污染土壤的修復原理和技術

1、word5 / 24第一章土壤環(huán)境污染概述第一節(jié)土壤的組成與性質土壤是巖石圈表面能夠生長動物、植物的疏松表層，是陸生生物生活的基質,能提供生物生活所必須的礦質元素和水分。一、土壤的基本結構和性質1、土壤的結構及組成土壤的剖面結構淋瘠層An居底落物層腐殖質良耕作層淋溶層底支展淀秋星母真層圖1土壤剖面示意圖1.自然土二耕作土廣固體（無機和有機）土壤y 液體I氣體土壤礦物質一一土壤的“骨架” 土壤有機質一一土壤的“肌肉” 土壤液體 土一土壤的“血液”J生物（動物、植物、微生物）2、土壤的性質最基本性質就是具有肥力。土壤中各組分的組成及相互關系，形成了一定的土壤性質和土壤肥力，從而影響生物的生長。土壤

2、肥力即土壤滿足生物生長發(fā)育對水、肥、氣、熱要求的能力。二、土壤環(huán)境元素背景值和土壤環(huán)境容量1、土壤環(huán)境元素背景值又稱土壤環(huán)境背景值。指未受到污染土壤的化學元素的自然含量。是自然成土因素和成土過程綜合作用下的產(chǎn)物。不同類型土壤，其環(huán)境背景值差別很大，包括X圍值、平均中中位值等。是土壤環(huán)境質量評價與管理的重要依據(jù)，是確定土壤環(huán)境容量、制定土壤環(huán)境標準的主要參考值。2、土壤環(huán)境容量是指在人類生存和自然生態(tài)不致受害的前提下，土壤環(huán)境所能容納污染物的最大負荷量。是制定土壤環(huán)境標準的重要依據(jù)。三、土壤在地球表層環(huán)境系統(tǒng)中的地位和作用土壤是生態(tài)系統(tǒng)中生物與無機環(huán)境相互作用的產(chǎn)物，是物質與能量交換的重要場所。

3、第二節(jié)土壤環(huán)境污染及其特點一、土壤污染的定義什么是土壤污染？目前還沒有統(tǒng)一的定義。一種看法認為，由于人類的活動向土壤添加有害化合物，此時土壤即受到污染。這個定義的關鍵是存在有可鑒別的人為添加污染物，可視作為“絕對性”定義。另一種是以特定的參照數(shù)據(jù)來加以判斷的，如以背景值加兩倍標準差為臨界值，若超過了一數(shù)值，即認為該土壤為某元素所污染，這可視作為“相對性”定義。第三種定義是不但要看含量的增加，還要看后果.即加入土壤的物質給生態(tài)系統(tǒng)造成了危害，此時才能稱為污染，這可視作為“綜合性”定義。這三種定義的出發(fā)點雖然不同.但有一點卻是相同的，即認為土壤中某種成分的含量明顯高于原有含量時即構成了污染。綜上所

4、述，土壤污染是指人類活動所產(chǎn)生的污染物質通過各種途徑進入土壤，其數(shù)量超過了土壤的容納和同化能力，從而是土壤的性質、組成及性狀發(fā)生變化，并導致土壤的功能失調，土壤質量惡化，從而影響植物的正常生長和發(fā)育，以及在植物體內積累，使作物產(chǎn)量和質量下降，最終影響人體健康。二、土壤污染的特點與大氣和水體污染相比，土壤污染有兩個明顯不同的特點：1、隱蔽性和潛伏性直觀性差、潛伏期長。水體和大氣的污染比較直觀，嚴重時通過人體感官即能發(fā)現(xiàn)。土壤污染則往往要通過農(nóng)作物包括糧食，蔬菜、水果或牧草以及攝食的人或動物的健康狀況才能反映出來。從遭受污染到產(chǎn)生后果有一個相當長的逐步積累過程，具有隱蔽性或潛伏性。日本的第二公害病

5、一一痛痛病便是一個典型的例證。表1X土灌區(qū)人體血、尿、發(fā)的Cd含量血（氣/U把幾何平均脩標施宅P幾何平均曲際雄赤J-幾何平均僚柞歌善r磕區(qū)入跖IX13-26口37c-Uw.35<0-05<0.05對照H七1304172、不可逆性和長期性污染物移動性低，稀釋、降解慢。污染土壤不易恢復。某某X土灌區(qū)的土壤鎘污染。3、后果的嚴重性。由于上壤污染的隱蔽性或潛伏性，以及它的不可逆性或長期性，因而往往通過食物鏈危害動物和人體健康。研究去明.土壤和糧食的污染與一些地區(qū)居民肝月中大之間有明顯的劑量-反應關系，污灌引起的污染越嚴重，人群的肝月中大率越高。、土壤污染源土壤污染源可分為天然污染源和人為污

6、染源。天然污染原是指自然界自行向環(huán)境排放有害物質或造成有害影響的場所，如正在活動的火山；人為污染源是指人類活動所形成的污染源。后者是土壤污染研究的主要對象。而在這些污染原中.化學物質對土壤的污染是人們最關注的。按照污染物進入土壤的途徑劃分，土用污染源可分為：污水灌溉、固體廢物的利用、農(nóng)藥和化肥、大氣沉降物等。1、污水灌溉。由灌水，特別是污灌?？梢鹜寥牢廴尽Ｎ鬯喔纫话闶侵甘褂媒?jīng)過一定處理的城市污水灌溉農(nóng)田、森林和草地。城市污水通常是指含有大量生活污水和商業(yè)污水以及少量工業(yè)廢水的混合污水，也有全部用上業(yè)廢水（主要指農(nóng)產(chǎn)品加工廢水）進行灌溉的。我國污水的處理率低（表2）,排放達標率目前僅在50%

