研辅 第六章 土壤卫生教材课程

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1、第六章 土壤环境卫生,Soil environment health,教学目的与要求 掌握 1.土壤的物理和化学特征、微生物的特殊作用 及其与环境污染物降解的卫生学意义； 2.掌握土壤污染的概念、来源、特点和自净过程； 3.掌握土壤重金属和农药污染对健康的危害。 熟悉 1.熟悉土壤卫生标准、土壤环境质量标准及固体 废物控制标准，以及制订的原则和研究方法； 2.熟悉粪便、垃圾的无害化处理和利用。 了解 1.土壤生物性污染对健康的危害； 2.重金属镉污染危害和痛痛病污染对健康的危害； 3.污水灌田的卫生防护，工业废渣的处理和利用； 4.土壤卫生防护原则、监督和监测方法。,地质环境和土壤的卫生学意义

2、,是人类赖以生产、生活和生存的物质基础； 是联系有机界和无机界的重要环节，土壤处于大气 圈、水圈、岩石圈和生物圈之间的过度地带； 是结合各环境介质的枢纽； 是陆地生态系统的核心及其食物链的首端； 是许多有害废弃物的处理和容纳场所。,第一节 土 壤 环 境 特 征 The characteristic of soil environment,土壤的特征,土壤是由多相组成的能够容纳各种污染物质的多孔、 疏松的系统； 土壤是一个具有吸附、解吸和交换作用的胶体系统； 土壤是一个有络合作用、螯合作用和氧化还原作用的化学反应系统； 土壤是一个充满各种生物、微生物活动的陆地生态系统。,形成土壤的母质(岩石)

3、成分/气候/地形地貌等因素的不同 地球表面的元素分布不均 一些地区的水、土壤、空气中某些或某种化学元素过多/缺乏 生物体 环境元素,动态 平衡,.土壤的化学特征,(1） 地质元素的分类,宏量元素（ Macroelement ）： 占人体总量的99.95%， 包括C、H、O、N、S、P、Na、K、Ca、Mg、Cl 等。 微量元素（ Trace element ）：生物组织中正常含量均小于 人体体重的0.01%的元素。,必需微量元素：有明显营养作用，参于机体的代谢和生理 功能。是维持生物生长发育、生命活动及繁衍不可缺 少的元素。 非必需微量元素：无明显生理功能的微量元素 (可能必需微量元素：具有潜

4、在毒性，但低剂量可能具有功 能作用的微量元素 ),(1） 地质元素的分类,4.土壤的化学特征,1995年FAO/WHO 将微量元素中铁、铜、锰、锌、钼、铬、钴、碘、硒、氟 (Fe、Cu、 Mn、 Zn、Mo、Cr、 Co、 I、Se、F )等10种列为必需微量元素； 将硅、镍、硼和矾列为可能必需微量元素； 将铅、镉、汞、砷、铝、锡和锂列为具有潜在毒性，但低剂量可能具有功能作用的微量元素。,（2）土壤元素背景值： 指该地区为受污染的天然土壤中各种元素的含量。 （各地区具有不同的土壤元素背景值P195 6-2） 意义： A 是评价土壤化学污染程度的参照值； B 制定土壤有害化学物质卫生标准的重要依

5、据； C 评价土壤化学环境对居民健康影响的重要依据； D 土壤资源开发利用和生物地球化学性疾病防治工 作的科学依据。 （3）土壤对污染物的环境容量：（与土壤的自净能力有关） 指一定环境单元、一定时间内、在不超过土壤卫生标准前 提下土壤对某污染物能够容纳的最大负荷。 特点：不同土壤染环境容量不同、同土壤对不同污染物环 境容量不同。是土壤卫生防护和卫生标准制定的依据。,4.土壤的化学特征,（4）土壤的酸碱性： 土壤的H +主要来源于CO2 溶于水形成碳酸，还有Al3+水解 产生H +。OH _来源于土壤中的碳酸钙、碳酸氢钠等与胶体 表面交换性的Na +。 我国土壤多数在PH4.5-8.5范围。由南

