土壤质量评判方式.pdf

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1、 土壤监测与评判方式的研究进展 环科 101 令沛鑫 34 摘 要：土地是一种不可再生的有限资源,更是人类赖以生存和进展的物质墓础，土壤是维系陆地生态系统食物链的一个重要环节。土壤质量好坏，直接阻碍植物产品的质量与数量，进而通过食物链阻碍人们的生活与人体的健康。因此，土壤环境质量评判具有十分重要的意义。目前，土壤环境质量评判方式很多，目前土壤环境质量评判的方式很多。常见的土壤环境质量评判方式有单因子指数法、模糊综合评判法、灰色聚类法和综合指数法等。单因子指数法只能识别单个污染物的污染状况，不能反映综合环境质量。模糊综合评判法和灰色聚类法考虑了土壤环境质量的模糊性和综合性。但对同一土壤采纳不同的

2、方式进行评判，往往得出不同的结果。鉴于此，对几种经常使用的土壤环境质量评判方式的特点作了分析和探讨，指出了各类方式的适用范围极为优缺点。关健词：土壤环境质量 土壤监测与评判 评判方式 讨论与进展 正文：近 30 年来，随着经济和城市化的快速进展,大量城市和工业污染物向农村和农业环境转移，加上化肥、农药的不合理施用，使得土壤环境污染物种类和数量、发生的地域和规模、危害特点等都发生了专门大转变1。土壤不仅是一种有限的资源,作为地理环境的组成部份,也对人类生存和进展乃至地球上众多生命形态的生存繁衍有着重要的作用2。所谓土壤环境,确实是地球生态系统中能够生长植物、具有必然环境容量及动态环境进程地表疏松

3、层持续体组成的环境。土壤环境与地球表层环境和生物健康和人类健康均有重大关系3，4。因此,科学评判土壤环境具有重大意义,它不仅关系到我国的可持续进展战略,而且还能够为土地、环境等部门提供合理爱惜与利用土壤资源的依据5。随着环境阻碍评判工作的不断深切,尤其是在生态型开发建设项目的环境阻碍评判工作中,土壤环境质量评判工作显得更为重要。但由于土壤环境质量评判工作不象大气水环境质量评判那样有国家标准作为依据,土壤环境质量评判缺乏评判标准,这给评判工作带来很多麻烦。因此,过去在土壤环境质量评判中采纳不同的方式进行评判。欲进行土壤质量评判,第一要划分污染级别和选取各级别的评判标准。土壤污染级别划分为五级,即

4、清洁土壤(第一级)、尚清洁土壤(第二级)、起始污染土壤(第三级)、显著污染土壤(第四级)和严峻污染土壤(第五级)。评判标准选取的原那么是:一、二、三级的界限参照本地土壤背景值数据确信,四、五级的界限那么参照土壤中元素含量是不是会使作物的生长发育受阻及使农产品中污染物含量超过食物卫生标准来确信 1.评判标准与方式 评判标准 土壤环境质量评判采纳土壤环境质量标准（GB156181995）二级标准5和环保部全国土壤污染状况评判技术规定（环发202039 号）中的评判标准。土壤质量评判方式：土壤质量的评判应针对特定的土地功能和土地利用类型来进行。土壤质量评判指标是土壤质量评判的具体形式,包括物理学指标

5、化学指标和生物学指标三个方面,它们的不同组合能够反映出土壤维持和增进植物生长、抗击侵蚀、增进人体和动植物健康和维持土壤生态系统稳固的功能。土壤质最评判与监测是评判土壤退化的重要工作,也是设计和评判土壤持续利用及土壤治理系统的一个基础。目前缺乏统一的评判指标和将各项土壤性质与土壤治理方法结合起来的评判方式。国际上比较经常使用的评判方式有以下几种:多变量指标克立格法(MVIK)这种方式能够将多个土壤质量指标整合成一个综合的土壤质量指数,这一进程称为多变量指标转换(MvIT,multinle variable indicator trasform),是依照特定的标准将测定值转换为土壤质量指数。该法优

