第三章 土壤污染概述

1、1第三章 土壤污染概述2土壤環(huán)境問題土壤環(huán)境問題 土壤生態(tài)環(huán)境破壞問題 土壤侵蝕 水土流失 土壤沙化 土壤鹽堿化 土壤酸化等 土壤污染問題34土壤侵蝕 土壤侵蝕是指土壤或成土母質(zhì)在外力（水、風(fēng)）作用下被破壞剝蝕、搬運(yùn)和沉積的過程。 廣泛應(yīng)用的“水土流失”一詞是指在水力作用下，土壤表層及其母質(zhì)被剝蝕、沖刷搬運(yùn)而流失的過程。 5土壤沙化 自然因素和人為活動(dòng)共同作用的結(jié)果。我國北方降水稀少，植被稀疏，加之全球氣候變暖，持續(xù)干旱少雨，對土地沙化起到了加劇作用。然而，人口增長對生態(tài)環(huán)境容量的壓力，“五濫”等人為因素是造成土地沙化擴(kuò)展的根本原因：濫牧，濫伐，濫挖，濫墾，水資源的無序利用。 6土壤鹽堿化土壤

2、鹽堿化，又稱土壤鹽漬化或土壤鹽化，是指土壤含鹽量太高（超過0.3%），而使農(nóng)作物低產(chǎn)或不能生長。土壤中可溶性鹽類隨水向表層移動(dòng)并積累下來，而使可溶性鹽(如石膏)含量超過0.1%或0.2%。 土壤中鹽分的主要來源是風(fēng)化產(chǎn)物和含鹽的地下水。灌溉水含鹽和施用生理堿性肥料也可使土壤中鹽分增加。土壤鹽堿化后，土壤溶液的滲透壓增大，土體通氣性、透水性變差，養(yǎng)分有效性降低，植物不能正常生長。7土壤酸化 土壤吸收性復(fù)合體接受了一定數(shù)量交換性氫離子或鋁離子，使土壤中堿性(鹽基)離子淋失的過程。 酸化是土壤風(fēng)化成土過程的重要方面，導(dǎo)致pH值降低，形成酸性土壤，影響土壤中生物的活性，改變土壤中養(yǎng)分的形態(tài)，降低養(yǎng)分的

3、有效性，促使游離的錳、鋁離子溶入土壤溶液中，對作物產(chǎn)生毒害作用。8土壤酸化 活性酸活性酸 是土壤溶液中氫離子濃度的直接反映，其強(qiáng)度用pH來表示。土壤pH越小，表示土壤活性酸越強(qiáng)。 潛性酸潛性酸 其由交換態(tài)的氫離子和鋁離子等離子決定。當(dāng)這些離子處于吸附態(tài)時(shí)，潛性酸不顯示出來。當(dāng)它們被交換入土壤溶液后，增加其氫離子濃度，才顯示出酸性來。是可逆的過程。 9v第一節(jié) 土壤污染概述v第二節(jié) 土壤重金屬污染v第三節(jié) 土壤有機(jī)污染10第一節(jié) 土壤污染概述v土壤污染的概念及評價(jià)指標(biāo)v土壤背景值、土壤環(huán)境容量的定義v土壤凈化的含義及主要機(jī)理v了解土壤污染的來源、類型及主要污染物11一、土壤污染與凈化一、土壤污染

4、與凈化 1 1、土壤污染、土壤污染（1 1）土壤污染定義）土壤污染定義人類活動(dòng)產(chǎn)生的人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物污染物進(jìn)入土壤并進(jìn)入土壤并積積累累到到一定程度一定程度，引起，引起土壤質(zhì)量惡化土壤質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。污染物：o日本學(xué)者館捻，人工引入土壤的化學(xué)物質(zhì)；o荷蘭迪哈納，土壤中出現(xiàn)的新的化合物，特別是有毒化合物，土壤原來含有的化合物不應(yīng)包括在內(nèi)，主要是指合成化合物； 污染物是指與人為活動(dòng)有關(guān)的各種對人體和生物有害的物污染物是指與人為活動(dòng)有關(guān)的各種對人體和生物有害的物質(zhì)質(zhì)，包括化學(xué)農(nóng)藥、重金屬、放射性物質(zhì)、病原菌等12（2 2）土壤環(huán)境容量）土壤環(huán)境容量土壤背景值土壤背景值：指土壤在無污染或未污

