環(huán)境化學(新修改)

1、 環(huán)境化學化學系 第三章第三章 土壤環(huán)境土壤環(huán)境化學 本章要點：本章要點： 1、土壤的物理化學性質(zhì)； 2、重金屬元素在土壤中 的遷移轉(zhuǎn)化； 3、農(nóng)藥在土壤中的殘留 與降解。 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 第一節(jié)第一節(jié) 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 第二節(jié)第二節(jié) 土壤環(huán)境污染土壤環(huán)境污染 第三節(jié)第三節(jié) 重金屬對土壤的污染重金屬對土壤的污染 第四節(jié)第四節(jié) 化學農(nóng)藥對土壤的污染化學農(nóng)藥對土壤的污染 第五節(jié)第五節(jié) 土壤污染防治土壤污染防治土壤的功能：土壤的功能： 為陸生植物提供營養(yǎng)源和水分，是植物生長、進行光合作用，進行能量交換的主要場所。土壤是一種重要的環(huán)境要素。 土壤環(huán)境問題主要有：土壤環(huán)境問題主要有

2、： 土壤侵蝕、水土流失、土地沙漠化、土壤鹽漬化、土壤貧化，和土壤污染等。 第一節(jié)第一節(jié) 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 一、土壤的組成一、土壤的組成 土壤由固相（礦物質(zhì)、有機質(zhì)）、液相（土壤水分或溶液）和氣相（土壤空氣）等三相物質(zhì)四種成分有機地組成。 按容積計，在較理想的土壤中礦物質(zhì)約占3845%，有機質(zhì)約占512%，孔隙約占50%。按重量計，礦物質(zhì)占固相部分的9095%以上，有機質(zhì)約占110%。 二、土壤的物理化學性質(zhì)二、土壤的物理化學性質(zhì) 土壤的物理性質(zhì) 土壤的物理性質(zhì)包括土壤的顆粒組成、排列方式、結(jié)構(gòu)、孔隙度以及由此決定的土壤的密度、容重、粘結(jié)性、透水性、透氣性等。 土壤膠體及土壤吸附

3、交換性 土壤膠體是指土壤中顆粒直徑小于2m或小于1 m，具有膠體性質(zhì)的微粒。一般土壤中的粘土礦物和腐殖質(zhì)都具有膠體性質(zhì)。直徑小于2m的膠粒帶有大量的負電荷。 1、土壤膠體的類型 2、土壤膠體的性質(zhì)： 、巨大的表面積和表面能； 、電荷性質(zhì)：以負電荷為主； 、分散性和凝聚性： 溶膠（分散作用）（凝聚作用）凝膠 3、土壤的吸附作用 土壤的吸附作用 ：生物吸附 吸收 機械吸附過濾 物理吸附分子吸附 化學吸附生成沉淀物 物理化學吸附離子交換 離子交換作用： 陽離子交換 陰離子交換 陽離子交換是指土壤膠體吸附的陽離子與土壤溶液中的陽離子進行交換，陽離子由溶液進入膠核的過程稱為交換吸附，被置換的離子進入溶液

4、的過程稱解吸作用。 各種陽離子的交換能力與離子價態(tài)、半徑有關(guān)。一般價數(shù)越大，交換能力越大；水合半徑越小，交換能力越大。一些陽離子的交換能力排序如下： Fe3+Al3+H+Ca2+Mg2+K+NH+Na+ 在土壤吸附交換的陽離子的總和稱為陽離子交換總量，其中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH+稱之為鹽基性離子。在吸附的全部陽離子中，鹽基性離子所占的百分數(shù)稱為鹽基飽和度： 交換鹽基離子總量（mol/100g） 鹽基飽和度= 100 陽離子交換總量（mol） 當土壤膠體吸附的陽離子全是鹽基離子時呈鹽基飽和狀態(tài)，稱為鹽基飽和的土壤。正常土壤的鹽基飽和度一般在7090%。鹽基飽和度大的土壤，一般呈中

5、性或堿性，鹽基離子以Ca2+離子為主時，土壤呈中性或微堿性；以 Na+為主時，呈較強堿性；鹽基飽和度小則呈酸性。 陰離子交換：由于在酸性土壤中有帶正電的膠體，因而能進行陰離子交換吸附。陰離子吸附交換能力的強弱可以分成：易被土壤吸收同時產(chǎn)生化學固定作用的陰離子：H2PO4-、HPO42-、PO43-、SiO32-及其某些有機酸陰離子；難被土壤吸收的陰離子：Cl-、NO3-、NO2-；介于上面兩類之間的陰離子：SO42-、CO32-及某些有機陰離子。陰離子被土壤吸附的順序為： C2O42-C6O7H53- PO43- SO42 - Cl- NO3- （三）土壤的酸堿性和氧化-還原 1、土壤的酸堿度

6、 土壤的酸堿度取決于土壤溶液中的H+ 和OH-的含量。土壤中的H+主要是二氧化碳溶于水形成的碳酸、有機物分解產(chǎn)生的有機酸以及某些少數(shù)無機酸、Al3+水解產(chǎn)生的。土壤中的OH-主要來自碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣以及膠粒表面交換性Na+水解產(chǎn)生的。 （2）土壤的堿度 土壤堿性主要來自土壤Na2CO3、NaHCO3、CaCO3以及膠體上交換性Na+，它們水解顯堿性。 土壤膠體+Na+土壤膠體+H+ + NaOH 土壤的堿度也用pH表示，含Na2CO3 、Na2HCO3 、的土壤的pH值一般大于8.5。含CaCO3的石灰性土壤Ph值約在7.08.5 之間 強堿性土壤（Ph8.510）除含有易溶性鹽類外，

