第六讲土壤污染及其防治

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1、第七章 土壤污染及其防治7.1 土壤概述7.2 土壤环境污染7.3 土壤环境污染危害7.4 土壤污染的防治7.5 污染土壤修复技术概念 土壤是地球陆地表面具有一定肥力，能够生长绿色植物的疏松表层。7.1 7.1 土壤基本知识土壤基本知识“土壤”的涵义说文解字 土壤是地球土壤是地球岩石最表层经岩石最表层经亿万年风化和亿万年风化和生物活动所形生物活动所形成的物质。土成的物质。土壤是生物圈、壤是生物圈、岩石圈、大气岩石圈、大气圈和水圈的交圈和水圈的交汇点。汇点。1.11.1、土壤组成、土壤组成 土壤是指陆地地表具有肥力并能生长植物的土壤是指陆地地表具有肥力并能生长植物的疏松表层。它介于大气圈、岩石圈

2、、水圈和生物圈疏松表层。它介于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间，是环境中特有的组成部分。土壤是由矿物质、之间，是环境中特有的组成部分。土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分和空气等固、液、气三相组成的。和空气等固、液、气三相组成的。土壤溶液和空气占土壤总体积的50，且二者之间经常处于彼此消长的状态。土壤土壤固相(占容积的50)空隙矿物质(质量占固相总质量的9598)有机质和生物（质量占固相总质量的25）土壤溶液空气土壤矿物质是由岩石经风化而来的，一般占土壤固体部分质量的9598。矿物质直接影响土壤性质，又是植物矿质养分的主要来源

3、，故同土壤肥力有密切关系。1.土壤矿物质的组成 （1）原生矿物质：岩石经过物理风化作用被破碎形成的碎屑，其原来的化学组成没有改变。 （2）次生矿物质：原生矿物质经过化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构均有所改变。( (一一) ) 土壤矿物质土壤矿物质2. 土壤化学组成氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁八大元素含量约占96以上，与岩石中各元素的含量相似。3.土壤机械组成指不同大小颗粒（沙砾、粉粒、黏粒）的相对含量。不同粒径的矿物质颗粒的成分和物理化学性质有很大差异，如对污染物的吸附、解吸和迁移、转化能力，有效含水量及保水、保温能力等。 我国土壤质地分类参见表1；国际制土壤质地分类见表2。表表

4、1 1 我国土粒分级标准我国土粒分级标准颗粒名称颗粒名称粒径粒径/mm/mm石块石块1010石砾石砾粗砾粗砾10103 3细砾细砾3 31 1沙砾沙砾粗沙砾粗沙砾1 10.250.25细沙砾细沙砾0.250.250.050.05粉粒粉粒粗粉粒粗粉粒0.050.050.010.01细粉粒细粉粒0.010.010.0050.005黏粒黏粒粗黏粒粗黏粒0.0050.0050.0010.001细黏粒细黏粒0.0010.001表表2 2 国际制土壤质地分类国际制土壤质地分类质地分类各级土粒质量分数/质地名称黏粒(0.002mm)粉沙砾(0.0020.02mm)沙砾(0.022mm)类别砂土类砂土及壤质砂

5、土01501585100壤土类砂质壤土壤土粉砂质壤土01501501504535454510055854055055黏壤土类砂质黏壤土黏壤土粉砂质黏壤土1525152515250302045458555853055040黏土类砂质黏土壤质黏土粉砂质黏土黏土重黏土254525452545456565100020045457503503555751055030055035由进入土壤的植物、动物、微生物残体及施入土壤的有机肥料经分解转化逐渐形成，通常可分为非腐殖物质和腐殖物质两类；是土壤 形成的重要基础，与土壤矿物质共同构成土壤的固相部分。土壤有机质中含有大量营养元素，分解后可提供植物生长发育的需要

6、，是植物养分的重要来源。有机质腐解后形成的腐殖质，能把土粒粘结成团粒结构。这种结构保水、保肥能力强，类似储存水肥的小仓库，随时供给植物吸收利用。有机质是微生物的食物，土壤有机质丰富而其他条件又适宜时，就能促进微生物的旺盛活动。（二）土壤有机质（二）土壤有机质非腐殖物质：包括糖类化合物(如淀粉、纤维素等)、含氮有机合物及有机磷和有机硫化合物。腐殖物质：是植物残体中稳定性较大的木质素及其类似物在微生物作用下，部分被氧化形成的一类特殊的高分子聚合物，具有芳环结构，苯环周围连有多种官能团，如羧基、羟基、甲氧基及氨基等，使之具有表面吸附、离子交换、络合、缓冲、氧化还原作用及生理活性等性能。 土壤中生活的

7、微生物(细菌、真菌、放线菌、藻类等)及动物(原生动物、蚯蚓、线虫类等) 对进入土壤的有机污染物的降解及无机污染物(如重金属)的形态转化起着主导作用，是土壤净化功能的主要贡献者。（三）土壤生物（三）土壤生物细菌细菌放线菌放线菌蚯蚓蚯蚓线虫线虫图图 土壤微生物和动物土壤微生物和动物 土壤水分及其所含溶质的总称，溶有土壤中可土壤水分及其所含溶质的总称，溶有土壤中可溶成分的稀溶液，来源主要有：大气降水、降雪、溶成分的稀溶液，来源主要有：大气降水、降雪、地表径流、灌溉、地下水。地表径流、灌溉、地下水。( (四四) ) 土壤溶液土壤溶液浅层地下水浅层地下水农田灌溉农田灌溉河流河流雾雾雨雨雪雪土壤溶液的来源