5、染時(shí)元素含量，特別是有害元素的含量。是指一定區(qū)域和時(shí)間范圍內(nèi)土壤中某些成分的代表性背景含量。 無污染與未污染是相對于污染環(huán)境而言的，它指距污染源很遠(yuǎn)，污染物不易達(dá)到、而且生態(tài)條件正常的地區(qū)。 區(qū)域：母質(zhì)區(qū)域：母質(zhì)時(shí)間：歷史時(shí)間：歷史13土壤背景值意義： 環(huán)境科學(xué)的基礎(chǔ)工作 為農(nóng)業(yè)、牧業(yè)服務(wù) 地方病的診治14土壤環(huán)境容量土壤環(huán)境容量：土壤中的有害物含量從背景值起到達(dá)污染水平值之間的濃度范圍就是土壤的環(huán)境容量。是針對土壤中的有害物質(zhì)而言的。污染水平：在生物開始表現(xiàn)受害癥狀時(shí)的土壤有害物質(zhì)濃度稱為臨界濃度或稱土壤達(dá)到了污染水平。 對于耐性強(qiáng)的植物，土壤的污染水平就應(yīng)當(dāng)以其體內(nèi)有害物達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的土

6、壤濃度作為土壤污染的標(biāo)準(zhǔn)。影響因素：影響因素： 土壤條件土壤條件 生物條件生物條件15（3）土壤污染指標(biāo)a. 植株減產(chǎn)10%時(shí)土壤中污染物的濃度b. 植物可食部分的污染物濃度達(dá)到國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)土壤中污染物的濃度c. 土壤中污染物的背景值（X）加3倍的標(biāo)準(zhǔn)差（S），即X+3S 16（4）土壤污染特點(diǎn) 隱蔽性 富集作用 主要通過植物表現(xiàn)毒性 持久性172、土壤凈化（1）土壤凈化的含義）土壤凈化的含義指土壤本身通過吸附、分解、遷移、轉(zhuǎn)化，而使土壤污指土壤本身通過吸附、分解、遷移、轉(zhuǎn)化，而使土壤污染物的染物的有效濃度有效濃度降低，直至消失的過程降低，直至消失的過程18（2）土壤凈化的機(jī)理）土壤凈化

7、的機(jī)理： 物理作用物理作用：揮發(fā)、稀釋、擴(kuò)散；決定因素有溫度、濕度、土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)、污染物特性 化學(xué)作用：化學(xué)作用：溶解、氧化還原、化學(xué)降解、化學(xué)沉淀作用，使污染物遷出土壤外，轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)，或變成難溶物不被植物吸收，而不改變土壤的結(jié)構(gòu)和功能 物理化學(xué)作用：物理化學(xué)作用：土壤中有機(jī)和無機(jī)膠體的吸附、解吸、代換等過程 生物化學(xué)作用：生物化學(xué)作用：土壤微生物和動(dòng)物降解污染物，植物吸收積累污染物19 土壤被污染物污染的程度，決定于進(jìn)土壤被污染物污染的程度，決定于進(jìn)入土壤的污染物的數(shù)量、強(qiáng)度和土壤自身入土壤的污染物的數(shù)量、強(qiáng)度和土壤自身凈化能力的大小。凈化能力的大小。積累積累凈化凈化土壤污染土壤污染2

