第四章 土壤環(huán)境

1、第四章第四章 土壤環(huán)境土壤環(huán)境基本概念和問(wèn)題基本概念和問(wèn)題 土壤是土壤是地球陸地表面地球陸地表面具有肥力具有肥力的的能夠生長(zhǎng)植物能夠生長(zhǎng)植物的的疏松表層疏松表層。 土壤環(huán)境問(wèn)題：土壤環(huán)境問(wèn)題：一是由于人類大規(guī)模的生產(chǎn)、生活等活動(dòng)，改變了一是由于人類大規(guī)模的生產(chǎn)、生活等活動(dòng)，改變了影響土壤發(fā)育的生態(tài)環(huán)境，使土壤本身受到影響土壤發(fā)育的生態(tài)環(huán)境，使土壤本身受到破壞破壞。二是大規(guī)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，大量使用化肥、二是大規(guī)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，大量使用化肥、農(nóng)藥、殺蟲劑等，使土壤遭受到不同程度的農(nóng)藥、殺蟲劑等，使土壤遭受到不同程度的污染污染。第一節(jié) 土壤的組成和基本 性質(zhì)第一節(jié) 土壤的組成和基本性質(zhì)

2、土壤的組成土壤的組成 土壤的物理化學(xué)性質(zhì)土壤的物理化學(xué)性質(zhì) 土壤是由固相、液相、氣相和土壤生物體四部分組成。適于植物生長(zhǎng)的典型壤質(zhì)土壤的體積組成為土壤孔隙占50，內(nèi)含水分和空氣；土壤固體占50%，其中礦物質(zhì)占45，有機(jī)質(zhì)占5%；土壤生物體均生活在土壤孔隙之中。土壤組成土壤組成土壤組成固體部分固體部分孔隙部分孔隙部分無(wú)機(jī)體無(wú)機(jī)體礦物質(zhì)礦物質(zhì)有機(jī)體有機(jī)體有機(jī)質(zhì)、土壤生物有機(jī)質(zhì)、土壤生物液體液體水分（溶液）水分（溶液）氣體氣體空氣空氣一、土壤的組成一、土壤的組成（一）土壤礦物質(zhì)（一）土壤礦物質(zhì)1 1、原生礦物：、原生礦物：是直接來(lái)源于巖石受到不同程度的物理風(fēng)化作用的碎屑，其結(jié)晶構(gòu)造沒(méi)有改變。包括硅酸

3、鹽類、氧化物類、硫化物類和磷酸鹽類四大類。2 2、次生礦物：、次生礦物：巖石風(fēng)化和成土過(guò)程中新生成的礦物。包括伊利石、蒙脫石、高嶺石等。土壤礦物質(zhì)是由風(fēng)化與成土過(guò)程中形成的不同大小的礦物顆粒組成。其直徑相差很大，從10-110-9 m不等，不同大小土粒的化學(xué)組成、理化性質(zhì)差異巨大。據(jù)此可將粒徑大小相近、性質(zhì)相似的土粒歸為一類，稱為粒級(jí)。3、土壤機(jī)械組成、土壤機(jī)械組成 一般來(lái)說(shuō)，土粒愈細(xì)，SiO2含量愈少，而Al2O3、Fe2O3等含量愈多。隨著粒徑的減小，孔隙度、吸濕量、持水量、比表面面積、膨脹潛能、吸附性能、塑性和粘結(jié)性將增加，而土壤通氣性、透水性、密度將降低。 土壤顆粒粒級(jí)與理化性狀的關(guān)系

4、圖式(據(jù)Pierzynski，2000) 土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中重要的固相成分之一，是土壤肥力、緩沖及凈化功能的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是土壤形成發(fā)育的主要標(biāo)志。它可分為兩大類：非特異性土壤有機(jī)質(zhì)和土壤腐殖質(zhì)。生物殘?bào)w及其代謝產(chǎn)物是土壤有機(jī)質(zhì)的重要來(lái)源。 （二）土壤有機(jī)質(zhì)（二）土壤有機(jī)質(zhì)（三）土壤空氣土壤水分有效性綜合示意圖 （四）土壤溶液 土壤溶液土壤溶液(soil solution)是土壤水分及其所是土壤水分及其所含氣體、溶質(zhì)的總稱。分析土壤溶液組含氣體、溶質(zhì)的總稱。分析土壤溶液組成、特性及其中化學(xué)過(guò)程，是土壤地理成、特性及其中化學(xué)過(guò)程，是土壤地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)研究的重要內(nèi)容。土壤溶學(xué)、環(huán)境科學(xué)研究的重要內(nèi)

5、容。土壤溶液的溶質(zhì)主要包括：液的溶質(zhì)主要包括：無(wú)機(jī)鹽類；無(wú)機(jī)鹽類；簡(jiǎn)簡(jiǎn)單有機(jī)物；單有機(jī)物；溶解性氣體。土壤溶液中溶解性氣體。土壤溶液中溶質(zhì)成分具有巨大的時(shí)空差異性，它與溶質(zhì)成分具有巨大的時(shí)空差異性，它與許多因素存在相互作用。許多因素存在相互作用。土體構(gòu)型A0DBCA2A1森林凋落層森林凋落層泥炭層泥炭層腐殖質(zhì)層腐殖質(zhì)層淋溶層淋溶層淀積層淀積層母質(zhì)層母質(zhì)層母巖層母巖層真正土壤真正土壤有機(jī)質(zhì)層有機(jī)質(zhì)層（二）土壤膠體及土壤吸收交換性（二）土壤膠體及土壤吸收交換性 土壤膠體是土壤中顆粒直徑小于土壤膠體是土壤中顆粒直徑小于1 1微微米或米或2 2微米的微細(xì)固體顆粒，微米的微細(xì)固體顆粒，一般土壤中一般土壤