6、于土壤质量评分法,它能够把治理方法、经济和环境限制因子引人分析进程,其评判范围能够从农场到地域水平。通过单项指标的评判,该法还能确信阻碍土壤质量的最关键因子。该方式的优势是能够把治理方法、经济和环境限制因子引入分析进程，其评判范围可从农场到地域水平，评判的空间尺度弹性大。6 .2 土壤质量动力学方式 该法是在全进程测定土壤质量的指标,确信一个治理系统的实际行为,并据此评估其可持续性。第一确信一个治理系统期望产出;评判系统的设计,确信其是不是能生产期望的产出;确信土壤质量的重要参数并成立其质量标准;成立评判一个治理系统的初始状况;评判系统的产出,确信它是源于系统设计,仍是源于系统的执行进程,或是

7、二者的总和;稳固失控的系统进程;借助于适合的实验设计技术,改善一个稳固治理系统的持续性。该法适用于描述土壤系统的动态性，专门适合于土壤可持续治理。7 土壤质量综合评分法 Do ra n 和 Prakin 将土壤质量评判细化为食物与纤维的生产量、土壤侵蚀量、地下水质量、地表水质量、法运算计算出土壤质量的大小,每一个元素的权重由地理、社会和经济因素所决定。该方式能够大气质量和食物质量等 6 个特定的土壤质量元素的评判。通过成立各个元索的评判标准,利用简单乘法运算计算出土壤质量的大小,每一个元素的权重由地理、社会和经济因素所决定。该方式能够针对不同的土壤类型、土地利用类型和土地治理实践,在不同的研究

8、区域选择不同的土壤指标对不同的土壤功能进行质量评判。8 土壤相对证量评判法 通过引人相对土壤质量指数来评判土壤质量的转变,第一假设研究区有一种理想土壤,其各项评判指标均能完全知足植物生长需要,以这种土壤的质量指数为标准,其它土壤的质量指数于之相较,得出土壤的相对证量指数(R SQI),从而定量的表示所评判土壤的质量与理想土壤质量之间的差距。它评判的是土壤的相对证量,而且能够依照不同地域的不同土壤成立理想土壤,选择代表性的土壤质量评判指标做出量化的评判结果。该方式方便、合理，能够依照研究区域的不同土壤选定不同的理想土壤，针对性强，评判结果较符合实际。以上土壤质量评判方式各有优势，实际工作中能够依

9、照评判区域的时刻和空间尺度、评判的土壤类型、评判的目的等，选择适宜的评判方式。9 2.评判方式 采纳单因子污染指数法和综合因子污染指数法进行评判。单因子污染指数=污染物实测值/污染物评判标准10 在我国土壤重金属污染环境质量评判中，要紧采纳公式（1）进行单因子污染指数评判。Pi=Ci/Si（1）式中：Pi 为第 i 个单因子污染指数，Ci 为第 i 个污染物的实测值，Si 为第 i 个污染物的评判标准。这是目前环境各要素评判中应用较普遍的一种指数，这种方式的优势是以土壤环境质量标准作为基础，目标明确。一样以为，作为无量纲指数，具有可比较的等价特性。但也有人研究以为，（1）式并非完全等价，还有进

10、一步修正的必要。因为（1）式中的 Ci 和Si 都包括两部份，一部份是土壤的背景含量，它是相对稳固的；另一部份是污染的量，它是指数所要说明的部份。指数等价的概念主若是体此刻自然的历史进展过 程中与人体之间彼此矛盾统一的背景含量。但 Ci/Si 之比不仅意味着第二部份，即污染量与Si 中相当于污染量之比，而且也包括着 Ci 中的污染量与 Si 中的背景量之比，这从概念上就否定了指数等价的意义。另外，由于土壤中各污染物的背景含量不同甚大，不同的数值包括土壤质量标准时，它们所占的份额就十分不同。有学者针对这种情形对（1）式进行了修正，提出公式（2）Pi=（Ci-Bi）/（Si-Bi）（2）式中：Bi