8、土壤溶液的来源土壤空气存在于未被水分占据的土壤孔隙中，土壤空气存在于未被水分占据的土壤孔隙中，来源于大气、生物化学反应和化学反应产生的来源于大气、生物化学反应和化学反应产生的气体气体(如甲烷、硫化氢、氢气、氮氧化物、二氧如甲烷、硫化氢、氢气、氮氧化物、二氧化碳等化碳等)。积水的土壤通气不良，导致对植物的危害，茶积水的土壤通气不良，导致对植物的危害，茶树最忌积水，积水的土壤不应用于种茶树。树最忌积水，积水的土壤不应用于种茶树。(五五) 土壤空气土壤空气1.21.2、土壤的基本性质、土壤的基本性质 ( (一一) ) 吸附性吸附性与土壤中存在的胶体物质密切相关。与土壤中存在的胶体物质密切相关。与土壤

9、中存在的胶体物质密切相关。与土壤中存在的胶体物质密切相关。 土壤胶体：土壤胶体：土壤胶体：土壤胶体： 无机胶体无机胶体 有机胶体有机胶体 有机无机复合胶体有机无机复合胶体 对有机污染物（如有机磷和有机氯农药）对有机污染物（如有机磷和有机氯农药）对有机污染物（如有机磷和有机氯农药）对有机污染物（如有机磷和有机氯农药）和无机污染物（如和无机污染物（如和无机污染物（如和无机污染物（如HgHgHgHg2+2+2+2+、PbPbPbPb2+2+2+2+、CuCuCuCu2+2+2+2+、CdCdCdCd2+2+2+2+等重金属等重金属等重金属等重金属离子）有较强的吸附能力或离子交换吸附能力。离子）有较强

10、的吸附能力或离子交换吸附能力。离子）有较强的吸附能力或离子交换吸附能力。离子）有较强的吸附能力或离子交换吸附能力。 (二) 酸碱性 土壤的酸碱度可以划分为九级：pH5.56.0为酸性土；pH6.06.5为弱酸性土；pH6.57.0为中性土；pH7.07.5为弱碱性土；pH7.58.5为碱性土；pH8.59.5为强碱性土；pH9.5为极强碱性土。 中国土壤的pH大多在4.58.5范围内，并呈东南酸西北碱的规律。土壤的酸碱性直接或间接地影响污染物在土壤中的迁移转化。 ( (三三) ) 氧化氧化- -还原性还原性 因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机物质，使

11、其具有氧化性和还原性，可以用氧化还原机物质，使其具有氧化性和还原性，可以用氧化还原电位电位( (E Eh h) )来衡量。来衡量。 E Eh h300mV300mV：氧化体系起主导作用，土壤处于：氧化体系起主导作用，土壤处于氧化状态。氧化状态。 E Eh h300mV300mV：还原体系起主导作用，土壤处：还原体系起主导作用，土壤处于还原状态。于还原状态。判断土壤是否受到污染或污染程度的标准。判断土壤是否受到污染或污染程度的标准。土壤背景值又称土壤背景值又称土壤本底值土壤本底值，它代表一定环境，它代表一定环境单元中的一个统计量的特征值。单元中的一个统计量的特征值。背景值（地质学）：指在各区域正

12、常地质地理背景值（地质学）：指在各区域正常地质地理条件和地球化学条件下元素在各类自然体中的条件和地球化学条件下元素在各类自然体中的正常含量。正常含量。环境科学上：指在未受或少受人类影响的情况环境科学上：指在未受或少受人类影响的情况下，尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的下，尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。含量。不同土壤的本底值相差很大不同土壤的本底值相差很大（见下页表（见下页表3 3）1.31.3、土壤背景值、土壤背景值表表 3 3 全国土壤全国土壤(A(A层层) )背景值背景值 A层指土壤表层或耕层。单位：g/kg 元素算术几何95%置信度范围值元素算术几何95%置信度范围值均值标

13、准差 均值标准差均值标准差均值标准差As 11.27.869.21.912.533.5K1.860.4631.791.3420.942.97Cd 0.097 0.0790.074 2.1180.0170.333Ag0.132 0.0980.105 1.9730.0270.409Co 12.76.4011.21.674.031.2Be1.950.7311.821.4660.853.91Cr 61.031.0753.91.6719.3150.2Mg0.780.4330.632.0800.021.64Cu 22.611.4120.01.667.355.1Ca1.541.6330.714.4090.0

14、14.8F478197.74401.501911012Ba469134.74501.30251809Hg 0.065 0.0800.040 2.6020.0060.272B47.832.5538.71.989.9151.3Mn 583362.84821.901301786Al6.621.6266.411.3073.379.87Ni 26.914.3623.41.747.771.0Ge1.700.301.701.191.202.40Pb 26.012.3723.61.5410.056.1Sn2.601.542.301.710.806.70Se 0.290 0.2550.215 2.1460.04

15、70.933Sb1.210.6761.061.6760.382.98V82.432.6876.41.4834.8168.2Bi0.370.2110.321.6740.120.88Zn 74.232.7867.71.5428.4161.1Mo2.02.541.202.860.109.6Li 32.515.4829.11.6211.176.4I3.764.4432.382.4850.3914.71Na 1.020.6260.683.1860.012.27Fe2.940.9842.731.6021.054.841.41.4、土壤的形成、土壤的形成1)1)土壤的形成过程土壤的形成过程(1)(1)岩石风

16、化过程岩石风化过程形成疏松的成土母质形成疏松的成土母质(2)(2)低等植物着生过程低等植物着生过程形成原始土壤形成原始土壤(3)(3)高等植物生长过程高等植物生长过程形成成熟土壤形成成熟土壤裸露的裸露的岩石岩石（含矿物养分没有肥力）成土母质成土母质原始土壤原始土壤成熟土壤成熟土壤风化作用风化作用高等植物高等植物微生物微生物低等植物低等植物成土过程的开始成土过程的开始土壤肥力不断发展土壤肥力不断发展2)生物在土壤的形成过程中起着主导作用 (1)有机质的积累过程 (2)养分元素的富集过程3)人类活动对土壤形成发育的作用增加肥力增加肥力使土壤退化使土壤退化土壤肥力土壤肥力肥力肥力的形成的形成物质基础