7、左右，因而大量污水未加處理而直接傾注于環(huán)境中，用這樣的污水灌溉后，使一些灌區(qū)上壤中有毒有害物質有明顯的累積現(xiàn)象。表2我國廢水排放量和處理率年份1SSO19S51。制晤200C醫(yī)忒行根排感怠量Ml32.HO5-00左。Tit廢水依鹿車蘇1!Jfi123tt0.«TOR1T業(yè)廢水排放地標率26dJ5口.I55&52、固體廢物的利用。固體廢物包括工業(yè)廢渣、污泥、城市垃圾等多種來源。由于污泥中含有一定的養(yǎng)分，因而可用來作為肥料使用，城市生活污水處理廠的污泥含氮量為0.8-0.9%,含磷量為0.3-0.4%,含鉀量為0.2-0.35%,有機質含量為16-20%如混入工業(yè)廢水或工業(yè)廢水處

8、理廣的療泥，其成分較生活污泥要復雜得多，特別是重金屬的含量很高，這樣的污泥在農(nóng)田中施用不當，勢之造成土壤污染。表3施用垃圾肥對土壤、稻谷中重金屬含量的影響姓理口1Hff5PhNiCuZn強坤或賢!上娘1.5OOY12.0對照土熔IS.0£4如?。↖貂01件27eZ7Ifi.2時防容0.<fi.001tl.13o.g.73、農(nóng)藥和化肥的施用。農(nóng)藥在生產(chǎn)、貯存、運輸、銷售和使用過程中都會產(chǎn)生污染，施在作物上的殺蟲劑大約有一半左右流入土壤中。進入土壤中的農(nóng)藥雖然在生物、光解和化學作用下，可有一部分降解，但對于像有機氯這樣的長效農(nóng)藥來說，那是十分緩慢的?；蕦ν寥赖奈廴臼遣缓侠淼倪^量施

9、用，促使上壤養(yǎng)分平衡失調；農(nóng)田大量使用氮肥，城市和農(nóng)村生活污水都把大量氮素排入土壤，有的直接從土壤表面揮發(fā)進入大氣，有的經(jīng)土壤微生物作用轉化成氮氣和氮氧化物進入大氣，可能破壞臭氧層。有的隨地表徑流和地下水排入水體中，使地下水源受到氮的污染。河川、湖泊、海灣的富營養(yǎng)化，使藻類等水生植物生長過多。磷肥中的重金屬，特別是Cd也是一個不容忽視的問題。世界各地磷礦含Cd量一般在1-110mg/kg,但也有個別磷礦含Cd量達上千mg/kg。我國每年隨磷肥帶入土壤的Cd約37t,因而，含Cd磷肥是一種潛在污染源。表4我國及世界一些國家磷礦含Cd量國別1r名才量范解而福了。、子均值L項(恤】中國可京:爐半-7

10、115*3和舞廠后等不直夏歹后0.4的茹酷1KpLb一0-3美國FJcirtdfi才一1?7MC.臀塞哥Tgjc3«53施格哥Khouribs1ITKJoukiouf上4阿爾及利電Algifr打奧旭斯_Gid”SSST品表5我國及一些國家磷肥含Cd量國別含量范圍(mg/kg)中國0.1-2-9美國7-415e加拿大2.19-3蟻利亞18-91瑞典234、大氣沉降物。氣源重金屬微粒是土壤重金屬污染的途徑之一.它的構成主要是金屬飄塵。在金屬加工過程中，在交通繁忙的地區(qū)，往往伴隨有金屬塵埃進入大氣，其種類視污染源的不同而異。這些飄塵自身降落或隨著雨水接觸植物體或進人土壤后隨之為植物或動物所

11、吸收。在大氣污染嚴重的地區(qū)，作物亦有明顯的污染。酸沉降本身既是一種土壤污染源.又可加重其他有毒物質的危害，我國長江以南大部分地基本來說是酸性土壤，在酸雨的作用下，土壤進一步酸化，養(yǎng)分淋溶、結構破壞、肥力降低、作物受損，從而可破壞土壤生產(chǎn)力。表6冶煉廠周圍水稻中一些元素的含量word重占1喟一尊i是的CuPtAtuPbAmCmP%As九74亂0國5IL9M，。2.70.7對黑區(qū)A0.S口.941-12(LT14,£口工四、土壤污染物通過各種途徑輸入土壤環(huán)境中的物質種類十分繁多，有的是有益的，有的是有害的，有的在少量時是有益的，而在多量時是有害的；有的雖無益,但也無害處白我們把輸入土壤環(huán)

12、境中的足以影響土壤環(huán)境正常功能，降低作物產(chǎn)量和生物質量，有害于人體健康的那些物質，統(tǒng)稱為土壤環(huán)境污染物質.其中主要是指城鄉(xiāng)工礦企業(yè)所排放的對人體;生物體有害的"三廢”物質，以及化學農(nóng)藥，病原微生物等心根據(jù)污染物性質，可把土壤環(huán)境污柒物質大致分為無機污染物和有機污染物兩大類力1、無機污染物一污染土壤環(huán)境的無機物，主要有重金屬（汞、鎘、鉛、洛，銅、鋅銀，以及類金屬神、硒等）、放射性元素（到支、鐳g等）、氟、酸、藏、鹽等0其中尤以重金屬和放射性物質的污染危害最為嚴重，因為這些污染物都是具有潛在威脅的，而且一旦污染了土壤.就難以徹底消除.并較易被植物吸收,通量食物鏈而進入人體，危及人類的健康

