土壤重金属环境容量研究

前言 第一部分 土壤环境容量基础理论 1 土壤环境容量基本概念 3 1.1 土壤环境容量 5 1.2 土壤静态环境容量和土壤动态环境容量 6 1.2.1 土壤静态环境容量 6 1.2.2 土壤动态环境容量 6 1.3 土壤表观环境容量、相对容量和安全容量 6 1.3.1 土壤表观环境容量 6 1.3.2 土壤相对容量 6 1.3.3 土壤安全容量 7 1.4 土壤环境容量区域分异性 7 2 土壤环境容量的理论依据 8 2.1 土壤环境的自净作用 8 2.1.1 物理净化作用 9 2.1.2 化学净化作用 9 2.1.3 生物净化作用 9 2.1.4 影响土壤环境净化作用的主要因素 10 2.2 土壤环境的缓冲性能 11 2.2.1 狭义的土壤环境缓冲性能 11 2.2.2 广义的土壤环境缓冲性能 11 2.2.3 影响土壤缓冲性的主要因素 12 3 土壤环境容量的计算依据 13 3.1 土壤背景值、临界值、标准值 13 3.1.1 土壤环境背景值及其对土壤环境容量研究的意义 13 3.1.2 土壤临界值及其对土壤环境容量研究的意义 14 3.1.3 土壤标准值及其对土壤环境容量研究的意义 16 3.2 影响土壤环境容量的因素 18 3.2.1 土壤类型 18 3.2.2 土壤理化性质 18 3.2.3 自然环境条件 18 3.2.4 土壤环境的生物学特性 18 3.2.5 社会技术因素 19 4 土壤环境容量模型 20 4.1 土壤环境静态容量模型 20 4.1.1 模型参数的确定 21 4.1.2 计算实例 21 4.1.3 存在的问题 22 4.2 土壤环境动态容量模型 23 4.2.1 数学模型 23 4.2.2 模型参数的确定 26 4.2.3 计算实例 27 4.2.4 存在的问题 29 4.3 其他土壤环境容量模型 29 4.3.1 土壤相对容量模型 29 4.3.2 土壤安全容量 30 4.3.3 土壤环境容量预测模型 31 5 土壤环境容量的应用与研究中存在的问题 32 5.1 土壤环境容量的应用 32 5.1.1 制定土壤环境质量标准 32 5.1.2 制定农田灌溉水质标准和污水灌溉标准 32 5.1.3 制定农田污泥施用标准 32 5.1.4 进行土壤环境质量评价 33 5.1.5 进行土壤污染预测 33 5.1.6 进行污染物总量控制 34 5.1.7 制定农业生产对策 34 5.2 土壤环境容量研究中存在的问题 34 5.2.1 缺乏对污染物进入土壤后的生物化学过程研究 34 5.2.2 缺乏对有机污染物土壤环境容量研究 34 第二部分 土壤重金属环境容量研究 6 土壤重金属环境容量模型参数研究 39 6.1 植物吸收系数 39 6.1.1 材料与方法 39 6.1.2 主要土壤类型中 Cu 的植物吸收系数 41 6.1.3 主要土壤类型中 Zn 的植物吸收系数 45 6.1.4 主要土壤类型中 Pb 的植物吸收系数 48 6.1.5 主要土壤类型中 Cd 的植物吸收系数 51 6.1.6 小结 54 6.2 淋溶系数 54 6.2.1 材料与方法 55 6.2.2 淋溶液中重金属元素含量随淋溶次数的变化 56 6.2.3 不同土壤中各重金属元素有效性指数的变化 61 6.2.4 主要土壤类型中重金属的淋溶系数 62 6.2.5 小结 63 6.3 径流系数 63 6.3.1 土壤侵蚀量计算 64 6.3.2 土壤重金属径流迁移系数计算方法 70 6.3.3 主要土壤类型中重金属的径流迁移系数 70 6.3.4 小结 71 6.4 土壤重金属残留率 71 6.4.1 植物对重金属的吸收率计算 71 6.4.2 土壤中重金属的渗漏率计算 72 6.4.3 土壤中重金属的径流迁移系数计算 72 6.4.4 土壤中重金属的残留率计算 72 6.5 结论 73 7 山东省土壤重金属环境质量状况及其变化特征 74 7.1 研究区概况 74 7.2 研究方法 75 7.2.1 布点采样 75 7.2.2 分析方法 78 7.2.3 土壤环境质量综合评价方法 79 7.2.4 土壤重金属积累速率计算方法 79 7.2.5 数据处理与制图方法 80 