金堤河流域農(nóng)用地健康評(píng)價(jià)研究——以河南省濮陽市部分縣域?yàn)槔?pdf

1、土地是人類賴以生存發(fā)展的基礎(chǔ),土地是地球陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,土地利用/土地覆蓋變化不僅影響陸地生態(tài)系統(tǒng)過程與功能,還對(duì)大氣系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)等地球表層系統(tǒng)具有重要影響。人類活動(dòng)對(duì)全球環(huán)境影響從廣度與深度上不斷加強(qiáng),特別是近世紀(jì)以來,諸多全球性重大問題不斷出現(xiàn)。地球表層正面臨著環(huán)境污染、水資源短缺、生態(tài)系統(tǒng)退化、土壤侵蝕、生物多樣性喪失、大氣化學(xué)成分改變、漁業(yè)衰退、氣候變化等問題。其中,尤以農(nóng)用地生態(tài)環(huán)境污染及其對(duì)人類健康危害倍受

2、關(guān)注。在此研究背景下,本文河南省東北部濮陽市以金堤河流域農(nóng)用地生態(tài)健康評(píng)價(jià)為典型案例,分析研究區(qū)土地肥力、重金屬污染、有機(jī)物污染、灌溉水污染,以及運(yùn)用不同分類方法的評(píng)價(jià)結(jié)果和農(nóng)用地污染對(duì)人體產(chǎn)生的危害進(jìn)行評(píng)價(jià),最后結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況提出全理化建議。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、呸r(nóng)用地肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)。根據(jù)土壤肥力與耕地產(chǎn)力之間關(guān)系,即在一定范圍內(nèi)土壤肥力增長(zhǎng)與作物反應(yīng)或作物產(chǎn)量呈現(xiàn)出相關(guān)性,進(jìn)一步確定各肥力常數(shù)值、標(biāo)準(zhǔn)值、極限值。為避免

3、人為主觀因素對(duì)土壤肥力指標(biāo)權(quán)重干擾,采用因子分析法計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值。利用擬合隸屬度經(jīng)驗(yàn)公式,計(jì)算研究區(qū)采樣點(diǎn)肥力隸屬度值;再運(yùn)用模糊數(shù)中加乘法原則,計(jì)算土壤肥力質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值。根據(jù)土壤肥力綜合指數(shù)值大小,并參考水稻土、紅壤、潮土和黑土四大類型的土壤肥力質(zhì)量分級(jí)建議方案,研究區(qū)土壤樣點(diǎn)肥力綜合指數(shù)均在6以下,多數(shù)土壤樣點(diǎn)肥力處于中等級(jí)別與貧瘠之間,接近于土壤養(yǎng)分貧瘠或較貧瘠狀態(tài)。
　?、妻r(nóng)用地灌溉水污染評(píng)價(jià)。根據(jù)對(duì)子路堤(入

4、境處)和賈垓橋(出境處)兩個(gè)過水?dāng)嗝娴娜陝?dòng)態(tài)觀測(cè),入境處化學(xué)需氧量年平均含量34.69(毫克/升),呈現(xiàn)整體幅度減小趨勢(shì);出境化學(xué)需氧量年平均含量32.29(毫克/升),相對(duì)入境化學(xué)需氧量變化趨勢(shì)減少明顯;從全年平均化學(xué)需氧量含量變化趨勢(shì)來看,平均含量變化呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。入境氨氮月平均含量1.11(毫克/升),出境氨氮年平均含量1.09(毫克/升),出入境氨氮含量都表現(xiàn)出整體減小趨勢(shì);月平均凈增加含量也保持著與出入境氨氮量變化相類似的特

5、征,呈現(xiàn)出總體微弱減小趨勢(shì)。基于氨氮、化學(xué)需氧量等11項(xiàng)指標(biāo)的灌溉水質(zhì)量評(píng)價(jià),灌溉水質(zhì)量綜合平均污染指數(shù)為0.50,污染程度屬輕度污染級(jí)別。
　?、寝r(nóng)用地大氣污染評(píng)價(jià)。根據(jù)研究區(qū)大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀對(duì)研究區(qū)地表大氣進(jìn)行全天候檢測(cè),二氧化硫平均值0.0261 mg/m3,全年呈現(xiàn)總體增大變化趨勢(shì);氮氧化物(包括一氧化氮和二氧化氮)平均值0.09059 mg/m3,全年呈現(xiàn)整體穩(wěn)定增加趨勢(shì);可吸入顆粒物平均值0.1539 mg/m3,從全年

6、變化來看呈現(xiàn)整體減少趨勢(shì)。基于氮氧化物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、可吸入顆粒物為主要指標(biāo)的空氣質(zhì)量定性評(píng)價(jià)指數(shù)為0.877,空氣質(zhì)量級(jí)別為良。
　?、绒r(nóng)用地重金屬污染國(guó)標(biāo)評(píng)價(jià)。農(nóng)用地環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)參考國(guó)家土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn),適用于農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場(chǎng)等土壤。單項(xiàng)污染評(píng)價(jià)以國(guó)家土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值作為參比值,為了反映特定區(qū)域分異性與重金屬污染程度,選擇單項(xiàng)污染物實(shí)測(cè)值與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值來計(jì)算單項(xiàng)污染指數(shù),