13、口2、有機污染物污染土壤環(huán)境的有機物，主要有人工合成的有機農(nóng)藥、酚類物質、鼠化物、石泊、多環(huán)芳燒，洗滌劑，以及有害微生物、高濃度耗氧有機物等。其中尤以有機氯農(nóng)藥、有機汞制劑、多環(huán)芳煌等性質穩(wěn)定不易分解的有機物，在土壤環(huán)境中易累積，造成污染危害口污型物種類主娶章瓊汞(%)制燒堿、親化物生產(chǎn)等工業(yè)廢水和污泥、含未農(nóng)藥、米最氣*錨(Cd)冶煉,電鍍深料等工業(yè)陵水.污泥和龐氣，肥料雜而九1市館（G）冶燒、銅制亂生產(chǎn)等廢水，廢膜和行祖，含銅農(nóng)藥機年(Zu)|冷燎.鍍鋅、紡織等工業(yè)廢水和污泥儂渣、含鋰農(nóng)藥,磷肥污金鉛（比）族科、冶煉等工業(yè)廢水，汽油防爆燃燒排氣、農(nóng)玲染帑(常燃,電鍍，制革.印染等丁亞暖水和

14、汽泥析.屆銀（M）冶嫁仲慷、煉油、染料等工業(yè)廢水和河泥峙（AG硫酸化肥、農(nóng)藥、醫(yī)藥、孩璃等工業(yè)鹿水、廢/、去馬電子電器,湎漆理水等工業(yè)的排放物污染物種類主要來源*放射性格由金）原子能、核動力.同付弟生產(chǎn)等工業(yè)朦水'廢渣，棱爆炸機元素錮TSr）原子能、核動力、同位毒生產(chǎn)等工業(yè)廢水、廢渣，核爆炸污薪F）冶煉:氟硅酸姑、磷酸和璘肥等二業(yè)廢水,廢氣.肥料染i盅海甄漿、纖維、化學等工業(yè)廢水物他艘硫酸、白油化_L、酸洗、電鍍等工業(yè)廢水、天氣酸沉降有磯農(nóng)藥農(nóng)藥生產(chǎn)和使用有酰煉焦、揀油、合成壽齡、模膠、化肥、農(nóng)藥等工業(yè)股水機氟化物電鍍、冶金、印染等_L業(yè)廢水、膽制浴笨井（&）葩石油、煤焦等工業(yè)

15、廢水，廢氣染4由石油開采、煉湎、輸油管道漏油物有鞏洗盛劑城市污水、機械工業(yè)污水_有一微生物廄肥、城市污水、污泥、垃坡第三節(jié)土壤環(huán)境污染的危害一、土陵污染物對農(nóng)作物的危害進入土壤的污染物，如果濃度不大，農(nóng)作物有一定的忍耐和抵抗能力。當濃度增加到超過一定濃度時（不同污染物對農(nóng)作物危害的臨界劑量是不同的），農(nóng)作物就會產(chǎn)生一定的反應心危害可分為急性和慢性，或可見傷害與不可見傷害口急性傷害是當濃度較高在短時間內肉眼可發(fā)現(xiàn)的傷害癥狀；慢性傷害是在污染物濃度較低，作用時間較長引起的內部傷者，到一定時間后才能發(fā)現(xiàn)癥狀在癥狀出現(xiàn)之前，農(nóng)作物的各種代謝過程已發(fā)生紊亂,生理功能受到影響，因而影響到光合、呼吸、水分吸

16、收、營養(yǎng)代謝等作用，導致生長發(fā)育受阻產(chǎn)量、品質下降，同時本身含宥的污染物質通過食物鏈進入人畜體內口土壤污染危害分為兩種狀況：一是首先反映在農(nóng)作物的減產(chǎn)或品質降低,即當有毒物質在可食部分的積累量尚在食品衛(wèi)生標準允許限量以下時，農(nóng)作物的主要表現(xiàn)是明顯減產(chǎn)或品質明顯降低；二是首先反映在可食部分有毒物質積累量已超過允許限量,但農(nóng)作物的產(chǎn)量卻沒有明顯下降或不受影響口因此，當污染物進人土壤后具濃度超過r作物需要和可忍受程度，而表現(xiàn)出受害癥狀或作物生長并未受害，但產(chǎn)品中某種污染物含量超過標準，造成對人畜的危害時，都認為土壤被污染。二、土廉污染物對人體的危害人體中有多種必需的化學元素，如因外界環(huán)境的影響，當缺

17、少或增高某些元素時，都能引起生理失衡而患各種疾病。如K、Na、Ca、Mg是細胞中酶的陽離子組成，是維持生命活動的必需元素，缺少時人體的代謝作用就會受到嚴重影響，導致代謝紊亂；鐵是血紅蛋白的組成成分，缺鐵就會引起貧血癥；格與人體胰島素形成市.關，路的減少常和糖尿病的發(fā)生有密切的關系；硒的不足使肝功能受到損害；缺碘導致甲狀腺腫大，使生理功能索亂；缺氟時牙釉質易受腐蝕發(fā)生斜齒；鋅的減少會增高血壓鋁是堆持細胞滲透壓的主要元素，缺鋁導致克山病的發(fā)生；缺鎂產(chǎn)生骨節(jié)痛。些對人體需要量極少或不需要的兀素如Pb、Cd、Al、Au,Sn.Hg、Be等，攝取量達到，定數(shù)量時就會發(fā)生毒害作用，特別是卜幅、Ph、Cd、

