《化学与人类生活 教学课件 ppt 作者 柳一鸣 主编 第二章 化学与环境第四节 土壤及其污染》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学与人类生活 教学课件 ppt 作者 柳一鸣 主编 第二章 化学与环境第四节 土壤及其污染（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四节 土壤及其污染,一.土壤污染的来源 二.土壤污染的危害 三.土壤污染的防治,土壤是指地球陆地表面具有肥力、能够生长植 物的疏松表层，其厚度一般在2m左右。,土壤,矿物质,水分,空气,原生矿物,有机质,微生物,次生矿物,土壤的作用,土壤既是人类繁衍生息的场所，也为生物生 长提供机械支撑能力，并为其生长发育提供所需 要的水、肥、气、热等肥力要素，是不可替代的 农业资源。 在消除自然界污染物的危害方面起着重要作 用。通常，由大气或水体进人土壤中的污染物， 有相当一部分在土壤中经生物降解作用、吸附作 用而解毒，仅有一小部分又从土壤中重新进人大 气和水体中。,自净能力,从狭义上理解，土壤的自净能力
2、主要是指 微生物对有机污染物质的降解作用，以及使污 染化合物转变为难溶性化合物的作用。,一 土壤污染的来源,土壤污染的主要来源是工业和城市的“三废”的排放以及化学药品的污染等。土壤污染物包括废水和固体废物、农药和化肥、牲畜排泄物、生物残体以及大气沉降物等。排放废气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物通过降雨落到地面，可引起土壤酸化，盐基饱和度降低；核试验的降落物也可造成土壤污染。,1工业和城市的废水和固体废 2农药和化肥 3牲畜排泄物和生物残体 4大气沉降物,工业和城市的废水和固体废,污水灌溉和污泥作为肥料施用，常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。工业废物堆放场，往往也是土壤的污染源。
3、例如1977年美国调查了50个废物堆放场，其中43个堆放场的重金属和有机毒物污染了附近的土壤和地下水。,农药和化肥,现代化农业大量施用农药和化肥。有机氯杀虫剂如DDT、六六六等能在土壤中长期残留，并在生物体内富集。氮、磷等化学肥料，凡未被植物吸收利用和未被根层土壤吸附固定的养分，都在根层以下积累，或转入地下水，成为潜在的环境污染物。凡是残留在土壤中的农药和氮、磷化合物，在发生地面径流，或土壤风蚀时，就会向其它地方转移，扩大土壤污染范围。,牲畜排泄物和生物残体,禽畜饲养场的厩肥和屠宰场的废物作肥料，如果不进行物理和生化处理，则其中的寄生虫、病原菌和病毒等可引起土壤和水域污染，并通过水和农作物危害
4、人群健康。与一般的工业污水不同，禽畜养殖场排放的污染物也是可开发的宝贵资源，通过科学处理和加工，可以转化为不可或缺的生产和生活资料。比如，可以转化为有机肥或用于发电等等。一些发达国家在20世纪50年代就开始综合处理城市污水和人畜粪便，既治理了污染，又获得了有机肥，使有机质还田，改良土壤。,返回,大气沉降物,大气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物，通过沉降和降水而降落到地面。20年来，北欧的南部、北美的东北部等地区，雨水酸度增大，引起土壤酸化，土壤盐基饱和度降低。大气层核试验的散落物可造成土壤的放射性污染。放射性散落物中，90Sr、137Cs的半衰期较长，易被土壤吸附，滞留时间也较长。,二、土壤污染
