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1、土壤退化与防治土壤退化与防治土壤退化土壤退化n n土壤退化土壤退化土壤退化土壤退化指数量的减少和质量的降低，即在自然环境指数量的减少和质量的降低，即在自然环境的基础上，因人类不合理开发利用而加速的土壤质量的基础上，因人类不合理开发利用而加速的土壤质量和生产力下降的现象和过程。和生产力下降的现象和过程。 数量退化数量退化数量退化数量退化指具有农林牧生产力的土壤面积的减少。指具有农林牧生产力的土壤面积的减少。 质量退化质量退化质量退化质量退化指土壤性质的恶化、土壤肥力与环境质指土壤性质的恶化、土壤肥力与环境质量的下降。量的下降。n n土地退化土地退化土地退化土地退化指人类对土地不合理还法利用而导致
2、土地质指人类对土地不合理还法利用而导致土地质量下降甚至荒芜的过程，包括森林的破坏及衰亡、草量下降甚至荒芜的过程，包括森林的破坏及衰亡、草地退化、水资源恶化与土壤退化。地退化、水资源恶化与土壤退化。土壤退化的分类土壤退化的分类土壤退化土壤侵蚀土壤侵蚀土壤沙化土壤沙化土壤盐化土壤盐化土壤污染土壤污染土壤性质恶化土壤性质恶化耕地的非农业占用耕地的非农业占用水蚀冻融侵蚀重力侵蚀悬移风蚀推移风蚀盐渍化和次生盐渍化碱化重金属、盐碱、农药、有机废物、化肥、废矿物、放射性物质、虫菌病毒土壤板结、潜育化、酸化、养分亏缺土壤退化土壤退化n n我国土壤退化的自然社会条件制我国土壤退化的自然社会条件制约约一、土壤资源
3、短缺，空间分布不均一、土壤资源短缺，空间分布不均 1.1.人均占有率低人均占有率低 2.2.土地资源空间分布不均，区域土地资源空间分布不均，区域开发压力大开发压力大 3.3.生态脆弱区范围大生态脆弱区范围大 4.4.耕地土壤质量总体差，耕地土壤质量总体差，2/32/3低产低产二、人口增长与社会经济发展对土二、人口增长与社会经济发展对土壤退化的制约壤退化的制约三、水资源短缺对土壤退化的制约三、水资源短缺对土壤退化的制约n n我国土壤退化我国土壤退化的现状的现状 1.1.土壤退化的土壤退化的面积大，强度面积大，强度大、类型多大、类型多 2.2.土壤退化发土壤退化发展快、影响深展快、影响深远远1.
4、土壤沙化土壤沙化n n土壤沙化土壤沙化: :主要是风主要是风蚀和风力堆积过程。蚀和风力堆积过程。n n1.1 1.1 原因原因: :极端干旱及大风极端干旱及大风过渡放牧过渡放牧l l乱挖乱樵乱挖乱樵uu水资源萎缩水资源萎缩pp过渡开垦过渡开垦LL森林植被破坏森林植被破坏土壤沙化土壤沙化1.2 土壤沙化的危害土壤沙化的危害n n土土地地贫贫瘠瘠化化1.2 土壤沙化的危害土壤沙化的危害n n植植被被退退化，化，适适宜宜性性变变差差1.2 土壤沙化的危害土壤沙化的危害n n土土地地沙沙化，化，利利用用程程度度降降低低1.2 土壤沙化的危害土壤沙化的危害n n沙沙尘尘暴，暴，环环境境恶恶略略1.3 土
5、壤沙化的防治土壤沙化的防治n n草草方方格格沙沙障障1.3 土壤沙化的防治土壤沙化的防治n n营营造造防防护护林林1.3 土壤沙化的防治土壤沙化的防治n n种种植植耐耐旱旱作作物物1.3 土壤沙化的防治土壤沙化的防治n n培培育育生生物物土土壤壤结结皮皮1.4 土壤沙化的防治土壤沙化的防治n n退退牧牧还还草草1.5 土壤沙化的防治土壤沙化的防治n n减减少少耕耕作作次次数，数，少少耕耕免免耕耕1.6 土壤沙化的防治土壤沙化的防治n n选选种种适适生生植植物物1.7 土壤沙化的防治土壤沙化的防治n n秸秸杆杆覆覆盖盖2. 土壤（水土）流失土壤（水土）流失n n2.1 2.1 概念概念土壤由土壤
6、由水力或水力或水力加水力加重力作重力作用而搬用而搬移运走移运走的侵蚀的侵蚀类型。类型。水土流失水土流失土壤（水土）流失土壤（水土）流失n n2.2 水土流失的指标 土壤侵蚀模数，即每年每平土壤侵蚀模数，即每年每平方公里的土壤流失量。方公里的土壤流失量。水土流失的水土流失的水土流失的水土流失的主因主因主因主因： 1.1.植被破坏植被破坏 2.2.坡地耕种坡地耕种 3.3.年降雨分年降雨分配不均配不均土壤流失分级土壤侵蚀模数年均流失厚度（mm）无明显侵蚀 小于200或500 或1000 小于0.16或0.4或0.8轻度侵蚀 200或500 或10002500 0.16或0.4或0.82中度侵蚀 2
7、500 5000 24 重度侵蚀 5000 8000 46极强度侵蚀 8000 15000 612剧烈侵蚀 大于15000 大于12水土流失水土流失洪水引起的冲刷降雨对裸土产生的沟蚀2.3 水土流失的危害水土流失的危害n n2.3.1 2.3.1 土壤土壤薄层化薄层化 2.3.2 2.3.2 土壤土壤质量下降质量下降 2.3.3 2.3.3 生态生态环境进一步环境进一步恶化恶化2.4 水土流失的防治水土流失的防治:水土保持水土保持Forest terrace suitable for reforestation in degraded mountain zonesDiversion ditch