6、中的粘土礦物和腐殖質(zhì)都具有膠體性質(zhì)的粘土礦物和腐殖質(zhì)都具有膠體性質(zhì) 。二、土壤的物理化學(xué)性質(zhì) 1 1、土壤膠體的種類、土壤膠體的種類（1 1）無(wú)機(jī)膠體）無(wú)機(jī)膠體( (礦質(zhì)膠體）礦質(zhì)膠體） 主要是細(xì)顆粒的粘土微粒，包括粘土主要是細(xì)顆粒的粘土微粒，包括粘土礦物中的高嶺石、伊利石等以及鐵、鋁、礦物中的高嶺石、伊利石等以及鐵、鋁、錳水合氧化物。錳水合氧化物。（2 2）有機(jī)膠體）有機(jī)膠體 主要是腐殖質(zhì)和生物活動(dòng)的產(chǎn)物，它主要是腐殖質(zhì)和生物活動(dòng)的產(chǎn)物，它是高分子有機(jī)物，具有極大的表面積，吸是高分子有機(jī)物，具有極大的表面積，吸附作用強(qiáng)。附作用強(qiáng)。（3 3）有機(jī)）有機(jī)- -無(wú)機(jī)復(fù)合體無(wú)機(jī)復(fù)合體 是由土壤中一部

7、分礦物膠體和腐殖是由土壤中一部分礦物膠體和腐殖質(zhì)膠體結(jié)合在一起所形成的。這種膠體質(zhì)膠體結(jié)合在一起所形成的。這種膠體的特點(diǎn)是比表面減少；形成穩(wěn)定的團(tuán)粒的特點(diǎn)是比表面減少；形成穩(wěn)定的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，能改善水、肥、氣、熱的狀況。結(jié)構(gòu)，能改善水、肥、氣、熱的狀況。2 2、土壤膠體性質(zhì)、土壤膠體性質(zhì) 膠體有極大的比表面積和表面能膠體有極大的比表面積和表面能 顆粒小，比表面積和表面能大，產(chǎn)生吸顆粒小，比表面積和表面能大，產(chǎn)生吸附作用。附作用。 土壤膠體帶有電荷土壤膠體帶有電荷通常腐殖質(zhì)帶負(fù)電荷，無(wú)機(jī)膠體一般帶負(fù)通常腐殖質(zhì)帶負(fù)電荷，無(wú)機(jī)膠體一般帶負(fù)電，兩性膠體在不同酸度條件下可以帶負(fù)電，電，兩性膠體在不同酸度條件

8、下可以帶負(fù)電，也可以帶正電。也可以帶正電。 分散性和凝聚性分散性和凝聚性 凝聚作用使土粒團(tuán)聚起來(lái)形成一定的結(jié)構(gòu)凝聚作用使土粒團(tuán)聚起來(lái)形成一定的結(jié)構(gòu) 3 3、土壤膠體的吸附作用、土壤膠體的吸附作用 （1 1）機(jī)械吸附：土壤膠體能把大于孔）機(jī)械吸附：土壤膠體能把大于孔隙的物質(zhì)阻留，小于孔隙的顆粒也能阻隙的物質(zhì)阻留，小于孔隙的顆粒也能阻留在土壤中。機(jī)械吸附對(duì)不溶性顆粒物留在土壤中。機(jī)械吸附對(duì)不溶性顆粒物的作用最為明顯。的作用最為明顯。 （2 2）物理吸附：是指土壤膠體顆粒對(duì)）物理吸附：是指土壤膠體顆粒對(duì)分子態(tài)物質(zhì)的吸附作用。分子態(tài)物質(zhì)的吸附作用。（3 3）化學(xué)吸附：一些土壤中可溶性）化學(xué)吸附：一些土

9、壤中可溶性鹽和土壤中物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶鹽和土壤中物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶解度很低的化合物。解度很低的化合物。 （4 4）物理）物理- -化學(xué)吸附：是指土壤膠體化學(xué)吸附：是指土壤膠體對(duì)土壤溶液中離子態(tài)物質(zhì)的保蓄作用。對(duì)土壤溶液中離子態(tài)物質(zhì)的保蓄作用。 離子交換作用陽(yáng)離子交換能力鹽基性離子鹽基飽和度緩沖性（三）土壤酸堿性和土壤緩沖性（三）土壤酸堿性和土壤緩沖性 首先，它影響?zhàn)B分的有效性。首先，它影響?zhàn)B分的有效性。 其次，土壤酸堿性影響金屬元素的固定、釋放其次，土壤酸堿性影響金屬元素的固定、釋放和淋洗。和淋洗。 最后，土壤酸堿性還影響土壤中微生物的活性。最后，土壤酸堿性還影響土壤中微生物的活性

