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1、5-1 土壤环境污染本章内容提要：一、 土壤的环境学意义及特征 二、 土壤的污染、自净及污染物的转归 三、 土壤污染对健康的影响 四、 土壤质量标准和固体废物控制标准 五、 土壤环境防护与卫生监督监测土壤在生物圈中的地位：第一节 土壤的环境学意义及特征 一、 土壤在自然环境中的重要地位1. 土壤处于大气圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是联系无机界和有机界重要环节； 2. 土壤是结合环境各要素的枢纽；3. 土壤是陆地生态系统的核心及其生物链的首端：4. 土壤是许多有害废气物的处理和容纳场所。二、土壤的特征物理学性质1. 土壤颗粒：土壤颗粒的大小和排列状态决定土壤的孔隙率、透气性、渗水性、容水性和
2、毛细管现象等许多物理特性。土壤质地的种类及其特征2. 土壤空气土壤空气主要含有： O2、CO2、NH3、H2、CO 、H2S 等。土壤通气性：指单位面积单位时间内通过的空气量，与大气压、土壤深度和湿度有关。3. 土壤水分地下水位高，易引起地面潮湿，形成 沼泽，不利于土壤中有机物的无机化。4. 土壤容水量 指一定容积的土壤中含有水分的量，土壤容水量大，其渗水性和透气性不良，不利于建筑物防潮和有机物的无机化。其影响因素主要有： 1.土壤颗粒 土壤颗粒越小，容水量越大。 2.土壤腐殖质 腐殖质多，其容水量大。5. 土壤渗水性 指水分渗透过土壤的能力。土壤颗粒越大，渗水性越大。如渗水过快，不利于地下水
3、的防护。 6. 土壤的毛细管作用 指土壤中的水分沿着孔隙上升的作用。土壤孔隙越小其毛细管作用越大。建筑物地面和墙壁的潮湿现象和土壤的毛细管作用有关。 化学特征1. 土壤的无机成分 土壤中的无机成分由地壳岩石的组成所决定，构成土壤的主要元素含量百分比与其在地壳中相类似。 人体内的化学元素和土壤中化学元素之间保持着动态平衡关系。两个重要的名词土壤背景值（background level）：又称为本底值，指该地区未受污染的天然土壤中各种元素的含量。 土壤对某污染物的环境容量：指一定环境单元、一定时间内、在不超过土壤卫生标准的前提下，土壤对该物质能够容纳的最大负荷量。 土壤环境容量的计算公式土壤对某污
4、染物的环境容量 该物质的土壤卫生标准 - 本底值2土壤的主要有机成分腐殖质定义：有机物在土壤微生物的作用下分解成为简单化合物的同时，又重新合成复杂的高分子化合物，称为腐殖质。成分：木质素、蛋白质、碳水化合物、脂肪和腐殖酸等，这些成分含有大量的碳、氢、氧、氮、硫、磷和少量的铁、镁等元素，是植物和微生物的营养来源。 性质：腐殖质是胶体物质，有很强的吸附性。3土壤胶体有机胶体 主要是腐殖质 无机胶体 主要是极微细的粘粒，包括含水氧化铁、氧化铝等。 有机无机复合胶体 常见的胶体存在形式一定体积的物质，颗粒越小，比表面越大。 物质的比表面越大，表面能越大。土壤胶体的性质:土壤胶体具有巨大的比表面和表面能
