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土地质量地球化学评估技术要求(发布稿)

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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中国地质调查局地质调查技术标准行)中国地质调查局2008 年 10 月次前 言 ..............................................................................围 ................................................................................范性引用文件 ......................................................................语和定义 ..........................................................................则 ................................................................................计编审 ............................................................................品布置 ............................................................................ 样品分类 .......................................................................... 土壤样品 .......................................................................... 大气干湿沉降样品 .................................................................. 水和底泥样品 ...................................................................... 土壤垂向剖面 ...................................................................... 农作物样品 ........................................................................品采集与分析 ...................................................................... 土壤样品 .......................................................................... 大气干湿沉降样品 .................................................................. 水和底泥样品 ...................................................................... 土壤垂向剖面 ......................................................................估单元 ............................................................................估指标分类 ........................................................................估指标筛选 ....................................................................... 指标筛选范围 ..................................................................... 指标筛选原则 .....................................................................标权重赋值 ....................................................................... 评估指标层次 ..................................................................... 指标权重赋值 .....................................................................属函数值计算 .....................................................................地质量地球化学等级划分 ........................................................... 土地质量 地球化学等 ............................................................... 土地质量地球化学级 ............................................................... 土地质量地球化学等级表示方法 ..................................................... 图示和含义 .......................................................................地质量地球化学等级合理性验证 .....................................................地质量地球化学等级统计 ...........................................................告编写 ........................................................................... 图件 ............................................................................. 报告 ............................................................................ 数据库 .......................................................................... (规范性附录) 设计书编写内容及要求 ............................................... (规范性附录) 土地质量地球化学评估报告编写提纲 ................................... (规范性附录) 土地利用现状分类和编码 ............................................. (资料性附录) 土地质量地球化学评估指标选取原则与权重赋值 ......................... (资料性附录 ) 层次分析法 ......................................................... (资料性附录 ) 土地质量地球化学评估指标隶属度函数模型及界限值 .....................言《土地质量地球化学评估技术要求(试行) 》是针对我国土地质量地球化学评估而编制的。目的是使我国各地区土地质量地球化学评估置于同一工作平台和同一技术要求之下,确保评估成果的科学性和可比性。以往国内外均未编制过类似工作的技术要求或指南。本标准的附录 A、附录 B 和附录 C 为规范性附录,附录 D、附录 E 和附录 F 为资料性附录。本标准由中国地质调查局提出和归口管理。本标准主要起草单位:中国地质大学(北京) 、国土资源部土地整理中心、中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所等。本标准主要起草人:杨忠芳 吴克宁 郧文聚 成杭新 陈德友 汪庆华 余涛 侯青叶 周国华 冯海艳 刘应汉。本标准由中国地质调查局负责解释。1土地质量地球化学评估技术要求(试行)1 范围本标准规定了土地质量地球化学评估任务、评估指标、评估分级、评估比例尺、评估方法、等级划分、图件编制及报告编写等技术要求内容。本标准适合于国家-省级、市-县级、乡-镇级和村-组级土地质量地球化学评估工作。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后的修改单(不包括勘误的内容)或修订版本均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 17296—2000 中国土壤分类与代码 21010—2007 土地利用现状分类 1004—2003 农用地分等规程 1005—2003 农用地定级规程005—01 多目标区域地球化学调查规范(1:250000)005—02 区域生态地球化学评价技术要求(试行)005—03 生态地球化学评价样品分析技术要求(试行)3 地质量 持生物的生产力、保护环境质量以及促进动植物及人类健康,保持或改善大气和水质量的能力。土地具有不同等级的质量,这是与自然作用和人为作用引起的动态变化有关的一种固有的土地属性。地质量地球化学评估 毒有害元素和有机污染物含量水平等地球化学指标因素,及其对土地基本功能的影响程度而进行的土地质量级别评定。