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1.土壤污染及其防治 张丽丽 1 土壤概述 土壤是自然环境中各种因素相互作用的产物，是地理环境衍生出来的自然体，同时又是自然地理环境的组成部分，是无机世界与有机世界的纽带，是连接其他要素的关键环节，也就是说，土壤在整个自然环境中起着重要的作用。也就是说，土壤是有机世界与无机世界相互联系、相互作用的产物，也就是说，土壤是自然环境中物质循环、能量转换的主要环节和活跃场所。 1.是陆生植物养分的立地条件 2.是河水、海水、盐类等物质的产地 3.形成沉积物和沉淀物 4.与大气进行热量和物质交换，因此，土壤在自然地理环境中起着重要的作用。 1 1 土壤的组成和性质 土壤中的矿物质和有机质 土壤中的水分和空气 土壤的吸附作用和酸碱度
2.土壤氧化还原与生物系统 1 2 土壤的背景值与环境容量 背景值概念 不受或较少受人类活动影响的环境本身的化学元素组成和含量 背景值的应用 制定环境质量标准的依据 在农业生产中的应用 在维护人体健康中的应用 土壤环境容量 土壤环境单元允许接受污染物的最大量或负荷量 2.土壤环境的污染与净化 土壤污染的概念 土壤环境自净化 土壤污染物与污染源 2 1 土壤污染定义 指进入土壤的污染物超过土壤自净能力，对土壤动植物造成危害的情况 物理净化 机械滞留 吸附 淋溶 稀释 挥发 扩散等 物理化学净化 离子交换 吸附 化学净化 混凝沉淀反应 氧化还原络合螯合 酸碱中和等 生物净化 细菌
3.在真菌、放线菌等体内的酶或分泌酶的催化下，发生各种分解反应。 影响因素 土壤环境的物质组成 土壤环境条件 2 2 土壤自净 污染物 有机污染物 无机污染物 污染源 工业污染源 农业污染源 生物污染源 问题 土壤环境因素对土壤自净能力有哪些影响？ 2 3 土壤污染物与污染源 土壤污染的渠道很多，污染物的种类也很多，但最突出、最典型的就是重金属污染。汞、镉、铜、锌、铬、镍、砷等重金属元素主要通过工业废水灌溉、污染底泥施用等方式进入土壤。这些重金属污染物的特点是不易分解，因而在土壤中不断富集。 3 土壤重金属污染 3 1 土壤重金属污染特点 形态多样 有机金属毒性大于无机金属 价态不同
4、毒性不同金属羰基化合物往往具有较高的毒性，其迁移形式和物理化学行为多种多样，多数具有可逆性，属于缓冲型污染。毒性作用的浓度范围较低，微生物不能降解，反而使微生物中毒或使之有机化，增加了其毒性。对人体的毒性具有累积性。 3.2 重金属在土壤与植物系统中的迁移 重金属的土壤化学行为 土壤氧化还原条件与重金属的迁移转化 土壤pH与重金属的迁移转化 土壤胶体的吸附与重金属的迁移转化 土壤中重金属的络合与螯合 土壤微生物对重金属的固定与活化 土壤根际的富集与解毒 根际氧化还原屏障的形成 pH屏障的形成 根系分泌物的络合 3.3 主要重金属污染 土壤中主要的重金属污染物有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等，砷虽然不是重金属，但
5、其行为、来源、危害与重金属相似，所以通常将其纳入重金属范畴进行讨论。按植物需要可分为两类，一类是植物生长发育不需要，但对人体健康危害较大的元素，如镉、汞、铅等；另一类是植物正常生长发育所必需的元素，对人体有一定的生理功能，如铜、锌等，但过量会造成污染，阻碍植物生长发育。土壤中汞的污染主要来源于污染灌溉、燃煤汞冶炼厂和汞制备厂、仪器仪表、电气、氯碱工业排放、含汞颜料的使用、以汞为原料的工厂以及含汞农药的使用等，这些也是汞污染的重要来源。汞在土壤中以无机和有机两种形态存在，在一定条件下可以相互转化。 无机汞的含量为4g×2g×2g，由于其溶解度小，在土壤中的迁移转化能力很弱，但在土壤微生物的作用下，