7、主要與膠粒吸附的交換性Na+有關(guān)。通常把交換性Na+占交換量的百分數(shù)稱為堿化度 。 2、土壤的氧化-還原反應(yīng)影響土壤氧化還原作用的主要因素：影響土壤氧化還原作用的主要因素： 土壤通氣狀況，通氣良好，氧化還原電位升高；通氣不良，電位下降； 土壤有機質(zhì)狀況，有機質(zhì)在嫌氣條件下分解，形成大量的還原物質(zhì)，在浸水條件下Eh下降； 土壤無機狀況，一般還原性無機物多，還原作用強；氧化性無機物多，氧化作用強。 第二節(jié)第二節(jié) 土壤環(huán)境污染土壤環(huán)境污染 一、土壤污染源及污染物一、土壤污染源及污染物 土壤污染是指人類活動產(chǎn)生的污染物進入土壤并積累到一定程度，引起土壤質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。 1、土壤污染源 工業(yè)污染源：廢水

8、、廢氣、廢渣。 農(nóng)業(yè)污染源：農(nóng)藥、化肥、地膜。 生活污染源：塑料、生活垃圾、建筑垃圾。 生物污染源：動物排泄物、動植物遺體等。 大氣沉降物：TSP、SO2、NOx等。 2、土壤污染物 有機物及農(nóng)藥：通常造成土壤污染的有機物主要是酚、油類、多氯聯(lián)苯、苯并芘等。農(nóng)藥主要是有機氯類（六六六、DDT、艾氏劑、狄氏劑等）；有機磷類（馬拉硫磷、對硫磷、敵敵畏）；氨基甲酸酯類（殺蟲劑、除草劑）；苯氧羧酸類（2，4-D、2，4，5-T等除草劑）。 重金屬污染物：主要有汞、鎘、鉛、鉻、銅、鋅、鎳、砷等。污染途徑主要有污水灌溉、污泥肥料、廢渣堆放、大氣降塵等。 放射性物質(zhì)：核爆炸降落物、核電站廢棄物，通過降雨淋濾

9、進入土壤。 化學肥料：大量使用含氮和含磷的化學肥料，改變了土壤的物理、化學性質(zhì)。嚴重者影響作物生長，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)產(chǎn)品退化。 致病的微生物：各種細菌、病毒。通過污灌、污泥、垃圾進入土壤。 建筑廢棄物和農(nóng)業(yè)垃圾：石灰、水泥、涂料和油漆，塑料、磚、石料等。作為填土或堆放進入農(nóng)田污染土壤。 二、土壤污染的影響和危害二、土壤污染的影響和危害 1、土壤污染對植物的影響 當土壤中的污染物含量超過植物的忍耐限度時，會引起植物的吸收和代謝失調(diào)；一些污染物在植物體內(nèi)殘留，會影響植物的生長發(fā)育，甚至會導(dǎo)致遺傳變異。 無機污染物的影響：酸性或堿性化肥的長期施用會引起土壤pH值的變化；Cu、Ni、Co、Mn、Zn、As等能

10、引起植物生長發(fā)育障礙；Cd、Hg、Pb等能在植物可食部位蓄積。 有機毒物的影響：油類、苯酚等有機污染物會使植物生長發(fā)育受到障礙，導(dǎo)致作物矮化葉尖變紅、不抽穗或不開花受粉；三氯乙醛（植物生長紊亂劑）能破壞植物細胞原生質(zhì)的極性結(jié)構(gòu)和分化功能，使細胞和核的分裂產(chǎn)生紊亂，形成病態(tài)組織，阻礙正常生長發(fā)育，甚至導(dǎo)致植物死亡。 土壤生物污染的影響：某些致病細菌能引起番茄、茄子、辣椒、馬鈴薯、煙草等百余種茄科植物的青枯病，能引起果樹的細菌性潰瘍和根癌病；某些致病真菌能引起大白菜、油菜、芥菜、蘿卜甘藍、薺菜等百余種蔬菜的根腫病，引起茄子、棉花、黃瓜、西瓜等多種植物的枯萎病，以及小麥、大麥、燕麥高粱、玉米、谷子的

11、黑穗病等。 2、土壤污染物在植物體內(nèi)的殘留 重金屬在植物體內(nèi)的殘留：農(nóng)作物通過根部從被污染的土壤中吸收重金屬，其殘留量在作物體內(nèi)的分布是不均勻的。如植物吸收的鎘在體內(nèi)各部位的相對殘留量為：根莖葉莢籽粒。汞在谷粒的殘留量為：谷殼糙米白米。 農(nóng)藥在植物體內(nèi)的殘留：溶解度大的農(nóng)藥易被作物吸收，越難分解的農(nóng)藥在作物殘留時間越長。如：六六六易被作物吸收，殘留時間長。不同的作物對同一種農(nóng)藥的吸收殘留量不同。如有機氯農(nóng)藥中的艾氏劑、狄氏劑的吸收量為：洋蔥萵苣黃瓜蘿卜胡蘿卜。 3、土壤污染對人體健康的影響和危害 病原體對人體健康的影響：病原體能在土壤中生存較長時間，如痢疾桿菌能生存22142天，結(jié)核桿菌能生存

12、1年左右，蛔蟲卵能生存315420天，沙門氏菌能生存3570天。土壤中的病原體可通過食物鏈進入人體，也可穿透皮膚侵入人體，如十二指腸鉤蟲、美洲鉤蟲和糞類圓線蟲等蟲卵在溫暖潮濕的土壤中經(jīng)過幾天的孵育變成感染性幼蟲，可穿過皮膚進入人體。病原體可導(dǎo)致人體腸道及消化道疾病、脊髓灰質(zhì)炎、傳染性肝炎病等。 重金屬對人體健康的影響：土壤重金屬被植物吸收后，可通過食物鏈危害人體健康。例如，1955年發(fā)生在日本富山縣的“鎘米”事件（疼痛?。褪侨藗冮L期食用鎘殘留的稻米，使得鎘在人體內(nèi)蓄積，從而引起全身性神經(jīng)痛、關(guān)節(jié)痛、骨折，以致死亡。 放射性物質(zhì)對人體健康的影響：放射性主要是通過食物鏈進入人體，其次是經(jīng)呼吸道