10、。按PH值劃分的土壤類型強(qiáng)酸性土4.5酸性土4.6-6.5中性土6.6-7.5堿性土7.6-8.5強(qiáng)堿性土 8.5土壤酸度與土壤養(yǎng)分的有效及與植物生長(zhǎng)的關(guān)系：土壤酸度與土壤養(yǎng)分的有效及與植物生長(zhǎng)的關(guān)系：（1）土壤酸度對(duì)土壤有機(jī)態(tài)養(yǎng)分有效化的影響）土壤酸度對(duì)土壤有機(jī)態(tài)養(yǎng)分有效化的影響土壤有機(jī)物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化，主要由于微生物土壤有機(jī)物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化，主要由于微生物的作用。大部分細(xì)菌在中性、微酸性環(huán)境中發(fā)的作用。大部分細(xì)菌在中性、微酸性環(huán)境中發(fā)育最好。育最好。（2）土壤酸度對(duì)土壤礦物質(zhì)養(yǎng)分有效性的影響）土壤酸度對(duì)土壤礦物質(zhì)養(yǎng)分有效性的影響土壤趨于酸性時(shí)，它們的溶解度降低，植物養(yǎng)土壤趨于酸性時(shí)，它們的溶解

11、度降低，植物養(yǎng)分缺乏；呈堿性時(shí)，它們的溶解度增加，往往分缺乏；呈堿性時(shí)，它們的溶解度增加，往往一般有發(fā)生中毒現(xiàn)象。可見，土壤酸度需保持一般有發(fā)生中毒現(xiàn)象?？梢姡寥浪岫刃璞３衷谝欢ǖ姆秶鷥?nèi)，對(duì)植物生長(zhǎng)才是有利的。在一定的范圍內(nèi)，對(duì)植物生長(zhǎng)才是有利的。 PH值在值在6.5左右，對(duì)植物生長(zhǎng)最為適宜。左右，對(duì)植物生長(zhǎng)最為適宜。 （四）土壤的氧化還原性（四）土壤的氧化還原性 1 1、影響土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的狀態(tài)和有效性。、影響土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的狀態(tài)和有效性。2 2、影響元素離子的價(jià)態(tài)、從而影響其遷移、影響元素離子的價(jià)態(tài)、從而影響其遷移、轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化。 第二節(jié)土壤環(huán)境污染第二節(jié)土壤環(huán)境污染就是人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染

12、物進(jìn)就是人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物進(jìn)入土壤并積累到一定程度，引起土壤質(zhì)入土壤并積累到一定程度，引起土壤質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。量惡化的現(xiàn)象。l人類活動(dòng)帶入土壤污染物，數(shù)量和速度人類活動(dòng)帶入土壤污染物，數(shù)量和速度超過(guò)土壤凈化能力超過(guò)土壤凈化能力 判斷標(biāo)準(zhǔn)：目前用自凈能力及動(dòng)植物受判斷標(biāo)準(zhǔn)：目前用自凈能力及動(dòng)植物受害時(shí)的臨界濃度進(jìn)行判斷。害時(shí)的臨界濃度進(jìn)行判斷。（二）土壤凈化 土壤本身通過(guò)吸附、分解、遷移、轉(zhuǎn)化，土壤本身通過(guò)吸附、分解、遷移、轉(zhuǎn)化，而使土壤污染的濃度降低而消失的過(guò)程。而使土壤污染的濃度降低而消失的過(guò)程。 作用方式：物理、化學(xué)、生物反應(yīng)。作用方式：物理、化學(xué)、生物反應(yīng)。 由于土壤的以下幾個(gè)過(guò)程使之

13、具備凈化能力：由于土壤的以下幾個(gè)過(guò)程使之具備凈化能力： 土壤微生物、土壤動(dòng)物對(duì)污染物的降解土壤微生物、土壤動(dòng)物對(duì)污染物的降解 土壤膠體對(duì)污染物的土壤膠體對(duì)污染物的“蓄積功能蓄積功能” 土壤植物的吸收土壤植物的吸收土壤污染的危害土壤污染的危害（1）土壤污染導(dǎo)致嚴(yán)重的直接經(jīng)濟(jì)損失；）土壤污染導(dǎo)致嚴(yán)重的直接經(jīng)濟(jì)損失；（2）土壤污染導(dǎo)致食物品質(zhì)不斷下降；）土壤污染導(dǎo)致食物品質(zhì)不斷下降；（3）土壤污染危害人體健康；）土壤污染危害人體健康；（4）土壤污染導(dǎo)致其他環(huán)境問(wèn)題。）土壤污染導(dǎo)致其他環(huán)境問(wèn)題。二、土壤污染源二、土壤污染源 土壤污染源可分為天然污染源和人土壤污染源可分為天然污染源和人為污染源。為污染源

14、。 天然污染源是指自然界自行向環(huán)境排放的天然污染源是指自然界自行向環(huán)境排放的有害物質(zhì)或造成有害影響的場(chǎng)所。有害物質(zhì)或造成有害影響的場(chǎng)所。 人為污染源是指人類活動(dòng)所形成的污染源。人為污染源是指人類活動(dòng)所形成的污染源。 （一）工業(yè)污染源（一）工業(yè)污染源例如冶煉、電鍍、燃料、汞化物等工業(yè)廢例如冶煉、電鍍、燃料、汞化物等工業(yè)廢水能引起鎘、汞、鉻、銅等重金屬污染；石水能引起鎘、汞、鉻、銅等重金屬污染；石油化工、肥料、農(nóng)藥等工業(yè)廢水會(huì)引起酚、油化工、肥料、農(nóng)藥等工業(yè)廢水會(huì)引起酚、三氯乙醛、農(nóng)藥等有機(jī)物的污染。有色金屬三氯乙醛、農(nóng)藥等有機(jī)物的污染。有色金屬冶煉廠排出的廢氣中含有鉻、鉛、銅、鎘等冶煉廠排出的廢