17、物质基础生物的生物的主导作用主导作用土壤组成土壤组成矿物质矿物质有机质有机质水分水分空气空气有机质有机质的积累的积累养养分分元元素素的富集的富集7.2 土壤环境污染土壤环境容量 在人类生存和自然生态不被破坏的前提下，土壤环境所能容纳污染物的最大负荷量。土壤环境污染的概念 土壤污染是指人类活动所产生的污染物，通过多种途径进入土壤，其数量和速度超过了土壤容纳的能力和土壤净化速度的现象。 2.1 土壤污染的特点（1）隐蔽性或潜伏性:水体和大气的污染比较直观，严重时通过人的感官即能发现：而土壤污染则往往要通过农作物包括粮食、蔬菜、水果或牧草以及摄食的人或动物的健康状况才能反映出来，从遭受污染到产生恶果

18、有一个相当长的逐步积累过程，具有隐蔽性或潜伏性。日本的第二公害病痛痛病60年代发生于富山县神通川流域，直至70年代才基本证实是镉污染土壤所生产的“镉米”所致。（2）不可逆性和长期性: 土壤一旦遭到污染后极难恢复，重金属元素对土壤的污染是一个不可逆过程，而许多有机化学物质的污染也需要一个比较长的降解时间，例如1966年冬至1977年春，沈阳抚顺污水灌区发生的石油、酚类以及后来张土灌区的镉污染，造成大面积的土壤毒化、水稻矮化、稻米异味、含镉量超过食品卫生标准。经过十余年的艰苦努力，包括施用改良剂、深翻、清灌、客土、选择品种等各种措施，才逐步恢复其部分生产力，付出了大量的劳力和代价。（3）后果的严重

19、性:由于土壤污染的隐蔽性或潜伏性、以及它的不可逆性或长期性，因而往往通过食物链危害动物和人体的健康。研究表明，土壤和粮食的污染与一些地区居民肝肿大之间有着明显的剂量反应关系，污灌引起的污染越严重，人群的肝肿大串越高。一些土壤污染事故严重威胁着粮食生产，三氯乙醛的污染是一个比较典型的事例，它是由于施用含三氯乙醛的废硫酸生产的普通过磷酸钙肥料所引起。其中万亩以上的污染事故在山东、河南、河北、辽子、苏北、皖北等地曾多次发生，轻则减产，重则绝收，损失十分惨重。（1 1）影响农产品的产量和质量：）影响农产品的产量和质量：植物可从污染植物可从污染土壤中吸收污染物，从而引起代谢失调，生土壤中吸收污染物，从而

20、引起代谢失调，生长发育受阻或导致遗传变异。长发育受阻或导致遗传变异。（2 2）影响人体和生物健康）影响人体和生物健康: : 土壤可以通过食物土壤可以通过食物链影响人体健康；链影响人体健康；（3 3）影响生态系统安全：）影响生态系统安全：通过生态系统的能量通过生态系统的能量流动和物质循环影响整个生态系统。流动和物质循环影响整个生态系统。2.2 土壤污染的危害1、直接导致严重的经济损失农作物的污染、减产。 仅以土壤重金属污染为例，全国每年就因重金属污染而减产粮食 1000 多万吨，另外被重金属污染的粮食每年也多达 1200 万吨，合计经济损失至少200 亿元。 因土壤受到金因土壤受到金属污染导致秧

21、属污染导致秧苗在不同时期苗在不同时期的外在表象的外在表象 2 2、土壤污染导致生物品质不断下、土壤污染导致生物品质不断下降降 我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，有许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、铬、染，有许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、铬、砷、铅等重金属含量超标和接近临界值。砷、铅等重金属含量超标和接近临界值。 土壤污染除影响食物的卫生品质外，也明显土壤污染除影响食物的卫生品质外，也明显地影响到农作物的其他品质。地影响到农作物的其他品质。 有些地区污灌已经使得蔬菜的味道变差，易有些地区污灌已经使得蔬菜的味道变差，易烂，甚至出现难闻的

22、异味；农产品的储藏品质和加工烂，甚至出现难闻的异味；农产品的储藏品质和加工品质也不能满足深加工的要求。品质也不能满足深加工的要求。金昌市造纸厂的废水流金昌市造纸厂的废水流到灌溉水渠，用于灌溉到灌溉水渠，用于灌溉 市郊的农民说，市郊的农民说，“废水、废废水、废气对庄稼的影响越来越大气对庄稼的影响越来越大” 尖头、裂腮尖头、裂腮 蘑菇群落可反映土壤污染状况蘑菇群落可反映土壤污染状况 3 3、土壤污染危害人体健康、土壤污染危害人体健康土壤污染会使污染物在植（作）物体中土壤污染会使污染物在植（作）物体中积累，并通过食物链富集到人体和动物体中，积累，并通过食物链富集到人体和动物体中，危害人畜健康，引发癌

23、症和其他疾病等。危害人畜健康，引发癌症和其他疾病等。 4 4、土壤污染导致其他环境问、土壤污染导致其他环境问题题土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。连体银龙鱼连头鱼连头鱼两只怪蛋葫芦蛋三条腿的猫 土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源。天然污染源是指自然界自行向环境排放有害物质或造成有害影响的场所，如正在活

24、动的火山；人为污染源是指人类活动所形成的污染源。后者是土壤污染研究和污染土壤修复的主要对象，而在这些污染源中，化学物质对土壤的污染是人们最为关注的。污染物进入土壤的途径按照所划分的土壤污染源可分为污水灌溉、固体废弃物的利用、农药和化肥、大气沉降物等。2.3 土壤中污染物的来源土壤中污染物的来源大气沉降大气沉降( (土壤酸化、多环芳烃和二恶英等土壤酸化、多环芳烃和二恶英等) )污水排灌（重金属、多环芳烃等）污水排灌（重金属、多环芳烃等）化肥农药施用（硝酸盐、化肥农药施用（硝酸盐、PCBPCB、DDTDDT等）等）固体废物堆放处置（各种污染物）固体废物堆放处置（各种污染物）工业生产工业生产( (石