13、進入人體，可造成內(nèi)照射損傷，使受害者頭昏、疲乏無力、脫發(fā)、白細胞減少或增多，發(fā)生癌變等。 三、土壤對污染物的凈化作用三、土壤對污染物的凈化作用 土壤凈化是指土壤本身通過吸附、分解、遷移、轉(zhuǎn)化，而是土壤中污染物的濃度降低或消失的過程。 土壤對污染物的凈化功能主要表現(xiàn)在微生物的分解作用、膠體作用、植物吸收和淋濾作用。 1、由于土壤中存在各種各樣的微生物和土壤動物，對外界進入土壤中的各種物質(zhì)都有分解轉(zhuǎn)化作用，特別是有機物。 2、由于土壤中存在有復(fù)雜的有機和無機膠體體系，通過吸附、解吸、代替等過程，對外界進入土壤中的各種物質(zhì)起著“蓄積作用”，使污染物發(fā)生形態(tài)變化。 3、土壤是綠色植物生長的基地，通過植

14、物的吸收作用，土壤中的污染物起著轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的作用。 4、土壤污染物可通過淋濾作用發(fā)生遷移；也可通過揮發(fā)擴散。 土壤對污染物的凈化能力是有限的。當外界進入土壤的污染物的速率不超過土壤的凈化作用速率，尚不造成土壤污染；若進入土壤中污染物的速率超過了土壤的凈化作用速率，就會使污染物在土壤中積累，就會造成土壤污染，導(dǎo)致土壤正常功能失調(diào)，土壤質(zhì)量下降，影響植物的生長發(fā)育，并通過植物吸收、食物鏈使污染物發(fā)生遷移，最終影響人體健康。 第三節(jié)第三節(jié) 重金屬對土壤的污染重金屬對土壤的污染 一、土壤中重金屬元素的來源一、土壤中重金屬元素的來源 二、土壤中重金屬元素的背景值及確定方法二、土壤中重金屬元素的背景值及確

15、定方法 土壤環(huán)境中重金屬元素背景值是指一定區(qū)域內(nèi)自然狀態(tài)下未受人為污染影響的土壤中重金屬元素的正常含量。 土壤環(huán)境背景值的確定方法：在非污染區(qū)的代表性土壤中取樣分析，經(jīng)各種對比和計算，確定出典型土壤類型中重金屬元素含量。 在具體確定土壤元素背景值時，一般使樣品盡量減少環(huán)境污染的影響，除了在采樣時避開污染源外，還必須對樣品分析數(shù)據(jù)做必要的檢驗，以找出和剔除可能遭受污染的樣品，使得出的背景值更符合實際。 我國環(huán)境工作者采用的土壤環(huán)境背景值分析數(shù)據(jù)檢驗方法主要有： 平均值加標準差法 1 n xmin= xi n I=1 （xi- xmin）2 s= n - 1 當 |xi- xmin|ts，則舍去，

16、否則保留。t取2或3。 差異檢驗法 用表、底土層間的化學元素含量的差異顯著性來判別。其方法是選出表層土樣平均含量高于底土層樣平均含量的元素作為檢驗對象。 xmin ymin t= - /（n1 -1）S12+（n2-1）S22 /1 1 n1+n2-1 n1 n2 S1=（ci-xmin）2/（n2-1） S2= （ci-ymin）2/（n2-1） xmin，Ymin分別為表、底土元素平均值； n1，n2為表、底土樣數(shù)； S1，S2為表、底土元素的標準差； 差異不顯著時，表示處于背景水平；差異顯著則表示該土壤可能或已被污染，數(shù)據(jù)應(yīng)予剔除。 富集系數(shù)法 利用含量較高的抗風化物質(zhì)作為指示礦物，用下

17、式計算某一元素的富集系數(shù)： 表土層中元素含量 /土壤中TiO2（或Al2O3）含量 富集系數(shù)= 巖石中元素含量 /巖石中TiO2（或Al2O3）含量 富集系數(shù)大于1者，表示該元素對土壤有污染，應(yīng)予剔除。 元素相關(guān)分析法 該方法的關(guān)鍵是要找出一個能代表自然含量水平而又與其他元素具有一定相關(guān)性的某化學元素做依據(jù)。然后計算相關(guān)系數(shù)，相關(guān)性好者求出回歸方程，對方程建立95%的置信帶。處于置信帶內(nèi)的樣點，可認為是背景含量，落在置信帶外的，則認為不正常，不宜作為背景值。 三、土壤中重金屬元素的遷移轉(zhuǎn)化三、土壤中重金屬元素的遷移轉(zhuǎn)化 重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化，決定于重金屬在土壤中的化學行為。包括溶解和富集狀

18、態(tài)、植物吸收和利用狀態(tài)。 1、重金屬元素在土壤中的污染特征 易積累，不易流動 難以消除 對植物的影響差異大 存在形態(tài)（水溶、吸附、次生礦物中、 原生礦物中）決定遷移轉(zhuǎn)化 2、影響重金屬在土壤中遷移轉(zhuǎn)化的因素 土壤類型 土地利用方式 土壤的氧化-還原條件 重金屬元素按其性質(zhì)可大致分為氧化難溶性（氧化固定）元素和還原難溶性（還原固定）元素。鐵錳等屬于氧化難溶性元素；鎘、銅、鋅、鉻屬還原難溶性元素。 土壤的酸堿度 土壤的酸堿度對重金屬的溶解度有著密切的關(guān)系，由此決定重金屬在土壤中的存在形態(tài)，影響其遷移轉(zhuǎn)化。 土壤膠體吸附作用 重金屬被土壤膠體的吸附固定可分為兩種方式：如金屬元素被吸附在膠體表面的交換