15、氣中含有鉻、鉛、銅、鎘等重金屬，對(duì)附近的土壤造成污染；生產(chǎn)磷肥、重金屬，對(duì)附近的土壤造成污染；生產(chǎn)磷肥、氟化物的工廠會(huì)對(duì)附近的土壤造成粉塵污染氟化物的工廠會(huì)對(duì)附近的土壤造成粉塵污染和氟污染。和氟污染。 （二）農(nóng)業(yè)污染（二）農(nóng)業(yè)污染噴施于作物體上的農(nóng)藥（粉劑、水劑、乳噴施于作物體上的農(nóng)藥（粉劑、水劑、乳液等），除部分被植物吸收或逸入大氣外，約液等），除部分被植物吸收或逸入大氣外，約有一半左右散落于農(nóng)田，這一部分農(nóng)藥與直接有一半左右散落于農(nóng)田，這一部分農(nóng)藥與直接施用于田間的農(nóng)藥（如拌種消毒劑、地下害蟲施用于田間的農(nóng)藥（如拌種消毒劑、地下害蟲熏蒸劑和殺蟲劑等）構(gòu)成農(nóng)田土壤中農(nóng)藥的基熏蒸劑和殺蟲劑等）

16、構(gòu)成農(nóng)田土壤中農(nóng)藥的基本來(lái)源。農(nóng)作物從土壤中吸收農(nóng)藥，在根、莖、本來(lái)源。農(nóng)作物從土壤中吸收農(nóng)藥，在根、莖、葉、果實(shí)和種子中積累，通過(guò)食物、飼料危害葉、果實(shí)和種子中積累，通過(guò)食物、飼料危害人體和牲畜的健康。此外，農(nóng)藥在殺蟲、防病人體和牲畜的健康。此外，農(nóng)藥在殺蟲、防病的同時(shí)，也使有益于農(nóng)業(yè)的微生物、昆蟲、鳥的同時(shí)，也使有益于農(nóng)業(yè)的微生物、昆蟲、鳥類遭到傷害，破壞了生態(tài)系統(tǒng)，使農(nóng)作物遭受類遭到傷害，破壞了生態(tài)系統(tǒng)，使農(nóng)作物遭受間接損失。間接損失。 三、土壤污染物質(zhì) 有機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì) 重金屬重金屬 放射性元素放射性元素 氮素和磷素化學(xué)肥料氮素和磷素化學(xué)肥料 有害微生物有害微生物四、土壤污染的發(fā)生類型

17、1.水污染型水污染型 特點(diǎn)是沿河流或干支渠呈枝形片狀分布。特點(diǎn)是沿河流或干支渠呈枝形片狀分布。2.大氣污染型大氣污染型特征是以大氣污染源為中心呈環(huán)狀或帶狀分布，特征是以大氣污染源為中心呈環(huán)狀或帶狀分布，長(zhǎng)軸沿主風(fēng)向伸長(zhǎng)。污染物質(zhì)主要集中在土長(zhǎng)軸沿主風(fēng)向伸長(zhǎng)。污染物質(zhì)主要集中在土壤表層，其主要污染物是大氣中二氧化硫、壤表層，其主要污染物是大氣中二氧化硫、氮氧化物和顆粒物等。氮氧化物和顆粒物等。3.農(nóng)業(yè)污染型農(nóng)業(yè)污染型 主要來(lái)自施入土壤的化肥和農(nóng)藥主要來(lái)自施入土壤的化肥和農(nóng)藥 4.固體廢棄物污染型固體廢棄物污染型工廠的尾礦廢渣、污泥和城市垃圾等影響土壤。工廠的尾礦廢渣、污泥和城市垃圾等影響土壤。

18、土壤污染物中的重金屬元素主要包土壤污染物中的重金屬元素主要包括括汞、鎘、鉛、鉻和類金屬砷汞、鎘、鉛、鉻和類金屬砷等生等生物毒性顯著元素及有一定毒性的物毒性顯著元素及有一定毒性的鋅、鋅、銅、鎳銅、鎳等元素。等元素。第三節(jié)第三節(jié) 重金屬對(duì)土壤的污染重金屬對(duì)土壤的污染只有當(dāng)進(jìn)入土壤的重金屬元素積累的濃度只有當(dāng)進(jìn)入土壤的重金屬元素積累的濃度超過(guò)了作物需要和可忍受程度，而表現(xiàn)出受超過(guò)了作物需要和可忍受程度，而表現(xiàn)出受毒害的癥狀或作物生長(zhǎng)尚未受害，但產(chǎn)品中毒害的癥狀或作物生長(zhǎng)尚未受害，但產(chǎn)品中某種重金屬含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，造成對(duì)人畜的危某種重金屬含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，造成對(duì)人畜的危害時(shí)，才能認(rèn)為土壤被重金屬污染害時(shí)，才

19、能認(rèn)為土壤被重金屬污染 .重金屬是對(duì)人類潛在威脅較大的污染物，重金屬是對(duì)人類潛在威脅較大的污染物，應(yīng)特別注意防止重金屬對(duì)土壤的污染應(yīng)特別注意防止重金屬對(duì)土壤的污染.研究重研究重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化，評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量，金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化，評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量，預(yù)測(cè)其在土壤中的歸趨和控制重金屬污染具預(yù)測(cè)其在土壤中的歸趨和控制重金屬污染具有重要意義。有重要意義。 一、土壤中重金屬元素的來(lái)源主要來(lái)自原生巖石。在成土過(guò)程中，主要來(lái)自原生巖石。在成土過(guò)程中，產(chǎn)生各種微量重金屬元素在發(fā)生層次中產(chǎn)生各種微量重金屬元素在發(fā)生層次中的再分配，使有些元素部分地?fù)p失了，的再分配，使有些元素部分地?fù)p失了，而另一些元素富集起來(lái)