18、As等毒性較強的元素口這些有害物質對水體和土壤污染后，人們通過飲水和食物鏈不斷攝取有害物質，在體內累積，當達到一定劑量后逐漸產(chǎn)生毒害癥狀。如日本發(fā)生的水俁病，就是甲基汞慢性中毒而引起的口含有鎘污染的廢水灌溉農(nóng)田產(chǎn)生鎘米，使鎘在人體中累積中毒，由于鎘影響腎功能增加鈣質排出，形成骨質軟化，骨骼變形，容易骨折q如日本發(fā)生的骨痛病事件口許多有毒有機物如有機氯化合物等，可以引起致癌、致畸、致突變的“二致:因此，通過飲水和食物鏈進入人體的有害物質，在人體中不斷累積，逐漸接近中毒劑量后表現(xiàn)中毒癥狀e污染物在隨血液循環(huán)過程中，大部分與血紅蛋白結合，同時分布在全身各器官中，供血多的部位累積也多Q脂溶性污染物在脂

19、肪中大量累積，如有機物中的苯、靖、酚及其衍生物等口依發(fā)生毒性作用的方式將環(huán)境中有毒化合物質分類如下：1 .刺激物引起皮膚或粘膜（如眼睛、咽喉）的發(fā)炎或損害或呼吸困難c例如二氧化硫、二氧化翅，硫化氫、氯氣或光氣等日2 .窒息劑以物理或化學的方式，奪走人體中的氧，使人體無法利用氧氣。如一氧化碳、制化氫口3 ,麻醉劑引起昏迷或昏睡，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的抑制劑召如甲恭、二甲苯、乙醛等04 .肝毒劑導致肝功能減退的化學物質，碳氫化合物的氯化桁生物。如四氯化碳、四氯乙烯、二氯甲烷等口5 .腎毒劑能引起腎功能衰退,上述屬于肝毒劑的氯化碳氫化合物亦常有腎毒劑之作用辦汞、鋁化合物也為腎毒劑，6 .神經(jīng)毒素能損害神經(jīng)系

20、統(tǒng)或影響其正常功能口某些重金屬，特別是汞、鉛、銃等，這方面的毒性特別高口有機璘類的殺蟲劑也是常見的神經(jīng)毒素°7 .血液壽素能損害血液或血液生成系統(tǒng)。茶、茶般，腫氣（A出3）、菜及硝基苯口菜為樟腦丸主要成份，而硝基荒則常用于鞋油匕8 .肺毒素能損害肺部的有毒化學物質，如石棉、可吸入顆粒物等中9 .過敏原對較敏感的人在第次暴露于極低濃度后引起過敏反應心異氟酸鹽類化合物，常用于眠酯類油漆及海綿的生產(chǎn)。IS致癌物可以促進或加速癌癥生成的有毒化學物質口環(huán)境中的致癌物可能濃度很低，不易檢測觀察出來，且發(fā)病潛伏期較長,如石棉、氯乙烯能導致肺癌二染料中的對二氨基聯(lián)苯類化合物，可經(jīng)皮膚或肺部進入體內，

21、但它并不引起皮膚癌或肺癌，其新陳代謝產(chǎn)物可由尿液中排出體夕仁而這些新陳代謝產(chǎn)物恰可引起膀胱癌.大量被用于電容器的多氯聯(lián)法可致癌,及引起氯瘞瘡之類的癥狀1979年臺灣曾經(jīng)發(fā)生多氯聯(lián)苯污染食用米榻油而導致中毒事件口據(jù)估計，三分之一的美國人口，在其肝、腎、血液等脂肪性組織中含有至少1*%的多氯聯(lián)苯口1L致突變物能引起人類細胞染色體不正常變化的一類有毒化學物質口多環(huán)芳燃化合物（PAHs）,包括最常被研究的基并（G荏，許多都是致突變物，PAHs的來源分布很廣，除汽油，煤油、煤炭及木柴的不完全燃燒之外，蛋白質、碳水化合物及脂肪的烹調過程中，都可能產(chǎn)生各種多環(huán)芳燒化合物g核能發(fā)電廠使用過的核燃料，也是致突變

22、物質。12.致畸物能影響胎兒正常發(fā)育的有毒化學物質為致畸物質口致畸物包括放射性物質、某些類圖彈，DDT,乙二醇酷等，乙二醇醒常被用來當做油漆的溶劑力根據(jù)美國環(huán)保局（EPA）的估計,美國市面上常見的日用品中含有約7萬種不同的化學物質，其中約L7萬種被用于殺蟲劑、化妝晶，藥品及食物中而美國國家研究評議會則統(tǒng)計出，卜.述1.7萬種化學物中，至少30%已知為可能的致癌、致畸、致突變物質。日用品中有害化學物質主要有膠粘劑、油漆、指甲油、金屬亮光劑、清潔劑、染發(fā)劑、地毯、電池等中的乙醛、甲笨、二甲基、二氯甲烷、乙茶、乙二醇、氯乙烯及鎘、鉛、汞、錦等重金屬.第四節(jié)土壤的自凈作用土壤的自凈作用，即上壤環(huán)境的自

23、然凈化作用（或凈化功能的作用過程）是指在自然因素的作用下，通過上壤自身的作用，使污染物在土壤環(huán)境中的數(shù)量.濃度或毒性、活性降低的過程；可見，土壤自凈作用的含義所包括的X圍很廣。根據(jù)其作用機理的不同.可劃分為物理凈化作用、物理化學凈化作用、化學凈化作用和生物凈化作用四個方面。1、物理凈化作用土壤是一個多相的疏松多孔體，猶如天然的大過漉器Q固相中的各類膠態(tài)物質土壤膠體又具有很強的表面吸附能力白因而,進入土壤中的難溶性固體污染物可被土壤機械阻留；可溶性污染物可被土壤水分稀釋，減少毒性，或被土壤固相表面吸附（指物理吸附），但也可能隨水遷移至地表水或地下水層，特別是那些呈負吸附的污染物（如硝酸鹽、亞硝酸