19、點上，則較易被釋放；如保持在膠體礦物的晶格中，則很難釋放，不利于金屬元素的遷移。 土壤中重金屬的絡(luò)合-螯合作用 土壤中的羥基和氯離子是主要的絡(luò)合離子，羥基與重金屬的絡(luò)合作用可大大提高重金屬氫氧化物的溶解度，同樣氯絡(luò)重金屬離子的形成也可提高重金屬在土壤中的遷移。 第四節(jié)第四節(jié) 化學農(nóng)藥對土壤的污染化學農(nóng)藥對土壤的污染 一、化學農(nóng)藥的功與過一、化學農(nóng)藥的功與過 自1939年瑞士科學家米勒（Paul. Miller）發(fā)明了DDT殺蟲劑以來，農(nóng)藥的應(yīng)用取得了很大的進展，至今世界農(nóng)藥的年產(chǎn)量超過200萬噸以上，每年農(nóng)藥的銷售額都處于上升趨勢?；瘜W農(nóng)藥的品種日漸增加，已研制的農(nóng)藥品種達1200多種，500

20、多個品種已投入使用。 1、使用農(nóng)藥帶來的益處、使用農(nóng)藥帶來的益處 農(nóng)藥的使用 對農(nóng)林牧業(yè)病蟲害防治帶來的益處主要有：保證了農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)。有人估計，如果不使用化學農(nóng)藥，世 界糧食產(chǎn)量的一半會被各種病蟲害和雜草所吞噬； 防治林業(yè)病蟲害，保證自然林和人工林的健康發(fā)展，尤其是保證了經(jīng)濟林的增產(chǎn)增收； 對牧業(yè)病蟲害的防治起到了一定作用； 對農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和種子的保存方面起了重要作用。 2、使用農(nóng)藥帶來的不良影響、使用農(nóng)藥帶來的不良影響 農(nóng)藥的使用對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)帶來的的不良影響主要是：有機氯農(nóng)藥在殺死害蟲的同時，對害蟲的“天敵”及傳粉的益蟲益鳥也有傷害作用，因而破壞了自然界的生態(tài)平衡； 長期使用同類型農(nóng)藥，使害

21、蟲產(chǎn)生了抗藥性，導(dǎo)致農(nóng)藥量越來越大，成本越來越高；農(nóng)藥在土壤中殘留，使土壤環(huán)境遭受污染；農(nóng)藥可通過農(nóng)業(yè)退水擴散，對水體造成污染；農(nóng)藥可在農(nóng)產(chǎn)品中殘留，進入食物鏈影響人體健康。 一只燕子在一個夏天可捕捉50104100104只蠅、蚊和蚜蟲； 一只貓頭鷹在一個夏天可吃掉1000只田鼠。 造成病蟲害多的原因很多，一是大量施用化肥，破壞了土壤結(jié)構(gòu)。二是人們嘴饞，不僅吃青蛙和蛇，連癩蛤蟆都吃，加上農(nóng)藥的毒殺，使害蟲的天敵日益減少。三是大量使用農(nóng)藥，使病蟲產(chǎn)生了一定的抗藥性。另外，還有一些氣象條件，如高溫潮濕等，也利于病蟲害的繁殖。 資料： 1948年,諾貝爾醫(yī)學獎授予瑞士化學家米勒,他發(fā)明了劇毒有機氯殺

22、蟲劑DDT(二氯二笨三氯乙烷)。然而,隨著DDT的廣泛使用,人們漸漸發(fā)覺這種劇毒殺蟲劑帶給地球的不是福音而是災(zāi)難。DDT不僅殺死了大量無辜的鳥兒,昆蟲,對環(huán)境造成了嚴重的污染,而且DDT還可以積蓄在植物和動物的組織里,甚至進入到人和動物的生殖細胞中,破壞或者改變未來形態(tài)的遺傳物質(zhì)DNA。到了60年代末期,幾乎地球上的生物體內(nèi),都可以找到相當數(shù)量的DDT的殘留物。幾十年來,整個人類為這種劇毒殺蟲劑付出了巨大的代價。對于1948諾貝爾醫(yī)學獎的評選與頒發(fā),瑞典有關(guān)方面一直保持沉默。直到1997年,瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學院的評委會才公開表示,為1948年的諾貝爾醫(yī)學獎授予DDT的發(fā)明者而感到羞愧。他們表示

23、,在今后的評獎中,應(yīng)把諾貝爾獎頒發(fā)給那些經(jīng)得起實踐檢驗的發(fā)明創(chuàng)造以及那些沒有爭議的發(fā)明和成果。 今晚報2001.3.8 資料 據(jù)報載，在我國的一些地區(qū)，濫用農(nóng)藥已到了相當嚴重的地步。目前，我國農(nóng)藥污染面積已達1.36億畝，僅19951996年間，就發(fā)生農(nóng)藥危害事件2000多起，經(jīng)濟損失近5億元。黃淮海部分地區(qū)的豬肉、雞蛋、魚肉中農(nóng)藥殘留檢出率高達100%。 二、主要的農(nóng)藥類型二、主要的農(nóng)藥類型 1、有機氯類農(nóng)藥 該類農(nóng)藥是含氯的有機化合物，大部分是含一個或幾個苯環(huán)的氯素衍生物。主要品種是DDT（二氯二苯基三氯乙烷）和六六六（六氯環(huán)己烷），其次是艾氏劑、狄氏劑和異狄氏劑、氯丹七氯等。 特點：劇毒

24、，化學性質(zhì)穩(wěn)定，在環(huán)境中殘留時間長，易溶于脂肪中，并在脂肪中蓄積。 2、有機磷類農(nóng)藥 有機磷農(nóng)藥是含磷的有機化合物，大部分是磷酸酯類和酰胺類化合物。主要品種有對硫磷（1605）、甲基對硫磷、敵敵畏、二甲硫吸磷、樂果、敵百蟲、馬拉硫磷等。 特點：劇毒，易分解，在環(huán)境中殘留時間短，在動植物體內(nèi)不易蓄積。 3、氨基甲酸酯類農(nóng)藥 該類農(nóng)藥均具有苯基N烷基氨基甲酸酯的結(jié)構(gòu)，主要產(chǎn)品有西維因、特米克等。它們與有機磷農(nóng)藥一樣，具有抗膽堿酯酶作用，中毒癥狀也相同，但中毒機理有別。 特點：在環(huán)境中易分解，在動物體內(nèi)也能迅速分解，屬于低殘留農(nóng)藥。 4、除草劑 常用的除草劑有2，4-D（2，4二氯苯氧基醋酸）和2，