8、 effective for draining steep slopesAlgerian terrace水土保持水土保持n n等等高高种种植植水土保持水土保持n n沿沿等等高高线线营营造造防防护护林林水土保持水土保持n n陡陡坡坡地地退退耕耕还还林林水土保持水土保持n n沿沿沟沟建建淤淤地地坝坝水土保持水土保持n n修修水水窖窖雨雨季季蓄蓄水水水土保持水土保持n n生生物物工工程程水土保持水土保持n n生生物物措措施施水土保持水土保持n n生生物物措措施施水土保持水土保持n n工工程程措措施施与与生生物物措措施施结结合合水土保持水土保持n n修修建建梯梯田田水土保持水土保持n n沟沟道道种种植
9、植灌灌木木防防切切沟沟发发展展水土保持水土保持n n修修隔隔坡坡梯梯田田水土保持水土保持n n梯梯田田及及培培肥肥水土保持水土保持n n粮粮食食作作物物与与水水保保林林间间作作水土保持水土保持n n沿沿等等高高线线修修梯梯田田3. 土壤盐渍化土壤盐渍化n n概念概念: :土壤地表面积盐的过程土壤地表面积盐的过程. .n n3.13.1土壤盐渍化的三条件土壤盐渍化的三条件 3.1.1 3.1.1 蒸发量大于降水量蒸发量大于降水量; ; 3.1.2 3.1.2 地下水位超过临界水位地下水位超过临界水位; ; 3.1.3 3.1.3 地下水矿化度高地下水矿化度高. .n n3.23.2土壤盐渍化类型
10、土壤盐渍化类型 3.2.1 3.2.1 现代土壤盐渍化现代土壤盐渍化; ; 3.2.2 3.2.2 残余土壤盐渍化残余土壤盐渍化; ; 3.2.3 3.2.3 潜在土壤盐渍化潜在土壤盐渍化. .3.3 土壤次生盐渍化土壤次生盐渍化n n概念:由于不恰当的利用,使潜在盐渍化土壤中盐分趋向于表土层积聚的过程.n n原因:n n超量用水导致地下水位上升超过临界深度;n n高矿化度水灌溉(3g/L);n n灌排不配套,排水不畅;n n开垦利用本身含盐高的土壤.3.4 土壤次生盐渍化的防治土壤次生盐渍化的防治n n合理利用水资源;灌排配套发展灌排配套发展, ,实施合理的灌溉制度实施合理的灌溉制度; ;采
11、用节水灌溉技术采用节水灌溉技术; ;减少渠系渗漏损失减少渠系渗漏损失; ;n n改变种植制度,因地制宜建立生态农业结构;n n精耕细作.4. 土壤污染土壤污染4.1 4.1 概念概念: : 指进入土壤的指进入土壤的有机物、无机有机物、无机盐、能源物质盐、能源物质等导致土壤质等导致土壤质量的变化，可量的变化，可能影响土壤的能影响土壤的正常使用，或正常使用，或危及人类健康危及人类健康和生态环境。和生态环境。4. 土壤污染土壤污染n n土壤污染概念的相对性和绝对性土壤污染概念的相对性和绝对性 绝对性概念绝对性概念: :人类活动向土壤添加有害物质人类活动向土壤添加有害物质, ,土壤土壤即受到污染即受到
12、污染; ; 数量相对性概念数量相对性概念: :土壤污染物浓度超过土壤污染物浓度超过背景值背景值加两加两倍标准差的倍标准差的临界浓度临界浓度; ; 现实相对性概念现实相对性概念: :不仅加入土壤的污染物浓度超过不仅加入土壤的污染物浓度超过土壤的自净能力土壤的自净能力, ,或污染物在土壤中的累积量超过或污染物在土壤中的累积量超过土壤基准量土壤基准量, ,从而给生态系统带来危害从而给生态系统带来危害. .n n土壤污染的最大危害性在于土壤污染的最大危害性在于: :不仅毒害土壤不仅毒害土壤, ,降低其生产能力降低其生产能力, ,而且可以通过食物链传递而且可以通过食物链传递, ,对动植物及人类产生危害对
13、动植物及人类产生危害. .4.2 土壤背景值与环境容量土壤背景值与环境容量n n土壤背景值土壤背景值: :土壤在自然成土过程中土壤在自然成土过程中, ,构成土构成土壤自身的化学元素的组成和含量壤自身的化学元素的组成和含量, ,即土壤未受即土壤未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组成和人类活动影响的土壤本身的化学元素组成和含量含量. .n n土壤环境容量土壤环境容量: :土壤环境单元在一定时限内遵土壤环境单元在一定时限内遵循环境质量标准循环境质量标准, ,既保证农产品产量和生物学既保证农产品产量和生物学质量质量, ,同时也不使环境污染时同时也不使环境污染时, ,土壤所能承纳土壤所能承纳污染物的最