24、鹽），以及呈中性分子態(tài)和陰離子形態(tài)存在的某些農(nóng)藥等,隨水遷移的可能性更大；某些污染物可揮發(fā)或轉化成氣態(tài)物質在土壤孔隙中遷移、擴散.以至遷移人大氣白這些凈化作用都是一些物理過程，因此，統(tǒng)稱為物理凈化作用口但是，物理凈化作用只能使污染物在土壤中的濃度降低，刖不能從整個自然環(huán)境中消除.其實質只是污染物的注移口2、物理化學凈化作用一所謂土壤環(huán)境的物理化學凈化作用，是指污染物的陽、陰離子叮土壤膠體上原來吸附的陽、陰離子之間的離子交換吸附作用。例如：（土壤膠體）捻斗+HgCk二（土壤膠體）暗+十心熊（土壤膠體）3。11一十罹（中二（土壤膠體）此種凈化作用為可逆的離子交換反應，且服從質量作用定律（同時，此種

25、凈化作用也是土壤環(huán)境緩沖作用的重要機制兒其凈化能力的大小可用土壤陌離子交換量或陰離子交換量的大小來衡量：污染物的陽、陰離子被交換吸附到土壤膠體卜t降低土壤溶液中這些離子的濃（活）度，相對減輕了有害離子對植物生長的不利影響口由于一般土壤中帶負電荷的膠體較多，因此，一般土壤對陽高子或帶正電荷的污染物的凈化能力較高口當污水中污染物離子溶度不大時，經(jīng)過土壤的物理化學凈化以后，就能得到很好的凈化效果白增加土壤中膠體的含量，特別是有機肢體的含星可以相應提高土壤的物理化學凈化能力但是，物理牝學凈化作用也只能使污染物在土壤溶液中的離子濃（活）度降低，相對地減輕危害，而并沒有從根本上將污染物從土壤環(huán)境中消除白3

26、、化學凈化作用污染物進入土壤以后，可能發(fā)生一系列的化學反應口例如，凝聚與沉淀反應、氧化還原反應、絡合一螯合反應、霰堿中和反應、同晶置換反應、水解、分解和化合反應，或者發(fā)生由太陽福射能和紫外線等能流而引起的光化學降解作用等等門通及這些化學反應，或若使污染物轉化成難溶性、難解離性物質，使危害程度和毒性減少；或者分解為無毒物或營養(yǎng)物質.這些凈化作用統(tǒng)稱為化學凈化作用。土壤環(huán)境的化學凈化作用反應機理很復雜，影響因素也較多，不同的污染物有著不同的反應過程Q那些性質穩(wěn)定的化合物，如多氮聯(lián)苯、多環(huán)芳燒.有機氯農(nóng)藥，以及燃料、橡膠等合成材料，則堆以在土壤中被化學凈化口重金屬在土壤中只能發(fā)生凝聚沉淀反應、氧化還

27、原反應、絡合一螯合反應、同晶置換反應，而不能被降解口當然，發(fā)生上述反應后，重金屬在土案環(huán)境中的正移方向可能發(fā)生改變G例如,富里酸與、般重金屬形成可溶性的螯合物，則在土壤中隨水遷移的可能性增大。4、生物凈化作用土壤中存在著大量依靠有機物生活的微生物，如細菌、真菌、放線菌等，它們有氧化分解有機物的巨大能力口當污染物進入土體后，在這些微生物體內髀或分泌的催化作用下發(fā)生各種各樣的分解反應，統(tǒng)稱為生物降解作用c這是土壤環(huán)境自凈作用中最重要的凈化途徑之一G土壤中天然有機物的礦質化作用,就是生物凈化過程仁例如，淀粒、纖維素等糖類物質最終轉變?yōu)镃6和水；蛋白質、多肽，氨基酸等含氮化合物轉變?yōu)镹Ht、C6和水；

28、有機磷化合物釋放出無機磷酸等.這些降解作用是維持自然系統(tǒng)碳循環(huán)、氮循環(huán)、瞬循環(huán)等所必經(jīng)的途徑之0由于土壤中的微生物種類繁多，各種有機污染物在不同條件下的分解形式是多種多樣的口主要有氧化還原反應、水解，脫煌、脫鹵，芳環(huán)羥基化和異構化、耳破裂等過程，并最終轉變?yōu)閷ι餆o毒性的殘留物和CQ2n一些無機污染物也可在土集微生物的參與下發(fā)生一系列化學變化，以降低活性和毒性口但是，微生物不能凈化重金屬，甚至能使重金屬在土體中富集，這是重金屬成為土壤環(huán)境的最危險污染物的根本原因口有些重金屬可在微生物的作用下,改變價態(tài)或形態(tài)，從而影響其在土壤環(huán)境中的遷移性力土壤的生物降解作用是土壤環(huán)境自凈作用的主要途徑，其凈化

29、能力的大小與上壤中微生物的種群、數(shù)量、活性，以及土壤水分、上壤溫度、上壤通氣性、pH值、Eh值、適宜的C/N比等因素有關。為了強化生物降制作用，常采用增加碳源，通氣或引人優(yōu)勢微生物種群等措施口例如，土壤水分適宜、土壤溫度在30t左右，土壤通氣良好，Eh值較高，土壤pH值偏中性到弱減性，C/N比在20：1左右，則有利于天然有機物的生物降解口土壤環(huán)境中的污染物質，被生長在土壤中的植物所吸收，降解，并隨莖葉、種子而離開土壤；或者為土壤中的蚯蚓等軟體動物所食用；污水中的病原菌被某些微生物所吞食等，都屬于土壤環(huán)境的生物凈化作用口因此，選育栽培對某種污染物吸收、降解能力特別強的箝物.特別是對重金屬超積累吸