6、汞能转化成甲基汞。在有氧条件下主要形成脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收积累并转移到食物链中，对人体造成危害。在厌氧条件下主要形成二甲基汞。在微酸性条件下，二甲基汞可转化成甲基汞。汞对植物的危害因作物种类和生长情况而异。汞在一定浓度下可使作物减产，浓度较高时甚至可杀死作物。镉主要来源于镉矿。镉冶炼厂与锌属同一家族，常与锌共存，因此锌冶炼的排放物中必定有镉。它们挥发性很强，可扩散到污染源几千米以外的地方。含镉工业废水灌溉农田也是镉污染的重要来源。 土壤中的镉有多种存在形式，大致可分为水溶性镉和水不溶性镉两大类。镉对农业的最大威胁是生产镉大米和镉蔬菜。镉进入人体后，会引起骨骼疼痛。此外，镉还会对肾小管造成损害。
7、有报道指出镉可引起糖尿病、高血压、心血管病，甚至致癌、致畸。镉与铅是土壤污染的常见元素，主要污染源来自汽油中添加的抗爆剂，烷基铅随汽油燃烧后的尾气在道路两侧百米范围内的土壤中积累。此外，铅印厂、铅冶炼厂、铅矿开采场等也是重要的污染源。随着我国乡镇企业的发展，三废中的铅大量进入农田。进入土壤的铅易与土壤中的有机质结合，极难溶解，土壤铅大部分存在于表土层中，表土铅几乎不向土壤中向下移动。铅对植物的危害表现在叶绿素减少，阻碍植物的呼吸作用和光合作用。 谷类作物吸收大量的铅，但大部分集中在根部和茎部，其次在种子中较少。因此，在铅污染土壤上产出的谷类茎部不宜用作饲料。铅对动物的危害属于累积中毒。
8、体内的铅能与多种酶结合，从而多方面干扰生物体的生理活动，对全身各器官造成危害。主要污染源有电镀皮革废水、铬渣等。铬在土壤中主要有两种价态，R6和R3，两种价态的行为有很大不同，前者活性低，毒性大，后者则相反。R3主要存在于土壤和沉积物中，而R6主要存在于水体中，但易被E2和有机质还原，被植物吸收。铬滞留在根部，据研究，低浓度的R6能提高植物体内酶活性和葡萄糖含量，高浓度则阻碍水分和养分向上部的输送，破坏新陈代谢。铬对人和动物有利有弊。 人体铬含量过低会出现食欲不振等症状，饮用水中铬含量超标几倍，就会出现口腔糜烂、腹泻、消化功能紊乱等症状。铬土砷污染主要来源于大气尘埃和含砷农药，燃煤是砷污染的主要来源。
9、空气中砷的主要污染源。土壤中的砷大部分被胶体吸附或与有机质螯合或像磷一样与土壤中的铁、铝、钙离子结合生成不溶性化合物或与铁、铝等氢氧化物共沉淀。土壤砷的吸附值影响土壤对砷的吸附，土壤砷吸附值高则降低，而水溶性砷则增多。在土壤的氧化条件下，大部分为砷酸。砷酸易被胶体吸附，使土壤中固体砷的量增加，随着砷酸的减少，又转化为亚砷酸，可促使砷溶解度的增加。砷危害。砷危害植物的初期症状是叶片卷曲、枯萎，进一步使根系发育受阻，最后植物的根、茎、叶死亡。 砷对人体危害很大，能溶解红细胞，破坏正常的生理功能，甚至致癌。砷4.1我国重金属污染现状。在我国各省市、城镇及郊区污水灌区、工矿区等经济发展较快地区的320个重点污染区中，有4.
10.污染超标的大田作物种植面积60.6万hm2，占监测调查总面积的20%。其中，重金属含量超标的农产品产量和面积占污染超标农产品总量和面积的80%以上，尤其以Pb、Cr、Hg、Cu及其复合污染最为突出。据陈同斌、万洪福等数据，我国受重金属污染的耕地面积近2000万亩，约占总耕地面积的五分之一。4.土壤重金属污染调控与修复4.2污染土壤修复技术调整农业种植结构不同类型的植物具有不同的遗传、形态解剖特征或离子输送机制的生理特征，对Pb、Cr、Hg、Cu等污染元素的吸收效果存在一定的差异。 根据不同作物对重金属元素吸收效果的特点，根据土壤重金属污染程度的不同，有选择地种植不同的作物。
11、植物有利于减轻土壤重金属对农产品的污染，使受污染农田得到合理的开发利用。重金属污染的特殊性在于它不能被土壤微生物降解而完全从环境中消除，使得环境中重金属污染的治理成为一项艰巨的任务。近年来，利用植物修复技术治理重金属引起的环境污染成为热点，因为它成本低廉，容易实施，公众更容易接受。通过添加改良剂改变土壤性质，改善植物的生长条件是一种可行的方法。在玉米幼苗盆栽试验中，施用有机肥后土壤中有效态Cd和Zn的含量明显降低。水溶态Cd随着石灰施用量的增加而急剧下降。施用石灰是抑制Cd污染土壤中植物对Cd吸收的有效措施。目前的研究重点是土壤中重金属与植物吸收Cd的关系。