7.3 山东省农田土壤重金属全量分布特征 80 7.3.1 农田土壤理化性质 80 7.3.2 农田土壤重金属全量统计值和主要类型土壤环境背景值 82 7.3.3 农田土壤重金属全量分布特征 84 7.4 山东省农田土壤重金属环境质量综合评价 90 7.5 1989~2009 年山东省土壤重金属环境质量变化特征 94 7.5.1 农田土壤重金属全量变化特征 94 7.5.2 农田土壤重金属有效态含量变化特征 98 7.5.3 农田土壤重金属有效性指数变化特征 100 7.5.4 农田土壤理化性质、全量与有效态间的相关性分析 101 7.6 1989~2009 年山东省土壤重金属全量积累速率 101 7.7 结论 102 8 山东省土壤重金属环境容量研究 104 8.1 山东省主要土壤类型重金属环境容量 104 8.1.1 主要土壤类型重金属元素的环境背景值和临界值 104 8.1.2 主要土壤类型重金属静态环境容量 105 8.1.3 主要土壤类型重金属动态环境容量 105 8.1.4 小结 106 8.2 山东省农田土壤重金属环境容量计算 107 8.2.1 农田土壤重金属的限定值 107 8.2.2 农田土壤重金属静态环境容量 108 8.2.3 农田土壤重金属相对环境容量 108 8.2.4 小结 113 8.3 山东省不同植被类型土壤重金属环境容量计算 113 8.3.1 不同植被类型土壤中重金属的背景值和允许限值 114 8.3.2 不同植被类型土壤中重金属静态环境容量 115 8.3.3 不同植被类型土壤中重金属动态环境容量 115 8.3.4 小结 116 8.4 山东省典型开发区土壤重金属环境容量 117 8.4.1 典型开发区土壤重金属环境质量评价 117 8.4.2 土壤重金属静态环境容量 121 8.4.3 土壤重金属相对环境容量及综合相对环境容量分级 122 8.4.4 小结 123 9 山东省土壤重金属环境容量预测 125 9.1 土壤环境容量预测方法 125 9.2 重金属输入量等于控制输入量 126 9.2.1 单一元素达到环境容量年限预测 126 9.2.2 多元素综合环境容量年限预测 126 9.3 重金属输入量大于控制输入量 130 9.4 结论 134 第三部分 土壤重金属环境容量信息系统研发 10 土壤重金属环境容量信息系统研发工具 137 10.1 组件式 GIS 技术 Map Info/Map X 137 10.1.1 组件式 GIS 的特点 137 10.1.2 组件式 GIS 的开发平台 139 10.1.3 Map X 的空间数据结构 140 10.1.4 Map X 组件的模型结构 140 10.1.5 Map X 的基本功能 141 10.2 ADO.NET 技术 143 10.2.1 ADO.NET 技术的主要功能和特性 143 10.2.2 ADO.NET 模型的主要组成 143 10.2.3 ADO.NET 的编程模型 144 11 系统总体结构设计和功能设计 146 11.1 需求分析 146 11.1.1 功能需求 146 11.1.2 非功能需求 147 11.2 系统的软件配置 148 11.3 系统设计 148 11.3.1 系统总体结构设计 148 11.3.2 系统功能结构设计 149 11.3.3 系统设计技术路线 149 12 系统详细设计与功能实现 151 12.1 系统属性数据库的创建 151 12.1.1 数据业务流程 151 12.1.2 数据库逻辑结构设计 152 12.1.3 数据表逻辑关系设计 155 12.2 系统空间数据库的创建 156 12.2.1 空间数据的获取与转换 156 12.2.2 空间数据库的配置与属性数据的绑定 157 12.3 系统界面的设计及功能实现 159 12.3.1 系统登录界面和系统主界面设计 159 12.3.2 数据管理功能的实现 160 12.3.3 数据分析评价、查询功能的实现 161 12.3.4 图形数据操作功能的实现 169 13 研究展望 176 13.1 土壤环境容量研究 176 13.2 土壤环境容量信息系统开发 176 参考文献 178