土地质量地球化学评估指标以反映土地质量的地球化学要素如土壤肥力指标、土壤环境健康指标为主,以大气质量、水体质量和农产品安全为辅,综合考虑与土地利用有关的各种因素,以实现土地质量的地球化学评估。4 地质量地球化学评估是以多目标区域地球化学调查为基础,以生态地球化学理论为指导,以科学量化土地质量、实现动态管理和成果数据的查询、利用为目的的一项综合评估工程。地质量地球化学评估依据土地中各项有益、有害元素指标和有机污染物含量水平及其对土地生产功能影响程度进行系统研究和质量级别评定,以服务于土地质量与生态管理和土地资源合理利用为宗旨。地质量地球化学评估以土壤、湖相沉积物、近岸海域沉积物地球化学调查数据为主要指标,以元素在大气、水体和生物体中含量分布为辅助指标,对土地质量、价值及风险进行评估,为土地利用和规划提供依据。地质量地球化学评估遵循区域开展,逐步深入原则。一般应首先进行国家-省级较小比例尺的区域评估,在了解全局后,逐步地、有针对性地依次开展较大比例尺的普查、详查和精查评估;也可根据实际需要直接开展某一比例尺的评估。地质量地球化学评估应兼顾全面评估和突出重点两个方面。全面评估,要求评价总体的、综合的生态地球化学状况和质量水平。突出重点,要求评价重要的、起主导作用的生态地球化学问题。地质量地球化学评估主要目的是为国家、省市等各级土地宏观管理和规划提供地球化学依据,为土地可持续利用服务。同时,在调整农业种植结构、发展特色优质农产品、促进科学合理施肥及土壤污染治理等方面发挥指导作用。土地质量地球化学研究为主,进行土壤学、环境科学、生态学等多学科综合研究,制定出适合于研究区土壤特性、景观特征的土地质量地球化学评估方法、技术体系和标准体系。究影响土地质量的各项地球化学指标特征,对土地质量进行地球化学等级划分。分析不同土地利用方式、管理措施对土地质量地球化学等级的影响,进行土地利用的地球化学适宜性分区。立土地质量地球化学评估数据库及图形库。估土地管理利用方式的可持续性,确定最佳的土地管理措施,为政府制定可持续农业和土地利用政策提供科学依据。估指标土地质量地球化学评估以土壤中元素含量、土壤 和土壤有机质等影响土地质量的内部因素为主要评估指标,同时兼顾大气质量、水体质量和农产品安全性等能够反映土地质量的外部因素作为辅助评估指标,实现对土地质量的地球化学等级划分。土地质量地球化学评估指标分两类:a) 影响土地质量的内部指标:主要指土壤中 N、P、K、g、S、B、n、o、必需元素和有益元素,机质等理化指标和 d、b 等有害元素及有机污染物指标。b) 影响土地质量的外部指标:由灌溉、施肥、大气沉降等因素进入到土壤中引起土地质量变化的环境健康指标;能够间接反映土地质量的地球化学指标,如农作物安全性指标(农作物可食部分 有害元素含量及六六六(滴滴涕(有机污染物含量)、成土母质和成土过程等地球化学指标。估分级土地质量地球化学评估分四个层次/或尺度进行,即国家-省级评估、市-县级评估、乡-镇级评估和村-组级评估。a) 国家-省级评估(区域评估):在全国和省级范围内进行土地质量地球化学评估,为土地资源规划、整理和开发利用,进行农业经济区划和种植结构调整,制定经济社会可持续发展提供依据。b) 市-县级评估(普查评估):在市-县级范围内进行土地质量地球化学评估,为土地资源规划、整理和开发利用,为名特优产品种植、土地污染治理提供依据。c) 乡-镇级评估(详查评估):在乡-镇级范围内进行土地质量地球化学评估,为土地资源规划、3整理和开发利用,挖掘土地最大使用潜力、保持土地环境健康提供依据。d) 村-组级评估(精查评估):在村-组级范围内进行土地质量地球化学评估,为土地资源规划、整理和开发利用,配方施肥、土地利用现状调整提供依据。估工作比例尺不同级的土地质量地球化学评估比例尺不同,各级评估的比例尺为:a) 国家-省级土地质量地球化学评估(区域评估)比例尺为 1:250000。b) 市-县级土地质量地球化学评估(普查评估)比例尺为 1:50000。c) 乡-镇级土地质量地球化学评估(详查评估)比例尺为 1:10000。d) 村-组级土地质量地球化学评估(精查评估)比例尺为 1: 5000。估工作顺序按照任务书和附录 A 要求,首先编写设计书,专家评审通过和主管部门同意后,通常按照图 1 流程开展室内和野外工作。上述工作结束后,按照附录 B 要求编写报告和制作图集,最后提交报告,进行评审验收。图 1 土地质量地球化学评估工作流程示意图5 计书是开展土地质量地球化学评估的依据,应由项目承担单位根据主管部门下达的任务书编写。计书编写前准备工作。料收集a) 收集评估区自然地理、土壤类型、社会经济概况、城镇发展、主要生态问题等资料。b) 收集评估区多目标区域地球化学调查、生态地球化学评价及其他区域地球化学调查资料。c) 收集评估区基础地质、矿产地质、环境地质、第四纪地质等资料。d) 收集评估区土地利用现状和发展规划等与土地利用有关的各种资料。料分析:综合分析收集的资料,系统研究评估地区存在的各种土地质量地球化学问题,认真总结影响评估地区土地质量的地球化学、地质学、生态环境学等各种因素。地踏勘:在收集资料和综合研究基础上,对评估区进行实地踏勘,提出土地质量地球化学评估实施方案。照附录 A 的规定编写土地质量地球化学评估设计书。计书提交主管部门审查后实施。