25、油、多环芳烃和重金属污染等石油、多环芳烃和重金属污染等) )交通运输（交通运输（TCETCE等）等）全球物质循环全球物质循环重金属重金属硫化物硫化物氟化物氟化物农药农药 化学污染物化学污染物污染物种类污染物种类污染物种类污染物种类 生物类污染物：病原微生物生物类污染物：病原微生物生物类污染物：病原微生物生物类污染物：病原微生物 放射性污染物：放射性污染物：放射性污染物：放射性污染物：9090锶、锶、锶、锶、137137铯铯铯铯2.4 土壤污染的类型分类（2）：化学污染物。如汞、镉、铅、砷等重金属，过量的氮、磷植物营养元素以及氧化物和硫化物、各种化学农药、石油及其裂解产物,以及其他各类有机合成产

26、物等。物理污染物。指来自工厂、矿山的固体废弃物。生物污染物。指带有各种病菌的城市垃圾和由卫生设施（包括医院）排出的废水、废物等。放射性污染物。主要存在于核原料开采和大气层核爆炸地区，以锶和铯等在土壤中生存期长的放射性元素为主。土壤的污染有许多渠道，污染物的类型也较多。但比较突出和典型的是重金属污染。重金属元素，如汞、镉、铜、锌、铬、镍、砷等，主要是通过工业废水灌溉和施用被污染的底泥而进入土壤中的。这些重金属污染物的特点是不易被分解，因此在土壤中不断地富集。 一、土壤重金属污染一、土壤重金属污染1. 土壤重金属污染的特点土壤重金属污染的特点形态多变金属有机态毒性大于无机态价态不同毒性不同金属羰基

27、化合物常剧毒迁移化形式多物理化学行为多具可逆性，属于缓冲型污染产生毒性效应的浓度范围低微生物不能降解，反而会毒害微生物或者使之有机化，增强毒性对人体的毒性是积累性的2. 重金属在土壤和植物体系中的迁移重金属在土壤和植物体系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 、土壤酸碱度与重金属迁移转化 、土壤胶体的吸附作用与重金属迁移转化 、土壤中重金属的络合螯合作用 、土壤微生物对重金属的固定和活化 、土壤根际的富集和降毒 （根际氧化还原屏障形成 、根际pH屏障形成 、根系分泌物的络合作用 ）3. 主要的重金属污染主要的重金属污染土壤重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷

28、、镍、铁、锰、锌等，砷虽不属于重金属，但因其行为与来源以及危害都与重金属相似，故通常列入重金属类进行讨论。就对植物的需要而言，可分为两类：一类是植物生长发育不需要的元素，而对人体健康危害比较明显，如镉、汞、铅等；另一类是植物正常生长发育所需元素，且对人体又有一定生理功能，如铜、锌等，但过多会发生污染，妨碍植物生长发育。 汞：土壤的汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、汞冶炼厂和汞制剂厂（仪表、电气、氯碱工业）的排放。含汞颜料的应用、用汞做原料的工厂、含汞农药的施用等也是重要的汞污染源。土壤中汞的存在形态有无机态与有机态，并在一定的条件下互相转化。无机汞有g4、g（）2、g2、g，它们因溶解度低，在土

29、壤中迁移转化能力很弱，但在土壤微生物作用下，汞可向甲基化方向转化。在好氧条件下主要形成脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收、积累，而转入食物链造成对人体的危害；在厌氧条件下，主要形成二甲基汞，在微酸性环境下，二甲基汞可转化为甲基汞。汞对植物的危害因作物的种类和生育而异。汞在一定浓度下使作物减产，在较高浓度下甚至使作物死亡。镉镉镉主要来源于镉矿、镉冶炼厂。因镉与锌同族，常与锌共生，所以冶炼锌的排放物中必有n、d，它们挥发性强，以污染源为中心可波及数千米远。镉工业废水灌溉农田也是镉污染的重要来源。土壤中镉的存在形态也很多，大致可分为水溶性镉和非水溶性镉两大类。 镉对农业最大的威胁是产生“镉米”、“镉菜”

30、，进入人体后使人得骨痛病。另外，镉会损伤肾小管，出现糖尿病，还有镉引起血压升高，出现心血管病，甚至还有致癌、致畸的报道。 铅铅1.铅是土壤污染较普遍的元素。污染源主要来自汽油里添加抗爆剂烷基铅，随汽油燃烧后的尾气而积存公路两侧百米范围内的土壤中，另外，铅字印刷厂、铅冶炼厂、铅采矿场等也是重要的污染源，随着我国乡镇企业的发展，“三废”中的铅已大量进入农田。2.进入土壤中的铅在土壤中易与有机物结合，极不易溶解，土壤铅大多发现在表土层，表土铅在土壤中几乎不向下移动。 3.铅对植物的危害表现为叶绿素下降，阻碍植物的呼吸及光合作用。谷类作物吸铅量较大，但多数集中在根部，茎秆次之，籽实中较少。因此铅污染的

31、土壤所生产的禾谷类茎秆不宜作饲料。4.铅对动物的危害则是累积中毒。人体中铅能与多种酶结合从而干扰有机体多方面的生理活动，导致对全身器官产生危害。 铬铬污染源主要是电镀、制革废水、铬渣等。铬在土壤中主要有两种价态：r6+和r3+。两种价态的行为极为不同，前者活性低而毒性高，后者恰恰相反。r3+主要存在于土壤与沉积物中，r6+主要存在于水中，但易被e2+和有机物等还原。植物吸收铬约留在根部。据研究，低浓度的r6+能提高植物体内酶活性与葡萄糖含量，高浓度时则阻碍水分和营养向上部输送，并破坏代谢作用。铬对人体与动物也是有利有弊。人体中含铬过低会产生食欲减退症状。但饮水中超标倍时，会发生口角糜烂、腹泻、