7、依據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量分類,并對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。土壤重金屬污染指數(shù)(pH>7.5)和土壤有機(jī)物污染指數(shù)(有機(jī)質(zhì)≤20g/kg)均小于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值,屬無污染級(jí)別;其中,許莊和陳樓DDT含量高出土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值,污染指數(shù)分別為0.23、0.57。
　　⑸農(nóng)用地重金屬地積累污染評(píng)價(jià)。為判斷土壤表層土壤重金屬污染狀況,對(duì)土壤樣品測(cè)定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。研究發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布,并與河南省土壤環(huán)境背景值

8、和中國(guó)土壤環(huán)境背景值進(jìn)行對(duì)比,土壤重金屬污染采用G.Muller提出的地質(zhì)累積指數(shù)(Geoacculation Index)來評(píng)價(jià)土壤重金屬污染,分別對(duì)各個(gè)土壤樣點(diǎn)地積累污染指數(shù)進(jìn)行計(jì)算,并進(jìn)行等級(jí)劃分和污染評(píng)價(jià)。其中,除砷、鎘污染超標(biāo)外,其他重金屬污染指數(shù)均小于0,污染程度為輕度污染。
　?、兽r(nóng)用地重金屬潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)。根據(jù)潛在生態(tài)危害指數(shù)計(jì)算公式要求,參考重金屬毒性系數(shù)計(jì)算重金屬單項(xiàng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和重金屬潛在生態(tài)總風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

9、,并對(duì)各個(gè)土壤樣點(diǎn)潛在生態(tài)危害指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。南王莊、花園、張寨集三個(gè)土壤檢測(cè)點(diǎn)單項(xiàng)重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)中汞生態(tài)危害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)屬中等生態(tài)危害程度。除此之外,其他檢測(cè)點(diǎn)的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害指數(shù)均小于40,屬輕微生態(tài)危害程度。研究區(qū)內(nèi)各個(gè)土壤檢測(cè)點(diǎn)的潛在生態(tài)危害風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)均小于150,屬輕微生態(tài)危害程度。
　?、宿r(nóng)用地重金屬綜合污染評(píng)價(jià)。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)21個(gè)土壤樣點(diǎn)污染物實(shí)驗(yàn)分析,土壤及其他相關(guān)成份分析結(jié)果表明,研究區(qū)域內(nèi)污染物同時(shí)超標(biāo)現(xiàn)

10、象較少。為了全面反映各種污染物對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量貢獻(xiàn)值和突出高污染物分值對(duì)土壤環(huán)境重要影響作用,兼顧土壤污染物平均值和最大值,采用內(nèi)梅羅污染指數(shù)( N.L.Nemerow)計(jì)算土壤重金屬綜合污染,并依據(jù)指數(shù)大小和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合污染等級(jí)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明農(nóng)用地土壤重金屬綜合污染指數(shù)均小于0.7,污染程度隸屬于無污染程度,或?qū)儆谳p度污染程度以下。
　?、剔r(nóng)用地健康綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)農(nóng)用地健康因子影響程度和層次分析方法要求,把土地健康因子分為土地

11、肥力、重金屬污染、有機(jī)物污染、灌溉水污染、大氣污染五大類,并對(duì)農(nóng)用地健康實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)方法和土壤、水、大氣等相關(guān)國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)造判斷矩陣,求出判斷矩陣相關(guān)系數(shù),對(duì)土地健康影響因子進(jìn)行相應(yīng)層次排序,結(jié)合參評(píng)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算農(nóng)用地健康綜合指數(shù)為0.6。研究結(jié)果表明,農(nóng)用地生態(tài)結(jié)構(gòu)合理,生態(tài)格局完善,生態(tài)系統(tǒng)壓力較小,外界干擾力較少,無生態(tài)異?，F(xiàn)象,生態(tài)功能完善,生態(tài)穩(wěn)定,農(nóng)用地可持續(xù)發(fā)展性強(qiáng)。<

12、br>　?、腿梭w健康評(píng)價(jià)。根據(jù)農(nóng)作物重金屬富集程度和研究區(qū)居民飲食結(jié)構(gòu)計(jì)算攝入重金屬總量,主要從食物攝入量、手-口攝入量、皮膚吸收量和呼吸攝入量四個(gè)方面計(jì)算銅、鋅、鉻、鉛、鎘、砷、汞、鎳、錳、鈷等10種重金屬。依據(jù)人體重金屬風(fēng)險(xiǎn)閾值評(píng)價(jià)研究區(qū)居民重金屬暴露風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)順序?yàn)?鉛(18.7168)﹥錳(16.0250)﹥鎳(5.1216)﹥鉻(4.0300)﹥銅(1.9681)﹥砷(1.3198)﹥鋅(0.8142)﹥鈷(