8、0（1）、工業(yè)污染源按產(chǎn)品分 冶金工業(yè) 化學(xué)工業(yè) 輕工業(yè) 石油工業(yè) 電力 紡織工業(yè) 機(jī)械工業(yè) 建材工業(yè)廢氣廢渣土土壤壤廢水二、土壤污染源21（2）農(nóng)業(yè)污染源 農(nóng)藥、化肥及農(nóng)用塑料薄膜造成土壤污染，雖然主要是工業(yè)產(chǎn)品造成，但主要仍由于農(nóng)業(yè)活動(dòng)所引起，所以，稱它們?yōu)檗r(nóng)業(yè)污染源。22 化學(xué)農(nóng)藥 產(chǎn)量高2000萬噸（全球/年），我國50多萬噸 品種多500多種 化肥 產(chǎn)量高7000萬噸（我國，1991年數(shù)據(jù)） 利用率低30%左右 有毒元素23 農(nóng)用塑料薄膜塑料薄膜覆蓋技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)始于70年代，提高地溫，保持土壤水分，抑制雜草生長，調(diào)節(jié)土壤營養(yǎng)，抑制鹽堿上升等功能。在各種蔬菜、農(nóng)作物、苗木培育、改良鹽堿地

9、等方面均取得極其明顯的效果增產(chǎn)增收。塑膜面積已達(dá)226.67萬公頃，農(nóng)用薄膜數(shù)量超過百萬噸。24塑料薄膜覆蓋技術(shù)的問題作物農(nóng)作物生長后期的早衰，產(chǎn)品品質(zhì)相對低土壤理化性質(zhì)土壤肥力的降低，水分、養(yǎng)分、空氣、熱量的傳導(dǎo)受阻（薄膜碎片）。塑料污染土壤和農(nóng)產(chǎn)品的污染問題。25塑料污染26（3）交通污染源有機(jī)污染物：PAHs等；有機(jī)物熱裂化、焦化、燃燒等過程中生成。每燃燒1克的汽油可生成1250.4微克的BaP。無機(jī)污染物：Pb及其化合物；汽油添加劑（防爆）。在公路兩側(cè)100米范圍內(nèi)，土壤中含鉛量可高達(dá)1000ppm。全世界有汽車兩億輛，所使用的四乙基鉛達(dá)到40萬噸，成為土壤的重要污染源無鉛汽油27 P

10、AHs Na Ac Fl Phen An Flur Py BaA Chry BeP BkF BaP 10 - 60 目 12.3 2.95 15.8 117 5.90 98.4 72.2 26.3 39.2 59.9 1.65 33.5 60 -150目 24.9 3.44 16.4 122 5.83 89.3 77.2 26.5 45.8 71.3 1.7 33.1 150目 37.0 6.23 35.8 213 10.6 181 132 47.6 79.3 127 5.08 66.4 塵土樣品中PAHs濃度(ng/g)28（4）生活污染源 生活廢物的土地處理。煤灰、煤渣，生活垃圾29三、土

11、壤污染發(fā)生類型三、土壤污染發(fā)生類型根據(jù)土壤污染的發(fā)生途徑，可把土壤污染類型分為：w水體污染型：沿河流或干支渠呈枝形片狀分布w大氣污染型：以污染源為中心呈環(huán)狀或帶狀分布，長軸沿主風(fēng)向伸長w農(nóng)業(yè)污染型：與化肥、農(nóng)藥的數(shù)量、種類、利用方式及耕作制度有關(guān)。w固體廢棄物污染30四、土壤中主要污染物四、土壤中主要污染物有機(jī)物類重金屬放射性物質(zhì)致病微生物化學(xué)肥料農(nóng)藥、多環(huán)芳烴（PAHs）等Cd、Cr、Hg、Pb、Zn、Cu、NiCs147NO3-病原菌31污染物分類32第二節(jié) 土壤重金屬污染q了解土壤重金屬污染的特點(diǎn)q以汞為例，分析土壤中重金屬的主要遷移轉(zhuǎn)化過程33土壤中常見重金屬： 主要有汞、鎘、鉛、銅、