5、的危害,初步统计，我国受污染的耕地约有1 000万hm2，有机污染物污染农田达3 600万hm2，主要农产品区的农药残留超标率高达16%20%；污水灌溉污染耕地216.7万hm2，固体废弃物堆存占地和毁田13.3万hm2。每年因土壤污染减产粮食超过1 000万吨，造成各种经济损失约200亿元。,土壤污染相比大气污染和水体污染而言，具 有很强的隐蔽性。还具有局域性、不可逆 性，同时由于工作量的巨大和治理成本的高昂， 也决定了土壤污染治理的艰难性。,土壤污染产生的主要副作用,1对土壤的影响 2对环境的影响 3对植物生长的影响 4对人体健康的影响,对土壤的影响,如无机污染物是常见而大量存在的土壤无机
6、污染物。硫酸盐过多会使土壤板结；长期施用氮肥，铵离子在进入土壤后，在硝化作用的过程中释放出氢离子，使土壤酸化；土壤的组份与汞化合物之间有很强的相互作用，所以汞能在土壤中长期存在；镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，磷肥中有时也含有镉，公路两侧的土壤易受铅的污染；砷被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂，因而引起土壤的砷污染，硫化矿产的开采、选矿、冶炼也会引起砷对土壤的污染。,无机污染物在土壤中的化学行为同土壤的物理性质和化学性质有关，如重金属元素在土壤中的活性，在很大程度上取决于土壤的吸附作用。土壤中的粘粒和腐植酸对重金属有很强的吸附能力，能够降低重金属的活性。土壤酸碱度对土壤中重金属
7、的活性有明显的影响。例如镉在酸性土壤中溶解度增大，对植物的毒性增加；在碱性土壤中则溶解度减小，毒性降低。,返回,对环境的影响,氮肥有相当数量直接从土壤挥发成气体进人大气，还有相当一部分以有机或无机氮形式进入土壤。在土壤微生物作用下以难溶态、吸附态和水溶态的氮化合物转化成氨和氢氧化物，进人大气使大气中氢氧化物含量增加。近十年来，我国使用农药防治病虫害成效显著。由于农药的有效施用率仅为30%，其余都挥发到大气或随水流入土壤和江河湖泊。农药一旦进人环境，其毒性、高残留特性便会发生效应而造成污染。如我国532条主要河流中被氮污染的比例达82%,返回,对植物生长的影响,土壤重金属超标的直接结果是农产品重
8、金属含量超标。江苏也曾发生千亩稻田铜污染及水稻中毒事件，金属的污染不仅直接导致部分农田土壤环境质量下降，而土壤质量的恶化又直接影响到农产品质量，最终影响人畜的健康。更令人不安的是，许多低浓度有毒污染物的影响是慢性的和长期的，可能长达数十年乃至数代人。 土壤中的氮、磷、钾以及锰、铁、铜等营养元素含量如果过剩，会影响植物的生长和发育。过多的锰、铜和磷酸等会阻碍植物对铁的吸收，引起酶作用的减退，并且阻碍了体内的氮素代谢，造成植物的缺绿病。,返回,对人体健康的影响,土壤是生态系统物质交换和物质循环的中心环节。它是各种废弃物的天然收容和净化处理场所，也是人类环境的主要因素之一。它的污染对人体健康有既有直
9、接也有间接的影响。 如1955年至70年代初，在日本富山市神通川流域曾出现过一种称为“痛痛病”的怪病，到1979年为止，这一公害事件先后导致80多人死亡，直接受害者则人数更多，造成的直接经济损失超过20多亿日元（按1989年的价格计算）。经研究证实，其主要原因是由于当地居民长期食用被镉污染的大米“镉米”。,土壤重金属污染是一个不断累积的过程。与水体和大气等流体介质不同，重金属污染物一旦进入土壤，如果不进行处理，会长期留在原地。而且重金属污染物像有机污染物那样能够被微生物降解，在环境中始终遵循质量守恒定律。因此，对于已经被污染的土壤，采用切断污染源的办法只能阻止污染恶化的趋势，并不能从根本上解决
10、问题。,对人体直接造成的危害主要有以下几个方面,病原体类土壤污染物，包括肠道致病菌、肠道寄生虫(蠕虫卵)、钩端螺旋体、炭疽杆菌、破伤风杆菌等。它们主要来自人畜粪便、垃圾、生活污水和医院污水等。用未经无害化处理的人畜粪便、垃圾做肥料，或直接用生活污水灌溉农田，都会使土壤受到病原体的污染。 被病原体污染的土壤能传播伤寒、副伤寒、痢疾、病毒性肝炎等传染病。这些传染病的病原体随病人和带菌者的粪便以及他们的衣物、器皿的洗涤污水污染土壤。通过雨水的冲刷和渗透，病原体又被带进地面水或地下水中，进而引起这些疾病的水型暴发流行。,结核病人的痰液含有大量结核杆菌，如果随地吐痰，就会污染土壤；水分蒸发后，结核杆菌在