6、向北递增。 （5）土壤的氧化还原性： 土壤中有许多有机和无机的氧化性和还原性物质。 土壤的氧化剂-主要有氧气、NO3 _和Fe 3+等高价金属离子、 土壤的还原剂-主要有有机质和低价金属离子,4.土壤的化学特征,(6)土壤的吸附性 土壤中两个最活跃组分：土壤胶体和土壤微生物。 土壤胶体：土壤中颗粒直径小于1m 、具有胶体性质的微粒。一般土壤中的黏土矿物质和腐殖质都具有胶体性质。 巨大的比表面和表面能：比表面是单位重量（或体积）物质的表面积。一定体积的物质，颗粒越小，比表面越大。处于物体表面的分子具有一定的自由能，即表面能。物质的比表面越大，表面能也越大。 电荷性质：土壤胶体一般都带负电荷。 土

7、壤胶体凝聚性和分散性：胶体具有相互凝聚的趋势，表现为胶体凝聚性，胶体微粒因相同电荷而相互排斥，表现为分散性。,4.土壤的化学特征,土壤的生物是土壤形成，养分转化，物质迁移，污染物降解、转化和固定的重要参与者。 土壤的生物是土壤的重要分解者,对其自净具有重要的卫生学意义. 土壤的生物包括细菌、放线菌、真菌、藻类、原生动物（螨、蚁、蜈蚣、甲虫、蚯蚓等。,5.土壤的生物学特征,土壤是人类生产、生活活动的重要环境因素，与空气、 水、食物息息相关。 联系有机和无机界的中心环节,有机、无机相互转化的场所。 陆地生态系统的核心及食物链的首端。 许多有害废弃物（废气沉降、污水、固体废弃物）的处理场所和容纳场所

8、。 污染物中的理、化、生物污染产生相应危害。 土壤元素分布不均，产生地球化学性疾病。 土壤结构特征、物理性状影响土壤肥力，影响生产生活，影响健康；经自净可减轻污染，有利健康。,6.土壤的卫生学意义,第二节 土壤污染、自净及污染物的转归 The soil pollution、Selfpurification and transformation of pollutant,一、土壤污染（Soil pollution）,（一）概念： 是指在人类生产和生活活动中排出的有害物质进入土壤中，直接或间接地危害人畜健康的现象。,一、土壤污染（Soil pollution）,（二）土壤污染的特点： 土壤污染的隐

9、蔽性： 有害的化学物质在土壤中与其结合， 而改变了原来的性质和特征不易被识别；土壤污染物对机体健康的危害以慢性、间接为主，而且往往滞后。 积累性与地域性：土壤中的污染物质较大气和水不易扩散和稀释，在土壤中被吸附、固定及植物吸收而积累达到较高的污染水平，而且有明显的分布。 不可逆性：重金属和持久性有机污染物（POPs）的难降解，甚至产生更大毒性中间产物，都构成了基本不可逆转的过程。 4 治理周期长：土壤污染停止后也很难恢复，重金属污染恢复可能需要100-200年时间，而且技术和经济成本高。,（三） 土壤污染的来源：,农业污染：属于非点源污染，具有剂量低、面积大。 农药(年产量百余万t)，有机磷和

10、有机氯污染，还含铅、汞、镉、砷; 化肥（ 年用量4千余万t）氮肥、磷肥致土壤和地下水硝态氮和亚硝 态氮累积，水域的富营养化； 农用化学品，地膜。 工业污染：以点源污染为多，直接和间接污染共存。 三废排放，污水灌溉. 生活污染： 生物性污染-粪便、垃圾、污水； 化学污染石油副产品、重金属、含氯电子废物700余种（50%有害）交通污染： 尾气中重金属为主； 灾害污染物： 自然灾害、战争、意外事故致重金属和放射性污染，往往对环境造 成严重影响。,一、土壤污染（Soil pollution）,（四） 土壤污染的方式：,农业污染：属于非点源污染，具有剂量低、面积大。 农药(年产量百余万t)，有机磷和有机

