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1、1 1 第五章 土壤环境 2 2 土壤环境污染 重金属对土壤的污染 化学农药对土壤的污染 土壤污染的防治 主要内容 第四章第四章 土壤环境土壤环境 3 3 第一节 土壤环境污染 一、土壤污染的概念及特征 土壤污染的概念 人类活动产生的污染物进入土 壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现 象。 由于具有生理毒性的物质或过量的植物营养元 素进入土壤而导致土壤性质恶化和植物生理功 能失调的现象。 第四章第四章 土壤环境土壤环境 4 4 土壤污染特征土壤污染特征 l 土壤污染的隐蔽性 土壤污染往往通过对土壤样品进行分析化验和农作物 残留检测情况，甚至通过粮食、蔬菜和水果等农作物 以及摄食的人或动物的
2、健康状况才能反映出来，从遭 到污染到产生恶果需要相当长的过程 l l 土壤污染的持久性土壤污染的持久性 土壤环境使污染难于扩散和稀释，在土壤中容易积累 并达到很高浓度 l l 土壤污染的间接有害性土壤污染的间接有害性 次生污染源 影响作物品质 第四章第四章 土壤环境土壤环境 5 5 l 污染物的数量 l 强度 l 土壤自身的净化能力 影响土壤污染程度的因素 土壤净化：土壤本身通过吸附、分解、迁移 、转化，而使土壤污染的浓度降低而消失的过 程。 第四章第四章 土壤环境土壤环境 6 6 为什么土壤具有净化功能？为什么土壤具有净化功能？ 土壤中的动物和微生物的作用 植物的吸收利用 土壤胶体对污染物的
3、吸附、解吸和代换 过程 第四章第四章 土壤环境土壤环境 7 7 二、土壤污染源及污染物 工业污染源：废水、废气、废渣。 农业污染源：农药、化肥、地膜。 生活污染源：塑料、生活垃圾、建筑垃圾。 生物污染源：动物排泄物、动植物遗体等。 1、土壤污染源源 第四章第四章 土壤环境土壤环境 8 8 工业污染源 据不完全统计，自1981-2002年，我国累计工业 废水排放总量达5039亿吨，二氧化硫排放总量 达35445万吨，烟尘排放总量达28755.2万吨，工 业固体废物产生量累计达178.47亿吨，目前工业 固体废物占地面积仍达5.5万公顷。 “六五”至“八五”期间（1981-1995），我国工业 废
4、水中重金属（汞、镉、铅、六价铬）排放总 量累计达38311.52吨，砷18415.54吨，氰化物 76488.85吨，石油类1120683.8吨。 第四章第四章 土壤环境土壤环境 9 9 农业污染 化肥：我国化肥用量占世界总量的21.6%,据1999年统 计，全国农用化肥用量已达4124万吨（折纯量），有 多数省份的平均施用量超过了国际公认的上限225千 克/公顷，部分地区达到了400千克/公顷 农药：我国农药使用量约132万吨（1999），使用水 平高出发达国家一倍 农膜：农用塑料薄膜近126万吨 其它污染：饲料中各类添加剂的大量使用，有机肥中 污染元素（重金属、抗生素以及动物生长激素等）引
5、 起的土壤污染问题已受到关注。 第四章第四章 土壤环境土壤环境1010 有机物及农药 通常造成土壤污染的有机物主要是酚、油类、多氯联 苯、苯并芘等。农药主要是有机氯类（六六六、DDT、 艾氏剂、狄氏剂等）；有机磷类（马拉硫磷、对硫磷 、敌敌畏）；氨基甲酸酯类（杀虫剂、除草剂）；苯 氧羧酸类（2，4-D、2，4，5-T等除草剂） 重金属污染物 主要有汞、镉、铅、铬、铜、锌、镍、砷等。污染途 径主要有污水灌溉、污泥肥料、废渣堆放、大气降尘 等。 2、土壤污染物质 第四章第四章 土壤环境土壤环境1111 放射性物质 核爆炸降落物、核电站废弃物，通过降雨淋滤进入土 壤。 化学肥料 大量使用含氮和含磷的