14、大容量污染物的最大容量. .即土壤污染物的起始值和即土壤污染物的起始值和最大负荷量的差最大负荷量的差. .4.3 土壤的自净作用土壤的自净作用n n概念概念: :指进入土壤的污染物指进入土壤的污染物, ,在土壤矿物质、有机质和土壤在土壤矿物质、有机质和土壤微生物的作用下微生物的作用下, ,经过一系列的物理、化学及生物化学过经过一系列的物理、化学及生物化学过程程, ,降低其浓度或改变其形态降低其浓度或改变其形态, ,从而消除或降低污染物毒性从而消除或降低污染物毒性的现象的现象. .n n类型类型: :n n物理自净作用物理自净作用: :进入土壤的污染物随水迁移进入土壤的污染物随水迁移, ,通过渗
15、滤作用通过渗滤作用排出土体排出土体, ,或有机污染物通过挥发、扩散进入大气或有机污染物通过挥发、扩散进入大气; ;只能降只能降低浓度或迁移并可能造成地下水或大气污染低浓度或迁移并可能造成地下水或大气污染; ;n n化学和物理化学自净作用化学和物理化学自净作用: :土壤中污染物通过吸附、配合、土壤中污染物通过吸附、配合、沉淀、氧化还原作用使其毒性浓度降低的过程沉淀、氧化还原作用使其毒性浓度降低的过程; ;实际是土实际是土壤缓冲性能的发挥壤缓冲性能的发挥, ,未排除并可能积累起来未排除并可能积累起来, ,最终仍可能被最终仍可能被生物吸收生物吸收; ;n n生物化学净化作用生物化学净化作用: :有机
16、污染物在微生物及酶作用下有机污染物在微生物及酶作用下, ,通过通过生物降解生物降解, ,被分解为简单的无机物而消散的过程被分解为简单的无机物而消散的过程. .真正实现真正实现净化净化. .4.4 土壤污染物的来源土壤污染物的来源n n工业工业“ “三三废废” ”，即，即废气、废废气、废水、废渣，水、废渣，农药、化农药、化肥、城市肥、城市垃圾、污垃圾、污泥、放射泥、放射性微粒等。性微粒等。 土壤污染土壤污染土壤污染物的来源土壤污染物的来源n n交通事故交通事故（车、飞（车、飞机）后燃机）后燃料及其它料及其它有机物添有机物添加到土壤加到土壤中。中。土壤污染物的来源土壤污染物的来源n n人为人为增加
17、增加的有的有毒物毒物质如质如溶剂、溶剂、油漆、油漆、颜料、颜料、家用家用清洁清洁剂等。剂等。4.5 土壤污染物的分类土壤污染物的分类n n一、重金属污染一、重金属污染物物 汞（汞（HgHg）、）、镉镉（CdCd）、）、铅铅（PbPb）、）、络络（CrCr）、）、铜铜（CuCu）、）、锌锌（ZnZn），），类金属类金属砷（砷（AsAs）和非金和非金属氟（属氟（F F）也包含也包含其中。其中。4.5 土壤污染物的分类土壤污染物的分类n n二、有机污染物二、有机污染物（二）三氯乙醛（重二）三氯乙醛（重多化工产品、药物、多化工产品、药物、农药的合成原料。农药的合成原料。（三）油类污染物（三）油类污染物
18、（四）表面活性剂污（四）表面活性剂污染物染物（五）废塑料制品（五）废塑料制品n n二、有机污染物二、有机污染物二、有机污染物二、有机污染物（一）农药：（一）农药：1. 1.农药直接施入土壤或拌种、浸种农药直接施入土壤或拌种、浸种2.2.喷洒农药落到地面或作物上的农药被淋洗到地表喷洒农药落到地面或作物上的农药被淋洗到地表3. 3. 大气中悬浮农药以气态或经雨水溶解和淋洗到地面大气中悬浮农药以气态或经雨水溶解和淋洗到地面4.4.随死亡动物或污水灌溉进入土壤随死亡动物或污水灌溉进入土壤4.5 土壤污染物的分类4.5 土壤污染物的分类土壤污染物的分类n n三、固体废三、固体废物与放射性物与放射性污染物
19、污染物 1.1.工业固体废工业固体废物物 2.2.城市垃圾城市垃圾 3.3.放射性物质放射性物质4.6 4.6 土壤性质对污染物毒性的影响土壤性质对污染物毒性的影响n n污染物进入土壤后的物理、化学及生物化学反应主要污染物进入土壤后的物理、化学及生物化学反应主要包括包括: :吸附解吸附、沉淀溶解、络合解络合、同化矿吸附解吸附、沉淀溶解、络合解络合、同化矿化、降解转化等过程化、降解转化等过程. .粘粒矿物对污染物毒性的影响粘粒矿物对污染物毒性的影响: :铝硅酸盐对重金属和铝硅酸盐对重金属和离子态有机农药及氧化物对氟、钼、砷、铬等含氧根离子态有机农药及氧化物对氟、钼、砷、铬等含氧根的吸附的吸附,
20、,起到固定或暂时失活的减毒效应起到固定或暂时失活的减毒效应; ;有机质对污染物毒性的影响有机质对污染物毒性的影响: :通过静电吸附或络合通过静电吸附或络合( (螯螯合合) )降低毒性降低毒性; ;pp土壤酸碱性对污染物毒性的影响土壤酸碱性对污染物毒性的影响: :通过影响物质的电通过影响物质的电荷性、沉淀溶解平衡、吸附解吸附平衡及络合平衡来荷性、沉淀溶解平衡、吸附解吸附平衡及络合平衡来改变污染物的毒性改变污染物的毒性; ;酸性下毒性强酸性下毒性强, ,碱性下易生成氢氧碱性下易生成氢氧化物沉淀化物沉淀, ,毒性降低毒性降低; ;G G土壤氧化还原状况对污染物毒性的影响土壤氧化还原状况对污染物毒性的
