[发明专利]一种基于临界负荷的重金属排放管控值的确定方法

说明书

本发明公开了本发明提供的一种基于临界负荷的重金属排放管控值的确定方法，基于重金属的生物地球化学过程，研究其在不同土地利用方式下的归趋过程，首先根据植物吸收型及水环境迁移转化模型来优化传统的临界负荷模型，再基于现状平衡、水环境效应、健康风险三种环境效应来确定临界负荷值，并进行临界负荷制图与超临界负荷制图，最后根据概率分布方法来确定最终的重金属排放管控值，通过巧妙的设计，进一步构建空间精细化的重金属临界负荷模型、识别不同环境效应下重金属超临界负荷的程度和范围，确定不同土地利用方式下、不同管理目标下重金属排放管控值，可应用于污染源控制管理。

技术领域

本发明涉及土壤重金属污染防控技术领域，特别涉及一种基于临界负荷的重金属排放管控值的确定方法。

背景技术

近些年来，随着化肥和农药的广泛使用，大范围的工业、交通排放以及城市扩张我国的土壤重金属问题日益显著，严重威胁到生态环境和人类健康。这就要求人们重视重金属的危害，并对重金属的排放和积累进行有效的防控和管理。临界负荷制图是重金属防控和管理的一个重要工具，可以通过来源阻控来预防各种污染物的人为输入和污染危害事件的发生将实际的重金属输入通量对比相对应的临界负荷值从而估算土壤重金属超临界负荷区域，开展临界负荷与超临界负荷制图，找到处于重金属高风险和超负荷的区域，可以为不同来源的重金属输入通量管理提供依据与参考。对临界负荷制图的频数分布进行概率统计，可以来确定重金属排放管控值。

制定不同土地利用方式下，不同环境效应下的重金属临界负荷值可以为不同管理目标下的重金属输入控制提供科学的依据。但是，目前对各类重金属元素防控和管理实践中缺少重金属排放管理参考值和相应的技术方法，因此，如何估算不同效应下的重金属污染物排放风险管控值是亟待于解决的问题。

现有技术一

土壤-植物体系的重金属迁移是用来确定土壤重金属风险管控值的主要途径。根据土壤重金属浓度与作物吸收的剂量-效应关系进行线性回归，或利用作物中的重金属富集系数BCF，依据食品中重金属限量标准推导重金属的土壤风险管控值。重金属富集系数BCF表示作物对重金属的吸收能力的强弱，其主要计算方法如下：

其中C_plant表示重金属在作物中的含量(mg·kg^-1)，C_soil表示重金属在土壤中的含量(mg·kg^-1),C_soil-contr土壤重金属风险管控值，C_plant-contr作物重金属环境质量标准。

现有技术一的缺点

(1)误差较大。重金属富集系数BCF值的大小会受到多种环境因素的影响，比如作物的种类、自然环境、土壤性质、气候、土壤的空间异质性等，这就使得计算过程中很难找到一个合适的BCF值来衡量一个区域的作物重金属吸收能力。

(2)过程繁琐。为了计算重金属富集系数BCF的值，研究过程中需要测得区域部分的土壤及作物中重金属的含量，这就需要我们在研究区进行植物样本的采集、样品处理和含量测定分析，还有研究的前期野外和后期实验工作都会特别繁琐。

(3)缺乏污染源控制的管理值。该方法计算土壤中重金属含量的控制标准，无法确定排放的管控标准，现实当中污染来源的控制才是风险管理的基础，需要一种科学确定重金属排放源的管控值，进行重金属污染的风险管理。

现有技术二

在计算临界负荷时，现在的研究是基于现状平衡效应来进行衡量，其主要的土地利用方式为耕地。现状平衡模型的原理主要是用农产品中重金属的总输出以及淋失总量的总和于自然风化的差值来表征临界负荷值。现状平衡效应考虑的是所有相关的输入或输出项并使系统达到一个稳定的状态。则耕地在现状平衡效应下的重金属临界负荷估算方法如下：