11、干燥而细小的土壤颗粒上还能生存很长时间。这些带菌的土壤颗粒随风进入空气，人通过呼吸，就会感染结核病。 有些人畜共患的传染病或与动物有关的疾病，也可通过土壤传染给人。例如，患钩端螺旋体病的牛、羊、猪、马等，可通过粪尿中的病原体污染土壤。这些钩端螺旋体在中性或弱碱性的土壤中能存活几个星期，并可通过粘膜、伤口或被浸软的皮肤侵入人体，使人致病。,三、土壤污染的防治,土壤重金属污染治理存在很大的难度。一方面土壤重金属污染量大、面广，治理的工程量十分巨大，另一方面用于土壤重金属污染治理的费用也十分高昂。但目前最急需要做的是弄清楚我国土壤重金属污染的现状，建立一个完整的科学监测网。,防治的基本手段和方法,1
12、控制和消除土壤污染手段 2治理土壤污染的方法 3土壤污染处理与修复技术,控制和消除土壤污染手段,(1) 控制和消除工业“三废”的排放。为了控制和消除土壤的污染，首先要控制和消除土壤污染源。大力推广闭路循环、无毒工艺，以减少或消除污染物质；对工业“三废”进行回收处理。必须排放的“三废”，要进行净化处理。利用污水灌溉和污泥时要经常了解污染物的成分、含量及其动态，控制污水灌溉数量和污泥施用量，以免引起土壤污染。,(2) 控制化学农药的使用。对残留多、毒性大的农药，应严格控制使用范围、使用量和次数。大力试制和发展高效、低毒、低残留的农药新品种，探索和推广生物防病虫害的途径，尽可能减少有毒农药的使用。,
13、(3) 合理施用化学肥料。对含有毒物质的化肥品种、施用范围和数量要严格控制。硝酸盐和磷酸盐肥料要合理、经济施用，避免施用过多造成土壤污染。广泛施用有机肥。有机肥是营养元素的主要来源，同时有机质能形成土壤团粒结构，能提高土壤保水、保肥的缓冲能力。积极推广微生物肥料。它可改善、活化土壤，改变因长期施用化肥导致的土地板结和环境污染等。,(4)增加土壤容量和提高土壤净化能力。增加土壤有机质和粘粒数量，可增加土壤对污染物的容量。分离培育新的微生物品种，改善微生物土壤环境条件，增加生物降解作用。,返回,治理土壤污染的方法,(1) 利用植物吸收去除重金属：羊齿类铁角蕨属的植物，有较强的吸收土壤重金属的能力。
14、 (2) 施加抑制剂：重金属轻度污染的土壤，施加如石灰、碱性磷酸盐等抑制剂，可改变重金属污染物质在土壤中的迁移转化方向，以减少作物吸收。 (3) 控制氧化还原条件：改变水稻土的氧化还原状况，可控制水稻土中重金属的迁移转化。据研究，淹水可以明显地抑制水稻对镉的吸收，落干则促进镉的吸收。这主要是由于土壤氧化还原条件的变化引起镉的形态转化所致。,(4) 改变耕作制：改变耕作制，改变土壤环境条件，可消除某些污染物的毒害。 (5) 调整农业结构：以调整种植品种为主要内容的农业结构调整。由于重金属对土壤的污染具有不可逆转性，已受污染土壤没有治理价值，在农业结构调整中，应该把土壤污染问题当作重要因素加以考虑
15、。,土壤污染处理与修复技术,目前国际上处理土壤重金属污染的办法可分为两大类型：一类是客土、填埋、覆盖新土或钝化土壤中的重金属，这些仅是权宜之计；另一类是淋洗和植物修复等，这是根本解决的办法。其中，淋洗是用化学溶剂对受污染土壤进行清洗，把重金属洗去。但这种办法除了耗资巨大和工程量大之外，还存在二次污染的问题。如何处理洗下来的含毒溶剂是个难题，此外经淋洗后的土壤往往变成了砂砾，失去了土壤本身的功能，已经没有什么利用价值。,由于植物修复更适应环境保护的要求，因此越来越受到世界各国政府、科技界和企业界的高度重视和青睐。自从20世纪80年代问世以来，植物修复已经成为国际学术界研究的热点问题，并且开始进入产业化初期阶段。目前，植物修复技术的市场以每年翻一番的速度迅速发展。,