12、土壤营养元素间的相互作用及对不同作物的生物效应。在实验室进行的生物毒性试验。重金属复合污染的敏感指标是目前研究的热点，其中植物生理毒性指标的研究主要涉及植物种子发芽、根系生长及酶活性等。改良剂法5、土壤农药污染与防治。农药使用概况。农药是重要的农业生产资料，在控制有害生物危害、保障农业生产安全等方面起着重要作用。化学农药是消灭人畜病虫害的有效药物，在增产保收、保护农林牧业以及防治人类传染病等方面发挥着十分重要的作用。至今，农药种类已发展到上千种，农药使用量也急剧增加，成为决定现代农业生产效率、提高产量的重要因素。同时，随着化学农药生产、运输量的不断增加，农药的种类也越来越多，农药的种类也越来越多，农药的使用量也越来越大，成为决定现代农业生产效率、提高产量的重要因素。
13.大量农药在贮存、使用和处置过程中进入环境和生态系统，从而造成一些不良后果。5 1 农药对环境的污染 1 有机氯农药不仅能杀死和毒害害虫，而且能杀死和毒害害虫的天敌和传粉昆虫等有益昆虫和鸟类，从而破坏了自然界的生态平衡。 2 长期使用同一类型的农药，使害虫对农药产生抗药性，从而增加了农药的使用量和防治次数，也大大增加了防治成本。 3 长期大量使用农药，使农药在环境中，特别是在土壤中逐渐积累，造成农药污染。 4 农药被作物吸收并进入动物体内，通过生物累积作用浓缩，使其毒性增强。这不仅使害虫的天敌更容易中毒，而且通过食物链威胁人类的健康。 5 2 农药的主要种类 合成化学农药按化学成分分类
14、按组成可分为有机氯、有机磷、有机汞、有机砷、氨基甲酸酯类及其它制剂。按农药在环境中的物理状态可分为粉剂、可溶性液剂、挥发性液剂等。按其作用方式可为胃毒、触杀、熏蒸等。害虫、病虫害、杂草等有害生物在形态、行为、生理和代谢等方面有很大差异，因此一种农药往往只能防治某一类病虫害，专一性很强。5 3 农药在土壤中的迁移转化与吸附。土壤是由无机胶体、有机胶体和有机无机胶体组成的胶体体系，有很强的吸附性能。在酸性土壤中，土壤胶体带正电，在碱性条件下则带负电。 进入土壤的化学农药可通过物理吸附、化学吸附、氢键和配位价键等作用吸附在土壤颗粒表面，农药被土壤吸附后，其迁移性和生理毒性会随之发生变化。
15、发生变化。所以土壤对农药的吸附，从某种意义上说就是土壤对农药的净化。但这种净化作用是有限度的，土壤胶体的种类、数量、胶体的阳离子组成、化学农药的物质组成及性质等都与土壤对农药的吸附能力有直接的关系，吸附能力越强，农药在土壤中的有效流动量就越低，净化效果越好。影响土壤吸附能力的一些因素：土壤胶体、胶体的阳离子组成、农药的性质、土壤pH5～4、化学农药在土壤中的挥发、扩散和迁移。农药除了以气体形式扩散外，还可以以水为介质进行迁移，主要有两种方式：一是直接溶解于水中，二是吸附在土壤固体颗粒表面，随水移动进行机械迁移。 一般来说，农药在吸附性能较差的沙质土壤中容易迁移，在粘粒含量高或有机质含量高的土壤中不易迁移。
16、它们大多积累在土壤表层30cm处。因此，有研究者指出，农药不会污染地下水，主要是由于土壤侵蚀通过地表径流流入地表水，造成地表水污染。5.5农药在土壤中的降解。农药在土壤中的降解包括光化学降解、化学降解和微生物降解。评价某种农药是否对环境有污染作用时，不仅要考虑农药本身的毒性，还要注意降解产物是否具有潜在的危害性。5.6土壤中的农药残留及其毒性。农药一旦进入土壤生态系统，其残留是不可避免的。虽然残留时间不一，数量不一，但有残留并不代表有残留毒性。只有当土壤中的农药残留积累到一定程度时，与土壤的自净作用不同步，危及农业环境生物的安全，包括农药的靶标生物和非靶标环境生物。
17、只有危及人畜健康时才称为残留累积毒性。一般来说，化学农药在土壤中的残留累积毒性主要表现在两个方面：残留农药的转移造成的危害和残留农药对靶标生物的直接毒性。6、土壤中典型的有机质与其他污染物6、1、土壤中的石油类污染及其修复。土壤中石油类污染的主要途径有污水灌溉、大气污染、石油泄漏、车辆污染，土壤中的石油类污染，粘附于土壤根系，影响根系呼吸，引起根系腐烂，进入食物链，抑制微生物的活动。石油污染的微生物修复。原位生物修复技术。原位处理法就是对污染土壤进行原位处理，处理过程中土壤基本不受扰动，最常见的原位处理方法是对土壤的饱水区进行生物降解。 除了添加营养物和氧源（主要是H2O2）外，还需引入微生物来提高生物降解能力，此方法受温度影响较大。
