壤环境质量为核心,选取土壤污染指数的分位值Pn(n=80)作为定量指标,进行区域等级评估,再综合考虑土壤类型、土壤有机质、土壤酸碱性、土壤黏粒、土壤阳离子代换量、土壤环境容量、土地利用方式、区域生态环境等因素,将22个二级区进一步划分为57个三级区(表2,图1)。
: u9 @. I$ D7 |3 V  R
6 ]: h0 l# |) _+ B表2 基于土壤标准评价的三级区划定量指标
: o: y" W8 ]; m! s
2 G1 d  d  L. G- l7 y$ B: J

Pn

达到Ⅰ级标准

达到Ⅱ级标准

达到Ⅲ级标准

超过Ⅲ级标准

质量等级

Ⅰ级区

Ⅱ级区

Ⅲ级区

超Ⅲ级区

图1 中国土壤环境质量区划图/ g/ b6 Y9 A! x) }6 @8 \4 v2tech.cn
环境学社1.jpg   y' n& j, k6 F9 B1 `2tech.cn

! |. y3 c3 n$ I在具体划分上,三级分区参考并借鉴了中国自然地理区划(黄秉维, 1958)、中国地貌区划(李炳元, 1999)、全国土地利用区划(封志明, 2001)、中国综合农业区划(全国农业区划委员会, 1982)、中国土壤区划(席承藩和张俊民, 1982)和中国水文区划(熊怡和张家桢, 1995)。+ y/ l3 l8 n6 M8 y2 T; X, Z2tech.cn

( i( g( r, A4 S表3 土壤环境质量区划列表
* S) q: m* I; Z* [
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一级区
二级区
三级区
1 北方低背景区
11 东北平原山地清洁区
111 三江平原Ⅰ级区          112 松辽平原Ⅱ级区              
113小兴安岭山地Ⅱ级区      114长白山山地Ⅱ级区            
115燕山山地-辽西丘陵Ⅱ级区 116大兴安岭山地Ⅱ级区
12 华北、华东低平原清洁区
121 鲁东南丘陵Ⅱ级区       122 华北平原Ⅱ级区
123 南阳盆地Ⅱ级区         124 大别山山地Ⅱ级区
125 苏北、黄淮平原Ⅱ级区
13 黄土高原清洁区
131 山西山地盆地Ⅱ级区     132黄土高原Ⅰ级区
14 内蒙古高原-河谷清洁区
141 内蒙古高原Ⅰ级区      
142 河套、鄂尔多斯高原Ⅰ级区
15甘新高山-盆地清洁区
151 新甘丘陵平原Ⅰ级区         152天山高山盆地Ⅰ级区
153塔里木盆地Ⅱ级区       154准噶尔盆地Ⅱ级区  
155阿尔泰山山地Ⅲ级区
2 东南输入叠加区
21 长江中下游平原基本清洁区
211江浙冲积平原Ⅱ级区     212 浙皖山地Ⅱ级区
213 鄱阳湖冲积湖积Ⅲ级区    214 江汉平原Ⅲ级区  
215 洞庭湖冲积湖积平原Ⅱ级区
22 东南沿海山地局部超标区
221 幕阜山地Ⅱ级区         222湘赣丘陵Ⅲ级区
23浙闽中低山清洁区
231 武夷山山地Ⅱ级区       232 闽东南山地Ⅱ级区   
233 粤闽山地Ⅱ级区
24粤桂低山平原基本清洁区
241 珠江三角洲Ⅲ级区    242 粤桂山地、粤西沿海台地Ⅱ级区 243 海南台地、山地Ⅱ级区
3 西南高背景区
31秦岭-大巴山局部超标区
311 豫西汉中谷地Ⅱ级区  312 秦岭山地Ⅱ级区
313 大巴山山地Ⅲ级区  
32四川盆地基本清洁区
321 成都冲积平原Ⅲ级区   322 川东、川北低山丘陵Ⅱ级区
33粤黔滇中山山地局部超标区
331 雪峰山山地Ⅲ级区    332 武陵山山地Ⅲ级区
333 大娄山山地Ⅲ级区    334 川南、黔中北山地丘陵超Ⅲ级区
34川西南-滇中中高山盆地局部超标区
341 乌蒙山、凉山山地超Ⅲ级区  342 盐源楚雄山地盆地Ⅱ级区343 滇中喀斯特山地盆地超Ⅲ级区
35滇西南高中山地清洁区
351 滇西南山地Ⅱ级区
36桂西喀斯特低山大面积超标区
361 桂西喀斯特超Ⅲ级区
37桂湘赣中低山地局部超标区
371 罗霄山山地Ⅲ级区 372 桂湘山地、喀斯特盆地Ⅲ级区
4 青藏高原自然生态区
41 横断山脉
411 横断山脉山地Ⅲ级区
42 喜马拉雅山脉
421 喜马拉雅山脉山地超Ⅲ级区
43 江河源高原
431江河上游山地谷地Ⅱ级区    432江河源山地盆地Ⅱ级区
44 祁连山-昆仑山
441 阿尔金-祁连山山地Ⅱ级区   442 昆仑山山地Ⅱ级区
45 柴达木-黄湟盆地
451 柴达木-黄湟盆地Ⅱ级区
46 羌塘高原
461 羌塘高原湖盆超Ⅲ级区

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