32、消化紊乱等症状。砷砷土壤砷污染主要来自大气降尘与含砷农药。燃煤是大气中砷的主要污染源。土壤中砷大部分为胶体吸收或和有机物络合螯合或和磷一样与土壤中铁、铝、钙离子相结合，形成难溶化合物，或与铁、铝等氢氧化物发生共沉淀。和值影响土壤对砷的吸附。值高土壤砷吸附量减少而水溶性砷增加；土壤的氧化条件下，大部是砷酸，砷酸易被胶体吸附，而增加土壤固砷量。随降低，砷酸转化为亚砷酸，可促进砷的可溶性，增加砷害。砷对植物危害的最初症状是叶片卷曲枯萎，进一步是根系发育受阻，最后是植物根、茎、叶全部枯死。砷对人体危害很大，它能使红血球溶解，破坏正常生理功能，甚至致癌等。 4.1我国重金属污染的现状我国+ 个省（市）城

33、郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的320个重点污染区中，污染超标的大田农作物种植面积为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与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上，尤其是pb、Cr、Hg、Cu及其复合污染最为突出。据陈同斌、万洪富的资料，目前我国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 4、土壤重金属污染的调控与修复土壤重金属污染的调控与修复4.2污染土壤的修复技术污染土壤的修复技术调整农业种植结构不同种类的植物遗传学、形态学和解剖学特征或离子运输机制的生理学特性不同，对pb、Cr、Hg、Cu等污染元素的吸收效应

34、存在一定的差异。根据不同作物对重金属元素的吸收效应的特点，针对土壤重金属污染程度的不同，有区别、有选择地种植作物，有利于降低土壤重金属对农产品的污染，使受污染的农田得到合理的开发利用。生物修复技术生物修复技术重金属污染的特殊性在于它不能被土壤微生物降解而从环境中彻底消除，使得治理环境重金属污染成为一项困难的工作。近年来，利用植物修复技术对重金属所造成的环境污染进行治理，以其更 廉价、更易实施及更易为公众所 接受而成为关注的热点 通过添加改良剂改变土壤性质，从而改善植物生长条件，实现污染土壤的修复是一个可行的途径。玉米苗期盆栽试验，施入有机肥后土壤中有效态Cd、Zn含量明显降低。水溶态Cd 随石

35、灰用量的增加而急剧减少施用石灰是抑制Cd污染土壤上植株吸收Cd $的有效措施。 近期国内的研究重点是土壤重金属之间及其与土壤养分元素之间的交互作用对不同作物的生物效应，在实验室内进行的生物毒性试验。重金属复合污染的敏感指标是目前的研究热点，其中对植物生理毒性指标的研究主要涉及植物种子萌发、根生长和酶活性。改良剂法改良剂法二、土壤农药污染与防治二、土壤农药污染与防治农药的使用概况：农药是重要的农业生产资料，在控制有害生物的危害，保护农业生产的安全等方面发挥了重要的作用。化学农药是消灭人类和植物病虫害的有效药物，对农林牧业的增产、保收和保存，以及人类传染疾病的预防和控制等方面起了非常大的作用。迄今

36、农药的品种已发展到上千种，农药的使用量也急剧增加，成为决定现代化农业生产效率和提高收获量的重要因素。同时，随着日益增加的化学农药通过生产、运输、储存、使用、废弃等不同环节大量进入环境和生态系统，因而产生了一些不良后果。1 1、农药对环境的污染、农药对环境的污染 （1）有机氯农药不仅对害虫有杀伤毒害作用，同时对害虫的“天敌”及传粉昆虫等益虫益鸟也有杀伤作用，因而破坏了自然界的生态平衡。（2）长期使用同类型农药，使害虫产生了抗药性，因而增加了农药的使用量和防治次数，也大大增加了防治费用和成本。（3）长期大量使用农药，使农药在环境中逐渐积累，尤其是在土壤中，产生了农药污染环境问题。（4）农药被农作物

37、吸收、进入动物体内，经过生物富集浓缩，使其毒性更大，这就不仅使得害虫的天敌更易受到毒害作用，而且会通过食物链威胁人体的健康。2 2、主要的农药类型、主要的农药类型 人工合成的化学农药，按化学组成可以分为有机氯、有机磷、有机汞、有机砷、氨基甲酸酯类等制剂；按农药在环境中存在物理状态可分为粉状、可溶性液体、挥发性液体等；按其作用方式可有胃毒、触杀、熏蒸等。病、虫、杂草等有害生物，不论在形态、行为、生理代谢等方面均有很大差异。因此，一种农药往往仅能防治某一种病虫害，专用性很强。3 3、农药在土壤中的迁移转化、农药在土壤中的迁移转化 吸附：土壤是一个由无机胶体、有机胶体以及有机-无机胶体所组成的胶体体

38、系，其具有较强的吸附性能。在酸性土壤下，土壤胶体带正电荷，在碱性条件下，则带负电荷。进入土壤的化学农药可以通过物理吸附、化学吸附、氢键结合和配位价键结合等形式吸附在土壤颗粒表面。农药被土壤吸附后，移动性和生理毒性随之发生变化。所以土壤对农药的吸附作用，在某种意义上就是土壤对农药的净化。但这种净化作用是有限度的，土壤胶体的种类和数量，胶体的阳离子组成，化学农药的物质成分和性质等都直接药性到土壤对农药的吸附能力，吸附能力越强，农药在土壤中的有效行越低，则净化效果越好。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 、农药性质 、土壤pH 4 4、化学农药在土壤中的挥发、扩散和迁移、化学农

39、药在土壤中的挥发、扩散和迁移 农药除以气体形式扩散外，还能以水为介质进行迁移，其主要方式有两种：一是直接溶于水；二是被吸附于土壤固体细粒表面上随水分移动而进行机械迁移。一般来说，农药在吸附性能小的砂性土壤中容易移动，而在粘粒含量高或有机质含量多的土壤中则不易移动，大多积累于土壤表层30cm土层内。因此有的研究者指出，农药对地下水的污染是不大的，主要是由于土壤侵蚀，通过地表径流流入地面水体造成地表水体的污染。5 5、农药在土壤中的降解、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等 在评价一种农药是否对环境有污染作用时，不仅要看药剂本身的毒性，而且还要注意降解产物