20、。所以正常發(fā)育而另一些元素富集起來(lái)。所以正常發(fā)育的自然土壤也會(huì)含有一定數(shù)量的重金屬。的自然土壤也會(huì)含有一定數(shù)量的重金屬。二、土壤中重金屬元素的背景值是指環(huán)境中諸因素，如大氣、水體、土壤以及植物、動(dòng)物和人體組織等在正常情況下，化學(xué)元素的含量及其賦存形態(tài)。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 未受人為影響的土壤很少，現(xiàn)用的一未受人為影響的土壤很少，現(xiàn)用的一些土壤環(huán)境背景值，僅代表遠(yuǎn)離污染些土壤環(huán)境背景值，僅代表遠(yuǎn)離污染源、盡少受人為影響的、具有相對(duì)意源、盡少受人為影響的、具有相對(duì)意義的數(shù)值義的數(shù)值實(shí)際上土壤背景值一般取決于成土母實(shí)際上土壤背景值一般取

21、決于成土母質(zhì)質(zhì)(巖石巖石)和土壤類型。土壤背景值有明顯和土壤類型。土壤背景值有明顯的地區(qū)性。區(qū)域土壤背景值，應(yīng)該是取的地區(qū)性。區(qū)域土壤背景值，應(yīng)該是取具有代表性、典型性、廣泛性的土壤樣具有代表性、典型性、廣泛性的土壤樣品進(jìn)行準(zhǔn)確化驗(yàn)，然后經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)而品進(jìn)行準(zhǔn)確化驗(yàn)，然后經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)而獲得。獲得。土土類類母母質(zhì)質(zhì)元素含量元素含量(ppm)Co Ni Mn Cu Zn Cd Cr Pb Hg As Sc La Mo褐褐紅紅壤壤（渡口（渡口）輝輝長(zhǎng)長(zhǎng)巖巖83.6 181 12 40 141 188 2.40 506 19.9 0.04 1.11花花崗崗巖巖26.4 28.8 584 15.7 12

22、3 1.41 68.2 21.4 0.05 3.46黃黃棕棕壤壤（南京（南京）玄玄武武巖巖44 93.1 919 52.6 114 112 15.7 0.099 7.12 14.6 30.2 1.9花花崗崗巖巖2.2 9.60 86.5 3.95 27.6 21.0 12.9 0.092 4.30 5.70 39.4 2.2土土類類母母質(zhì)質(zhì)土深土深質(zhì)地質(zhì)地元素含量元素含量(ppm)Co Ni Mn Cu Zn Cd Cr Pb Hg As Sc La Mo褐褐紅紅壤壤渡渡口口閃長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖巖32-69粘粘質(zhì)質(zhì)34.5 92.2 772 39.8 108 1.25 175 30.0 - 12.543

23、5-60壤壤質(zhì)質(zhì)25.0 69.1 519 30.5 82.1 1.50 145 15.0 0.053 10.36黃黃棕棕壤壤南南京京沖積沖積土土30-50壤壤質(zhì)質(zhì)20 23.2 493 26.9 66.5 80 17.8 0.073 15.0 16.5 46.8 2.135-50砂砂質(zhì)質(zhì)9.6 17.5 279 6.80 36.1 90 8.60 0.065 2.52 9.56 65.4 2.5（一）重金屬元素在土壤中污染特征（一）重金屬元素在土壤中污染特征顯著毒性的元素：顯著毒性的元素：g -Cd-As-Pb-Cr等等一般毒性的元素：一般毒性的元素：Fe-Mn-Zn-Cu-Mo-Co等等三

24、、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)化重金屬在土壤中有五種形態(tài)：重金屬在土壤中有五種形態(tài)：水溶態(tài)的水溶態(tài)的弱代換劑可代換的弱代換劑可代換的強(qiáng)強(qiáng)代換劑提取的代換劑提取的次生礦物的次生礦物的原生原生礦物的礦物的五形態(tài)在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化五形態(tài)在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化（二）土壤條件與重金屬的遷移轉(zhuǎn)化（二）土壤條件與重金屬的遷移轉(zhuǎn)化在不同土壤條件下，包括土壤類型、在不同土壤條件下，包括土壤類型、土地利用方式（水田、旱地、果園、林土地利用方式（水田、旱地、果園、林地、草場(chǎng)等），土壤的物理化學(xué)性狀地、草場(chǎng)等），土壤的物理化學(xué)性狀（土壤的酸堿度、氧化還原條件、吸附（土壤的酸堿度、氧化還原

25、條件、吸附作用、絡(luò)合作用等）的影響，都能引起作用、絡(luò)合作用等）的影響，都能引起土壤中重金屬元素存在形態(tài)的差異，從土壤中重金屬元素存在形態(tài)的差異，從而影響重金屬的轉(zhuǎn)化和作物對(duì)重金屬的而影響重金屬的轉(zhuǎn)化和作物對(duì)重金屬的吸收。吸收。 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（二）土壤條件與重金屬的遷移轉(zhuǎn)化（二）土壤條件與重金屬的遷移轉(zhuǎn)化l影響轉(zhuǎn)化的土壤條件：影響轉(zhuǎn)化的土壤條件： 土壤氧化還原條件土壤氧化還原條件 土壤酸堿度土壤酸堿度 土壤膠體吸附土壤膠體吸附 土壤對(duì)重金屬的絡(luò)合螯合土壤對(duì)重金屬的絡(luò)合螯合1、土壤氧化、土壤氧化-還原條件與重金屬的遷移轉(zhuǎn)化：還原條件與重金屬的遷移轉(zhuǎn)化

