金堤河流域農(nóng)用地健康評價研究——以河南省濮陽市部分縣域為例.pdf

1、土地是人類賴以生存發(fā)展的基礎,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。人類活動對全球環(huán)境影響從廣度與深度上不斷加強,特別是近世紀以來,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)境污染及其對人類健康危害倍受

2、關注。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)健康評價為典型案例,分析研究區(qū)土地肥力、重金屬污染、有機物污染、灌溉水污染,以及運用不同分類方法的評價結(jié)果和農(nóng)用地污染對人體產(chǎn)生的危害進行評價,最后結(jié)合研究區(qū)實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)量評價。根據(jù)土壤肥力與耕地產(chǎn)力之間關系,即在一定范圍內(nèi)土壤肥力增長與作物反應或作物產(chǎn)量呈現(xiàn)出相關性,進一步確定各肥力常數(shù)值、標準值、極限值。為避免

3、人為主觀因素對土壤肥力指標權重干擾,采用因子分析法計算各評價指標權重值。利用擬合隸屬度經(jīng)驗公式,計算研究區(qū)采樣點肥力隸屬度值;再運用模糊數(shù)中加乘法原則,計算土壤肥力質(zhì)量綜合評價指標值。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)量分級建議方案,研究區(qū)土壤樣點肥力綜合指數(shù)均在6以下,多數(shù)土壤樣點肥力處于中等級別與貧瘠之間,接近于土壤養(yǎng)分貧瘠或較貧瘠狀態(tài)。
　?、妻r(nóng)用地灌溉水污染評價。根據(jù)對子路堤(入

4、境處)和賈垓橋(出境處)兩個過水斷面的全年動態(tài)觀測,入境處化學需氧量年平均含量34.69(毫克/升),呈現(xiàn)整體幅度減小趨勢;出境化學需氧量年平均含量32.29(毫克/升),相對入境化學需氧量變化趨勢減少明顯;從全年平均化學需氧量含量變化趨勢來看,平均含量變化呈現(xiàn)增大趨勢。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;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?；诎钡⒒瘜W需氧量等11項指標的灌溉水質(zhì)量評價,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別。
　?、寝r(nóng)用地大氣污染評價。根據(jù)研究區(qū)大氣自動監(jiān)測儀對研究區(qū)地表大氣進行全天候檢測,二氧化硫平均值0.0261 mg/m3,全年呈現(xiàn)總體增大變化趨勢;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;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。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的空氣質(zhì)量定性評價指數(shù)為0.877,空氣質(zhì)量級別為良。
　?、绒r(nóng)用地重金屬污染國標評價。農(nóng)用地環(huán)境標準參考國家土壤質(zhì)量標準二級標準值《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》Ⅱ類標準,適用于農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場等土壤。單項污染評價以國家土壤環(huán)境標準值作為參比值,為了反映特定區(qū)域分異性與重金屬污染程度,選擇單項污染物實測值與評價標準值來計算單項污染指數(shù),

7、依據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量等級標準進行土壤環(huán)境質(zhì)量分類,并對其進行質(zhì)量評價。土壤重金屬污染指數(shù)(pH>7.5)和土壤有機物污染指數(shù)(有機質(zhì)≤20g/kg)均小于土壤環(huán)境質(zhì)量標準值,屬無污染級別;其中,許莊和陳樓DDT含量高出土壤環(huán)境質(zhì)量標準值,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價。為判斷土壤表層土壤重金屬污染狀況,對土壤樣品測定結(jié)果進行統(tǒng)計分析。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、和中國土壤環(huán)境背景值進行對比,土壤重金屬污染采用G.Muller提出的地質(zhì)累積指數(shù)(Geoacculation Index)來評價土壤重金屬污染,分別對各個土壤樣點地積累污染指數(shù)進行計算,并進行等級劃分和污染評價。其中,除砷、鎘污染超標外,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)危害評價。根據(jù)潛在生態(tài)危害指數(shù)計算公式要求,參考重金屬毒性系數(shù)計算重金屬單項潛在生態(tài)風險指數(shù)和重金屬潛在生態(tài)總風險指數(shù)

9、,并對各個土壤樣點潛在生態(tài)危害指數(shù)進行評價。南王莊、花園、張寨集三個土壤檢測點單項重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)中汞生態(tài)危害風險指數(shù)屬中等生態(tài)危害程度。除此之外,其他檢測點的單項潛在生態(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)各個土壤檢測點的潛在生態(tài)危害風險綜合指數(shù)均小于150,屬輕微生態(tài)危害程度。
　　⑺農(nóng)用地重金屬綜合污染評價。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)21個土壤樣點污染物實驗分析,土壤及其他相關成份分析結(jié)果表明,研究區(qū)域內(nèi)污染物同時超標現(xiàn)

10、象較少。為了全面反映各種污染物對土壤環(huán)境質(zhì)量貢獻值和突出高污染物分值對土壤環(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)計算土壤重金屬綜合污染,并依據(jù)指數(shù)大小和分級標準進行綜合污染等級評價。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)用地健康綜合評價。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、有機物污染、灌溉水污染、大氣污染五大類,并對農(nóng)用地健康實驗數(shù)據(jù)指標進行標準化處理。在此基礎上,根據(jù)專家經(jīng)驗方法和土壤、水、大氣等相關國家環(huán)境標準評價指標構(gòu)造判斷矩陣,求出判斷矩陣相關系數(shù),對土地健康影響因子進行相應層次排序,結(jié)合參評指標實驗數(shù)據(jù)計算農(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。<

12、br>　?、腿梭w健康評價。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方面計算銅、鋅、鉻、鉛、鎘、砷、汞、鎳、錳、鈷等10種重金屬。依據(jù)人體重金屬風險閾值評價研究區(qū)居民重金屬暴露風險指數(shù),重金屬健康風險系數(shù)順序為:鉛(18.7168)﹥錳(16.0250)﹥鎳(5.1216)﹥鉻(4.0300)﹥銅(1.9681)﹥砷(1.3198)﹥鋅(0.8142)﹥鈷(