12、砷、鉻、鎳等。主要來源： 母巖、污水灌溉、農(nóng)藥、化肥一、土壤中重金屬的來源34巖石-土壤-植物中元素的相關(guān)性 35土壤重金屬污染的特點(diǎn)v積累性一般易于在土壤表層積累v難治理性不降解，一旦表現(xiàn)出毒害作用，就難以消除v危害性易在植物體內(nèi)富集，影響作物生長、農(nóng)產(chǎn)品安全、人類健康；危害性強(qiáng)弱與重金屬形態(tài)有關(guān)36二、主要重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化37一 汞1 汞在土壤中的含量和形態(tài)（1）含量背景值：未受污染土壤中汞的背景值約在0.0l0.15毫克/千克。影響含量的因素：成土母質(zhì)沉積巖比火成巖易于富集;成土過程石灰?guī)r風(fēng)化的土壤0.047，花崗巖風(fēng)化的土壤0.026毫克/千克；污染程度城市土壤高于農(nóng)村土壤水俁

13、病水俁病3839（2）形態(tài)影響因素：pH值、氧化還原條件以及配位體有關(guān)。存在形態(tài)：離子吸附和共價(jià)吸附的汞（被粘土礦物和腐殖質(zhì)所吸附）、可溶性汞、難溶性汞（如磷酸汞、碳酸汞和硫化汞）。按化學(xué)組成存在有金屬汞、無機(jī)汞和有機(jī)汞。402 汞在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化 在正常的土壤Eh和pH值范圍內(nèi)，汞能以元素汞存在，是土壤中汞的重要特點(diǎn)。 硫化汞可看作為土壤汞化物轉(zhuǎn)化的最終產(chǎn)物。（1）吸附固定主要吸附載體：土壤有機(jī)質(zhì)腐殖質(zhì)吸附的汞比粘土礦物吸附的汞高二倍；土壤有機(jī)質(zhì)增加1%，汞的固定率可提高30%；去除腐殖質(zhì)后，黑土和紅壤對汞的固定率下降50%左右。土壤粘土礦物pH高時(shí)，汞主要被粘土礦物吸附；pH低時(shí)主要被腐

14、殖質(zhì)吸附。411111142主要吸附作用：電性吸附（庫侖力）離子態(tài)汞易被粘土礦物吸附。絡(luò)合（配位）吸附土壤中的RSH和RNH2等有機(jī)物絡(luò)合汞。吸附的汞積聚在土壤表層。土壤對汞的吸附是相當(dāng)牢固的，用水或EDTA絡(luò)合劑都很難把吸附的汞浸提出來。43（2）氧化還原汞有三種價(jià)態(tài)：0、+1、+2。44（3）甲基化作用 不溶性的無機(jī)汞易被生物吸收的有機(jī)汞45食物鏈人體46（4）絡(luò)合與螯合作用 土壤溶液中存在的無機(jī)和有機(jī)配位體，最常見的無機(jī)配位體有Cl-、SO42-HCO3-、OH-，在某些情況下還有氟、硫化物和磷酸鹽等，能與汞生成絡(luò)離子。自然環(huán)境中最常見的是Cl-和OH-。 可提高汞的溶解度和遷移能力氧氣

15、充足海水47（5）揮發(fā)作用 受微生物群體所調(diào)節(jié)，如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和幾種特殊的假單胞菌族能將Hg2+還原為元素汞，使元素汞因蒸汽壓升高而揮發(fā)掉。48升汞泄露急救常識 泄漏：隔離泄漏污染區(qū)，限制出入。建議應(yīng)急處理人員戴自給式呼吸器，穿防毒服。不要直接接觸泄漏物。 小量泄露：避免揚(yáng)塵，用潔凈的鏟子收集于干燥、潔凈、有蓋的容器內(nèi)。 大量泄露：用塑料布、帆布覆蓋，減少飛散。然后收集、回收或運(yùn)至廢物處理場所處置。 49升汞攝入急救常識 吸入：迅速脫離現(xiàn)場至新鮮空氣處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。 誤食：誤服者用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫(yī)。 皮膚接觸：

