一个特定的环境(如一个自然区域、一个城市、一个水体)对污染物的容量是有限的。其容量的大小与环境空间的大小、各环境要素的特性、污染物本身的物理和化学性质有关。环境空间越大,环境对污染物的净化能力就越大,环境容量也就越大。对某种污染物而言,它的物理和化学性质越不稳定,环境对它的容量也就越大。环境容量包括绝对容量和年容量两个方面。
环境的绝对容量(WQ)是某一环境所能容纳某种污染物的最大负荷量,达到绝对容量没有时间限制,即与年限无关。环境绝对容量由环境标准的规定值(WS)和环境背景值(B)来决定。数学表达式有以浓度单位表示的和以重量单位表示的两种。以浓度单位表示的环境绝对容量的计算公式为:
WQ=WS-B
其单位为 ppm。例如某地土壤中镉的背景值为0.1ppm,农田土壤标准规定的镉的最大容许值为1ppm,该地土壤镉的绝对容量则为0.9ppm。
任何一个具体环境都有一个空间范围,如一个水库能容多少立方米的水;一片农田有多少亩,其耕层土壤(深度按20厘米计算)有多少立方米(或吨);一个大气空间(在一定高度范围内)有多少立方米的空气等。对这一具体环境的绝对容量常用重量单位表示。以重量单位表示的环境绝对容量的计算公式为:
WQ=M(Ws-B)
当某环境的空间介质的重量M以吨表示时,WQ的单位为克。如按上面例子中的条件,计算10亩农田镉的绝对容量,可以根据土壤的密度,求出耕层土壤的重量(M吨),并把它代入上式,即可求得。如土壤容重1.5克/厘米3,10亩农田对镉的绝对容量为1800克。
年容量(WA)是某一环境在污染物的积累浓度不超过环境标准规定的最大容许值的情况下,每年所能容纳的某污染物的最大负荷量。年容量的大小除了同环境标准规定值和环境背景值有关外,还同环境对污染物的净化能力有关。若某污染物对环境的输入量为A(单位负荷量),经过一年以后,被净化的量为A′,(A′/A)×100%=K,K称为某污染物在某一环境中的年净化率。以浓度单位表示的环境年容量的计算公式为:WA=K(WS-B)。以重量单位表示的环境年容量的计算公式为:WA=K·M(WS-B)。年容量与绝对容量的关系为:WA=K·WQ。如某农田对镉的绝对容量为0.9ppm,农田对镉的年净化率为20%,其年容量则为0.9×20%=0.18ppm。按此污染负荷,该农田镉的积累浓度永远不会超过土壤标准规定的镉的最大容许值1ppm。
环境容量一般可以分为三个层次:
(1)生态的环境容量:生态环境在保持自身平衡下允许调节的范围;
(2)心理的环境容量:合理的、游人感觉舒适的环境容量;
(3)安全的环境容量:极限的环境容量。
指某个地区(空间)可以维持某一特定种的最高的种群水平。按照种群生长的逻辑斯蒂理论,是指上限值K(一个种群的生长),一般的是指由平均气候条件、生境的构造、食物供给量等所决定的可以维持的最大个体数目,在后者的情况下,不把无敌、竞争种等看作决定环境容量的因素,而是把它们看作是限制个体数量的重要原因。