11、 为土壤污染物的背景值，其它同（1）式。可是由于全国各地的土壤背景值不同，因此（2）式未能取得推行和普遍应用。单因子指数法仅仅针对土壤中重金属单元素进行评判，不能反映土壤污染的综合状况。综合因子污染指数=平均单因子污染指数 2+最大单因子污染指数 2)(1/2)综合指数评判法 综合指数评判法是目前进行土壤环境污染评判的要紧方式。所谓污染综合指数评判法是用土壤污染监测结果和土壤环境质量标准概念的一种数量尺度并以此作依据来评定现实的土壤环境质量对人类社会进展需要的知足程度。这种方式通过环境质量指数的无量纲化后，各环境因子对污染奉献有多大，都能够用数反映出来。综合指数法具有易懂、易学、易算和易操作等

12、特殊优势，仍被广大科技工作者采纳。国内外目前运用到土壤环境质量评判中的综合指数法已有 20 余种。经常使用的环境质量综合指数法包括简单叠加法、算术平均法、加权平均法、均方根法、平方和的平方根法、最大值法等10 污染样本超标率(%)=(超标样本数/监测样本总数)*100 污染积存指数=污染物实测值/污染物背景值 污染物分担率(%)=(某项污染指数/各项污染指数之和)*100 模糊数学评判法 模糊数学方式能够通过隶属度描述土壤重金属污染状况的渐变性和模糊性，使评判结果加倍准确靠得住，目前已经应用于土壤重金属污染综合评判。此法是利用土壤质量分级不同中间过渡的模糊性，将土壤污染问题依照不同分级标准，通

13、过成立隶属函数区间0，1内持续取值来进行评判的方式。11 层次分析法 土壤环境分析与评判事实上是一个多因素综合决策进程，因此将 AHP 应用于土壤质量评判不但可行，而且具有简单、有效、有效的特点。12 灰色聚类法 把操纵论的观点和方式延伸到社会、经济、生态等抽象系统，把自动操纵科学和运筹学的数学方式灰色聚类。13 人工神经网络法 人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）是一类模拟生物体神经系统结构的新型信息处置系统。从本质上说，它是一种黑箱建模工具，它能够通过“学习”来仿真真实系统中的输入和输出之间的定量关系；为解决非线性、不确信性和不确知系统的问题开辟了一条

14、崭新的途径。ANN 具有自适应性、自学习性、容错性和联想经历能力等特点，而且操作简单、具有真正多输人多输出系统的特点。目前，ANN 应用领域及其普遍，专门适合于模式识别和复杂的非线性函数关系拟合等。土壤环境质量评判实质上是依据土壤污染物浓度分级标准比较待评判的土壤环境各污染物的监测值与相应的标准浓度，若是接近，那么其就被视为符合该分级标准的土壤环境质量，因此，土壤环境质量评判属于模式识别问题，用人工神经网络评判是完全可行的。14 物元可拓集法 进行土壤环境质量评判研究，由于各单项土壤指标的评判结果往往是不相容的，直接利用土壤环境质量评判标准，难以作出确切的评判。15 3.讨论与展望 讨论 前述

15、各类土壤环境质量评判方式，各有其优缺点，也都从不同的角度推动了土壤环境质量评判的进展。单因子指数法以土壤环境质量标准作为基础，目标明确，作为无量纲指数，它具有可比较的等价特性，可是单因子指数法仅仅针对土壤中重金属单元素进行评判，不能反映土壤污染的综合状况。综合指数法弥补了单因子指数的这一缺点，尽管综合指数法普遍存在有时会发生评判失效的通病，可是综合指数法以其特有的易懂、易学、易算、易操作等特殊优势，仍为广大科技工作者所采纳。综合指数法种类较多，选用不同的参加评判指标数、确信权重方式、计算模式、质量分级数和分级界限值等会引发可比性差的问题，能够通过有组织地比对、优选，确信出标准化相对稳固的系列方