6 品分类土地质量地球化学评估样品分为土壤样品、大气干湿沉降样品、灌溉水样品、农作物样品等不同进行样点布置样品采集处理样品分析测试评估指标筛选隶属函数计算综合参数计算等级实地校正土地等级划分指标权重赋值土地等级统计4种类,各类样品布置原则及密度不同。般情况下,土壤采样点按照网格化布置。同级别评估工作的样品密度为:国家-省级评估采样密度为 1 个点/,市-县级评估采样密度为 4~6 个点/,乡-镇级评估采样密度为 8~36 点/,村-组级评估样点密度为 36~64 个点/。列情况采样密度可适当调整:a) 土壤化学成分和理化性质相对均匀的平原区、草原区,采样密度可适当放稀。b) 土壤中化学元素含量空间变异性较大的浅丘平坝、山间盆地、坡地、菜地、园地及小规模经济作物种植地区,采样密度可适当加密。家-省级、市-县级、乡-镇级和村-组级土地质量地球化学评估样品应布置在相应比例尺的工作底图上。般应首先进行国家-省级评估,在了解全局后,逐步地、有针对性地开展较大比例尺的评估;也可根据实际需要直接开展某一级次的评估。样点要求按采样格子均匀分布, 样品要有代表性,样点尽量布置在格子的中间部位。不得出现连续 4 个或 4 个以上的空白小格。气干湿沉降样品根据评估工作要求和评估区大气质量状况,自行确定大气干湿沉降样品的采样密度。大气干湿沉降样品布置时,布点密度及位置需根据以下情况进行调整:a) 农耕区大气干湿沉降样品均匀布点。b) 在城镇近郊区大气污染严重或空气质量较差地区,大气干湿沉降样点可适当加密。c) 在城镇远郊区大气污染不严重或空气质量较好地区,大气干湿沉降样点可适当放稀。d) 城市区大气干湿沉降样品按照不同功能区布置,同时兼顾空间上的均匀性;功能区划不明显的城市地区,大气干湿沉降样品均匀布点。和底泥样品根据评估工作要求和评估区灌溉水质量状况及灌溉水类型,自行确定水样及底泥样品的采样密度和采集种类。样品布置时,布点密度及采样位置需考虑以下情况:a) 评估区范围内,在灌溉水取水口或其上游位置布点取样。b) 地表灌溉水网发达地区,水体和底泥样品可均匀布点。c) 地下水灌溉地区,水体样品按照井水点布置。d) 除井水外,水样和底泥样品同点位采集。壤垂向剖面a) 在评估区范围内,按照成土母质类型布置土壤垂向剖面。b) 成土母质分布面积占评估区面积大于 20%时,应至少有 1 条土壤垂向剖面控制。成土母质分布面积占评估区面积大于 50%时,土壤垂向剖面数量应增加到 2~3 条,空间上要兼顾不同的地理地貌类型。作物样品农作物样品采集密度需根据评价区土壤污染情况和农作物种植种类自行确定,农作物样品采集种类应按照以下规定执行:a) 原则上只采集大宗农作物籽实样品,农作物为能够代表评估地区 80%以上农作物的大宗作物,如南方水稻、小麦和油菜等,北方小麦、玉米、谷子等。b) 评估区特色农产品、道地中药材等可适当布置采样点。57 壤样品土壤样品的编号、采样深度、采样方法、定点与标绘、采样记录、重复样采集、样品重量、样品加工、样品分析及质量监控等各项内容同 土壤表层样品各项规范要求。气干湿沉降样品a) 原则上,大气干湿沉降样品接受周期为一年。有条件的地区,接受周期为季度。b) 接尘缸清洗、放置,样品采集、分样、运输,数据分析及质量监控等项要求按 有关要求执行。和底泥样品水样采集时间应为农作物的灌溉期,采集现场测试水体的 水温等指标,根据测试指标不同,添加不同的保护剂。水样和底泥样品的采集方法、保护剂种类、运输保存等各项要求同 壤垂向剖面丘陵区土壤垂向剖面位置一般为坡中处,采样点应避开人为污染,样点采集处应尽量为荒地,或人为影响较少的地方。平原区土壤垂向剖面应具有代表性,避开村庄、道路、工厂等明显的人为污染严重地区,样点采集处应为农耕地或荒地。土壤垂向剖面的样品采集、样品加工参照 行。8 评估单元评估单元是土地质量地球化学评估的最小空间单位,不同尺度的土地质量地球化学评估单元同采样单元。9 地质量地球化学评估指标分为国家级、省级、市-县级、乡-镇级和村-组级。家级评估指标是在全国多目标区域地球化学调查基础上,依据表层土壤和深层土壤中元素和指标的含量范围及变化规律,给出的用于国家级和流域级土地质量地球化学评估的指标体系,划分的土地质量地球化学等级具有全国和流域可比性。b) 省级评估指标是在省( 市、区)范围内的多目标区域地球化学调查基础上,依据表层土壤和深层土壤中元素和指标的含量范围及变化规律,给出的用于省级土地质量地球化学评估的指标体系,划分的土地质量地球化学等级具有全省(市、区) 可比性。-县级、乡-镇级和村-组级评估指标是在市-县、乡-镇和村-组范围内相应的土地质量地球化学普查、详查和精查评估基础上,依据表层土壤元素和指标的含量范围及变化规律,结合国家级和省级评估指标,给出的分别用于市-县级、乡-镇级和村-组级土地质量地球化学评估的指标体系,划分的土地质量地球化学等级具有在相应地区范围内的可比性。比例尺的土地质量地球化学评估可使用小比例尺的土地质量地球化学评估指标。如乡-镇级土地质量地球化学评估指标可使用国家级、省级和市-县级土地质量地球化学评估指标,省级土地质量地球化学评估可使用国家级土地质量地球化学评估指标,以实现全国、全省、全市等不同级别评估范围内的土地质量地球化学等级可比。