25、4，5-T（2，4，5-三氯苯氧基醋酸）及其脂類，它們能除滅許多闊葉草，但對許多狹葉草無害。 特點：此類藥劑在植物體內(nèi)不轉(zhuǎn)移，不傳導(dǎo)，對人、畜毒性不大，在環(huán)境中會被逐漸分解。 三、農(nóng)藥在土壤中的遷移、降解及殘留三、農(nóng)藥在土壤中的遷移、降解及殘留 1、農(nóng)藥進入土壤的主要途徑： 在田間施用農(nóng)藥時，大部分落入土壤，噴灑在植物體上的部分農(nóng)藥，也因風吹雨淋進入土壤。有人觀察，施在農(nóng)田的殺蟲劑有56%進入土壤造成殘留； 使用浸種、拌種、毒谷等施藥方式，或者將農(nóng)藥直接撒至土壤中； 用飛機噴灑農(nóng)藥，約有50%的農(nóng)藥落到土壤，也有一部分農(nóng)藥吸附在空氣飄塵上，隨氣流擴散，降雨時隨雨水進入土壤。 2、農(nóng)藥在土壤中的

26、殘留 進入土壤的農(nóng)藥，受各種化學、物理、生物作用，開始發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化及降解，存在于土壤還未能被降解的農(nóng)藥稱為殘留農(nóng)藥。影響農(nóng)藥在土壤中殘留的因素，一是農(nóng)藥的化學性質(zhì)，二是土壤的物理化學性質(zhì)。 農(nóng)藥在土壤中的存在時間常用兩種概念來表示：即半衰期和殘留量。半衰期是指農(nóng)藥因降解等原因使其濃度減少一半所需要的時間；殘留量是指還未被降解而繼續(xù)存在于土壤中的農(nóng)藥，單位是mg/kg，殘留量R用下式計算： R=c0e-kt 式中：c0農(nóng)藥在土壤中的初始含量；t農(nóng)藥在土壤中的衰減時間；k常數(shù)。 不同類型的農(nóng)藥在土壤中殘留的時間： 有機氯農(nóng)藥 殘留58年； 除草劑類 殘留1年左右； 有機磷 小于30天或幾天； 甲酸

27、酯類 小于30天或幾天 3、農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化 進入土壤的化學農(nóng)藥，一部分被土壤膠體吸附，一部分隨土壤水擴散遷移，還有一部分因揮發(fā)進入大氣。 土壤膠體對農(nóng)藥的吸附 土壤中的膠體有無機膠體、有機膠體以及無機有機膠體。土壤對農(nóng)藥的吸附有物理吸附和物理化學吸附。不同的膠體對化學農(nóng)藥的吸附能力不同，其吸附能力大小順序為： 有機膠體蛭石蒙脫石伊利石綠泥石高嶺土 土壤對農(nóng)藥吸附能力的大小，關(guān)系到農(nóng)藥在土壤中的有效性和土壤對農(nóng)藥的凈化能力。土壤對農(nóng)藥的吸附力越強，農(nóng)藥在土壤中的有效性越低，而土壤對農(nóng)藥的凈化效果越好。土壤 對農(nóng)藥的吸附是有條件的，在一定的條件下可形成吸附平衡，一旦條件發(fā)生變化，被吸附的農(nóng)

28、藥又可能釋放出來。因此，土壤對農(nóng)藥的吸附是有限的、暫時的，只是在一定條件下對農(nóng)藥的緩沖解毒作用，而沒有使化學農(nóng)藥得到真正的降解。 土壤中農(nóng)藥的隨水遷移 土壤干燥時，農(nóng)藥被土壤吸附，很難擴散。遇降雨和灌溉，隨著土壤水分的增加，由于水的極性大于有機農(nóng)藥，因此水占據(jù)了土壤礦物表面把農(nóng)藥從土壤表面驅(qū)走，尤其是易溶性農(nóng)藥進入土壤水中，易隨水遷移。 土壤中的農(nóng)藥隨水遷移的形式有兩種：一是溶解度大的農(nóng)藥可直接隨水遷移；二是難溶性農(nóng)藥吸附在土壤膠體上進行水的機械遷移。隨水遷移的結(jié)果可使化學農(nóng)藥進入江、河、湖、海，造成水體污染，嚴重者可造成人、畜中毒。 土壤中農(nóng)藥的揮發(fā) 土壤中的農(nóng)藥會以氣體揮發(fā)形式進入大氣。揮

29、發(fā)速度決定于農(nóng)藥本身的溶解度、蒸汽壓和近地表空氣層的擴散速度。 揮發(fā)能力比較強的化學農(nóng)藥有：甲基對硫磷、毒殺酚、西維因、對硫磷、地亞農(nóng)、六六六、七氯等。 4、農(nóng)藥在土壤中的降解 農(nóng)藥在土壤中的降解包括光化學降解、化學降解和微生物降解。 光化學降解：指土壤表面接受太陽輻射能和紫外線光譜等能流而引起農(nóng)藥的分解作用。由于農(nóng)藥分子吸收光能，使分子具有過剩的能量。這種過剩的能量可以通過熒光和熱的形式釋放出來，使化合物回到原來的狀態(tài)；但是這種過剩的能量也可以產(chǎn)生光化學反應(yīng)，使農(nóng)藥分子發(fā)生光化學分解、光氧化、光水解或光異構(gòu)化，其中光分解反應(yīng)是最重要的一種。光分解的機理是農(nóng)藥接受輻射的能量足以使農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)中