26、： 土壤是一個(gè)氧化土壤是一個(gè)氧化-還原體系，土壤水分狀還原體系，土壤水分狀況，土壤中有機(jī)質(zhì)和硫的含量都處于動(dòng)況，土壤中有機(jī)質(zhì)和硫的含量都處于動(dòng)態(tài)變化之中。態(tài)變化之中。 其中其中O2H2O體系體系和和硫體系硫體系在土壤氧化在土壤氧化還原反應(yīng)中作用明顯，對(duì)重金屬元素價(jià)還原反應(yīng)中作用明顯，對(duì)重金屬元素價(jià)態(tài)變化起重要作用。態(tài)變化起重要作用。 在還原性條件下，當(dāng)土壤在還原性條件下，當(dāng)土壤Eh降至降至0mv以以下時(shí)，土壤中的含硫化合物開始轉(zhuǎn)化生下時(shí)，土壤中的含硫化合物開始轉(zhuǎn)化生成成H2S，并隨有，并隨有h的下降，的下降， H2S的產(chǎn)生的產(chǎn)生迅速增加。此時(shí)，土壤中的重金屬元素迅速增加。此時(shí)，土壤中的重金屬元

27、素大多以難溶性的硫化物沉淀形式存在。大多以難溶性的硫化物沉淀形式存在。相反，在氧化狀態(tài)下，重金屬元素大多相反，在氧化狀態(tài)下，重金屬元素大多以溶解度較大的硫酸鹽形式存在。以溶解度較大的硫酸鹽形式存在。土壤氧化還原條件土壤氧化還原條件影響重金屬的存在狀態(tài)影響重金屬的存在狀態(tài)氧化態(tài)氧化態(tài)Fe、Mn等等Cu、Zn、Cd、Cr等等還原態(tài)還原態(tài)固態(tài)固態(tài)2、土壤酸堿度與重金屬遷移轉(zhuǎn)化：、土壤酸堿度與重金屬遷移轉(zhuǎn)化：土壤的土壤的pH對(duì)重金屬的溶解度有密切關(guān)系。對(duì)重金屬的溶解度有密切關(guān)系。在堿性條件下，進(jìn)入土壤的重金屬多呈難溶在堿性條件下，進(jìn)入土壤的重金屬多呈難溶態(tài)的氫氧化物，也可能以碳酸鹽和磷酸鹽的態(tài)的氫氧化

28、物，也可能以碳酸鹽和磷酸鹽的形態(tài)存在。它們的溶解度都比較小，因此土形態(tài)存在。它們的溶解度都比較小，因此土壤溶液中重金屬的離子濃度也較低。例如，壤溶液中重金屬的離子濃度也較低。例如，銅、鎘、鋅、鉛等重金屬氫氧化物的溶解度銅、鎘、鋅、鉛等重金屬氫氧化物的溶解度直接受土壤直接受土壤pH值控制。值控制。 根據(jù)溶度積便能從理論上推求重金屬離根據(jù)溶度積便能從理論上推求重金屬離子濃度與子濃度與pH的關(guān)系。隨著的關(guān)系。隨著pH值增大，重值增大，重金屬離子的濃度則下降。但對(duì)于兩性化金屬離子的濃度則下降。但對(duì)于兩性化合物氫氧化銅和氫氧化鋅來(lái)說(shuō)，合物氫氧化銅和氫氧化鋅來(lái)說(shuō)，pH值高值高到一定程度時(shí)，它們又會(huì)溶解。到

29、一定程度時(shí)，它們又會(huì)溶解。在土壤中重金屬呈兩種存在形式：在土壤中重金屬呈兩種存在形式：呈膠體狀態(tài)呈膠體狀態(tài)主要發(fā)生在濕潤(rùn)氣候地區(qū)和富含有機(jī)質(zhì)主要發(fā)生在濕潤(rùn)氣候地區(qū)和富含有機(jī)質(zhì)的酸性條件下的酸性條件下土壤中存在的有機(jī)、無(wú)機(jī)膠體對(duì)金屬離子土壤中存在的有機(jī)、無(wú)機(jī)膠體對(duì)金屬離子的吸附固定，兩種形式的吸附固定，兩種形式3.土壤膠體的吸附作用與重金屬遷移轉(zhuǎn)化土壤膠體的吸附作用與重金屬遷移轉(zhuǎn)化3.土壤膠體的吸附作用與重金屬遷移轉(zhuǎn)化土壤膠體的吸附作用與重金屬遷移轉(zhuǎn)化重金屬元素被膠體的吸附固定有兩種形式：重金屬元素被膠體的吸附固定有兩種形式：非專性吸附，即離子交換吸附，較易釋放；非專性吸附，即離子交換吸附，較易

30、釋放；專性吸附，是土壤膠體與被吸附離子間通專性吸附，是土壤膠體與被吸附離子間通過(guò)共價(jià)鍵、配位鍵而產(chǎn)生的吸附，不易釋過(guò)共價(jià)鍵、配位鍵而產(chǎn)生的吸附，不易釋放。放。 土壤膠體能夠吸附重金屬的數(shù)量主要取決土壤膠體能夠吸附重金屬的數(shù)量主要取決于于土壤膠體的代換能力土壤膠體的代換能力和和重金屬離子在土重金屬離子在土壤中的濃度壤中的濃度與與酸堿度酸堿度。土壤膠體物質(zhì)的某些特性土壤膠體物質(zhì)的某些特性粘土礦物粘土礦物及有機(jī)及有機(jī)膠體膠體陽(yáng)離子交換量陽(yáng)離子交換量(mmol-1Kg-1)表面積表面積*103m2Kg-1膠體膠體活性活性高嶺石高嶺石蒙脫石蒙脫石蛭蛭 石石云云 母母綠泥石綠泥石水鋁英石水鋁英石腐殖質(zhì)腐殖