40、是否有潜在危害性。 6 6、农药在土壤中的残留及其毒害、农药在土壤中的残留及其毒害 农药一旦进入土壤生态系统，残留是不可避免的，尽管残留的时间有长有短，数量有大有小，但有残留并不等于有残毒，只有当土壤中的农药残留积累到一定程度，与土壤的自净效应产生脱节、失调、危及农业环境生物，包括农药的靶生物与非靶环境生物的安全，间接危害人畜健康，才称其具有残留积累毒害。一般说来，土壤化学农药的残留积累毒害主要表现在两方面：残留农药的转移产生的危害；残留农药对靶生物的直接毒害。 三、土壤典型有机物及其他污染物三、土壤典型有机物及其他污染物1、土壤石油污染及其修复石油污染土壤的主要途径：污灌、大气污染、溢油事件

41、、车辆污染石油对土壤的污染：粘着在土壤根部，影响根呼吸，引起烂根；进入食物链；抑制微生物的活性石油污染的微生物修复石油污染的微生物修复原位生物修复技术 ：原位处理方法是将受污染土壤在原地处理。处理期间，土壤基本不被搅动，最常见的就地处理方式是土壤的水饱和区进行生物降解。除了要加入营养盐，氧源（多为H2O2）外；还需引入微生物以提高生物降解的能力。这种方法因受温度和土壤类型的影响而具有一定的局限性。异位生物修复技术 异位生物修复主要包括现场处理法、预制床法、堆制处理法、生物反应器和厌氧生物处理法。 植物修复技术：植物生物修复是一项利用太阳能动力的处理系统，具有处理费用低，减少场地破坏等优点而受到

42、普遍重视。植物生物修复是利用植物体内对某些污染物的积累、植物代谢过程对某些污染物的转化和矿化，植物根圈与根茎的共生关系增加微生物的活性的特点，加速土壤污染物降解速度的过程。2 2、土壤有毒有机物污染、土壤有毒有机物污染酚污染苯并芘的污染多氯联本（PCBs）的污染二恶暎污染四、大气酸沉降对土壤的影响四、大气酸沉降对土壤的影响 酸沉降包括干、湿沉降。湿沉降一般系指pH值低于5.16 的天然降雨以及酸雪、酸雾等。干沉降是指硫氧化物和氮氧化物以及包含硫、氮氧化物的颗粒随风而降。而现在很多情况下把酸雪酸雾和酸性粉尘降落物都统称为“酸雨”。酸雨或酸沉降导致的环境酸化与危害是21 世纪最大的环境问题。1 1

43、、大气大气酸沉降的影响酸沉降的影响酸沉降酸沉降对土壤理化性质的影响表现在土壤pH值的降低, 一方面导致土壤营养离子的流失,另一方面N 沉降量的增加,植物可吸收N 增加,相应导致对营养离子的需要量增加,这两方面相互作用的结果导致了植物营养不平衡问题的出现。而重金属的活化,导致植物体受到毒害。五、污水灌溉对土壤的影响五、污水灌溉对土壤的影响污水灌溉的生态效益：污水含有一定的有机物质和营养成分，如直接排放到江、河、湖泊中，会引起水体”富营养化”，而且，污水中的有害物质如排放到水体中，会引起污染，使水质变坏严重影响水产养殖业的发展和人类健康。污水用于农田灌溉，不仅可以大大节省水资源，还可为农作物生长提

44、供丰富的养分，使农作物增产。特别是在水资源不足情况下，如干旱、半干旱地区或干旱季节，污水的利用则显得尤为重要 、污水灌溉的污染问题 污水中大量是属于工业废水，不可避免地会带有许多有毒的工业废物，灌溉农田会使这些有毒物质在土壤中积聚，造成污染。生活污水中常带有一些病原菌和寄生虫卵，也会污染农田和水源。这些污染物被农作物吸收，积累在农产品中或污染食品，进入人畜食物链，长期食用超标的食物，会发生中毒现象或感染疾病，严重影响人类的健康。主要污染物：重金属物 ；有机化合物氰、酚、多环芳烃、烷基苯、磺酸盐、苯并(a)芘等都是有害的有机化合物，其中很多是三致物质 ；生物污染物主要是病毒、病菌和寄生虫卵等.

45、灌溉到田间地头的污水灌溉到田间地头的污水 生长中的河藕叶被污水烧焦生长中的河藕叶被污水烧焦 六、生活垃圾对土壤的影响概况：国家城乡建设部1987年的统计，我国生活垃圾的构成成分，按全年平均数统计：大城市无机物占56，有机物占36以上，其他占8；中小城市无机物占78，有机物占17，其他占5。在无机物中主要是煤灰和渣土。 垃圾中含有对农业十分有用的有机物质和植物营养物质，改良土壤，培肥地力的作用显著。 生活垃圾中也含有许多有毒有害的物质。未经处理的城市垃圾，特别是人畜粪便和医疗单位的废弃物中含有大量的病原体，施到土壤后能存活相当长的时间。垃圾中的重金属如汞、铅、镉、锌、锰和有机污染物等是造成化学污

46、染的重要原因 。城市垃圾处置不当，也容易引起大气和水源的污染。 城市垃圾处置不当，也容易引起大气和水源的污染。 垃圾的资源化利用垃圾堆肥及农用效果：1.改良土壤结构，提高土壤保水保肥能力。 2.提高土壤肥力 。3.增加作物产量 ，提高农产品的品质。 七、农用化肥对土壤的影响概况：我国是化肥使用大国，1996年我国化肥施用量3800万吨，居世界第一位，单位面积用量居世界中等水平，但我国化肥利用率平均只有30-35。也就是说，每年有1100多万吨的肥份流入水体，其中氮肥损失率最高。这不仅造成了巨大的经济损失，而且对环境产生了严重污染，对水体、土壤、大气、生物及人体健康造成严重危害。如造成江河湖及地