30、的C-C鍵和C-H鍵發(fā)生斷裂，引起農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化，使農(nóng)藥發(fā)生分解或消失 化學降解：化學降解包括水解和氧化。 微生物降解： 土壤中的微生物能夠通過各種生物化學作用參與分解土壤中的有機農(nóng)藥。由于微生物的菌種不同，破壞化學物質(zhì)的機理和速度也不同，土壤中微生物對有機農(nóng)藥的生物化學作用主要有：脫氯作用、氧化還原作用、脫烷基作用、水解作用、環(huán)裂解作用等。 第五節(jié)第五節(jié) 土壤污染的防治土壤污染的防治 一、控制和消除土壤污染源一、控制和消除土壤污染源 1、控制和減少工業(yè)“三廢”排放量 2、堅強污水灌溉區(qū)土壤的監(jiān)測和管理 3、合理施用化肥和農(nóng)藥 4、增加土壤容量和提高土壤凈化能力 5、農(nóng)家肥、化學肥料配合施

31、用 6、禁用垃圾肥，慎用污泥肥料 二、防治土壤污染的措施二、防治土壤污染的措施 1、施加抑制劑 向土壤中施加改良性抑制物（如石灰、磷酸鹽、硅酸鈣等），使它們與土壤中的重金屬作用生成難溶化合物，降低重金屬在土壤及植物體內(nèi)的遷移能力。 2、控制土壤氧化-還原狀況 采用土壤淹水和涼曬的辦法，改變土壤的氧化-還原條件，控制土壤污染物的遷移轉(zhuǎn)化。如：在水稻抽穗到成熟期，大量吸收土壤中的無機成分，重金屬易被水稻吸收，此時淹水可明顯地抑制水稻對土壤中鎘的吸收。 3、改變耕作制度 通過土壤耕作改變土壤環(huán)境條件，可消除某些污染物的危害。旱田、水田輪作、蔬菜與糧食作物輪作。 4、客土深翻 對輕度污染的土壤和小面積

32、污染的土壤可采用深耕的辦法，將上下土層翻動混合，使表層土層污染物含量降低。 5、制定農(nóng)藥的容許殘留量 根據(jù)農(nóng)藥對人體的毒理反應(yīng)確定農(nóng)藥的容許殘留量。 ADI=最大一日容許量1% 殘留容許量=ADI體重（kg）/食品系數(shù)kg/（人d） 6、禁止和嚴格限制難降解農(nóng)藥的施用。 7、根據(jù)土壤營養(yǎng)狀況，合理選用不同類型的化學肥料。 8、研制可降解地膜，回收費舊地膜。 -返回- 第四章第四章 固體廢物與環(huán)境固體廢物與環(huán)境 本章要點：本章要點： 1、固體廢物的種類及危害 2、固體廢物利用的主要技術(shù)方法 3、有毒害固體廢物的安全處理處置 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 第一節(jié) 概 述 第二節(jié) 主要工礦業(yè)固 體廢物的處理

33、利用 第三節(jié) 工業(yè)有害廢渣 的處置 第四節(jié) 城市垃圾的處 理 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 一、一、 固體廢物的定義固體廢物的定義 固體廢物通常指人類生產(chǎn)和生活中丟棄的固體和泥狀物質(zhì)。（工業(yè)廢渣、生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢物） 廢物是一個相對的概念，此處無用別處用。 廢物具有兩重性：再生利用有益，廢而不用便為害。 二、二、 固體廢物的來源和分類固體廢物的來源和分類 資源開發(fā)、加工、利用廢物（垃圾） 從資源到廢物，人既是資源的利用者，又是廢物垃圾的制造者。 固體廢物分類方法有多種： 按化學性質(zhì)可分為：有機廢物和無機廢物； 按其危害性可分為：有害廢物和一般廢物； 按生產(chǎn)來源可分為：礦業(yè)固體廢物、工業(yè)固體廢物、城

34、市 垃圾、農(nóng)業(yè)固體廢物、放射性廢物。在工業(yè)廢物中又把有害、易燃、易爆、腐蝕性、傳染性、放射性廢物列為有害固體廢物。 固體廢物分類、來源和主要組成見下表。 分類 來源 主要組成物 礦業(yè)廢渣 礦山、選冶 廢礦石、尾礦、金屬、廢木磚瓦、石灰等 冶金、交通、機械 金屬、礦渣、砂石、陶瓷、邊角料、涂料、管道、粘接劑、廢木、塑料、廢汽車、橡膠、煙塵等工業(yè)廢物 煤炭、電力工業(yè) 煤矸石、木材、金屬、爐渣、粉煤灰、煙塵 食品加工 肉類、谷類、果類、蔬菜、煙草 橡膠、皮革塑料業(yè) 橡膠皮革、塑料、纖維、燃料、金屬等 造紙、印刷業(yè) 碎木、化學藥劑、金屬填料、木質(zhì)素、塑料等 石油化工 化學藥劑、塑料、橡膠、陶瓷、瀝青、

35、涂料等 電器儀表工業(yè) 金屬、玻璃、木材、橡膠、塑料、化學藥劑等 紡織服裝業(yè) 布頭、纖維、橡膠、塑料、金屬等 建筑材料 金屬、水泥、粘土、陶瓷、石膏、石棉、砂石等 城市垃圾 居民生活 食物垃圾、塑料、紙屑、玻璃、陶瓷家電器、廢電池、碎磚瓦、雜品、糞便等 商業(yè)機關(guān) 廢器具、廢建材、廢汽車、廢電器及生活垃圾 市政維護管理部門 碎磚瓦、灰渣、污泥土、樹葉、廢舊金屬等 放射性廢物 核工業(yè)、核電站、醫(yī)院、科研單位 金屬、含放射性廢渣、粉塵、污泥、器具、勞保用品、建筑材料等 我國工礦業(yè)固體廢物1981年為3.8億噸，1985年5.2億噸，1990年為5.8億噸，1992年為6.0億噸，1998年全國工業(yè)固體