6、化学肥料，改变了土壤的物理 、化学性质。严重者影响作物生长，导致农业产品退 化。 致病的微生物 各种细菌、病毒。通过污灌、污泥、垃圾进入土壤 第四章第四章 土壤环境土壤环境1212 三、土壤污染的发生类型 土壤污染的类型 土壤中污染物的来源具有多源性，主要是工业废气、 废水、废渣，以及化肥、农药、城市污泥、垃圾，偶 尔还有原子武器散落的放射性微粒等。 根据污染物的来源，可将污染分为： 水体污染型 大气污染型 农业污染型 生物污染型 固体废弃物污染型 第四章第四章 土壤环境土壤环境1313 水体污染型 污染来源：污水灌溉或受污染水淹没 污染分布特点：沿河流或灌溉干支渠成枝形片状分布 沈阳张士灌区
7、用污水灌溉20多年后，污染耕地 2500多公顷，造成了严重的镉污染，稻田含镉 57mgkg。 第四章第四章 土壤环境土壤环境1414 张士灌区位于辽宁省沈阳市西部，1962年以来，引 用卫工明渠含Cd污水灌溉的稻田面积2800hm2，污水中 的Cd主要来自沈阳冶炼厂，该厂日排污水量2.6104-2.7 104m3。污染源治理前，污水中含Cd 1.16-6.0 mg/L，年 排Cd量10 000kg，夏季占25.26，此时正值水稻灌溉旺 季因而造成Cd在灌区土壤中的大量积累，使得稻米中 含Cd量亦较高。以该区生产的米糠、稻壳为饲料，所产 猪内脏Cd含量是对照区的7-10倍。灌区居民每人每日摄 入
8、Cd量则达558g，约为对照区的32倍。污灌区居民的 血和尿中含Cd分别为1.06和13.26g/L，而对照区为0.42 和2.13g/L。Cd污染还通过母体传递到了下一代，污灌 区胎盘含Cd量为对照区的2.4倍，胎儿肝、肾含Cd量为 对照区的2.2倍)。 距排 污污口 1km4.5km9km14km17.5km对对照区 Cd8.263.083.581.151.960.31 Pb298283202136.8 131.534.3 1515 祁东铅锌矿 距离沟边边50m150m250m对对照区 Cd6.255.01.381.130.31 Mn14100 511915491549309 湘潭锰矿 1
9、616 污染来源：被污染的大气，污染物通过降 水或沉降落入土壤表层 污染分布特点：以大气污染源为中心呈环 状或带状分布，长轴沿主风向伸长。 l l 冶金工业烟囱排放的金属氧化物粉尘，则冶金工业烟囱排放的金属氧化物粉尘，则 在重力作用下以降尘形式进入土壤，形成在重力作用下以降尘形式进入土壤，形成 以排污工厂为中心、半径为以排污工厂为中心、半径为2 2至至3 3公里范围公里范围 的环状污染的环状污染 大气污染型 第四章第四章 土壤环境土壤环境1717 l 汽油中添加的防爆剂四乙基铅随废气排 出污染土壤，行车频率高的公路两侧常 形成明显的铅污染带 。我国从2000年 开始停止生产、使用含铅汽油 距离
10、 (km) 0.250.51.02.03.04.0 背景 值值 Cd14.1 3.312.21.29 0.52 0.34 0.29 株洲冶炼厂 第四章第四章 土壤环境土壤环境1818 l污染物来源：农业施用的化肥、农药 l影响因素：污染程度与农药、化肥的数 量、种类、利用方式和耕作制度有关。 农业污染型 第四章第四章 土壤环境土壤环境1919 生物污染型 污染物来源：生活污水（人畜的粪便） ，医院污水 固体废弃物污染型 污染物来源：工业企业的尾矿废渣、污泥 和城市垃圾 第四章第四章 土壤环境土壤环境2020 土壤污染物最突出而又很难降解的有两大类 ，一是重金属(heavy metal)，二是有
11、机合成 农药。 土壤重金属污染物(heavy metal pollutant) 主要有铅、铬、镉、砷、汞等。它们在土壤 中的活性小，易于积累，土壤一旦被其污染 则极难消除。其中镉和砷是极毒的；汞、铅 、镍是中等毒性；硼、铜、锰、锌的毒性较 低。 土壤中的重金属来源主要是“三废”的排放 所致。 第二节 重金属对土壤的污染 第四章第四章 土壤环境土壤环境2121 一、土壤背景值 环境背景值是指环境诸要素，如大气、水休、土壤以及 植物、动物和人休组织等在正常情况下，化学元素的含 量及其赋存形态。 土壤重金属元素背景值是指一定区域内自然状态下，未 受人为污染影响的土壤中重金属元素的正常含量 就世界范围
