PDF《中国土壤重金属（Pb 和Cd）沉降临界负荷区划》

第4卷第5期2009 年5月329 中国土壤重金属(Pb 和Cd)沉降临界负荷区划 何思勤,段雷(清华大学环境科学与工程系,北京 100084) 摘要:用稳态法确定了中国土壤的重金属Pb和Cd沉降临界负荷,结果表明我国土壤临界负荷明显呈现东南高、西 北低的分布特征.

我国东南部地区普遍能够接受大于 1.0 g・hm-2 ・a-1 的大气Pb沉降和大于 0.1 g・hm-2 ・a-1 的Cd沉降,原因 是栽培植被和天然植被的生产力较高.该地区又可以分为南北两部分,南部由于土壤风化速率低和降水量(径流量) 高,相应地能够接受比北方更高的重金属沉降.我国西北部地区普遍植被生产力较低,同时风化速率较高,因此土壤 临界负荷较低,Pb的小于 1.0 g・hm-2 ・a-1 ,Cd的小于 0.1 g・hm-2 ・a-1 . 关键词:环境科学;

临界负荷;

土壤;

重金属;

铅;

镉 中图分类号:X517 文献标识码:A 文章编号:1673-7180(2009)05-0329-6 Mapping critical loads of heavy metal (Pb and Cd) deposition for soil in China He Siqin,Duan Lei (Department of Environmental Sciecne and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China) Abstract: Critical loads of Pb and Cd of Chinese soils were estimated through the steady state method. Results showed that the ctitical loads were obviusly higher in the southeast China and lower in the northwest. It could commonly accept atmopspheric deposition of Pb higher than 1.0 g・hm-2 ・a-1 and Cd higher than 0.1 g・hm-2 ・a-1 in the southeast, where the productivity of both cultivated vegetations and natural vegetations are reletively high. The ctitical loads were even higher in the south part of the southeast China than in the north part because of the lower soil weathering rate and the higher precipitation/runoff amount. Due to the low productivity of vegetation and high weathering rate of soil, the critical loads were lower than 1.0 g・hm-2 ・a-1 for Pb and 0.1 g・hm-2 ・a-1 for Cd in the northwest China. Key words: environmental science;

critical loads;

soil;

heavy metal;

Pb;

Cd

0 引言燃煤电厂、 工业锅炉和金属冶炼厂等污染源以颗 粒物的形式向大气中排放大量的重金属.据估算,

2003 年我国仅燃煤电厂就向大气中排放可吸入颗粒 物(PM10)约160 万t,其中 Mn,V,Cu,Cr,Ni 和Cd 等重金属分别为 308, 462, 217, 149,

183 和30 t[1] . 大气颗粒物的沉降因此成为区域最重要的土壤重金 基金项目:国家重点基础研究发展计划

973 项目(2005CB422206);

高等学校全国优秀博士学位论文专项资金项目(200353) 作者简介:何思勤(1986- ),女,硕士研究生 通信联系人:段雷,副教授, [email protected] 中国科技论文在线 Sciencepaper Online 第4卷第5期2009 年5月330 中国科技论文在线 Sciencepaper Online 属污染来源[2] ,特别是对那些不受采矿和水污染影响 的 清洁 地区. 为了控制大气污染物排放及其造成的跨国境输 送与沉降,欧洲采用了基于临界负荷的方法.临界 负荷定义为不致使生态系统发生有长期危害影响的 化学变化的污染物最高沉降量[3] . 该方法首先应用于 酸沉降控制[4] ,后来扩展到重金属[5-6] .国内在酸沉 降临界负荷区划与应用方面进行了一定研究[7-8] .本 文在此基础上完成我国土壤重金属 (Pb 和Cd) 沉降 临界负荷区划,为未来大气颗粒物(及重金属)排 放控制目标的确定提供科学依据.

1 方法与参数 土壤的重金属临界负荷表示土壤(和陆生生态系 统)所能接受的最大的重金属沉降,在稳定状态下, 它等于土壤系统通过植被吸收以及淋溶作用所造成的 最大输出量减去由于风化造成的天然输入量[9] : C,M M M M,crit - L U W L = + , (1) 其中:LC,M 为重金属 M 的临界负荷(g・hm-2 ・a-1 ),UM 为植被吸收量所造成的重金属 M 损失量(g・hm-2 ・a-1 ), WM 为风化作用导致的重金属 M 释放量(g・hm-2 ・a-1 ), LM.crit 为土壤中重金属 M 的淋溶量(g・hm-2 ・a-1 ).上述 参数的计算公式如下: M M X Y U ? = , (2) Ca M, Ca M R W W ? = , (3) crit crit M, ] M [