47、下水源的污染 、造成江河湖及地下水源的污染 、影响人类健康、破坏土壤结构。 化肥污染的控制与防治对策控制其施用量，又要严格执行使用规程 ，具体方法有：1.科学施用钾肥2.科学施用磷肥3.广泛施用有机肥 4.积极推广微生物肥料5.积极推广垃圾堆肥7.4 7.4 土壤污染的防治土壤污染的防治控制和消除土壤污染源，是治理污染的根本措施。即控制进入土壤中的污染物的数量和速度，使其在土体中缓慢的自然降解；不致迅速大量地进入土壤，引起土壤污染。 土壤的自然净化过程 污染物进入土壤后，会发生一系列物理、化学、物理化学和生物化学等反应，从而降低污染程度，这一过程即为土壤的自然净化。物理净化物理净化机械阻留、吸

48、附、淋溶、稀释、挥发、机械阻留、吸附、淋溶、稀释、挥发、 扩散等扩散等物理化学净化物理化学净化离子交换吸附离子交换吸附化学净化化学净化凝聚与沉淀反应、氧化还原、络凝聚与沉淀反应、氧化还原、络合合与螯与螯合、酸碱中和等合、酸碱中和等生物净化作用生物净化作用细菌、真菌、放线菌等体内酶或分细菌、真菌、放线菌等体内酶或分泌酶的催化作用下，发生各种各样的分解反应泌酶的催化作用下，发生各种各样的分解反应影响因素影响因素土壤环境的物质组成、土壤环境条件土壤环境的物质组成、土壤环境条件1 1、土壤污染防治措施、土壤污染防治措施 1 1）控制和消除工业）控制和消除工业“三废三废”排放排放控制和消除工业“三废”的

49、排放，必须大力推广闭路循环、无毒工艺，以减少或消除污染物。对工业“三废”要进行回收处理，化害为利。当前必须排放的“三废”也要进行处理净化，控制污染物排放的数量和浓度，使之符合排放标准。 2 2）加强灌区的监测和管理）加强灌区的监测和管理灌区要加强监测，经常了解污染物的成分、含量及动态，控制污水灌溉量，避免滥用污水灌溉引起土壤污染。造纸污水名正言造纸污水名正言顺地冠以顺地冠以“绿化功臣绿化功臣”，直接排向林地，直接排向林地，但事实与此相反但事实与此相反 3）合理使用农药与化肥 对残留量高，毒性大的农药，应控制使用范围、使用量和使用次数。大力试制和发展高效、低毒和低残留的农药新品种，探索和推广生物

50、防治作物病虫害的途径，尽可能减少有毒农药的使用。对本身含有有毒物质的化肥品种，使用范围和数量要严控。对硝酸盐和磷酸盐类化肥，要合理施肥，经济用肥，避免过多而造成土壤污染。 4 4）生物防治）生物防治 土壤污染物可以通过生物降解或吸土壤污染物可以通过生物降解或吸收而净化土壤。研究分离和培育新的微生收而净化土壤。研究分离和培育新的微生物品种，以增强生物降解作用。这是提高物品种，以增强生物降解作用。这是提高土壤净化能力的重要措施之一。此外，某土壤净化能力的重要措施之一。此外，某些鼠类和蚯蚓对一些农药也有降解作用。些鼠类和蚯蚓对一些农药也有降解作用。5）施加抑制剂 轻度污染的土壤施加某些抑制剂，可改变

51、污染物在土壤中的迁移转化方向，促进某些有毒物质的移动，淋洗或转化为难溶物质而减少作物吸收。常用的控制剂有石灰、碱性磷酸盐等。 施用石灰可提高土壤pH值，使镉、铜、锌和汞等形成氢氧化物沉淀。施用石灰石，稻谷含镉量可降低30左右。施用石灰还可以使作物降低对放射性物质的吸收达7080。 6）增施有机肥，改良砂性土壤有机胶体和粘土矿物对土壤中重金属和农药有一定的吸附力。因此，增加土壤有机质，改良砂性土壤，能促进土壤对有毒物质的吸附作用，是增加土壤容量，提高土壤自净能力的有效措施。7）改变耕作制度 改变耕作制度，改变土壤环境条件，可消除某些污染物的毒害。DDT和六六六在旱田中降解速度慢，积累明显，残留量

52、大。改水田后DDT降解加快，仅1年左右土壤中残留的DDT已基本消失。所以实行水旱轮作，是减轻或消除农药污染的有效措施。合理的耕作经营，可使 土壤不断改良，保持和 提高土壤肥力 不合理的耕作经营则会引 起土壤退化，如水土流水土流失、失、土壤沙化土壤沙化 、 盐碱化盐碱化 8）换土、深翻 被重金属与难分解的农药严重污染的土壤在面积不大的情况下，可采用换土法，这是目前彻底清除土壤污染的最有效手段，但是对换出的污染土壤必须妥善处理，防止次生污染。此外也可进行深翻，将污染的土壤翻到下层，掩埋深度应根据不同作物根系发育特点，以不致污染作物为原则。2、保护土壤的随手小事1）少用塑料袋、一次性发泡塑料饭盒：它

53、们会引起白色污染2）不乱抛弃电池 3）不滥用化肥：过多使用化肥，除了会污染水资源，还会使土壤板结，影响农作物对水和养分还有氧气的吸收。 7.5 污染土壤修复技术污染土壤修复技术污染土壤植物修复技术污染土壤植物修复技术污染土壤生物修复技术污染土壤生物修复技术污染土壤化学修复技术污染土壤化学修复技术污染土壤物理修复技术污染土壤物理修复技术一、污染土壤植物修复技术一、污染土壤植物修复技术植物修复原理植物修复原理 植物修复是利用绿色植物的新陈代谢活动来固定、植物修复是利用绿色植物的新陈代谢活动来固定、降解、提取和挥发污染环境中的污染物质，将污染物降解、提取和挥发污染环境中的污染物质，将污染物质加工成可