12、而言，环境背景值的研究始于20世纪60年 代，其中美国的研究具有一定的规模性与系统性 我国土壤元素背景值的研究始于20世纪70年代初， “ 七五”期间，将土壤元素背景值列为重点攻关课题之 一，获得了主要土类中60余种元素的背景值。 第四章第四章 土壤环境土壤环境2222 土壤背景值的检验方法 均值标准差法 差异检验法 富集系数法 相关分析法 二、重金属元素在土壤中污染特征二、重金属元素在土壤中污染特征 1、重金属元素在土壤中一般不易随水移动， 不能为微生物分解，而在土壤中累积。 2、具有表聚现象。 3、植物对各种重金属的需求有很大差别： n有些重金属是植物生长发育中并不需要的 ，对人体健康的危
13、害明显等； n有些元素则是植物正常生长发育所必需的 微量元素，但土壤中含量过高时，也会发 生污染危害。 第四章第四章 土壤环境土壤环境2323 4、土壤重金属具有形态变化。 n在土壤中的重金属元素可区分为五种存在 形态：水溶态、弱代换剂(如醋酸盐溶液等) 代换的、强代换剂(与螯合剂螯合的)提取的 、次生矿物态、原生矿物态。 n因此，在研究土壤中重金属污染危害时， 不仅应注意他们的总含量，还必须重视重 金属各种形态的含量。 第四章第四章 土壤环境土壤环境2424 第四章第四章 土壤环境土壤环境2525 三、土壤性质与土壤重金属污染 (一）pH的影响 土壤中pH值降低某些重金属如铅、铜、锌、 铬等
14、易转化为水溶性的重金属盐类，pH值越 低其活动度越大，越易于迁移； pH增高，某 些重金属则转化为难溶性化合物。 pH值越高 ，它们越易于趋于固定而减低其活性，在土 壤中容易积累。类金属砷例外 2626 大量的试验证明，pH值升高，土壤对重金属的 吸附量增加。 如在pH=4时，土壤中镉的溶出率超过50%， 当pH达7.5时，镉就很难溶出。廖敏等人的试验表 明，pH值7.5时，94%以上的水溶态镉进人土壤中 ，这时的镉主要以粘土矿物和氧化物结合态及残留 态形式存在。 温淡茂等人的试验结果表明，在接受污泥的酸性 土壤中，适当加人石灰将pH值提高到中性至微碱 性，将会抑制Ni、Zn、Cd等重金属的生
15、物有效性 ，使植物对其的吸收量减少。张士灌区的试验表明 ，影响水稻籽实吸镉量的主要因素是pH值。 第四章第四章 土壤环境土壤环境2727 （二） Eh的影响 土壤的氧化还原电位影响重金属的存在形态 ，从而影响重金属化学行为、迁移能力及对 生物的有效性。 影响土壤氧化还原的因素影响土壤氧化还原的因素 土壤通气状况 土壤有机质状况 土壤无机状况 第四章第四章 土壤环境土壤环境2828 一般旱地土壤的氧化还原电位(Eh)为+400- +700mV； 水田的Eh值在+300 - -200mV。 根据土壤的Eh值可以确定土壤中有机物和 无机物可能发生的氧化还原反应和环境行 为。 n n 当土壤的当土壤的
16、EhEh值值700mV700mV时，土壤完全处于氧时，土壤完全处于氧 化条件下，有机物质会迅速分解；化条件下，有机物质会迅速分解； n n 当当EhEh值在值在400-700mV400-700mV时，土壤中氮素主要时，土壤中氮素主要 以以NONO 3 3 - - 形式存在；形式存在； n n 当当EhEh值值6.5 镉镉0.200.300.601.0 汞 0.150.300.501.01.5 砷：水田 1530252030 旱地 1540302540 铜铜 ：农农 田 3550100100400 果园 150200200400 铅铅 35250300350500 此外，还有Cr、Zn、Ni、666、DDT 第四章 复习思考题 一、名词解释 土壤污染 环境背景值 二、问答题 1、为什么说土壤具有净化功能？ 2、试述土壤重金属的污染特征 3、以Cd为例，论述影响土壤重金属迁移转化 的因素