36、產(chǎn)量8.0億噸，其中城市固體廢物占47。 工礦固體廢物最主要的是：尾礦、次煉廢渣、粉煤灰、爐渣、煤矸石等。 1990年全國工礦固體廢物處理量達4884萬噸，處置量3.2萬噸，處理處置率達64，還有36的 固體廢物隨意堆放或到入江河湖海。 我國大中城市，人均日產(chǎn)生活垃圾0.85kg，全國年總產(chǎn)量8000萬噸左右。加上排泄物，我國城鎮(zhèn)居民年產(chǎn)垃圾和糞便1.5億噸。全國2/3的城市陷入垃圾重圍。 我國城市垃圾處理率不到6。固體廢物對環(huán)境的壓力愈來愈大。 三三 固體廢物的污染途徑及危害固體廢物的污染途徑及危害 1.污染途徑 固體廢物中的有害、有毒成分通過大氣、水、土壤、生物、食物鏈等途徑污染環(huán)境影響生

37、態(tài)平衡，影響人類正常生產(chǎn)和生活，影響人體健康。 2.危害 污染水體：直接傾倒入水體，降水淋濾進入水體，山洪沖入水體。 造成大氣污染：粉塵飛揚，散發(fā)有害氣體。 污染土壤：堆放淋濾、垃圾肥、污泥肥。 傳染疾病：病菌傳播 占用土地：垃圾包圍城市，堆放場地緊張，消耗人力、物力、財力。我國固體廢物占地5.8億米2。 影響市容市貌，影響自然風景。 傷害觀感，影響人的情緒，從而影響人的正常工作，學習，生活。 潛在危害：垃圾爆炸，有害有毒物泄漏，垃圾豬，垃圾羊、雞，通過食物鏈毒害人類。 四、四、 固體廢物處理與處置及其意義固體廢物處理與處置及其意義 充分利用資源，再生利用，物盡其用。 避免二次污染。 環(huán)境效益

38、實現(xiàn)垃圾無害化。 第二節(jié)第二節(jié) 主要工礦業(yè)固體廢物的處理利用主要工礦業(yè)固體廢物的處理利用 工礦業(yè)固體廢物數(shù)量大，品種多，利用困難，采礦、冶金、煤炭、電力、化工、建材等部門是生產(chǎn)固體廢物的大戶，對這些主要工礦業(yè)固體廢物的處理目前主要是各種廢渣的處理利用。 一 、廢石和尾礦的處理 二、 高爐渣的處理和利用 三、 鋼渣的處理和利用 四、 煤灰渣的處理和利用 五 、煤矸石的處理和利用 一、一、 廢石和尾礦的處理廢石和尾礦的處理 廢石、尾礦已占大量土地堆放，已堆滿為患，污染環(huán)境，對它們的以處置為主要處理方法有以下幾種： 1.物理法：噴水、泥土覆蓋，以防風吹雨淋流失造成環(huán)境污染 2.植物法：種草、植樹覆蓋

39、、永久固定。 3.化學法：用化學試劑與尾礦表層發(fā)生化學反應(yīng)，生成抵抗水和空氣作用的外殼。 4.礦山土地復(fù)原法：廢礦入坑，蓋土植樹。 二二 高爐渣的處理和利用高爐渣的處理和利用 高爐渣是在高爐煉鐵時產(chǎn)生的，它由礦石中脈石、燃料中的灰分和熔劑中的非揮發(fā)組份形成的礦渣。我國生產(chǎn)1噸鐵產(chǎn)生0.60.7噸高爐渣。高爐渣有煉鋼生鐵渣，鑄造生鐵渣和錳鐵渣，其主要成分是鈣、硅、鐵、錳、硫的氧化物。 利用1：高爐渣經(jīng)水淬成為水渣，磨細后可作為水泥的良好混合材料，可制磚瓦、混凝土砌塊等，水渣還可以用作道路材料，穩(wěn)定地基材料等。 利用2：將熔融高爐渣潑成510cm厚渣層，噴水凝固，再經(jīng)破碎篩分為碎石，可作為抗磨蝕、

40、耐火材料，用作混凝土骨料和道路材料，用于公路、橋梁、機場、工民建筑等。 利用3：高爐渣也可經(jīng)其它一些處理方式，形成浮石、膨珠、渣棉等，用作不同用途的建筑材料。 三、三、 鋼渣的處理和利用鋼渣的處理和利用 鋼渣是煉鋼過程排出的廢渣，其成分為鈣、鐵、硅、鎂、鋁、錳、磷等的氧化物，其中鈣、鐵、硅氧化物占絕大部分。 1、 鋼渣熱潑成碎石利用 將熔融鋼渣潑成30cm厚的渣層，噴適量水，使其凝固，然后鏟起、破碎、篩分成鋼渣碎石，可作為煉鋼、煉鐵的材料。因鋼渣碎石不滑移，強度高，耐磨，耐蝕，所以特別適宜作為路基材料。 2、水淬鋼渣及利用 鋼渣經(jīng)水淬后成為水淬鋼渣，可作為煉鐵熔劑，鋼渣水泥等，還可做肥料。 四

41、四 、煤灰渣的處理和利用、煤灰渣的處理和利用 煤灰渣包括爐渣、粉煤灰、水淬溶渣，大部分來自熱電廠，一部分來自煙囪除塵，小部分來自供熱鍋爐排渣。從燃煤電站煙囪捕獲的細灰稱為粉煤灰。爐底排出口為爐渣，爐渣可用于鋪路。 我國燃煤電廠平均每燃1t 煤產(chǎn)生粉煤灰250300kg。 1995年全國粉煤灰產(chǎn)量為1.05億噸。 煤灰渣主要成分為氧化鋁、氧化硅、氧化鐵等。 1、 煤灰渣作墻體材料 粉煤灰與少量的爐渣、礦渣，再與一定量的石灰、石膏和水拌合后，可制蒸汽養(yǎng)護磚、砌磚、大型墻板等。 可生產(chǎn)輕質(zhì)建材、砌磚、空心砌磚；可減輕基礎(chǔ)負荷、節(jié)省能耗、降低建筑造價。 2 、利用粉煤灰生產(chǎn)水泥 粉煤灰屬于火山質(zhì)材料，

