土壤環(huán)境容量與承載力研究現(xiàn)狀

李　超

（山西省環(huán)境規(guī)劃院山西太原030002）

土壤環(huán)境容量與承載力研究現(xiàn)狀

李超

（山西省環(huán)境規(guī)劃院山西太原030002）

在介紹大氣環(huán)境承載力和水環(huán)境承載力研究的基礎(chǔ)上，對(duì)有關(guān)土壤環(huán)境容量與土壤環(huán)境承載力的研究進(jìn)行了綜述。土壤環(huán)境容量一般指土壤所能容納污染物的最大負(fù)荷，目前的研究主要集中在土壤背景值、臨界值、污染物遷移系數(shù)和數(shù)學(xué)模型等方面。目前土壤環(huán)境承載力的概念和理論體系的研究還未深入，尚未形成統(tǒng)一、完善的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，今后需加強(qiáng)對(duì)這些方面的探索和研究。

土壤環(huán)境；容量環(huán)境；承載力

在中國(guó)，由于人口增長(zhǎng)以及現(xiàn)代工業(yè)化的發(fā)展，大氣、水和海洋環(huán)境日益惡化，環(huán)境問(wèn)題受到廣泛關(guān)注。隨著“土十條”的出臺(tái)，土壤污染逐漸受到重視。國(guó)內(nèi)農(nóng)田面積正以每年400000 hm2～466700hm2的速度遞減，土壤點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)到16.1%，其中中度污染占1.5%，重度污染占1.1%［1］?？偟膩?lái)說(shuō)，未知的污染物使土壤污染變得越來(lái)越復(fù)雜，不同污染源疊加使得土壤污染控制更加困難，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問(wèn)題和群體性事件逐年增加，成為影響人民生活和社會(huì)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，制約了我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展。

目前，關(guān)于土壤環(huán)境容量的研究報(bào)道較少，而水環(huán)境容量和大氣環(huán)境容量的研究較多。根據(jù)水和大氣環(huán)境容量的研究經(jīng)驗(yàn)，既可以科學(xué)構(gòu)建土壤環(huán)境承載力評(píng)價(jià)體系，計(jì)算各個(gè)影響因子的權(quán)重。又可以在一定時(shí)期內(nèi)根據(jù)土壤的特性研究土壤環(huán)境容量，并提出相應(yīng)的措施。探討國(guó)內(nèi)外土壤環(huán)境容量以及承載力的研究進(jìn)展。

1　環(huán)境承載力研究現(xiàn)狀

環(huán)境承載力的概念來(lái)源于承載力。1968年，日本學(xué)者首次將環(huán)境容量引入到環(huán)境科學(xué)中。20世紀(jì)70年代后，環(huán)境承載力的概念廣泛應(yīng)用于環(huán)境管理及規(guī)劃。例如，Bi shop指出環(huán)境承載力是環(huán)境的最大負(fù)荷，給出一個(gè)可接受的生存標(biāo)準(zhǔn)值。經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲得者Arrow在《Sci ence》上發(fā)表的《經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、承載力和環(huán)境》，在學(xué)術(shù)界和政治界引起極大的反響［2］。此后，塞浦路斯、美國(guó)、日本等國(guó)都進(jìn)行了大量的理論和實(shí)踐研究。顯然，環(huán)境承載力的概念已在國(guó)外環(huán)境管理和規(guī)劃中得到了應(yīng)用。

在我國(guó)，中國(guó)環(huán)境科學(xué)百科全書定義環(huán)境承載力為：一個(gè)地區(qū)乃至地球生物圈內(nèi)人類進(jìn)行活動(dòng)時(shí)的規(guī)模，強(qiáng)度和速度的限值。環(huán)境承載力概念是人類在自我發(fā)展過(guò)程中對(duì)環(huán)境問(wèn)題的一種認(rèn)識(shí)。然而，由于它的復(fù)雜性和許多影響因素，人們對(duì)環(huán)境承載力理論體系還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有得到統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。此外，環(huán)境系統(tǒng)由子系統(tǒng)組成，而且應(yīng)考慮不同的環(huán)境因素的影響。

