土壤環(huán)境容量信息系統(tǒng)土壤與表層環(huán)境系統(tǒng)之間能量的遷移和轉(zhuǎn)化

土壤環(huán)境系統(tǒng)不是孤立的，而是地球表層環(huán)境系統(tǒng)中一個全方位開放的子系統(tǒng)，因而土壤環(huán)境系統(tǒng)與其他環(huán)境系統(tǒng)之間不斷進行著物質(zhì)與能量的遷移與交換，污染物既可以通過大氣、水和生物遷移途徑輸入土壤環(huán)境，使之在土壤環(huán)境中逐漸累積，導(dǎo)致土壤污染；相反地通過同樣途徑，污染物也可從土壤環(huán)境向大氣、水和生物環(huán)境輸出，從而使土壤環(huán)境“凈化 ”。

土壤環(huán)境容量是區(qū)域性污染物總量控制與管理的重要依據(jù)，而土壤環(huán)境容量的制定及其應(yīng)用于總量控制與管理等方面；需要涉及土壤環(huán)境內(nèi)部及其與外界之間的物質(zhì)、能量與信息的交換與循環(huán)。土壤環(huán)境容量本身就是多種因素的函數(shù)，如：土壤類型的剖面構(gòu)型、機械組成、元素成分、有機質(zhì)和礦物質(zhì)的組分與含量、酸堿度、可溶鹽等污染物的賦存形態(tài)及其物理、化學性質(zhì)、區(qū)域自然條件，如氣候、植被與地形等，土壤與大氣、水、生物和巖石等 。

土壤環(huán)境容量則可以從環(huán)境容量的定義延伸為：系指土壤環(huán)境單元所容許承納的污染物質(zhì)的最大數(shù)量或負荷量。由定義可知，土壤環(huán)境容量實際上是土壤污染起始值和最大負荷量的差值。若以土壤環(huán)境標準作為土壤環(huán)境容量的最大允許極限值，則該土壤的環(huán)境容量的計算值，便是土壤環(huán)境標準值（或本底值），即上述土壤環(huán)境的基本容量；但在尚未制定土壤標準的情況下，環(huán)境學工作者往往通過土壤環(huán)境污染的生態(tài)效應(yīng)試驗研究，以擬定土壤環(huán)境所允許容納污染物的最大限值—土壤的環(huán)境基本含量，這個量值(即土壤環(huán)境基準減去背景值)，有的稱之為土壤環(huán)境的靜容量，相當于土壤環(huán)境的基本容量。

土壤環(huán)境的靜容量雖然反映了污染物生態(tài)效應(yīng)所容許的最大容納量，但尚未考慮和顧及到土壤環(huán)境的自凈作用與緩沖性能，也即外源污染物進入土壤后的累積過程中，還要受土壤環(huán)境地球化學背景與遷移轉(zhuǎn)化過程的影響和制約，如污染物的輸入與輸出、吸附與解吸、固定與溶解、累積與降解等等，這些過程都處于動態(tài)變化中，其結(jié)果都能影響污染物在土壤環(huán)境中的最大容納量。因而環(huán)境學界認為，土壤環(huán)境容量應(yīng)是靜容量加上這部分土壤的凈化量，才是土壤的全部環(huán)境容量或土壤的動容量。

土壤環(huán)境系統(tǒng)是一個由多層次、多相物質(zhì)組成，并具有復(fù)雜性質(zhì)的疏松多孔的環(huán)境結(jié)構(gòu)體系。因而土壤環(huán)境各亞系統(tǒng)，即各土層及固、液 、氣相物質(zhì)相互作用、相互影響與制約，而且進行著一系列的物理、化學和生物遷移與轉(zhuǎn)化過程。一旦污染物輸入土壤環(huán)境系統(tǒng)后，隨之即受土壤環(huán)境系統(tǒng)的這種環(huán)境條件、性質(zhì)的影響與制約，并與土壤多相物質(zhì)相互作用，進行著復(fù)雜的遷移與轉(zhuǎn)化過程。這是土壤環(huán)境系統(tǒng)的重要凈化與緩沖性能及其機理機制，也是土壤具有一定環(huán)境容量的重要原因。最受重視且研究較多的是吸附與解吸、沉淀與溶解作用。

隨著科學的發(fā)展，計算機建模已得到越來越多的重視，不僅可以節(jié)省人力物力，還可以節(jié)省寶貴的時間。土壤環(huán)境容量本身就是多種因素的函數(shù)，如：