31、質(zhì)10100800-12001200-1500200-400200-400100-150200-300010-20600-800600-80070-12070-16070-300600-900低低極大極大高高中等中等中等中等中等中等極大極大、重金屬的絡(luò)合螯合作用、重金屬的絡(luò)合螯合作用重金屬元素在土壤中除了吸附作用以重金屬元素在土壤中除了吸附作用以外，還存在著絡(luò)合、螯合作用。一般認(rèn)外，還存在著絡(luò)合、螯合作用。一般認(rèn)為，當(dāng)金屬離子濃度高時(shí)，以吸附交換為，當(dāng)金屬離子濃度高時(shí)，以吸附交換作用為主，而土壤溶液中重金屬離子濃作用為主，而土壤溶液中重金屬離子濃度低時(shí)，則以絡(luò)合度低時(shí)，則以絡(luò)合-螯合作用為主。

32、螯合作用為主。當(dāng)生成水溶性的絡(luò)合物或螯合物時(shí)，當(dāng)生成水溶性的絡(luò)合物或螯合物時(shí)，則重金屬較易隨水遷移。則重金屬較易隨水遷移。 （三）主要重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律（三）主要重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律鎘的遷移轉(zhuǎn)化鎘的遷移轉(zhuǎn)化鎘進(jìn)入土壤會(huì)長(zhǎng)時(shí)間滯留在耕作層中鎘進(jìn)入土壤會(huì)長(zhǎng)時(shí)間滯留在耕作層中,一般在一般在0-15cm的土壤層中。由于它移動(dòng)緩慢的土壤層中。由于它移動(dòng)緩慢,故一般不故一般不會(huì)對(duì)地下水產(chǎn)生污染。存在形態(tài)分為水溶性鎘和會(huì)對(duì)地下水產(chǎn)生污染。存在形態(tài)分為水溶性鎘和非水溶性鎘兩大類。離子態(tài)及絡(luò)合態(tài)的水溶性鎘非水溶性鎘兩大類。離子態(tài)及絡(luò)合態(tài)的水溶性鎘能為作物吸收能為作物吸收,而難溶性鎘的化合物則不

33、易遷移而難溶性鎘的化合物則不易遷移和不被植物所吸收和不被植物所吸收, 一定條件下可互相轉(zhuǎn)化。一定條件下可互相轉(zhuǎn)化。作物對(duì)鎘的吸收作物對(duì)鎘的吸收,隨土壤隨土壤PH值的增高而降低值的增高而降低,隨隨PH值的降低而增加。土壤中的有機(jī)質(zhì)能與鎘值的降低而增加。土壤中的有機(jī)質(zhì)能與鎘螯合或絡(luò)合螯合或絡(luò)合,從而降低鎘的有效性；其次氧化還從而降低鎘的有效性；其次氧化還原電位也影響作物對(duì)鎘的吸收原電位也影響作物對(duì)鎘的吸收,Eh低或低或Eh降為零降為零,則有利于形成難溶性的磷酸鎘和硫化鎘。則有利于形成難溶性的磷酸鎘和硫化鎘。據(jù)研究據(jù)研究,Cd和和Zn、Pb、Cu的含量存在一定的的含量存在一定的關(guān)系。關(guān)系。 Cd含量

34、高的地方含量高的地方, Zn、Pb、Cu也相應(yīng)較也相應(yīng)較高高,所以所以Cd還受還受Zn2+、Pb2+、Cu2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、PO43-等相伴離子的影響。等相伴離子的影響。汞的遷移轉(zhuǎn)化汞的遷移轉(zhuǎn)化 土壤中有金屬汞土壤中有金屬汞/無(wú)機(jī)汞和有機(jī)汞無(wú)機(jī)汞和有機(jī)汞;按其存在形按其存在形態(tài)有離子吸附和共價(jià)吸附的汞態(tài)有離子吸附和共價(jià)吸附的汞/可溶性汞、難可溶性汞、難溶性汞。影響汞遷移轉(zhuǎn)化的原因主要有溶性汞。影響汞遷移轉(zhuǎn)化的原因主要有:A.吸附劑的種類吸附劑的種類 B.氧化還原狀況氧化還原狀況 C.植物對(duì)汞的吸收和積累與土壤汞的含量有關(guān)：植物對(duì)汞的吸收和積累與土壤汞的含量有關(guān)： ”米汞米汞”

35、和和”土汞土汞”之間生物富集系數(shù)為之間生物富集系數(shù)為0.01, 土壤中汞及其化合物可以通過(guò)離子交換與土壤中汞及其化合物可以通過(guò)離子交換與植物的根蛋白進(jìn)行結(jié)合植物的根蛋白進(jìn)行結(jié)合,發(fā)生凝固反應(yīng)。汞在作發(fā)生凝固反應(yīng)。汞在作物不同部位的累積順序?yàn)槲锊煌课坏睦鄯e順序?yàn)?根葉莖種子根葉莖種子.這種趨勢(shì)是由于汞被植物吸收后這種趨勢(shì)是由于汞被植物吸收后,常與根中的蛋常與根中的蛋白質(zhì)反應(yīng)沉積于根部白質(zhì)反應(yīng)沉積于根部,阻礙了向地上部分的運(yùn)輸阻礙了向地上部分的運(yùn)輸.不同作物對(duì)汞的吸收和積累能力是不同的不同作物對(duì)汞的吸收和積累能力是不同的.砷的遷移轉(zhuǎn)化砷的遷移轉(zhuǎn)化土壤中砷的形態(tài)可分為三種交換態(tài)、難溶土壤中砷的形態(tài)