1.1大氣環(huán)境承載力研究現(xiàn)狀

由于空氣污染日益嚴(yán)重，許多研究都在這方面進(jìn)行。例如，利用高斯模型選擇SO2為代表污染物，計(jì)算不同環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)下的大氣環(huán)境容量的與的上海大氣污染的影響承載能力［3］。采用大氣環(huán)境承載力相對(duì)剩余率和大氣環(huán)境承載力的方法探討了2009-2011年浙江省大氣環(huán)境容量和大氣環(huán)境承載力的時(shí)空分布特征及其影響因素［4］。從大氣環(huán)境、污染控制和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展三個(gè)方面，通過(guò)層次分析法和向量模法對(duì)2006-2011年關(guān)中地區(qū)5個(gè)城市大氣承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2水環(huán)境承載力研究現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)水環(huán)境承載能力的研究始于上世紀(jì)九十年代，水環(huán)境承載力應(yīng)用于環(huán)境規(guī)劃中，并致力于水環(huán)境容量、水環(huán)境價(jià)值和效益核算的研究。從資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)四個(gè)角度構(gòu)建水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，分別對(duì)湖南8個(gè)重點(diǎn)城市（2003-2010年）進(jìn)行綜合的評(píng)估［5］?？傊?，國(guó)內(nèi)對(duì)大氣和水環(huán)境承載力的研究主要是實(shí)際、實(shí)踐應(yīng)用和定量方法，而概念和具體的理論研究關(guān)注較少。此外，大氣和水的承載能力的研究根據(jù)實(shí)際案例和評(píng)價(jià)指標(biāo)，來(lái)選擇評(píng)價(jià)因子和方法，為政府發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供參考依據(jù)。

2　土壤環(huán)境承載力研究進(jìn)展

土壤環(huán)境要比大氣和水環(huán)境更加復(fù)雜。它是一個(gè)人類活動(dòng)的基本載體，并且受到空氣、水環(huán)境以及自身的影響。同時(shí)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)時(shí)間較早，并沒(méi)有得到廣泛的認(rèn)同。因此，土壤的評(píng)價(jià)因子、方法和標(biāo)準(zhǔn)都很難選擇。

2.1土壤環(huán)境容量研究現(xiàn)狀

目前關(guān)于土壤環(huán)境承載力的研究幾乎沒(méi)有，但是土壤環(huán)境容量已經(jīng)有了相關(guān)的調(diào)查研究。土壤環(huán)境容量是指在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量保障，而且在一定時(shí)期內(nèi)限定區(qū)域內(nèi)環(huán)境不受污染的前提下土壤所能承載污染物的最大負(fù)荷。在我國(guó)相關(guān)的研究工作始于十九世紀(jì)70年代。例如：根據(jù)植被特點(diǎn)，分為農(nóng)作物、喬木林、灌叢、草原和草甸、沼澤濕生植物等植被類型對(duì)土壤重金屬環(huán)境容量進(jìn)行研究；根據(jù)土壤環(huán)境容量將農(nóng)業(yè)用地劃分為高容量區(qū)、中容量區(qū)、低容量區(qū)、警戒區(qū)和超載區(qū)；采用H akanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法和環(huán)境指數(shù)法對(duì)其進(jìn)行潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)和環(huán)境容量分析；通過(guò)研究南京市溧水區(qū)表層土壤，利用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法，參考土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，得出As、Cd、Cr、Cu、H g、Ni、Pb和Zn等重金屬元素的背景值，進(jìn)而對(duì)土壤重金屬環(huán)境容量進(jìn)行估算，并對(duì)影響環(huán)境容量的因素進(jìn)行分析［6］。

總的來(lái)說(shuō)，土壤環(huán)境承載力主要研究方向?yàn)楸尘爸?、臨界值以及污染物的遷移系數(shù)，而其中臨界值以及污染物的遷移系數(shù)最為重要。值得注意的是，土壤環(huán)境容量研究的重點(diǎn)是重金屬污染的方法和模型，大部分是根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或基于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸怠?/p>

2.2土壤環(huán)境承載力研究現(xiàn)狀

根據(jù)環(huán)境承載力和土壤特性的定義，土壤環(huán)境承載力可以定義為在土壤環(huán)境系統(tǒng)功能不發(fā)生改變的前提下土壤環(huán)境的尺度、強(qiáng)度和速率，以及土壤環(huán)境容量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載力的上限。相對(duì)來(lái)說(shuō)，直接針對(duì)土壤環(huán)境承載能力的研究很少。例如：通過(guò)創(chuàng)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)不同情景下土壤環(huán)境承載力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)進(jìn)行模擬，找出優(yōu)化鄭州市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，適合鄭州市土壤環(huán)境承載力的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式；從資源、環(huán)境、人口與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系建立了包括人口、經(jīng)濟(jì)、水資源、土地資源、生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境等6個(gè)子系統(tǒng)的模型，對(duì)上海市土地綜合承載力進(jìn)行分析評(píng)價(jià)；利用承載力飽和度法和承載力風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)礦區(qū)土壤以及復(fù)墾場(chǎng)地土壤中十種重金屬As、Cr、Zn、Pb、Cu、V、Co、Ni、Cd、H g的污染程度進(jìn)行分析［7］。在國(guó)外，統(tǒng)計(jì)和GIS技術(shù)已被引入到土壤環(huán)境承載力的評(píng)價(jià)中，此外，GLS和GPS技術(shù)對(duì)重金屬造成的土壤污染調(diào)查提供支持。將來(lái)，更多的關(guān)注點(diǎn)放在通過(guò)GIS技術(shù)等多種方法來(lái)研究土壤污染因子的分布。