1.土壤類型的剖面構(gòu)型、機械組成、元素成分、有機質(zhì)和礦物質(zhì)的組分與含量、酸堿度、可溶鹽、Eh等；

2.污染物的賦存形態(tài)及其物理、化學性質(zhì)；

3.區(qū)域自然條件，如氣候、植被與地形等；

4.土壤與大氣、水、生物和巖石等環(huán)境要素的物質(zhì)遷移通量與界面反應(yīng)；

5.社會經(jīng)濟技術(shù)因素，如灌溉、施肥及改土措施等。

通過對土壤環(huán)境容量進行建模，可將上述大量具有空間和動態(tài)特征的信息，以一定格式貯存在計算機中，通過快速模擬各種環(huán)境過程，進行環(huán)境預(yù)測，為總量控制產(chǎn)生決策信息。

該模型主要由以下幾部分構(gòu)成：

(1)數(shù)據(jù)輸入與自動維護功能；

(2) 數(shù)據(jù)管理與查詢功能；

(3)數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算、綜合分析功能，這是土壤環(huán)境容量建模設(shè)計的核心。

又可細分為：①統(tǒng)計程序；②評價模型；③環(huán)境容量模型；④預(yù)測模型；⑤總量控制計算程序。

利用數(shù)據(jù)庫中的有關(guān)信息，可以主要污染源為中心劃分不同的控制區(qū)域，應(yīng)用圖形與計算想結(jié)合的功能，可進行各控制區(qū)域所屬網(wǎng)格中容量的自動加和與顯示，再將不同控制年限下的各控制區(qū)域中土壤環(huán)境容量與污染源排放量作比較，以確定污染源排放量的優(yōu)化分配方案。

土壤環(huán)境容量主要用于以下幾個方面：制定土壤環(huán)境標準、制定農(nóng)田灌溉用水和水量標準、制定污泥施用量標準、區(qū)域土壤污染物預(yù)測和土壤環(huán)境質(zhì)量評價、污染物總量控制的應(yīng)用等 。

《土壤環(huán)境容量及其信息系統(tǒng)》是氣象出版社出版的圖書，作者是夏增祿等。

土壤環(huán)境容量及其信息系統(tǒng)

拼音題名

tu rang huan jing rong liang ji qi xin xi xi tong

其它題名

并列題名

ISBN

7-5029-0742-4

出版地

北京

出版時間

1991.10

中圖分類號

X144

附注

摘要

本書介紹了我國若干土壤中重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)、形態(tài)特征、有效態(tài)測定方法

環(huán)境信息系統(tǒng)按內(nèi)容可分為環(huán)境管理信息系統(tǒng)和環(huán)境決策支持系統(tǒng)。

環(huán)境信息系統(tǒng)環(huán)境管理信息系統(tǒng)

環(huán)境管理信息系統(tǒng)是一個以系統(tǒng)論為指導(dǎo)思想，通過人-機(計算機等)結(jié)合收集環(huán)境信息，通過物理或數(shù)學模型對環(huán)境信息進行轉(zhuǎn)換和加工，并根據(jù)系統(tǒng)的輸出進行環(huán)境評價、預(yù)測和控制，最后再通過計算機和網(wǎng)絡(luò)等先進技術(shù)實現(xiàn)環(huán)境管理的計算機模擬系統(tǒng)。環(huán)境管理信息系統(tǒng)的基本功能為：環(huán)境信息的收集和錄用，環(huán)境信息的存儲，環(huán)境信息的加工處理，環(huán)境信息以報表、圖形等形式輸出信息，為決策提供依據(jù)。

環(huán)境信息系統(tǒng)環(huán)境決策支持系統(tǒng)

環(huán)境決策支持系統(tǒng)是將決策支持系統(tǒng)引入環(huán)境規(guī)劃、管理和決策工作中的產(chǎn)物。決策支持系統(tǒng)也是一種人機交互的信息系統(tǒng)，是從系統(tǒng)觀點出發(fā)，利用現(xiàn)代計算機存儲量大、運算速度快等特點，應(yīng)用決策分析方法進行描述、計算，進而協(xié)助人們完成管理決策的支持技術(shù)。