21、影响: :氧还交替利氧还交替利于有机物降解于有机物降解, ,还原条件下还原条件下, ,硫可导致重金属产生沉淀硫可导致重金属产生沉淀, ,降低毒性降低毒性; ;农药和化肥的污染农药和化肥的污染n nWhen not used by the plants When not used by the plants the nutrients can enter streams the nutrients can enter streams and lakes during the run-off or and lakes during the run-off or leaching events. l
22、eaching events. n nOnce in a body of water, these Once in a body of water, these chemicals continue to promote chemicals continue to promote the growth of plants, the the growth of plants, the resulting plant detritus is food resulting plant detritus is food for micro-organisms, and as the for micro
23、-organisms, and as the population of such organisms population of such organisms grows, the supply of oxygen in grows, the supply of oxygen in the water is depleted.the water is depleted. 富营养化富营养化n nBiochemical Biochemical Oxygen Oxygen Demand, or Demand, or BOD. This BOD. This means that the means
24、that the water is capable water is capable of supporting a of supporting a large population large population of bacteria that of bacteria that will have a high will have a high demand for demand for oxygen.oxygen. 生物控制生物控制生物控制生物控制减少农药施用减少农药施用减少农药施用减少农药施用n nChoose a cover crop as Choose a cover crop
25、as a bio-control for a a bio-control for a specific pestspecific pestn nTime tillage to give Time tillage to give crops the best crops the best advantage from the advantage from the resulting biological resulting biological activityactivityn nManage habitats at the Manage habitats at the edge of fie
26、lds to edge of fields to support predators of support predators of pestspests生物控制生物控制n nChoose pesticides Choose pesticides partially based on partially based on the non-target the non-target organisms they organisms they affectaffectn nChoose a source Choose a source of compost and of compost and m