2.3土壤環(huán)境容量與承載力的關(guān)系

土壤環(huán)境容量與承載力既有相同點(diǎn)，又有不同點(diǎn)。具體而言，環(huán)境容量只反映一個(gè)地區(qū)排放污染物的數(shù)量和濃度，而無(wú)法反映人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響。因此，這兩者的含義不盡相同。然而，這兩者又都是探究環(huán)境所能承受人類活動(dòng)的強(qiáng)度，趨勢(shì)和規(guī)模的上限。如果某一環(huán)境因子有較高的承載能力，那么區(qū)域環(huán)境容量越高，環(huán)境承載力也就越高。因此，環(huán)境容量可以作為評(píng)價(jià)環(huán)境承載力的一個(gè)指標(biāo)。劉艷玲認(rèn)為這兩者的目標(biāo)是不同的，如環(huán)境容量是指污染物的最大負(fù)荷量，而環(huán)境承載力不僅考慮污染物的指標(biāo)，還要考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面的指標(biāo)。但它們又都是在環(huán)境容量的基礎(chǔ)上表現(xiàn)的環(huán)境系統(tǒng)的功能。張?zhí)煊羁偨Y(jié)認(rèn)為環(huán)境容量是指環(huán)境系統(tǒng)的生態(tài)恢復(fù)力之內(nèi)所能承受的污染物最大濃度，環(huán)境承載力則是通過(guò)探究環(huán)境狀況與經(jīng)濟(jì)活動(dòng)之間的關(guān)系，用人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的強(qiáng)度、方向、規(guī)模等來(lái)表現(xiàn)。總之，土壤環(huán)境容量是從環(huán)境承載力的角度來(lái)研究污染物的土壤承載力，可以看作土壤環(huán)境承載力研究的一部分。而土壤環(huán)境承載力還包括人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。

3　結(jié)語(yǔ)

目前關(guān)于環(huán)境承載力的綜合研究更加多元化，但統(tǒng)一成熟的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系在我國(guó)還尚未形成。亟需建立一個(gè)具有較強(qiáng)可操作性和實(shí)用性的綜合模型，來(lái)顯示土壤環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性。同時(shí)，有必要對(duì)土壤環(huán)境容量的概念和理論體系，系統(tǒng)的組成，影響因子，承載機(jī)理，以及提高土壤承載力的途徑進(jìn)行進(jìn)一步的探索，土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）適用范圍只限于農(nóng)田，不包括建設(shè)用地。而且只有10項(xiàng)指標(biāo)，特別是沒(méi)有有機(jī)污染物指標(biāo)，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足對(duì)土壤環(huán)境污染和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全控制的要求。

［1］張?zhí)伊?增強(qiáng)責(zé)任感提高執(zhí)行力努力開創(chuàng)農(nóng)業(yè)資源環(huán)境保護(hù)工作新局面-在全國(guó)農(nóng)業(yè)資源環(huán)境工作會(huì)上的講話［J］.農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2014，31（6）：487-494.

［2］洪陽(yáng)，葉文虎.可持續(xù)環(huán)境承載力的度量及其應(yīng)用［J］.中國(guó)人口資源與環(huán)境，1998，8（3）：54-58.

［3］王民良，曹健，喬美芳.上海市大氣環(huán)境承載能力研究［J］.上海環(huán)境科學(xué)，1996，15（4）：16-20.

［4］范麗雅，余錫剛，金均.浙江省大氣環(huán)境承載力時(shí)空分布特征研究［J］.環(huán)境污染與防治，2013，35（12）：72-77.

［5］李姣，嚴(yán)定容.湖南省及洞庭湖區(qū)重點(diǎn)城市水環(huán)境承載力研究［J］.經(jīng)濟(jì)地理，2013，33（10）：157-162.

［6］夏增祿.土壤環(huán)境容量及其信息系統(tǒng)［M］.北京：氣象出版社，1991.

［7］賈琳，楊飛.土壤環(huán)境功能區(qū)劃研究進(jìn)展淺析［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2015，36（1）：107-114.

李超（1988—），男，山西省太原市，碩士，主要研究方向：重金屬污染防治。