42、具有膠凝性，150m。粉煤灰的化學成分：SiO2 ，Al2O3為主；粒徑100時，先將瀝青、石蠟或聚乙烯與干廢物進行熱塑混合，再經(jīng)冷卻，使混合物固化；或者將熱塑劑涂在廢物外表面再進行固化。此法適用于處理有毒無機物，不適于處理有機物和強氧化劑類污染物（硝酸鹽、氯化鹽等）。 4）有機物聚合法：此法將一種單體有機物與廢物充 分混合，然后加入催化劑，使之生成聚合物，這種方法適用于處理有毒有機物，不能用來處理酸性和強氧化劑。 5）包裹法：此法為利用粘合劑將廢物顆粒包裹住?？墒褂蒙倭烤鄱《?，使廢物形成立方體，然后將一些高密度的聚乙烯溶化在立方體的整個表面，形成一個包裹套。該法處理的廢物具有極高的抗水性和

43、抗腐蝕性，并能承受很大的壓力。適用于處理劇毒的可溶無機物，不能處理強氧化劑。4 、化學法、化學法 這是一種利用廢物的化學性質(zhì)，將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害的最終產(chǎn)物的方法。最普通的是用酸堿中和、氧化還原和沉淀法。 5 、生物法、生物法 即用生物降解法解除有機廢物的毒性。其方法有：活性淤泥法、滴濾池、生物濾池、氣化池法、氧化塘法，以及土地處理法等。 第四節(jié)第四節(jié) 城市垃圾的處理城市垃圾的處理 城市垃圾的主要成分 城市垃圾處理原則 城市垃圾的處理方法 城市垃圾的回收 一一 城市垃圾的主要成分城市垃圾的主要成分 城市垃圾是指日常生活中或者為城市日常生活提供服務(wù)的活動中產(chǎn)生的固體廢物。前已所述，城市垃圾是固體

44、廢物的主要部分，從數(shù)量上講，位居第三。 我國城鎮(zhèn)居民年產(chǎn)垃圾1.5億噸，并以10%的年增長速率增加，2/3的城市陷入垃圾重圍。 我國城市垃圾無害化處理率不到6%。 城市垃圾包括： 1）居民生活垃圾（食物垃圾、穿著品垃圾、居室建筑維修垃圾、日常用品及家具家電、雜品），其中毒性污染較大的有電池、塑料、易燃品。 2）一些輕工廠的垃圾（磚、木、土、紙、金屬）。 3）商業(yè)、市交、機關(guān)垃圾（管道碎物體、瀝青、廢車、廢電器、廢紙、陶瓷、玻璃、金屬、塑料、雜品等）。 4）市政維護管理部門垃圾（碎瓦片、樹枝葉、廢鍋爐、灰渣、污泥、管道、建筑垃圾等） 按化學成分可將垃圾劃分為有機、無機兩類，兩者數(shù)量比例，與城市人

45、口、生活水平、能源結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。 以燃煤為主的居民區(qū)，垃圾中有機物約占2030%，無機廢物占60 80%；燃氣區(qū)垃圾中有機物比例可上升到70%。如，我國天津市，氣化前全市垃圾中有機物含量為29%，爐渣67%，其它4%，氣化后垃圾中有機物平均為55%，最高達70%。北京市1983年生活垃圾中有機物占32%，爐灰渣65%，實現(xiàn)氣化后，有機質(zhì)上升到76%。（現(xiàn)在日產(chǎn)生活垃圾9000多噸，8個垃圾轉(zhuǎn)運站，街頭垃圾桶50000多個，7個占地5000余畝的垃圾場已基本堆滿。 我國的城市垃圾產(chǎn)量隨城市的發(fā)展增長速度較快，1989年我國城市生活垃圾的年清運量為6291104t，到1996年已達到1082510

46、4t，增長了72.1%。2000年我國城市垃圾產(chǎn)生總量達1.2108t。 據(jù)統(tǒng)計，目前我國城市人均年產(chǎn)生活垃圾440kg。200萬人口以上的城市人均日產(chǎn)生活垃圾0.620.98kg，中小城市1.11.3kg。生活垃圾產(chǎn)量的60%集中在全國50萬以上人口的52座重點城市。 上海市（1283.4萬人口）是我國垃圾產(chǎn)量最集中的地區(qū)：年產(chǎn)垃圾1500萬噸，居全國之首。（平均日產(chǎn)生活垃圾8000噸，建筑垃圾3000噸，糞便7500噸，工業(yè)垃圾22000噸。） 如何妥善的解決城市垃圾問題，以是我國面臨的一個重要城市管理問題和環(huán)境問題。 城市食品垃圾城市食品垃圾 據(jù)北京垃圾渣土管理處的負責人介紹，近年北京食

47、品垃圾呈穩(wěn)步上升趨勢，占垃圾總量的17%左右，平均每天約產(chǎn)生1600噸的剩菜剩飯泔水。 不僅在北京，其他城市包括縣城的飯店、酒樓等餐飲場所浪費造成的食品垃圾也相當嚴重。一封材料顯示，僅上海市每天就有1200噸剩菜剩飯。全聚德上海一個店每天產(chǎn)生1000多公斤剩菜剩飯。 調(diào)查表明，中高檔飯店飯菜浪費較多，拿公款吃喝的人一般出手大方，浪費嚴重。目前食品的浪費由以前的主食轉(zhuǎn)向副食。 有人統(tǒng)計，現(xiàn)在全國每年1000多億元的公款吃喝，浪費掉的不少于總數(shù)的1/3。 二、二、 城市垃圾處理原則城市垃圾處理原則 1、 綜合處理原則 2 、廢物利用原則 3、 固體廢物處理標準化原則 4 、分類處理原則 5 、及時就地處理原則 1、 綜合處理原則 在查清城市垃圾數(shù)量和成分的基礎(chǔ)上，做出全面的綜合的處理規(guī)劃。將一個城市的垃圾集中在一個或幾個地點（處理場），根據(jù)垃圾的類型、特性，既分別處理，又把各種處理過程結(jié)合起來成為一個綜合的整體處理系統(tǒng)。把全過程的物質(zhì)、能量進行合理的調(diào)配利用。綜合利用，并實現(xiàn)垃圾的再生利用，以減少垃圾最終