土壤的环境背景值与容量

必需元素 土壤元素
植物必需元素：碳、氢、氧、氮、 磷、钾、硫、镁、钙、铁、锰、硼、 锌、铜、钼、氯 动物必需元素：钴、硒
镉、汞
非必需元素
必需元素必须维持在一定浓度范围内，才能使生命活动正 常运行。非必需元素在土壤环境中浓度稍稍升高就可导致 严重后果。
土壤主要元素与生物健康的关系
元素 Hg Cd As 过低 未发现 未发现 仔动物可致生长缓慢、细 胞损伤及脾肥大 过高 水俣病 痛痛病、致癌、致心血管病、高血压 皮肤癌、肺癌、血管末梢病
Cu、Zn、Mn、Ni、Pb、Cd在各环境要素之间含量相关矩阵
岩石 岩石 土壤 植物 1 土壤 0.9995 1 植物 0.9956 0.9937 1 底泥 0.9987 0.9970 0.9985 1 水体 0.5009 －0.2904 －0.2629 －0.2963
百度文库
土壤中各元素与生命活动的密切关系， 是通过食物链(网)组建起来的。
2）空间上的相对性
地球上的不同区域，从岩石成分到地理环境和生物群 落都有很大的差异。它们生长的生物也都各自适应所在的 环境，所以，他们的背景值因地理位置而有所差异。
3、土壤背景值的研究：
始于20世纪70年代
美国：1975年提出大陆岩石 、沉积物、土壤、植物及 蔬菜的元素背景值；
加拿大：1975和1976年分别列出了曼尼巴省和安大略省 土壤中若干元素的背景值； 日本：1978年报告了水稻土的元素背景值。 我国：70年代后期也开始了土壤背景值的研究工作。包 括北京、南京、广州、重庆以及华北平原、东北平原、松辽 平原、黄淮海平原，西北黄土、西南红黄壤等的土壤背景值。
二、土壤背景值与地方病和污染病的关系
1、研究表明，人体血液与地壳中的18种元素(Fe、 Zn、I、Co、V、Mn、Cr、Mo、Sn、Cu、Al、As、 Sb、Pb、Cd、Ni、Hg)呈显著正相关。 2、在一定的环境单元内，岩石、土壤与植物和水 下底泥之间，Cu、Zn、Ni、Mn、Pb、Cd元素含 量呈极显著正相关。 ——土壤与生物有着密切关系
Pb Ni
Cr
使鼠类患贫血症
中枢神经损伤、行走蹒跚
动物生长缓慢、皮毛变粗， 呼吸道癌 人类消化不良、肾疾病
致低血糖、糖尿病、心血 管病 皮肤肺损害、可能导致肺癌
Mn
动物骨骼畸形、步履蹒跚、 假震颤性麻痹、假精神分裂 生殖功能障碍
土壤元素背景值异常(过高或过低)——
地方病(甲状腺肿、氟病、大骨节病、克 山病等）
大骨节病
病因尚未查明
症状：属于变形性骨关节病，主要侵害生长发育期的儿 童，其基本病变是软骨的变性、坏死。轻者关节增粗、疼 痛，重者身材矮小、关节畸形、终身残疾，丧失劳动能力。
我国分布于黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南、山东、 山西、陕西、甘肃、四川、台湾、内蒙古、西藏等省自治 区。
大骨节病

生物地球化学说 最初由原苏联学者提出，认为本病由1种或几种元素过多、不足或不 平衡所引起。 我国科学家发现大骨节病与环境低硒有密切关系：①我国本病病区 分布与低硒土壤地带大体上一致，大部分病区土壤总硒总量在 0.15mg/kg以下，粮食硒含量多低于0.020mg/kg；②病区人群血、尿、 头发硒含量低于非病区人群，病人体内可查出与低硒相联系的一系列代 谢变化；③病区人群头发硒水平上升时，病情下降；④补硒后能降低大 骨节病的新发率，促进干骺端病变的修复。 不支持低硒是本病的病因：①有些地区低硒，并不发生大骨节病， 如陕西的榆林、洛南以及四川、云南一些克山病病区；有些地方硒并不 很低，却有本病发生，如山东的益都，山西的左权、霍县，陕西的安康， 青海的斑玛等；②补硒后不能完全控制本病的的新发；③细胞培养表明， 软骨细胞生长对硒并无特殊需要；④低硒的动物实验不能造成类似本病 的软骨坏死。
大骨节病

