| 单词 | 土壤中有毒元素的环境质量基准 |
| 释义 | 【土壤中有毒元素的环境质量基准】 拼译：the environmental quality criterion of toxic elements in soil 在被污染土壤的有毒物质中，以对重金属的研究，包括少数类金属和非金属的研究较为成熟，它们主要是镉、汞、铜、铅、锌、镍、砷、硼、氟等。制定这些元素在土壤中的环境质量基准，是制定环境标准和立法(例如土壤污染防治法)的依据。 早在20世纪50年代，日本发生的骨痛病重要原因之一，就是工业排放大量镉，通过土壤污染导致稻米中含镉量过高，人们长期食用这种稻米而中毒。当时日本发生骨痛病的神通川流域水体中的镉含量高达100mg／L(自然背景值0．07mg／L)，土壤中镉含量超过50mg／kg(背景值≤3～5mg／kg)，结果使稻米中有的有毒镉大量富集而危害人体健康。经过多年的调查和研究，1970年日本制定了镉、铜和砷的土壤标准，并在此基础上制定了土壤污染防治法。自1970年以来，美国很多州也制定了土壤中一些有毒元素的最高容量，但大多是推荐值，其中不少和农田施用污泥有关。制定土壤中元素的环境质量基准时，主要有地球化学法和生态效应法两种。不同方法表示的基准值意义有所不同。地球化学法主要根据土壤中元素地球化学含量来确定土壤环境质量基准。例如以各地土壤中某元素的自然含量或背景值来表示基准值。通常以X±26mg／kg(X：背景平均值：26标准差)表示。小于此值时是无污染土壤，大于此值时是污染土壤。英国、德国、意大利以及加拿大等国都采用这种方法，但此法不能确定土壤中该元素的最高容许含量。生态效益法主要根据：(1)以对作物减产10%时的土壤中该污染元素的浓度作为最高容许含量；(2)在土壤－作物－人(或家畜)系统中，以作物可食部分不致超过食品标准时的土壤污染物浓度作为最高容许含量；(3)以对土壤中有益微生物明显减少或活性明显降低时土壤中某元素的浓度为最高容许含量；(4)不致使地面水和地下水产生次生污染时土壤中某元素的浓度为最高容许含量。通常是综合考虑上述因素，选择最低值作为限制因素，定为土壤中某元素的最高容许量。同时，以这一最高容许量为土壤的环境质量基准。此外，还可综合以上方法把土壤的环境质量基准定为2～4个级别。一般最简捷的做法是定为3级：(1)无污染土壤，即土壤某元素的含量≤背景值；(2)轻污染土壤，即土壤中某元素含量范围在背景值到最高容许量间；(3)重污染土壤，即土壤中某元素含量≥最高容许含量。有时可分得更细，但似无必要。实际上，在制定土壤中元素的环境质量基准时，影响的因素很多，所以非常复杂。首先是不同元素或是同一元素的形态不同，对作物的毒性或是作物对它们的吸收和积累不同。其次是土壤类型、土壤性质，诸如土壤的H+、有机质、Eh、R2O3的类型和含量、阳离子交换量、质地和专性吸附等等都影响作物吸收土壤中的金属元素。第三是作物本身，对同一元素，不同作物或同一作物的品种不同，其毒性或吸收、积累都不相同。如果多种元素在土壤中共存时，它们的复合污染影响就更为复杂。各元素的离子形态不同，对植物的毒性或吸收、积累不同。为简便计，在制定基准时大多以总量表示，但有时也以有效态表示。目前在对元素有效态的研究中，以对必需微量元素的研究较为成熟。这主要模拟作物对土壤中元素的吸收，以某些化学试剂，通常是弱酸或稀酸、盐和氨羧络合剂，(例如DTPA)等，在一定条件，从土壤中浸提出来的量，但对有毒元素，例如汞或镉，用传统的浸提微量元素的方法不完全适合。在制定基准时，如以有效态表示，所有元素都应说明所用浸提的试剂和浸提条件。制定基准时，不同的土壤性质其结果不同，现仅就土壤性质中某些重要的方面讨论如下：1．土壤的H+浓度。土壤的酸性增强能提高金属在土壤中的有效性，所以制定基准时，在酸性土壤中金属元素的含量要规定得更严格，在中性的、碱性的土壤中可相应适当放宽。2．土壤中有机质和金属的毒性被作物吸收积累的关系很复杂。一般在土壤中的有机质主要为腐殖质，其中的胡敏酸和胡敏素与金属形成的络合物是不易溶的，这可减轻金属的危害，但其中的富里酸和金属的络合物比较易溶。通常施用有机肥，其中的胡敏酸等有机络合剂可与重金属络合，从而减轻自由金属离子的危害，或使吸收进入作物可食部分的含量减少，因此可减轻食物链危害。