16、脫去被污染衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。 眼睛接觸：提起眼瞼，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。 50二 鎘1、來源鎘礦、鎘冶煉廠；常與含鋅礦物共存；燃油和輪胎2、含量未受污染土壤中鎘的背景值約在0.0l0.7毫克/千克（ 0.06）。污染土壤含鎘量可達(dá)10mg/kg，煉鋅廠的土壤1700mg/kg。3、危害鎘入植物體后，對某些酶的活性基團(tuán)(SH)有特別強(qiáng)的親和力，從而抑制或破壞酶活性，影響作物的正常生長。痛痛病痛痛病51 湖南瀏陽鎘污染 鎘污染威脅湘江水質(zhì) 52鎘中毒的防治 吸入大量氧化鎘煙霧所致的急性中毒其治療與一般刺激性氣體中毒的處理相同。關(guān)鍵在于防止肺水腫。 應(yīng)及早撤離出事現(xiàn)場保持安

17、靜臥床休息吸入氧氣保持呼吸道暢通可用10%硅酮霧化吸入以消除泡沫腎上腺皮質(zhì)激素能降低毛細(xì)血管通透性宜早期定量使用。限制液體入量給予抗生素防止繼發(fā)感染急性食入性鎘中毒時(shí)主要采用對癥治療給予大量補(bǔ)液注射阿托品用來止吐和消除腹痛。53鎘中毒的防治 慢性鎘中毒引起腎臟損害者膳食中應(yīng)增加鈣和磷酸鹽的攝入，供給充足的鋅和蛋白質(zhì)，金屬絡(luò)合劑依地酸二鈉鈣(caNa2EDTA)可增加鎘的排出但可加重腎臟的損害目前在急慢性中毒時(shí)均不主張使用。有報(bào)導(dǎo)口服氮川三乙酸(NTA)能促使鎘排出(主要經(jīng)由糞便)從而降低在體內(nèi)的蓄積而不損害腎臟功能。 鍍鎘器皿不能存放食品特別是醋類等酸性食品。54鎘中毒的防治 鎘污染土壤可造成

18、公害病痛痛病。鎘對土壤的污染主要通過兩種形式一是工業(yè)廢氣中的鎘隨風(fēng)向四周擴(kuò)散經(jīng)自然沉降蓄積于工廠周圍土壤中另一種方式是含鎘工業(yè)廢水灌溉農(nóng)田使土壤受到鎘的污染。因此為了防止鎘對環(huán)境的污染必須做好環(huán)境保護(hù)工作嚴(yán)格執(zhí)行鎘的環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。554、形態(tài)分類1：水溶性（離子態(tài)的CdCl2、Cd(NO3)2，絡(luò)合態(tài)的（CdCl+）和難溶態(tài)(CdS、Cd(OH)2、難溶性螯合物)分類2：可溶態(tài)、代換態(tài)、堿溶態(tài)、不溶態(tài)。分類3：交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、氧化錳結(jié)合態(tài)、非晶形氧化鐵結(jié)合態(tài)、晶形氧化鐵結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)。565、 鎘在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化 受pH、Eh、有機(jī)質(zhì)含量和粘土礦物類型的影響，尤其是土壤的p

19、H、Eh和有機(jī)質(zhì)含量影響最大。（1）pH影響 酸性條件下，鎘的溶解度增加，作物對鎘的吸收量相應(yīng)增加，毒害增強(qiáng)。 pH值每增加一個(gè)數(shù)量級，水溶性鎘大致要減少l00倍。 pH值影響Cd(OH)2的溶解度。57（2） Eh 影響 Eh值下降，土壤中有效鎘減少，作物中鎘含量降低。 還原條件硫化氫CdS 受鎘污染的水田，不宜采用曬田、排水或間歇灌溉等措施，以利于控制鎘污染。58（3）土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)的影響 質(zhì)地越粘，鎘吸附越強(qiáng)，危害小。 約有50%鎘與土壤腐殖質(zhì)螯合。胡敏酸與鎘的螯合起固定作用，富里酸與鎘的螯合提高鎘的活性。（4）土壤中配位離子的影響 另外，由于鎘與羥基和氯離子絡(luò)合形成的絡(luò)離子是溶于水的