10 评估指标筛选土地质量地球化学评估指标以土壤中化学元素、化合物含量和理化性质为主,以大气和水体环境质量指标为辅,同时综合考虑地质环境背景、地理地貌特征等影响土地质量的其他因素。标筛选范围6土地质量地球化学评估指标分肥力指标和环境健康指标两类,不同样品评估指标筛选范围见表1。不同评估地区,可根据土壤中元素分布的实际情况和存在的生态环境地球化学问题增加评估指标,如放射性元素、稀土和铊等。原则上,农作物籽实的评估指标为绿色食品、无公害食品等相关食品卫生标准中规定的各类限量指标。也可根据评估区土壤、水体和大气等环境要素的生态质量对评估指标进行增减。表 1 土地质量地球化学评估指标筛选范围样品种类 肥力养分指标 环境健康指标土壤氮(N)、磷(P)、钾(K) 、碳(C)、钙(镁(硫(S)、氯(硅(硼(B)、钼(锰(铁(、铜(锌( 钴(镍(钠(有机质灌溉水和底泥 氮(N)、磷(P)和钾(K)砷(镉(铬(铜(汞(、铅(镍(、锌(酸碱度(、氟(F)、硒(碘(I)和有机污染物大气干湿沉降物 氮(N)、磷(P)和钾(K) 砷(镉(铬(铜(汞(、铅(镍(锌(、硒(和氟(F)农作物可食部分砷(镉(汞(、铅(铬(氟(F)、铜(锌(镍(六六六(滴滴涕(氟(F)和硒(标筛选原则在系统研究影响土地质量地球化学内部因素和外部因素的基础上,进行评估指标的筛选。土地质量地球化学评估指标筛选应遵循主导性原则、系统性原则、独立性原则、稳定性原则和区域性原则等,详见附录 D。11 地质量影响程度相同或类似的一组指标为一个层次。影响土地质量的内部因素为第一评估指标层,该评估指标层由肥力指标层、环境健康指标层组成。肥力指标进一步划分为必需大量元素(碳、氮、磷、钾、硫、镁、钙)、必需微量元素(铁、锰、锌、铜、硼、钼、氯)和有益元素(硅、钴、镍、钠);环境健康指标进一步划分为有害元素指标层(砷、镉、汞、铅等)、有机污染物指标层(有机氯农药类等)、健康指标层(硒、氟、碘)和 。据土壤中元素含量水平和对农作物生长的生态影响,铜、锌、镍等重金属可成为土壤肥力指标,也可作为环境健康指标参与评估。响土地质量的外部因素为第二、第三……第 n 评估指标层,如大气质量指标、灌溉水质量指标、农作物安全性指标等。评指标权重赋值的基本原则是同类指标两两比较其对土地质量影响的重要性,在此基础上,依其空间变异性进行赋值,详见附录 D。个评估层同一类指标的权重之和应为 1。项评估指标权重赋值的方法也可采用层次分析法,参见附录 E。同级别的土地质量地球化学评估,评估指标权重取值一样。比例尺的土地质量地球化学评估指标权重可使用小比例尺的土地质量地球化学评估指标权重,小比例尺的土地质量地球化学评估指标权重可使用本级和更小比例尺的评估指标权重。12 评估指标隶属函数模型见附录 F。常情况下,土壤有机质、必需元素及有益元素含量可采用戒上型函数模型;土壤、水体、大气和农作物中砷、镉等有害元素和有机污染物(包括土壤、水体、大气和农作物) 可采用戒下型函数模型; 土壤酸碱度、质地和健康指标采用峰值型函数模型。在 评 估 区 范 围 内 , 土 壤 氮 、 磷 含 量 很 高 , 水 体 存 在 富 营 养 化 情 况 下 , 氮 和 磷 可 采 用 峰 值 型 函 数 模 型 。评估区范围内,土壤盐碱化较严重情况下,钙、镁、硫和氯等元素可采用峰值型函数模型。属函数模型中 L 值、O 1 值、O 2 值和 U 值的确定原则见附录 F。估指标隶属函数值计算公式见附录 F。13 一评估指标层划分出的土地质量地球化学等级称为等。在土地质量地球化学等划分基础上,叠加第二、第三……第 n 层指标评估结果,在等的基础上进一步划分出级。地质量地球化学等是土壤肥力分等和土壤环境健康分等结果叠置产生的。据土地肥力综合参数(P 肥综 )和土地环境健康综合参数(P 环综 )分别进行土地肥力和土地环境健康等级划分,一般分为 3 等。每等对应的综合参数值见表 2。表 2 土地肥力分等和土地环境健康分等与综合参数对应表综合参数(P 肥综 或 P 环综 ) 1~金属评估中二类和一类土壤之和占总评估面积大于50%,或;b) 1/ c) 1。我们称 A 为正的互反矩阵。根据性质(2)和(3) ,事实上,对于 n 阶判断矩阵仅需对其上(下)三角元素共 个给出2)1( 计算单一准则下元素的相对权重这一步是要解决在准则 ,n 个元素 …, 序权重的计算问题。对于 n 个元素 …, 过两两比较得到判断矩阵 A,解特征根问题                      (得到的 w 经归一化后作为元素 …, 准则 的排序权重,这种方法称为计算排序向量的特征根法。特征根方法的理论依据是如下的正矩阵的 理,它保证了所得到的排序向量的正值性和唯一性:定理 设 n 阶方阵 A > 0,  A 的模最大的特征根,则有:a) 且它所对应的特征向量为正向量;b) A 的任何其它特征根  恒有 | | 4二级 属函数界限值确定a) 根据评估指标种类,确定所采用的隶属函数模型。b) 根据表 级标准,确定隶属函数界限值。c) 通常情况下,隶属函数界限值与分级标准对应关系见表 级与隶属函数界限值对应表戒上型 戒下型 峰值型一级 U L 1三级四级 U U
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