18.离位生物修复技术受土壤类型的影响，有一定的局限性。离位生物修复主要有就地处理法、预制床法、堆肥处理法、生物反应器和厌氧生物处理法。植物修复技术。植物生物修复是一种利用太阳能发电的处理系统，具有处理成本低、减少场地破坏等优点，受到广泛重视。植物生物修复是利用某些污染物在植物中的积累、植物代谢过程对某些污染物的转化和矿化以及植物根际与根茎的共生关系，提高微生物的活性，加速土壤污染物降解速度的过程。6 2 土壤受有毒有机物污染、苯酚污染、苯并[a]芘污染、多氯联苯(PCBs)污染、二恶英污染等。7.大气酸沉降对土壤的影响。酸沉降包括干沉降和湿沉降。 湿沉降一般指pH值低于5.16的自然降雨，以及酸雪、酸雾。
19、干沉降是指硫氧化物、氮氧化物以及含有硫和氮氧化物的颗粒物随风沉降下来。在很多情况下，酸雪、酸雾、酸尘统称为酸雨。酸雨或酸沉降引起的环境酸化及危害是21世纪最大的环境问题。7、1、大气酸沉降的影响。酸沉降影响土壤的理化性质，一方面导致土壤营养离子的流失，另一方面氮沉降的增加导致对营养离子的需求增加，这两方面的相互作用导致植物营养不平衡的出现，重金属的活化导致植物中毒。8、污水灌溉对土壤的影响。污水灌溉的生态效益。污水中含有一定的有机物和营养物质，如果直接排入河流、湖泊、水库，会造成水体的富营养化。另外，污水中的有机物
20、有害物质如果排入水体，会造成污染，使水质恶化，严重影响养殖业的发展和人体健康。利用污水进行农田灌溉，不但可以大大节约水资源，而且可以为作物的生长提供丰富的养分，从而提高作物的产量。特别是在水资源不足的情况下，如干旱、半干旱地区或干旱季节，污水的利用就显得尤为重要。污水灌溉的污染问题。大量的污水是工业废水，其中不可避免地携带着许多有毒的工业废物，农田灌溉会使这些有毒物质在土壤中积累，造成污染。生活污水往往携带一些病原体和寄生虫卵，也会污染农田和水源。这些污染物被作物吸收，在农产品或被污染的食物中积累，进入人畜的食物链，长期食用超标的食物，会引起中毒或感染，严重影响人体健康。主要污染物是重金属和有机化合物。
21、生活垃圾中含有各种有害有机物，如氰基酚、多环芳烃、烷基苯磺酸盐、苯并[a]芘等，其中许多是三级物质。生物性污染物主要有病毒、病原体和寄生虫卵等。9、生活垃圾对土壤的影响9.1概述据1987年城乡建设部统计，按年平均值计算，我国生活垃圾的成分，大城市中无机物占56%，有机物占36%，其他占8%。中小城市中无机物占78%，有机物占17%，其他占5%。无机物中以煤灰、炉渣为主。垃圾中含有对农业非常有用的有机物和植物养分，对改良土壤肥力、培肥土壤有显著作用。生活垃圾中还含有许多有毒有害物质。 未经处理的城市垃圾，特别是人畜粪便、医疗机构废弃物等，含有大量病原菌，施入土壤后，可以存活很长时间。垃圾中的重金属
22.如汞、铅、镉、锌、锰及有机污染物是造成化学污染的主要原因。城市垃圾处理不当，易造成大气和水污染。城市垃圾处理不当，易造成大气和水污染。9 二、垃圾的资源化利用、垃圾堆肥及农业效应 1.改善土壤结构，提高土壤保水保肥能力 2.提高土壤肥力 3.提高作物产量，改善农产品品质 10.农业肥料对土壤的影响 10 1.概述 我国是化肥使用大国，1996年我国化肥施用量为3800万吨，居世界第一位，单位面积施用量在世界中等水平。但我国化肥利用率平均只有30%～35%。也就是说，每年有1100多万吨的化肥流入水体，其中氮肥的流失率最高。 这不仅造成巨大的经济损失，而且对环境造成严重的污染，对水体、土壤、空气生物和人体健康造成严重危害，如造成河流、湖泊和地下水源的污染，影响人体健康，破坏土壤结构等 102、化肥污染防治对策。控制施用量，严格执行使用规定。具体方法有科学施用钾肥、科学施用磷肥、大量施用有机肥、积极推行微生物肥料、积极推行垃圾堆肥等。谢谢。