土壤重金屬環(huán)境容量研究

前言 第一部分 土壤環(huán)境容量基礎(chǔ)理論 1 土壤環(huán)境容量基本概念 3 1.1 土壤環(huán)境容量 5 1.2 土壤靜態(tài)環(huán)境容量和土壤動態(tài)環(huán)境容量 6 1.2.1 土壤靜態(tài)環(huán)境容量 6 1.2.2 土壤動態(tài)環(huán)境容量 6 1.3 土壤表觀環(huán)境容量、相對容量和安全容量 6 1.3.1 土壤表觀環(huán)境容量 6 1.3.2 土壤相對容量 6 1.3.3 土壤安全容量 7 1.4 土壤環(huán)境容量區(qū)域分異性 7 2 土壤環(huán)境容量的理論依據(jù) 8 2.1 土壤環(huán)境的自凈作用 8 2.1.1 物理凈化作用 9 2.1.2 化學(xué)凈化作用 9 2.1.3 生物凈化作用 9 2.1.4 影響土壤環(huán)境凈化作用的主要因素 10 2.2 土壤環(huán)境的緩沖性能 11 2.2.1 狹義的土壤環(huán)境緩沖性能 11 2.2.2 廣義的土壤環(huán)境緩沖性能 11 2.2.3 影響土壤緩沖性的主要因素 12 3 土壤環(huán)境容量的計算依據(jù) 13 3.1 土壤背景值、臨界值、標(biāo)準(zhǔn)值 13 3.1.1 土壤環(huán)境背景值及其對土壤環(huán)境容量研究的意義 13 3.1.2 土壤臨界值及其對土壤環(huán)境容量研究的意義 14 3.1.3 土壤標(biāo)準(zhǔn)值及其對土壤環(huán)境容量研究的意義 16 3.2 影響土壤環(huán)境容量的因素 18 3.2.1 土壤類型 18 3.2.2 土壤理化性質(zhì) 18 3.2.3 自然環(huán)境條件 18 3.2.4 土壤環(huán)境的生物學(xué)特性 18 3.2.5 社會技術(shù)因素 19 4 土壤環(huán)境容量模型 20 4.1 土壤環(huán)境靜態(tài)容量模型 20 4.1.1 模型參數(shù)的確定 21 4.1.2 計算實例 21 4.1.3 存在的問題 22 4.2 土壤環(huán)境動態(tài)容量模型 23 4.2.1 數(shù)學(xué)模型 23 4.2.2 模型參數(shù)的確定 26 4.2.3 計算實例 27 4.2.4 存在的問題 29 4.3 其他土壤環(huán)境容量模型 29 4.3.1 土壤相對容量模型 29 4.3.2 土壤安全容量 30 4.3.3 土壤環(huán)境容量預(yù)測模型 31 5 土壤環(huán)境容量的應(yīng)用與研究中存在的問題 32 5.1 土壤環(huán)境容量的應(yīng)用 32 5.1.1 制定土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 32 5.1.2 制定農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和污水灌溉標(biāo)準(zhǔn) 32 5.1.3 制定農(nóng)田污泥施用標(biāo)準(zhǔn) 32 5.1.4 進行土壤環(huán)境質(zhì)量評價 33 5.1.5 進行土壤污染預(yù)測 33 5.1.6 進行污染物總量控制 34 5.1.7 制定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對策 34 5.2 土壤環(huán)境容量研究中存在的問題 34 5.2.1 缺乏對污染物進入土壤后的生物化學(xué)過程研究 34 5.2.2 缺乏對有機污染物土壤環(huán)境容量研究 34 第二部分 土壤重金屬環(huán)境容量研究 6 土壤重金屬環(huán)境容量模型參數(shù)研究 39 6.1 植物吸收系數(shù) 39 6.1.1 材料與方法 39 6.1.2 主要土壤類型中 Cu 的植物吸收系數(shù) 41 6.1.3 主要土壤類型中 Zn 的植物吸收系數(shù) 45 6.1.4 主要土壤類型中 Pb 的植物吸收系數(shù) 48 6.1.5 主要土壤類型中 Cd 的植物吸收系數(shù) 51 6.1.6 小結(jié) 54 6.2 淋溶系數(shù) 54 6.2.1 材料與方法 55 6.2.2 淋溶液中重金屬元素含量隨淋溶次數(shù)的變化 56 6.2.3 不同土壤中各重金屬元素有效性指數(shù)的變化 61 6.2.4 主要土壤類型中重金屬的淋溶系數(shù) 62 6.2.5 小結(jié) 63 6.3 徑流系數(shù) 63 6.3.1 土壤侵蝕量計算 64 6.3.2 土壤重金屬徑流遷移系數(shù)計算方法 70 6.3.3 主要土壤類型中重金屬的徑流遷移系數(shù) 70 6.3.4 小結(jié) 71 6.4 土壤重金屬殘留率 71 6.4.1 植物對重金屬的吸收率計算 71 6.4.2 土壤中重金屬的滲漏率計算 72 6.4.3 土壤中重金屬的徑流遷移系數(shù)計算 72 6.4.4 土壤中重金屬的殘留率計算 72 6.5 結(jié)論 73 7 山東省土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量狀況及其變化特征 74 7.1 研究區(qū)概況 74 7.2 研究方法 75 7.2.1 布點采樣 75 7.2.2 分析方法 78 7.2.3 土壤環(huán)境質(zhì)量綜合評價方法 79 7.2.4 土壤重金屬積累速率計算方法 79 7.2.5 數(shù)據(jù)處理與制圖方法 80 7.3 山東省農(nóng)田土壤重金屬全量分布特征 80 7.3.1 農(nóng)田土壤理化性質(zhì) 80 7.3.2 農(nóng)田土壤重金屬全量統(tǒng)計值和主要類型土壤環(huán)境背景值 82 7.3.3 農(nóng)田土壤重金屬全量分布特征 84 7.4 山東省農(nóng)田土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量綜合評價 