5、；带有一定的电荷，所带电荷性质主要取决于胶粒表面固定离子的性质，一般都带负电。 土壤胶体凝聚性和分散性。前两个性质决定了土壤胶体具有强的吸附能力4. 土壤的化学特性 土壤的吸附性 酸碱性 氧化还原性5. 土壤微生物的作用l 参与土壤有机质和无机物的分解 l 形成新的有机物质腐殖质 l 有些土壤微生物可固定空气中的氮素， l 增加土壤的氮素含量，提高植物的营养成分。 三 土壤的性质归纳1. 土壤是由多相组成的能够容纳各种污染物的多 2. 孔疏松系统； 3. 土壤是一个具有吸附和交换作用的胶体系统； 4. 土壤是一个具有络合、螯合作用和氧化还 5. 原作用的化学反应系统； 6. 土壤是一个充满各种
6、微生物活动的陆地生态系统。第二节 土壤的污染、自净及污染物的转归一、 土壤的污染：土壤污染（Soil pollution）指在人类生产和生活活动中排出的有害物质进入土壤中，影响农作物的生长发育，直接或间接地危害人畜健康的现象，称为土壤污染。土壤污染物进入机体的途径：当土壤污染超过土壤的自净能力时，可能通过： 土壤植物人体 土壤 水 人体 土壤空气 人体 土壤污染的主要来源生活污染: 包括人畜粪便、生活垃圾和生活污水等； 工业和交通污染: 工业“三废”及机动车废气污染； 农业污染: 主要是农药和化肥污染。土壤污染物污染土壤的方式二、 我国土壤污染的现状 有的地区重金属超标600余倍，有的地区农药
7、残留超标200300倍。我国每年因土壤污染减产粮食至少1000万吨以上，造成各种农业经济损失约200亿元以上，土壤污染已经成为我国实现可持续发展的重大障碍。 三、土壤污染的自净 土壤污染自净指受污染的土壤通过物理、化学和生物学的作用，使病原体死灭，各种有害物质转化到无害的程度，土壤可逐渐恢复到污染前的状态。 土壤的净化作用1. 物理净化作用 2. 化学净化过程 3. 生物净化作用 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：由复杂化合物逐步转变为简单化合物的过程。土壤的净化作用生物净化作用1.病原体的死灭2.有机物的净化有机物质的无机化过程 有机物质的腐殖质化
8、过程 腐殖质的化学性质稳定，病原体已经死灭，不招引苍蝇，没有不良气味，质地疏松，在卫生上是安全的，又是农业上一种良好的肥料。农药降解的过程 u 光化学降解 太阳辐射和紫外线 u 化学降解 受土壤的温度、水分和pH的影响，而与微生物无关。 u 生物降解 脱氯作用、氧化还原作用、脱烷基作用等。重金属元素在土壤中的转化 土壤胶体、腐殖质的吸附和螯合作用 土壤pH的影响 土壤氧化还原状态的影响 重金属和农药的残留：化学污染物在土壤或农作物中的残留情况与化学污染物的特性及土壤的理化特性有关。 半衰期：污染物浓度减少50所需的时间。 残留期：污染物浓度减少75100所需的时间。 第三节 土壤污染对健康的影
9、响 一、镉污染与痛痛病 环境中的镉(cadmium, Cd)不能被生物降解； 随着含镉磷肥的施用、污水灌溉等，土壤中镉含量增加，继而被某些植物摄取而进入食物链，水稻对镉的富集作用很强。 居民镉暴露主要来源于食物、饮水和烟草。痛痛病（itai-itai disease）1. 病因 主要是含镉废水排入农田污染了稻米，居民长期食用含镉很高的稻米(称镉米)而发病。2. 预防措施 保证土壤中镉含量不超过1.0 mg/kg，WHO还建议成人每周摄入的镉不应超过400-500g。 本病无特效疗法，死亡率很高。痛痛病的发病机理 环境镉污染健康危害区判定标准 l 个体健康危害：三项健康危害指标同时达到判定值的受