真菌毒素说 认为病区谷物被某种镰刀菌污染并形成耐热的毒性物质，居民 因食用含此种霉素的食物而得病。60年代以后，我国学者杨建伯 等继续进行这一方面的研究，病区玉米中检出最多的真菌是尖孢 镰刀菌；并在病区玉米粉和面粉中检出多量镰刀代谢产物苏糖醇 和木糖醇，其含量与大骨节病病情之间存在“剂量效应”联系。 用病区谷物分离的镰刀菌接种于非病区玉米制成菌粮，按10%比 例加入正常饮料喂养雏鸡，可引起雏鸡膝关节骺板软骨带状坏死。 真菌霉素说当前面临的主要问题是：①在流行病学上如何解 释病区近距离灶状分布问题，用温度、湿度、粮食收割贮存条件 等难以作出令人信服的解释；②各病区分离出的菌种不尽相同， 病区与非病区间的差别不够规律；③细胞培养证明，镰刀菌毒素 （如禾谷粉红色镰刀菌的TDP-1、梨孢镰刀T-2等）对软骨细胞 并无选择性毒性作用。
土壤污染—非必需元素含量升高——
污染病(水俣病、痛痛病、黑脚病等)
地方性甲状腺肿(大脖子病)
病因——土壤环境中碘元素含量过低或过高。 表现为甲状腺组织增生与肥大。
1）土壤中的碘常以阴离子态存在，因此迁移能力 强，容易淋溶损失。在高温多雨，淋溶性地区容 易缺碘。 2）在有机质含量丰富的土壤中，容易被吸附固定， 难以参与生物循环，因此有的地方土壤中并不缺 碘，粮食中碘含量却较少。 3）我国西北、东北、华北和西南等地的山区及丘 陵地区，这种疾病较为严重；另外渤海湾南部， 山东日照市、广西北海市等沿海或平原区也有病 例。 我国由湿润到干旱地区、从内陆到沿海、从山岳 到平原、从河流上游到下游，碘由淋溶转为积累。 此病发病强度由山地丘陵到平原渐减，干旱和半 干旱地区和沿海地区往往发生高碘性甲状腺肿大。
地方性氟病
包括龋齿(缺氟)与氟中毒(氟斑牙、氟骨症)两种。
氟的水迁移能力强，因此在高温多雨与淋溶性地区易产 生缺氟病，如：山地、丘陵的坡地、酸性淋溶的林地等。
在相对干燥的地带，如干旱与半干旱的富钙地区或半湿润 的富铁地区，则会发生氟的积累。
克山病
病因——缺钼和硒
克山病是一种地方性心肌病，最早在我国黑龙江省克山县 发现。 我国东北、华北、西北及西南等地15个省、自治区，309 个县都有克山病流行，形成东北－西南走向的“病带”。 “病带”土壤硒、钼含量低，硒含量小于0.17mg/kg。 克山病发病与环境中硒、钼缺乏一致。
一、土壤背景值的概念
1、定义： 土壤背景值——未受人类活动影响的土壤本 身的化学元素组成和含量。
但是：地球上的土壤几乎全部受到人类活动直接或间 接的影响。 当然：土壤背景值只能代表土壤某一发展演变阶段的 相对意义上的数值。在时间和空间上都具有相对性。
2、特点：
1）时间上的相对性
土壤的发展演变过程中，其组成一直不断发生变化。而 由于生物对环境的适应性，目前的土壤的组成才适合当前生 物的生长。