90 7.5 1989~2009 年山東省土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量變化特征 94 7.5.1 農(nóng)田土壤重金屬全量變化特征 94 7.5.2 農(nóng)田土壤重金屬有效態(tài)含量變化特征 98 7.5.3 農(nóng)田土壤重金屬有效性指數(shù)變化特征 100 7.5.4 農(nóng)田土壤理化性質(zhì)、全量與有效態(tài)間的相關(guān)性分析 101 7.6 1989~2009 年山東省土壤重金屬全量積累速率 101 7.7 結(jié)論 102 8 山東省土壤重金屬環(huán)境容量研究 104 8.1 山東省主要土壤類型重金屬環(huán)境容量 104 8.1.1 主要土壤類型重金屬元素的環(huán)境背景值和臨界值 104 8.1.2 主要土壤類型重金屬靜態(tài)環(huán)境容量 105 8.1.3 主要土壤類型重金屬動態(tài)環(huán)境容量 105 8.1.4 小結(jié) 106 8.2 山東省農(nóng)田土壤重金屬環(huán)境容量計算 107 8.2.1 農(nóng)田土壤重金屬的限定值 107 8.2.2 農(nóng)田土壤重金屬靜態(tài)環(huán)境容量 108 8.2.3 農(nóng)田土壤重金屬相對環(huán)境容量 108 8.2.4 小結(jié) 113 8.3 山東省不同植被類型土壤重金屬環(huán)境容量計算 113 8.3.1 不同植被類型土壤中重金屬的背景值和允許限值 114 8.3.2 不同植被類型土壤中重金屬靜態(tài)環(huán)境容量 115 8.3.3 不同植被類型土壤中重金屬動態(tài)環(huán)境容量 115 8.3.4 小結(jié) 116 8.4 山東省典型開發(fā)區(qū)土壤重金屬環(huán)境容量 117 8.4.1 典型開發(fā)區(qū)土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量評價 117 8.4.2 土壤重金屬靜態(tài)環(huán)境容量 121 8.4.3 土壤重金屬相對環(huán)境容量及綜合相對環(huán)境容量分級 122 8.4.4 小結(jié) 123 9 山東省土壤重金屬環(huán)境容量預(yù)測 125 9.1 土壤環(huán)境容量預(yù)測方法 125 9.2 重金屬輸入量等于控制輸入量 126 9.2.1 單一元素達到環(huán)境容量年限預(yù)測 126 9.2.2 多元素綜合環(huán)境容量年限預(yù)測 126 9.3 重金屬輸入量大于控制輸入量 130 9.4 結(jié)論 134 第三部分 土壤重金屬環(huán)境容量信息系統(tǒng)研發(fā) 10 土壤重金屬環(huán)境容量信息系統(tǒng)研發(fā)工具 137 10.1 組件式 GIS 技術(shù) Map Info/Map X 137 10.1.1 組件式 GIS 的特點 137 10.1.2 組件式 GIS 的開發(fā)平臺 139 10.1.3 Map X 的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 140 10.1.4 Map X 組件的模型結(jié)構(gòu) 140 10.1.5 Map X 的基本功能 141 10.2 ADO.NET 技術(shù) 143 10.2.1 ADO.NET 技術(shù)的主要功能和特性 143 10.2.2 ADO.NET 模型的主要組成 143 10.2.3 ADO.NET 的編程模型 144 11 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能設(shè)計 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 系統(tǒng)的軟件配置 148 11.3 系統(tǒng)設(shè)計 148 11.3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 148 11.3.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計 149 11.3.3 系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)路線 149 12 系統(tǒng)詳細設(shè)計與功能實現(xiàn) 151 12.1 系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建 151 12.1.1 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流程 151 12.1.2 數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 152 12.1.3 數(shù)據(jù)表邏輯關(guān)系設(shè)計 155 12.2 系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建 156 12.2.1 空間數(shù)據(jù)的獲取與轉(zhuǎn)換 156 12.2.2 空間數(shù)據(jù)庫的配置與屬性數(shù)據(jù)的綁定 157 12.3 系統(tǒng)界面的設(shè)計及功能實現(xiàn) 159 12.3.1 系統(tǒng)登錄界面和系統(tǒng)主界面設(shè)計 159 12.3.2 數(shù)據(jù)管理功能的實現(xiàn) 160 12.3.3 數(shù)據(jù)分析評價、查詢功能的實現(xiàn) 161 12.3.4 圖形數(shù)據(jù)操作功能的實現(xiàn) 169 13 研究展望 176 13.1 土壤環(huán)境容量研究 176 13.2 土壤環(huán)境容量信息系統(tǒng)開發(fā) 176 參考文獻 178