16、式。土壤是一个大系统，它所涉及的内外因素众多，而且具有不确信性、随机性和环境质量转变的模糊性，因此有学者引入模糊综合评判方式和灰色聚类法来对土壤进行环境质量评判。16评判中比较客观地表达了评判中的模糊性，实际应用也显得自然、合理。在模糊综合评判方式和灰色聚类法中模糊权的确信问题一直是学者讨论的热点，模糊权的确信关系到评判结果的科学性和准确性。在环境评判系统中，权重问题及定权方式一直是该系统中研究的关键问题。环境质量综合评判，只有通过加权综合，才能揭露不同评判因子间的内在联系，而使综合评判结果更接近和符合环境质量的实际状况。在现有的各类评判方式中，为切实评判实际环境，应考虑级别区间内的转变特点及

17、考虑变权重问题。在实际评判中，假设一样刻划即能选到评判要求，可考虑模糊综合评判法与灰色聚类法；假设需精细刻划，那么可考虑物元分析方式。17 展望 评判方式的研究。各类污染评判方式都有必然的局限和不足的地方，采纳单一的方式不可能取得全面的结果，采纳多种方式结合的综合评判是解决实际问题的有效途径。污染因子权重的统一性研究。在进行土壤重金属污染综合评判时，重金属污染因子的权重是阻碍评判结果的关键因素。加权平均综合指数法中权重的确信大多由专家依据重金属污染物的毒性、人体对重金属污染物的吸收和人体可经受污染物最大阈值的体会来确信，存在必然的主观色彩,评判结果往往失真。19由于重金属污染物对人体的危害程度

18、不同，确信其权重时同时考虑重金属污染物对环境的阻碍和人体危害程度将有利于增强权重值的科学性，进而提高土壤环境质量评判的有效性和准确性。20 参考文献:1 王宣，池靖，徐琳，等.六种典型农业区域土壤污染现状监测评估J.农业环境科学学报，2006,25:21-25.2 Gong Zitong(龚子同),Chen Hongzhao(陈鸿昭),Liu Liangwu(刘良梧),et al.Environment al change of soils and sustainable development J.Scientia Geographica Sinica(地理科学),2000,20(6):51

19、8522 3 Pan Genxing(潘根兴).S oil Science of Earth Surface Syst em(地球表层系统土壤学)M.Beijing:Geological Publishing House,2000 4 Abrahams P W.Soils:their impl ications to human health J .TheS ci ence of Total Environment,2002,291:1 32 5 Zhu Yanming(朱颜明)and He Yan(何岩).Introduction t oEnvironmental Geography Sci

20、ence(环境界理学导论)M.Beijing:Science Press,2002 6 GB 156181995，土壤环境质量标准S 7 李旭霜,生灵安,李博文,等.曲周菜地的环境质量评判 J.河北农业大学学报,2004,2:13)16.8 王焕校.污染生态学M .北京:高等教育出版社,2001.214)233 国家环保总局.国土壤污染对百姓健康组成要挟.云南日报，2006，7/20/www10梅延林现有环境质量评判方式可能存在的虚假性J云南环境科学，1999，l8(3)：59-60.11.谢季坚，刘承平模糊数学方式及其应用M武汉：华中理工大学出版社，2000.12傅立灰色系统理论及其应用M北

21、京：科学技术文献出版社，1992.13王建国,杨林章,单艳红,等 模糊数学在土壤质量评判中的应用研究J 土壤学报，2001，38(2)：176-183.14.熊飚，赵颖，王建英，模糊数学在环境质量评判中的应用J.河南科学，2002，20(5)：549-552.15左军.层次分析法中判定矩阵的间接给出法J.系统工程，1988，6(6)：56-63.16卢宗华.层次分析法中判定矩阵构造方式的改良J.系统工程，1990，8(1)：43-44.17王莲芬.层次分析法中排列权数的计算方式J.系统工程，1987，7(2)：31-37.18.王金生灰色聚类法在土壤污染综合评判中的应用J.农业环境爱惜,1991，10(4)：168-172.19赵玉杰,师荣光,等.基于 MATLAB 的 BP 人工神经网络的土壤环境质量评判方式研究J.农业环境科学学报，2006，25(1)：186-18.20潘峰，梁川，付强.基于层次分析法的物元模型在土壤质量评判中的应用J.农业现代化研究，2002，23(2).