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背景值與基準值

背景值在勘查地球化學領域的應用非常廣泛,這壹概念最早是地質學家在地球化學勘查過程中引出的。從已有大量相關研究資料來看,研究者們對背景值壹詞的定義似乎並沒有形成壹致的意見,盡管對這壹名詞含義的理解基本壹致,即都在強調背景值應該代表無汙染或未受汙染介質中元素的含量狀況及其存在形式。例如,牟樹森等(2000)指出,土壤背景值就是指土壤在無汙染或未汙染時的元素含量,特別是有害元素的含量;薛紀渝等(2000)也認為,環境背景值是指環境中諸因素,如大氣、水體、土壤以及植物、動物和人體組織等在正常情況下,化學元素的含量及其賦存形態。

土壤地球化學背景值是指在各區域正常地質地理條件和地球化學條件下元素在各類自然體(巖石、風化產物、土壤、沈積物、天然水、近地大氣等)中的正常含量,即未受或少受人類活動影響的土壤中元素的含量。實際上,土壤地球化學背景值主要是用來代表無礦地區或沒有受到礦化影響地區自然物質中元素的含量,它不是壹個確定的含量值,而是壹個含量範圍(地質礦產部地質辭典辦公室,1981)。在這裏引入背景值壹詞的最直接目的是區分沒有出現元素富集巖石中元素的含量與局部顯示正異常巖石中元素的含量。毫無疑問,巖石中出現的正異常(與背景值相比元素含量增高)是由地質作用形成的,而非人力所為。

土壤環境中重金屬元素背景值是指壹定區域內自然狀態下未受人為汙染影響的土壤中重金屬元素的正常含量(薛紀渝等,2000);國家環境保護局編制的《中華人民***和國土壤環境背景值圖集》將土壤環境背景值定義為:在土壤發育形成過程中,未受或很少受到人為活動的影響,特別是未受或很少受到汙染、破壞的情況下,土壤本身固有的化學組成和含量,它基本反映土壤環境原有的物質組成、性質和結構特征(國家環境保護局,1994)。

國外研究者將水系沈積物中微量元素的背景濃度定義為由局部土壤和基巖的風化剝蝕以及未受大氣沈降等人類活動影響的自然作用決定的元素濃度(Karen,1999),認為地球化學背景值應該代表排除了人為影響的自然濃度(Denis,2001;Filip et al.,2005)。

在上述思想指導下,開展背景值研究工作時,首先應該確定該區域內各種代表性介質中元素的自然含量。但是,由於地球表面幾乎所有的地方都已經受到了人類活動的影響,特別是微量元素通過長距離的空氣擴散,使得估算土壤和水系沈積物中這些元素確切的地球化學背景值變得非常困難。

與巖石相比,土壤中元素的來源要復雜得多,因為除來源於自然地質作用和成壤作用以外,人為因素的影響是壹個無法回避的問題,這就是在確定土壤元素背景值時,研究者們都在致力於排除人為因素影響的根本原因。對土壤中化學元素含量而言,可以說人為因素的影響無處不在,不可能客觀地從根本上排除,因此要量化壹個真實的背景值幾乎是不可能的,只能盡量獲得壹個比較合理的而且接近真實背景值的近似值。在這種情況下,出現了基準值這壹概念。

基準值不排除人為影響的存在,只是在實際操作過程中將人為因素的影響降低到最小限度,同時強調其時空變化。Karen(1999)將基準值解釋為在研究或監測計劃的某壹特定時間(例如計劃開始執行時)某介質中元素的含量,強調地球化學基準值代表的是特定時間、特定地區某自然介質中元素的含量,並不總是確切的值(Filip et al.,2005),其控制因素主要是地質背景、沈積物來源和類型以及地貌氣候條件等。上述定義中假設元素基準值受人類活動的影響比較小,而不是沒有影響,在使用這壹名詞時則要將它理解為背景含量與其他含量的疊加(Karen,1999)。還有研究者更進壹步明確指出,基準值可以描述為元素在下層土壤中的自然含量範圍(自然背景含量),或在表層土壤中自然加上人為擴散的含量範圍(Tarvainen et al.,2002)。

綜上所述,對比人們對背景值和基準值兩個概念含義的理解不難發現,背景值強調的是排除人為因素的影響;基準值並不排除人類活動的影響,只是強調降低人為因素的影響程度,旨在描述目前表生的環境狀況,是壹種用以衡量日後環境變化的基準資料。如根據某元素的土壤地球化學基準值和該元素的環境衛生標準,可以確定土壤容量,地球化學基準值在環境監測方面具有更加突出的意義。無論是背景值,還是基準值,最終目的都是試圖最大限度地重現自然介質中元素含量的本來面目,並且采用的應用基礎理論和具體試驗研究方法也基本壹致。