但在制定基准时，目前还没有把制定的基准量和有机质多少联系起来。3．土壤的阳离子交换量(CEC)。当考虑到金属在土壤中的最高容许量时，1972年Leeper首先提出必须涉及该交换量。1973年，美国EPA在规定农田施用污泥的锌当量的基础上，规定了污泥施用总量。1980年，美国EPA又根据土壤CEC的不同，分别提出一些金属的不同最高容许积累量。1979年，Mathur也提出以CEC为单位来规定土壤中金属的最高容许含量。例如，他提出土壤中的总铜量不得大于土壤CEC的5%，即相当于不得大于240mg／kg。1980年，CAST的报告还指出，在评价土壤中金属的限量时，指明和CEC的密切联系，尽管不是很完美，但一般仍是很好的指标。目前，美国有些学者又认为，在研究土壤中金属的最高限量时，与CEC的联系应予以否定。他们的主要论点有：(1)CEC只说明土壤中的有机质、硅铝粘土矿物、铁、铝、锰氧化物等综合影响，但不适用于上述任一单项因素。(2)尽管有研究结果报导，CEC作物与金属的吸收呈负相关，但另有很多的报导结果很矛盾。他们认为CEC和作物吸收金属的关系不密切。(3)对植物的毒害方面，美国EPA根据不同CEC制定的标准过严，很多实践证明，当施用量和制定的标准相等或超过标准时并不发生危害。因此，对上述问题尚有争论，而中国在这方面的研究报导很少。近年来，在制定土壤中有毒元素的最高容许含量时，德国还规定了根据土壤中粘粒含量的不同(＞12%，或＜12%)制定了不同的容许含量。一般土壤粘粒含量较高时，其容许含量可稍高。目前有关土壤中污染元素对作物生态效应的研究报导较多，有关根的吸收机制和作物对土壤中重金属的耐受性(或抗性)等也有一些研究成果。不过，在制定土壤中元素的基准时大致有两类情况：(1)首先对能影响作物生长、发育和产量的元素，例如铜、镍和锌等，通常以能引起作物减产10%时的土壤中该元素的临界值作为最高容许浓度；(2)首先使作物可食部分达到食品卫生标准时的土壤中该元素的临界值作为最高容许浓度，例如汞、镉和铅等。这些元素引起作物减产时的土壤临界浓度通常要更高，在制定基准时可不予考虑。在作物中，大多选择种植面积较大的粮食作物，例如小麦或水稻作为制定基准依据，有时也考虑蔬菜和其他作物。通过测定生长时的作物，尤其是蔬菜的汁液浓度，可以作出是否会危害作物的诊断。现在已有很多有关危害作物生长的临界汁液浓度的报导，这些也可供制定基准时作为参考。有关土壤中过量元素危害土壤中有益微生物和酶的研究成果不多，当这些影响变为显著的限制性因素时，制定基准时也应予以考虑。以上所讨论的只是土壤中某单项元素对作物的影响，实际上很多危害元素常常在土壤中以不同的比例互相共存，这种共存元素的复合污染影响很复杂，有时彼此有协同作用，有时则为拮抗作用。目前在制定基准时还不能全面顾及到这些作用。近10多年来，中国在制定农田灌溉水质标准、污泥和粉煤灰农用标准以及土壤的环境容量等研究中，都涉及到一些常见污染元素在土壤中的最高容许量，如镉、砷、汞、铅、铬等，现在中国土壤中其他有毒元素的环境质量基准正在研制中，现已正式颁布。【参考文献】：1 Aiina K P，et al．Trace eiemenis in coiis and piunts，1981，1192 Kakuzo，Kitagishi，et al．Heavy metal pollution in soils of Japan，1981，268～2723 Page A L．Utilization of municipal wastewater and sludge on land，1983，235～3204 王宏康．重庆环境科学，1996，18(1)∶20～245 David Purves．Traee element contamination of the environment，1985，1806 Page A L Land application of sludge，1987，5～247 夏增禄．土壤环境容量及其应用．北京：气象出版社，1988．1828 王宏康．环境化学，1991，10(5)∶35～429 青长乐，等．农业环境保护，1992，11(2)∶51～56(北京农业大学王宏康撰) |
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