27、anure based on manure based on how it impacts how it impacts disease or crop-disease or crop-enhancing enhancing organismsorganisms土壤污染的防治土壤污染的防治 Information needed to clean up materials to clean up materials added to soil include: added to soil include: 1)1) Kind of materialKind of material - organ
28、ic or inorganic - organic or inorganic - is the material biodegradable, is the - is the material biodegradable, is the material dangerous to animals and humans, material dangerous to animals and humans, 2)2) how much materialhow much material was added to the was added to the soil, will it overload
29、the organisms in the soil, will it overload the organisms in the soil; soil; 3)3) C:N ratioC:N ratio of the material, are additional of the material, are additional nutrients needed ( N & P)nutrients needed ( N & P)土壤污染的防治土壤污染的防治 4)4) Kind of SoilKind of Soil - will the soil be able to - will the so
30、il be able to handle the material before groundwater is handle the material before groundwater is contaminated, contaminated, 5)5) Growing conditionsGrowing conditions for the soil for the soil organisms - is it too cold, too wet etc.organisms - is it too cold, too wet etc. 6)6) How longHow long has
31、 the material been on the has the material been on the site - is there evidence of environmental site - is there evidence of environmental problems, is it undergoing decomposition.problems, is it undergoing decomposition. 7)7) Immediate dangerImmediate danger to people and the to people and the envi
32、ronment - Urgency of the situationenvironment - Urgency of the situation. .污染土壤的生物修复污染土壤的生物修复A treatment process that uses microorganisms (yeast, fungi, or bacteria) A treatment process that uses microorganisms (yeast, fungi, or bacteria) to break down, or degrade, hazardous substances into less tox
33、ic or to break down, or degrade, hazardous substances into less toxic or nontoxic substances (carbon dioxide and water)nontoxic substances (carbon dioxide and water)生物修复的条件生物修复的条件n nTemperature favorable for organismsn nWater available (near field capacity)n nNutrients (N, P, K) in adequate supplyn