10、检者，应为镉污染所致慢性早期健康危害的个体，并列为追踪观察对象。 l 群体健康危害：三项健康危害指标同时达到判定值的一群受检者例数占受检总人数的联合反应率达到判定值的，确认该污染区镉已构成对当地定居人群的慢性早期健康危害。 二. 土壤铊污染与慢性铊中毒l 土壤铊污染通过冶炼和工业生产的废水、废气、废渣污染土壤。 l 环境中的铊进入水体和土壤后，经过水生生物、陆地生物的富集作用，进入人体产生危害。 l 铊属高毒类，毒性大于砷，具有蓄积性，为强烈的神经毒物。 慢性铊中毒的临床表现：铊中毒的主要症状有: 脱发(可出现斑秃或全秃)；周围神经损害，早期表现为双下肢麻木、疼痛过敏。很快出现感觉、运动障碍；
11、视力下降甚至失明，可见视网膜炎等。 三. 土壤铬污染与健康危害l 天然来源的铬主要是三价铬； l 土壤受铬污染对健康的危害主要是六价铬； l 土壤铬污染主要来自铬矿和金属冶炼、电镀、制革等工业废水、废气、废渣； 土壤铬污染与健康危害n 六价铬具有强氧化性和腐蚀性，能透过生物膜，毒性比三价铬大100倍，而且六价铬易溶于水，所以容易经过土壤进入农作物而危害居民健康。 n 研究表明六价铬有明显的致突变作用 四、农药污染的危害 即使土壤中农药的残留浓度很低，但通过食物链和生物浓缩可使生物体内浓度提高至几千倍，甚至几万倍。而且农药污染后，主要通过饮食进入机体，产生各种慢性危害。 报道最多的是有机氯和有机
12、磷农药慢性中毒。 农药污染的慢性危害 对酶系统影响 对免疫功能的影响 对内分泌系统和生殖效应的影响 致突变、致癌和致畸作用 五、生物性污染的危害 (一)引起肠道传染病和寄生虫病 人-土壤-人 (二)引起钩端螺旋体病和炭疽病 动物-土壤-人(三)引起破伤风和肉毒中毒 土壤-人第四节 土壤质量标准和固体废物控制标准 一、 土壤卫生标准：土壤卫生标准指土壤中有害物质的最高容许浓度。对具有蓄积性的物质如重金属和难降解的、危害较大的有害物质需制订卫生标准。 制订土壤卫生标准的原则 1. 不影响人体健康 2. 不影响土壤自净 土壤卫生标准的研究方法积极引进国际标准或国外先进标准，在国内加以验证、补充和修订
13、。（一）实验研究1.稳定性研究 2.向农作物、地下水和空气迁移情况研究指示植物：镉（水稻）、氟（茶叶） 3.对土壤自净过程影响的研究 4.卫生毒理学实验研究（二）现场流行病学调查 危险废物的定义危险废物：具有腐蚀性、急性毒性、浸出毒性、反应性、传染性、放射性等一种及一种以上危害特性的废物。 腐蚀性：指pH12.5或2.0 急性毒性：对小鼠或大鼠经口灌胃48 h， 死亡超过半数者。浸出毒性：指固态的危险废物经雨水浸沥，其中的有害物质迁移转化，污染环境、浸出的有害物质的毒性。浸出液中任何一种危害成分的浓度超浸出液最高允许浓度值，则该废物是具有浸出毒性的危险废物。危险废物的鉴定标准危险废物的鉴定通用的方法是标准浸出试验，浸出液的浓度通常为1:10（固:液）。测定浸出液中毒物浓度，与浸出毒性鉴别标准值比较。 固体废物的环境问题 与其他形式的环境污染相比，固体废物的环境问题具有下列特征： 最难处置 含有的成分相当复杂； 最具综合性的环境问题 伴随着水污染和大气污染； 最晚得到重视，也是得到人们重视最少的污染问题； 最贴近的环境问题 尤其是生活垃圾，最贴近人们的日常生活。固体废物的现状1. 处理基础设施和处理水平滞后 大多数垃圾处理场的集中处理能力远远不能满足需要；处理的主要方式为焚烧和填埋，无害化处理率仅为20%；许多危险废物被混入生活垃圾，埋下严重隐患。2. 产生量大