20、，因此，土壤中羥基和氯離子數(shù)量愈多，鎘的活性愈強(qiáng)，毒性愈大。59第三節(jié) 土壤有機(jī)物污染q 農(nóng)藥污染土壤的主要途徑 q半衰期的概念q影響土壤中農(nóng)藥生物降解的主要因素60一、非農(nóng)藥有機(jī)污染物 耗氧有機(jī)物污染 所有有機(jī)物分解時(shí)都需消耗氧氣。主要指易分解有機(jī)物，它們自身分解和被微生物分解，都需在短時(shí)間內(nèi)大量耗氧，從而帶來環(huán)境缺氧與還原過程的發(fā)展，造成危害。 水田土壤尤為顯著廢水灌溉 后果缺氧，Eh下降，有害物質(zhì)產(chǎn)生，作物減產(chǎn)61 富營養(yǎng)化有機(jī)物 含有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)豐富的有機(jī)物 后果耗氧，有害物質(zhì)（Fe2+，Mn2+，CH4）產(chǎn)生 有機(jī)毒物三氯乙醛來自農(nóng)藥廠的廢水，以及用含三氯乙醛廢酸處理磷礦粉所制成的磷肥

21、。是生理紊亂劑，破壞細(xì)胞分化，可使植株矮小，并使整個(gè)植株體內(nèi)生理機(jī)能紊亂或死亡。62酚類來源于冶金、煤氣、煉焦、石油化工、塑料等工業(yè)企業(yè)排放的含酚廢水。 單元酚能損傷細(xì)胞膜，使細(xì)胞吸水能力降低，聯(lián)苯二酚可使細(xì)胞內(nèi)的水分外滲而致蔫萎，多羥基酚類化合物能抑制植物生長。石油類煉油廠，事故性泄漏；隔絕空氣，降低Eh值等。氰化物來源于工業(yè)排放的含氰廢水；易揮發(fā)、氧化分解，強(qiáng)毒性。63病源微生物 病源微生物不是來自土壤本身，而是來自病源地，包括醫(yī)院的廢水、生活垃圾滲濾水以及未經(jīng)腐熟消毒的人畜糞尿。土壤是病源污染的媒介之一。 18481854年間英國發(fā)生的兩次霍亂，以及洪水后容易泛濫疫病的現(xiàn)象，都是病源生物

22、污染土壤后轉(zhuǎn)嫁的禍患。64產(chǎn)量高200萬噸/年（全球）品種多500多種（市場）1、分類從作用對象上分為：除草劑：西瑪津、2,4-滴、非草隆殺蟲劑：敵百蟲、馬拉硫磷、呋喃丹、六六六殺菌劑：硫、砷、氯、錫、汞、銅等的有機(jī)化合物，常用的如波爾多液、托布津二、土壤農(nóng)藥污染與危害 65從化學(xué)結(jié)構(gòu)上分為：v有機(jī)氯農(nóng)藥： DDT、六六六、狄氏劑、艾氏劑等v有機(jī)磷農(nóng)藥：敵敵畏、敵百蟲、殺螟松、馬拉硫磷、樂果v氨基甲酸脂類農(nóng)藥：西維因、呋喃丹、擬除蟲菊脂v有機(jī)汞農(nóng)藥：賽力散、西力生、富民隆v有機(jī)砷農(nóng)藥：稻腳青、稻寧、田安、甲基硫砷66農(nóng)藥的發(fā)展方向高效：防治病蟲、除草的毒效要高低毒：對人畜及有益生物的毒性要低（施藥方式）無藥害：對作物無藥害低殘留：分解快、殘毒消失快67土 壤農(nóng)藥施用污水灌溉沉降2、農(nóng)藥污染土壤的主要途徑68q 農(nóng)業(yè)管理中的農(nóng)藥直接施用。農(nóng)藥的利用率低。噴灑農(nóng)藥中附著在作物上的粉劑不超過10%，液劑為2030%，530