34、n C:N ratio of material 30:1n nMaterial added is similar to naturally occurring organic materialn nOxygen in sufficient quantity生物修复技术的运用n nBiostimulationBiostimulation (stimulates (stimulates biological activity)biological activity) BioventingBioventing (Inject (Inject air/nutrients into air/nutrie
35、nts into unsaturated zone good unsaturated zone good for for midweightmidweight petroleum, petroleum, jet fuel)jet fuel) BiospargingBiosparging（喷、淋、鼓泡）（喷、淋、鼓泡） (Inject air/nutrients into (Inject air/nutrients into unsaturated unsaturated andand saturated saturated zones)zones)n nBioaugmentationBioau
36、gmentation (inoculates soil with (inoculates soil with microbes)microbes)Less expensiveCreates less dustLess possibility of contaminant release into environmentGood for large volumesSlowerDoesnt work well in clays or highly layered subsurfaces生物刺激加速修复生物刺激加速修复Biosparging生物修复的后处理生物修复的后处理n nSlurry-phas
37、eSlurry-phase（泥浆、淤泥、残渣）（泥浆、淤泥、残渣） Soil combined with Soil combined with water/additives in tank, water/additives in tank, microorganisms, nutrients, microorganisms, nutrients, oxygen addedoxygen addedn nSolid-phaseSolid-phase Land-farming: soil put on pad, Land-farming: soil put on pad, leachateleac
38、hate（淋洗液）（淋洗液） collectedcollected Soil Soil biopilesbiopiles: soil heaped, air : soil heaped, air addedadded Composting: biodegradable Composting: biodegradable waste mixed with bulking agentwaste mixed with bulking agentEasier to controlUsed to treat wider range of contaminants and soil typesCostly
39、Faster生物修复生物修复浓缩阶段固态堆放影响有机化学物质转化的过程影响有机化学物质转化的过程 光降解吸附与排出 挥发生物降解淋失化学分解流失作物收获移走解毒可能转化为有毒或无土壤土壤pHpH对重金属吸附的影响对重金属吸附的影响AdsorptionSoil pH3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7.0PbCuZnCd污水灌溉污水灌溉5年后土壤中测出的重金属形态年后土壤中测出的重金属形态% of Elements in each formForms Cd Cr Cu Ni Pb ZnExchangeable/adsorbed 1 1 2 5 1 2Organically bound 20 5 34 24 3 28Carbonate/iron oxides 64 19 36 33 85 39residual * 16 77 29 40 12 31* sulfides and other very insoulble forms思考题思考题n n1) 1) 描述有机污染物对土壤产生污染的情景描述有机污染物对土壤产生污染的情景n n2) 2) 论述控制或清除土壤污染的有效途径论述控制或清除土壤污染的有效途径