30、收的植物是目前土壤生物修復的研究熱點。第五節(jié)土壤污染的治理途徑一、土壤重金屬污染的調控措施r目前，治理土壤重金屬污染的途徑主要有兩種，改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其固定，降低其在環(huán)境中的迂移性和牛物可利用性；從土壤中去除重金屬。圍繞這兩種治理途祥,已相應地提出各自的物理、化學和生物的治理方法口1,施用改良劑r解重金屬的特性及其在土壤中的活動時于研究某些能使作物減少吸收重金屬的方法來說，是極為重要的口在污染程度輕而不宜于采取換土、客土措施的情況下，可考慮利用土壤中污染物質的特性（難溶、吸附固定），施用改良劑來防治土壤污染°在土壤受重金屬（如鎘、銅、鋅等）污染的情況下，施用石灰性物質

31、提高土壤pH可使重金屬形成氫氧化物沉淀，施用促進還原的有機物質可使重金屬形成硫化物沉淀，施用磷酸鹽類物質可使重金屬形成難溶性磷酸鹽，利用離子拮抗作用可減少植物對重金屬的吸收，所有這些措施都可考慮采用。調節(jié)土壤pH和施用石灰一般說來，金屬氫氧化物溶解度之低僅次于硫化物，而且還可以通過提高pH進一步降低其溶解度。在這當中，如果使用石灰作為堿制劑，則可通過引起與鈣的井沉淀現(xiàn)象而促進沉淀的產(chǎn)生:溶解*低pH高一*沉淀與0,Mg,Al（OH",Fe（OH）x共沉淀燈以施用的石灰性物質有硅酸鈣、碳酸鈣、熟石灰、硅酸鎂鈣等市售農(nóng)用石灰性物質。施用石灰性物質是以提高土壤pH（pH7左右）為目的，因此

32、施用石灰性物質后，有必要測定土壤時【實際上是否已達到月標值Q施用石灰可視為酸性土的化學改良°土壤酸度是在濕潤地區(qū)土壤中產(chǎn)生的，所以這種土壤性質具有地帶性特征。不言而喻,為了降低金屬的活性和植物毒性而在中性土壤上施用石灰不會產(chǎn)生什么積極效果，這種措施僅適用于氮離子和活性鋁、鐵、鎰濃度高的土壤©施用石灰的效果在很大程度上決定于石灰的質量及施入土壤的方法口碳酸鈣是不溶于水的化合物。為使其與氫、鋁、鐵，毓迅速地相互作用，就要保證這種物質的顆粒具有大的總表面口將石灰研磨成粒徑小于0.25mm的細粉會大大縮短中和的時間，在實驗室條件下只要經(jīng)過幾分鐘或幾個小時就可產(chǎn)生積極結果c但是石灰性

33、物質（石灰，白堊、石灰石、灰泥等）與土壤中含有的酸相互作用的強度，不僅決定十其顆粒的總表面，而且還決定于碳酸鈣的形成的年齡和地質條件以及結'晶程度口可見，化學改良產(chǎn)生積極效果的速度不僅決定于巖石中碳醐鈣的濃度和磨細的程度,而且還決定于巖石的地質年齡和結晶程度。在因含大量重金屬而具有明顯植物毒性的土壤中，石灰的保護作用反映在土壤系統(tǒng)內一系列的積極變化上，如化學、物理和生物學性質的變化上首先，施用石灰會改變土壤固相中吸收性陽離子的組成：氨在相當大的程度上為鈣取代。與此同時，環(huán)境被中和，土壤溶液中存住的大多數(shù)重金屬形成氫氧化物皎體。上壤對陽離子的吸收能力有所增大。其次，土壤環(huán)境被中和或呈近中

34、性反應，這將增強細菌區(qū)系的生命活動，使微生物的數(shù)量明顯增多，其中有些微生物可吸收重金屬構成為其細胞紈成，同時還增通生物對重金屬的吸收過程c如果吸收過程的強度大于土壤有機質的礦化過程，則可發(fā)現(xiàn)重金屬的活性降低Q但是如果重金屬的釋放過程為微生物細胞對重金屬的吸收所平衡，則重金屬的活性也可能不發(fā)生變化q19 / 24再次，施用石灰可使土壤富集鈣，鈣可促進土壤膠體的鬟聚,增強土壤團聚體，改善土壤結構，間接影響氧化還原電位,加速氧化過程與最后,土壤溶液中鈣濃度的顯著提高可為破土金屬離子之間產(chǎn)牛拮抗作用創(chuàng)造條件，堿十金屬兀素中粥、領、鐳均屬重金屬c在這種情況下鈣和重金屬對根表面吸收位的爭奪不利于重金屬心因

35、此，在施用過石灰的土壤上植物體內勰、,鈿、鐳的含量小于在未施用石灰的相同上壤上0栽種在施用過石灰的土壤上的植物，所含重金屬明顯少于對照處理的植物表8施用石灰對三葉草重金屬含量的影響處理銅鋅錠快對照(未施石灰)4.S215,099,3173.4有灰用量；按中和水解性酸度1倍量2339.564.3140.7按中和水解性酸度2倍量2.衿fi.S55.0140,9按中和水解牲酸度。.5借量3.1910.932,3149.2總之.把施用石灰當作降低重金屬對植物的毒性的措施，并不普遍適用。以石灰沉淀重金屬時，需針對不同的對象調節(jié)pH值。在正常上壤X圍(6-8)施用石灰后可能伴隨某些作物生長必需的微量元素的