54、直接去除的物质形态或转化为毒性小甚至质加工成可直接去除的物质形态或转化为毒性小甚至无毒的物质，从而对污染环境进行彻底的治理。无毒的物质，从而对污染环境进行彻底的治理。 植物直接或间接地对污染物的去除起重要作用，通植物直接或间接地对污染物的去除起重要作用，通过过吸附、吸收吸附、吸收转入植物组织的途径，植物可以从土壤转入植物组织的途径，植物可以从土壤中带走一部分污染物。植物代谢过程也能起到中带走一部分污染物。植物代谢过程也能起到转化和转化和矿化矿化污染物的作用。植物根际圈与细菌、真菌的共生污染物的作用。植物根际圈与细菌、真菌的共生联系，可以增加微生物的活性，从而联系，可以增加微生物的活性，从而加速

55、土壤污染物加速土壤污染物的降解速度的降解速度。 污染土壤植物修复技术污染土壤植物修复技术植物修复植物修复是利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发是利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发和转化、降解的作用机制来清除环境中污染物质的一项新和转化、降解的作用机制来清除环境中污染物质的一项新兴的污染环境治理技术。兴的污染环境治理技术。广义的植物修复广义的植物修复包括利用植物净化空气（如室内空气污染包括利用植物净化空气（如室内空气污染和城市烟雾控制等），利用植物及其根际圈微生物体系净和城市烟雾控制等），利用植物及其根际圈微生物体系净化污水（如污水的湿地处理系统等）和治理污染土壤化污水（如污水的湿地处

56、理系统等）和治理污染土壤( (包包括重金属及有机污染物质等括重金属及有机污染物质等) )。狭义的植物修复狭义的植物修复主要指利用植物及其根际圈微生物体系清主要指利用植物及其根际圈微生物体系清洁污染土壤洁污染土壤 污染土壤植物修复技术污染土壤植物修复技术植物修复的基本类型：植物修复的基本类型：植物提取修复植物提取修复植物挥发修复植物挥发修复植物稳定修复植物稳定修复植物降解修复植物降解修复根际圈生物降解修复根际圈生物降解修复植物修复的优点植物修复的优点利用修复植物的提取、挥发、降解作用可以永久性地解决土壤污染问题；修复植物的稳定作用可以绿化污染土壤，使地表稳定，防止污染土壤因风蚀或水土流失而带来的

57、污染扩散问题；修复植物的蒸腾作用可以防止污染物质对地下水的二次污染；可以尽可能少地减少由于土壤清洁造成的场地破坏，对环境扰动少；植物修复依靠修复植物的新陈代谢活动来治理污染土壤，技术操作比较简单，容易在大范围内实施。经植物修复过的土壤，其有机质含量和土壤肥力都会增加，作物种植，符合可持续发展战略；重金属超积累植物所积累的重金属在技术成熟时可进行回收创造一些经济效益；植物修复的过程也是绿化环境的过程，易于为社会所接受；植物修复成本低，可以在大面积污染土壤上使用；从技术应用过程来看，植物修复是可靠的、环境相对安全的技术植物修复的特点植物修复的特点植物修复以太阳能作为驱动力，能耗较低；植物修复实际上

58、是修复植物与土壤及土壤中微生物共同作用的结果；植物修复利用修复植物的新陈代谢活动来提取、挥发、降解、固定污染物质，使土壤中十分复杂的修复情形简化成以植物为载体的处理过程，修复工艺比较简单；修复植物的正常生长需要光、温、水、气、热等适宜的环境因素，同时也会受病、虫、草害的影响，这就决定植物修复的影响因素很多，有极大的不确定性；植物修复必须通过修复植物的正常生长来实现修复目的；植物以及微生物的生命活动十分复杂，有多学科交叉的特点；修复植物单季生物量积累有限，修复时间一般较长；植物修复是一门新兴的污染土壤治理技术，可资借鉴的经验很少，且植物一个生长周期往往需要几周、几个月甚至几年才能完成，因而研究周

59、期也比较长。二、污染土壤生物修复技术二、污染土壤生物修复技术生物降解和转化的特点(1) 反应迅速；(2) 微生物是主要作用者；(3) 生物降解与微生物的生长直接相关；(4) 受环境因素影响大；(5) 生物降解和转化的产物变化大。三、化学修复技术三、化学修复技术污染土壤的化学修复是利用加入到土壤中的化学修复剂与污染物发生一定的化学反应，使污染物被降解和毒性被去除或降低的修复技术。化学修复技术类型：化学淋洗技术溶剂浸提技术化学氧化修复技术化学还原与还原脱氯修复技术土壤性能改良修复技术四、物理分离修复技术四、物理分离修复技术污染土壤的物理分离修复技术是一项借助物理手段将重金属颗粒从土壤胶体上分离开来

60、的技术 。5 5、练习题、练习题）土壤最本质的属性是（）土壤最本质的属性是（） 、 颗粒细，质地疏松颗粒细，质地疏松 、具有肥力，并能生长植物、具有肥力，并能生长植物 、富含有机质、富含有机质 、固、液、气三相俱全、固、液、气三相俱全）在土壤形成中起主导作用的）在土壤形成中起主导作用的 因素是（）因素是（） 、气候、气候 、地形、地形 、母质、母质 、生物、生物BD3 3）土壤中空气过多而水分缺少，则会导致（）土壤中空气过多而水分缺少，则会导致（ C ）、土温下降、土温下降 、土壤缺氧、土壤缺氧 、养分供应不足、养分供应不足 、透水性能破坏、透水性能破坏4 4）土壤各组成物质中，具有加强植物光合作用的是（）土壤各组成物质中，具有加强植物光合作用的是（ A ） 、有机质、有机质 、水分、水分 、空气、空气、矿物质、矿物质可处理计划系统分析应急对策长期对策净化处理稳定处理原位修复异位修复原位分解原位提取分离分解净化原位稳定异位稳定净化处理对策典型修复技术的流程