11、氯污染，还含铅、汞、镉、砷; 化肥（ 年用量4千余万t）氮肥、磷肥致土壤和地下水硝态氮和亚硝 态氮累积，水域的富营养化； 农用化学品，地膜。 工业污染：以点源污染为多，直接和间接污染共存。 三废排放，污水灌溉. 生活污染： 生物性污染-粪便、垃圾、污水； 化学污染石油副产品、重金属、含氯电子废物700余种（50%有害）交通污染： 尾气中重金属为主； 灾害污染物： 自然灾害、战争、意外事故致重金属和放射性污染，往往对环境造 成严重影响。,一、土壤污染（Soil pollution）,水型污染 固体废弃物污染 气型污染,生物性污染物：病原菌 化学性污染物：重金属、 农药 放射性污染物：核试验、 核

12、固体废弃物,一、土壤污染（Soil pollution）,（四） 土壤污染的方式：,（五） 土壤污染物的种类：,二、土壤的自净(soil self-purification),（一） 土壤自净概念,是指受污染的土壤通过物理、化学和生物学的作用，杀灭病原体，使各种有害物质转化到无害的程度，土壤逐渐恢复到污染前状态的过程。 土壤自净与土壤特性和污染物在土壤中的转归有着非常密切的关系。,物理净化-机械阻留(对于难溶的固体)、稀释(可溶性物质)、 迁移(水、气中)与吸附(其它固相)、过滤。 化学净化-凝聚与沉淀、氧化还原、络和-螯合、 酸碱中 和、水解、分解等反应 。太阳辐射的光化学反应。 但多氯联苯

13、、绸环芳烃、朔料、橡胶难；重金属 也不被降解。 生物净化无机物化、腐殖土化。 土壤微生物具有氧化分解有机物的巨大能力，最终 转化为对生物无毒，是最重要的净化途径之一。 有机物净化后形成大分子胶体物质-腐殖土,二、土壤的自净(soil self-purification),（二） 土壤自净作用, 生物净化包括：病原体的死灭(土壤环境中的不利因素)、 有机物的净化. 含氮有机物的生物净化 含氮有机质分解是土壤氮素循环物的主要过程。 包括：氨化作用-土壤微生物作用下释放氨：在氨化细菌 作用下有机物降解为多肽、氨基酸、氨基糖等； 然后脱氨基转为NH3 硝化作用-微生物使氨氧化为硝酸并获能量,在有 氧条

14、件下进行. 不含氮有机物的生物净化在土壤微生物作用下 有氧时：含碳有机物形成CO2和水、含硫的硫酸盐、含磷的磷酸盐 厌氧时含碳有机物产生甲烷；含硫的硫醇和HS、含磷的磷化氢。 有机物分解为简单化物后又合成高分子化合物的过程。,二、土壤的自净(soil self-purification),（二） 土壤自净作用,在生物体的参与下转化成为毒性更大的物质 分解成为无害或危害较小的简单化合物,转归：化学物质在土壤中迁移、转化、降解和残留叫 转归。 转移：使污染物转入到另一介质，也可在同一介质中 进入另一场所。 当扩散和沉降不够充分时，污染物被风力或水流移到下风向或下游地区，造成该地区的污染，或沉降下来

15、造成地面或河底的污染。也可由于土壤污染而转移到水中。,三、土壤污染物的转归 Transformation of soil pollutant,(一)化学污染物的转归: 1 农药的转归： （1）土壤对农药的吸附：土壤胶体系统的吸附作用（有限）。 仅仅是一定条件下的缓冲作用。 （2）在土壤中的迁移：由外力作用（翻耕、径流、水渗透、 淋溶）引起的转移。一般通过流动和扩散完成。 一般通过流动和扩散完成。 （3）在土壤中的转化和降解： 转化：化学物质通过物理、化学、生物学作用而改变其 化学结构和性质的过程。 降解：化学物质由复杂化合物逐步转变为简单化合物的 过程称为降解。（A、B、C）,三、土壤污染物的转归 Transformation of soil pollutant,A 光化学降解：太阳辐射引起农药分解（除草剂）； B 化学降解： 水解和氧化有机磷农药的酸碱水解。 （与土 壤的温度、水分、PH值有关）； C 生物降解：与土壤微生物作用下的降解；包括脱氯、氧 化还原、脱烷基、水解、环裂解。 2 重金属元素在土壤中的转归: 与胶体、腐殖质的蜇和可使重金属元素处于不活化 态，减少其向水和植物的迁移。 土壤PH值和还原状态影响不同植物对重金属的吸收。 水溶性-易扩散至地下和地表水。