36、缺乏病，需適當補充不足的營養(yǎng)元素。土壤中增施有機物質向土壤施人有機物質被視為提高土壤肥力的方法°實際上,有機肥料含有作物生氏和發(fā)育所必需的各種生命元素口這種肥料與礦質肥料相比較，其優(yōu)點在于它對土壤具有多種多樣的積極影響.首先是它能提供營養(yǎng)元素，其次是可視為土壤物理改良的重要物質有機物質在土壤中分解時釋放出熱量，伴隨其礦化釋放出礦物質、二氧化碳和氨等口在有機物質分解過程中還可能形成胡敏酸和富里酸。有機肥料的缺點是植物所必需的氮磷釋放緩慢，而且濃度低，這就迫使加大有機肥料的用量匕加入的有磯物可促使土壤溶液中的重金屬離子形成絡合物、螯合物，增大土壤對重金屬離子的吸附能力，從而減輕重金屬對作

37、物的危害，另外，向土壤中施加促進還原作用的有機物，可促使重金屬以硫化物形成沉淀；可使C4轉化為降低毒性口表9土壤中Cr的還原與土壤有機質的關系有機質含量(%)還原率&天6大9大12天15天18天0.961L51560.60£3465.2967.0068.1068.433369.S974,8877679-2280.64褐藻酸鹽，油酸鹽、硬脂酸鹽、軟脂酸鹽和二硫代磷酸乙酯等有機金屬鹽都是難活性化合物，重金屬與有機酸反應而引起的難溶化也同樣是重要的上壤有機質在其分解過程中形成各種有機酸，土壤中重金屬燈能布一部分與這些有機酸反應而難溶化,如能把這些有機物質作為沉淀劑施用，其效果也是可

38、以預期的口化學沉淀和吸附促使土壤中重金屬形成難溶性鹽，可使大多數(shù)重金屬的植物毒性顯著降低，例如,土壤中增施易溶性正磷酸化合物，一方面可提高土壤中磷的含量+改善土壤肥力狀況，另一方面可使土壤中某些重金屬呈難溶性的璘酸鹽沉淀口鉛、鐵、鎰、珞、鋅、鎘等磷酸鹽通常都是難溶鹽，例如，在水田條件卜，土壤中的鎘可以鱗酸鎘的形式沉淀，磷險汞的溶解度也很小。應該指出，上壤遭受嚴重污染時，特別是重金屬與腳復合污染時，施加磷酸鹽,對消除或減輕土壤重金屬的危害程度有重要意義,但從大量試驗結果來看，效果為負的例子也相當多。施用磷酸鹽類物質的效果依其種類而有所不同，熔磷效果最佳，重燒制瞬肥居中，多施過磷酸鈣時;壤中pH值

39、反而降低，作物籽實中重金屬含量反而提嬴熔磷效果高的原因，除提高土壤pH外，還在于熔磷中的鈣、鎂由于起共沉淀劑作用而促進重金屬沉淀凸大量施磷還有降低土壤Eh的效應“土壤中的重金屬除因土壤Eh和pH變化或因施用磷酸鹽等而產(chǎn)生化學沉淀外，還可與土壤中的粘土礦物產(chǎn)生物理吸附或物理化學吸附而失去活性口重金屬的非活性化程度依土壤中粘土®物的種類和數(shù)量而有所不同。黑土，黃棕壤對銅、鎘、鉛具有明顯的降毒效應，對珅降毒卻不明顯，試驗證明粘土礦物及其組成是影響土壤重金屬毒性的最基本因素口無定形氧化鈦對銅、鎘、鉛的降毒能力大于無定形氧化鐵，對她的效應者則相反,不同吸附劑對銅、鎘、鉛呈現(xiàn)基本相同的降毒順序，

40、即爐煙灰活性炭,泥炭干活性污泥口不同配比吸附劑對紅壤外加性陽親子和銅礦污染土壤均具有明顯的降毒作用c投加吸附劑使銅礦污染上壤隨著土壤溶液毒性的消除，隨之也消除或減輕了其對水稻種芽的急性毒害.2.調節(jié)土壤Ek值土壤Eh在很大程度上控制著水田土壤中重金屬的行為口而土壤Eh與土壤水分狀況有密切關系*因而可以通過調節(jié)土壤水分來控制土壤中重金屬的行為。據(jù)有關資料說明，生長在氧化條件下（不淹水）的水稻，含鎘量比生長在還原條件下（淹水）的高得多,我國有關學者對水稻抽穗一周后不同土壤Eh條件下的糙米含鎘量進行了測定，氧化還原電位416mV時糙米含鎘量為168mM時的12.5倍口在濕潤和淹水條件下種植水稻,濕潤

41、條件下根的含鎘量為淹水條件下的2倍，莖葉為5倍，精米為6倍。例如，在美國有人建議在施用含鎘肥料時要考慮可能形成的Zn：Cd比七如果兩者之比大于100,則每公頃施人的錦量不宜超過67kg,而如果兩者之比小于100,則隨肥料施入的鎘量應降低到341塔/品？以下。這樣的建議是以注+和&2+在其進入植物體時產(chǎn)生的拮抗關系為依據(jù)。土壤中增加鋅的含量會減少鎘進人植物體的數(shù)量。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最好是利用輕金屬和重金屬之間的抗拮作用減輕重金屬的植物毒性口進入植物體的錮量可因土壤溶液內錮和鈣之間競爭的增強而顯著減少。從上述幾個例子可知，土壤Eh與水稻籽實含錦量呈一定正相關。這是因為：在淹水條件下，土壤處于還