環(huán)境決策支持系統(tǒng)是環(huán)境信息系統(tǒng)的高級形式，在環(huán)境管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，使決策者能通過人機對話，直接應(yīng)用計算機處理環(huán)境管理工作中的未定結(jié)構(gòu)的決策問題。它為決策者提供了一個現(xiàn)代化的決策輔助工具，提高了決策的效率和科學性。

環(huán)境決策支持系統(tǒng)的主要功能有：收集、整理、儲存并及時提供本系統(tǒng)與本決策有關(guān)的各種數(shù)據(jù)；靈活運用模型與方法對環(huán)境信息進行加工、處理、分析、綜合、預(yù)測、評價，以便提供各種所需環(huán)境信息；友好的人機界面和圖形輸出功能，不僅能提供所需環(huán)境信息，而且具有一定推理判斷能力；良好的環(huán)境信息傳輸功能；快速的信息加工速度及響應(yīng)時間；具有定性分析與定量研究相結(jié)合的特點 。

環(huán)境信息系統(tǒng)的設(shè)計過程可分為四個階段：可行性研究、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計和系統(tǒng)實施。每個階段又分為若干步驟。

環(huán)境信息系統(tǒng)系統(tǒng)的可行性研究

可行性研究是環(huán)境管理信息系統(tǒng)設(shè)計的第一階段。該階段的工作目標是為整個工作過程提供一套必須遵循的衡量標準，即針對客觀事實、考慮整體要求、符合開發(fā)節(jié)奏。具體內(nèi)容根據(jù)應(yīng)用的重要性和信息系統(tǒng)可利用的資源而定。

可行性研究階段的任務(wù)是確定環(huán)境管理信息系統(tǒng)的設(shè)計目標和總體要求，研究設(shè)計的應(yīng)用領(lǐng)域和完成設(shè)計的能力需求，進行費用一效益分析，制定出幾套設(shè)計方案，并對各方案在技術(shù)、經(jīng)濟、運行三方面進行比較分析，得出結(jié)論性建議，并編制出可行性研究報告報上級主管部門審查、批準。

環(huán)境信息系統(tǒng)系統(tǒng)分析

系統(tǒng)分析是環(huán)境信息系統(tǒng)研制的第二階段。這個階段的主要目的是明確系統(tǒng)的具體目標、系統(tǒng)的界限以及系統(tǒng)的基本功能。這一階段的基本任務(wù)是設(shè)計出系統(tǒng)的邏輯模型。系統(tǒng)分析不論資金的投入，還是時間的占用上，在整個環(huán)境管理信息系統(tǒng)的研制中都占有很大比例，具有十分重要的地位。這一階段的主要工作內(nèi)容包括：詳細的系統(tǒng)調(diào)查，以了解用戶的主觀要求和客觀狀態(tài)；確定擬開發(fā)系統(tǒng)的目標、功能、性能要求及對運行環(huán)境、運行軟件需求的分析；數(shù)據(jù)分析；確認測試準則；系統(tǒng)分析報告編制，包括編寫可行性研究報告及制訂初步項目開發(fā)計劃等工作。

環(huán)境信息系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計是環(huán)境管理信息系統(tǒng)研制過程的第三個階段。該階段的主要任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)分析的邏輯模型提出物理模型。這個階段是在各種技術(shù)手段和處理方法中權(quán)衡利弊，選擇最合適的方案，解決如何做的問題。系統(tǒng)設(shè)計階段的主要工作內(nèi)容包括：系統(tǒng)的分解；功能模塊的確定及連接方式的確定；設(shè)計信息輸入；設(shè)計結(jié)果輸出；數(shù)據(jù)庫設(shè)計及模塊功能說明。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮該系統(tǒng)能否及時全面地為環(huán)境科研及管理提供各種環(huán)境信息，能否提供統(tǒng)一格式的環(huán)境信息，能否對不同管理層次給出不同要求、不同詳細程度的圖表、報告，是否充分利用該系統(tǒng)本身的人力、物力，使開發(fā)成本最低 。

環(huán)境信息系統(tǒng)系統(tǒng)的實施與評價

環(huán)境管理信息系統(tǒng)設(shè)計完成后就應(yīng)交付使用，并在運行過程中不斷完善，不斷升級，因而需要對其進行評價。評價一個環(huán)境管理信息系統(tǒng)主要應(yīng)從五個方面進行：系統(tǒng)運行的效率；系統(tǒng)的工作質(zhì)量；系統(tǒng)的可靠性；系統(tǒng)的可修改性；系統(tǒng)的可操作性 。2100433B