42、原狀態(tài)，土壤中的Fe3+還原成F/,Mn。還原成Mn2+,阻一還原成S2,結果生成FeS、MnS不溶物與CdS共沉淀，使鎘成為難吸收狀態(tài)°當土壤處于氧化狀態(tài)時，§2-被氧化為弼-，土壤pH值降低，在這種情況下鎘進入土壤溶液，轉化為易吸收態(tài)。硫化氫的出現(xiàn)一般是從OniV緩慢開始而于150mV-200nN時急劇增多，含硫少的土壤，即在還原狀態(tài)下，生成硫化氫也少，施用石灰硫磺合劑，硫化鈉和硫磺等含硫物質，在促進土壤還原的同時，又可促進硫化氫和硫化物的生成Q不僅鎘在還原條件下可生成CdS沉淀,銅、鋅等金屬元素也都與g-反應，產(chǎn)生硫化物沉淀，這是采用此法應該充分考慮的一點，應避免導致

43、作物出現(xiàn)缺鋅、缺銅癥0在碑污染的土壤中.氧化還原條件的影響有所不同。在氧化條件下，碎酸根（A初一）是穩(wěn)定態(tài)，在還原條件下轉化為也珅酸根（小正一九而亞珅酸根對植物的毒性要比伸酸根大得多口所以當七壤環(huán)境被重金屬與碑復合污染時，采取調控土壤水分的辦法將是無效的心據(jù)研究，為防治神和重金屬的復合污染.向土壤中施人磷酸鹽物質可能是有效的。、土壤重金屬污染的工程治埋措施word土壤重金屬污染的主要工程治理措施：客土、換土法、水洗法、電動力學法、熱解吸法等。1 .客土、換土法客土法是在被污染的土壤上覆蓋上非污染土壤：換土法是部分或全部挖除污染土壤而換上非污染土壤口實踐證明，這是治理農(nóng)田重金屬嚴重污染的切實有效

44、的方法。在一般情況下，換土厚度愈大，降低作物中重金屬含量的效果愈顯著口但是，此法必須注意以下兩點；一是用作客土的非污染土壤的pH值等性質最好與原污染土壤相一致，以免由于環(huán)境因子的改變而引品污染土壤中重金屬活性的增大口例如，如果使用了酸性客土，可引起整個土壤酸度增大，使下層土壤中重金屬活性增大，結果是適得其反。因此，為了安全起見，原則上要使換土的厚度大于耕作層的厚度I其.二是，應妥善處理被挖出的污染土壤，使其不致引起二次污染口在有些情況下也可不挖除污染土壤，而將其深翻至耕層以下，這對于防止作物受害也有一定效果，但效果不如換七法0客七法和換上法的不足之處是需花費大量的人力與財力，因此,只適用于小面

45、積嚴重污染土壤的治理口2 .水洗法水洗法是采用清水灌溉稀釋或洗去重金屬離子，使重金屬離子或遷移至莪深土層中，以減少表土中重金屬離子的濃度；或者將含重金屬離子的水排出田外。但采用此法也應遵守防止次生污染的原則，要用毒水排入一定的貯水池或特制的凈化裝置中，進行凈位處理，切忌直接排入江河或魚塘中°此法也只適邢于小面積嚴重污染L壤的治理3 .電動力學法Ribeiro等研究了應用電動力學方法去除土壤中B、Ca、Cr和As的方法，在土壤中插入一些電極，把低強度直流電導入土壤以清除污染物，把電流接通后，陽極附近的酸就會向土壤毛細孔移動，并把污染物釋放在毛細孔的液體中,大量的水以電滲透方式開始在土中

46、流動，這樣，土壤毛細孔中的流體就可以移至陽極附近，并在此被吸收到土壤表層而得以去除。研究表明，電流能打破所有的金屬-土壤罐，當電壓固定時，去除效率與通電時間成正比但對干滲透性較高、傳導性較差的土壤，電動力學方法所能起的作用較弱，此法不適爭知卷性土壤重金屬污染治理。4 .熱解吸法對于揮發(fā)性的重金屬如汞.采取加熱的方法能將汞從土壤中解吸出來，然后再回收利用凸此種汞去除/回收技術包括以下幾個方面的程序：仆）將被污染的土壤和廢棄物從現(xiàn)場挖掘后進行破碎；（2）往土壤印加入具有特定性質的添加劑，此添加劑既能有利于汞化合物的分解，又能吸收處理過程中產(chǎn)生的有害氣體；（3）在不斷對小體積土壤以低速通入氣流的同時

47、，加熱土壤，且加熱分兩個階段，第一階段為低溫階段（105.6117.8七），主要去除土壤中的水分和其它易揮發(fā)的物質，第二階段溫度較高（555.6666.7霓），主要是從干燥的土壤中分解汞化合物并氣化汞，然后收集汞并凝結成純度為99%的汞金屬；（4）對低溫階段排出的氣體通過一氣體凈化系統(tǒng)，用活性炭吸收各種殘余的汞類蒸氣和其他氣體，然后將水蒸氣排入大氣；（5）對在高熱階段產(chǎn)生的氣體通過第（4）程序凈化后再排入大氣，為了保證工作環(huán)境的安全,程序操作系統(tǒng)采用雙層空間，雙層空間中存在負壓，以防止事故發(fā)生時汞羲氣向大氣中散發(fā)Q5 .淋溶法運用試劑和土壤中的重金屬作用，形成溶解性的重金屬離子或金屬試劑絡合物，最后從提取液中回收重金屬，并循環(huán)利用提取液，采用表面活性劑作為重金屬的去除試劑是在近年來開始研究的新技術°應用EDTA絡合劑去除土壤中的CmNi、Cd、Zn,O.Olmol/LEDTA能去除初始濃度為100300W匕重金屬的80%c利用季胺型表面活性