36、可分為三種交換態(tài)、難溶性和水溶性性和水溶性 ，前兩種為主。，前兩種為主。影響土壤砷含量的原因是母巖、氣候條件影響土壤砷含量的原因是母巖、氣候條件和土壤的理化性質(zhì)。不同巖石中含砷量不同和土壤的理化性質(zhì)。不同巖石中含砷量不同.土壤中的砷大部分為膠體所吸附土壤中的砷大部分為膠體所吸附,或與有機(jī)或與有機(jī)物絡(luò)合、螯合物絡(luò)合、螯合,或與土壤中的鐵、鋁、鈣等結(jié)合或與土壤中的鐵、鋁、鈣等結(jié)合形成難溶性化合物形成難溶性化合物,或與鐵、鋁等氫氧化物形成或與鐵、鋁等氫氧化物形成共沉淀共沉淀 。土壤中各種形態(tài)的砷并不是固定不變的土壤中各種形態(tài)的砷并不是固定不變的,它它們?cè)谝欢ǖ臈l件下可以互相轉(zhuǎn)化們?cè)谝欢ǖ臈l件下可以互

37、相轉(zhuǎn)化 土壤中的砷土壤中的砷,特別是排污進(jìn)入土壤的砷特別是排污進(jìn)入土壤的砷,主要主要累積于表層累積于表層,難于向下移動(dòng)。砷為動(dòng)植物所不需難于向下移動(dòng)。砷為動(dòng)植物所不需要的元素要的元素,但砷屬于生物累積元素但砷屬于生物累積元素,在作物體中在作物體中砷的累積系數(shù)在砷的累積系數(shù)在n10-1-n范圍之內(nèi)范圍之內(nèi),顯然高于汞顯然高于汞的累積系數(shù)。的累積系數(shù)。 鉻的遷移轉(zhuǎn)化鉻的遷移轉(zhuǎn)化鉻是人類和動(dòng)物的必需元素鉻是人類和動(dòng)物的必需元素,但高濃度但高濃度時(shí)對(duì)生物有害。鉻在土壤中主要以不溶時(shí)對(duì)生物有害。鉻在土壤中主要以不溶性的三價(jià)鉻氧化物形態(tài)存在性的三價(jià)鉻氧化物形態(tài)存在,其次為六價(jià)其次為六價(jià)鉻鉻,它們之間互相轉(zhuǎn)

38、化。這兩種價(jià)態(tài)的鉻它們之間互相轉(zhuǎn)化。這兩種價(jià)態(tài)的鉻在土壤中的行為很不相同。土壤中的鉻在土壤中的行為很不相同。土壤中的鉻遷移轉(zhuǎn)化受遷移轉(zhuǎn)化受PH及及Eh的影響較大。的影響較大。土壤中鉻的可給性較低土壤中鉻的可給性較低,其原因一方面其原因一方面是因?yàn)殂t多屬不溶性的氧化物是因?yàn)殂t多屬不溶性的氧化物,另一方面另一方面是因?yàn)橥寥滥z體對(duì)鉻的強(qiáng)烈吸附作用。是因?yàn)橥寥滥z體對(duì)鉻的強(qiáng)烈吸附作用。鉻對(duì)作物的危害不像鎘、汞等重金屬那鉻對(duì)作物的危害不像鎘、汞等重金屬那樣嚴(yán)重樣嚴(yán)重,這和它的移動(dòng)性小有關(guān)。這和它的移動(dòng)性小有關(guān)。農(nóng)藥是一種最典型的有機(jī)污染物，它是農(nóng)藥是一種最典型的有機(jī)污染物，它是一種泛指性的術(shù)語(yǔ)，包括殺蟲劑

39、、除草劑一種泛指性的術(shù)語(yǔ)，包括殺蟲劑、除草劑和殺菌劑等。和殺菌劑等。 一、化學(xué)農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染一、化學(xué)農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染第四節(jié)化學(xué)農(nóng)藥對(duì)土壤的污染第四節(jié)化學(xué)農(nóng)藥對(duì)土壤的污染二、農(nóng)藥的主要類型 農(nóng) 藥有機(jī)磷農(nóng)藥有機(jī)砷農(nóng)藥有機(jī)汞農(nóng)藥有機(jī)氯農(nóng)藥氨基甲酸酯 粉 狀可溶性液體揮發(fā)性液體 胃 毒 觸 殺 熏 蒸三、農(nóng)藥在土壤環(huán)境中的遷移、降解及殘留（一）農(nóng)藥污染土壤的主要途徑（二）農(nóng)藥在土壤中的殘留、影響因素（內(nèi)在因素、外在因素）、殘留量、半衰期（三）農(nóng)藥在土壤中的轉(zhuǎn)化、吸附、揮發(fā)和擴(kuò)散、降解（1）光化學(xué)降解（2）化學(xué)降解（3）微生物降解 蒸汽壓指的是在液體（或者固體）的表面存在蒸汽壓指的是在液體（或者固體

40、）的表面存在著該物質(zhì)的蒸汽，這些蒸汽對(duì)液體表面產(chǎn)生的著該物質(zhì)的蒸汽，這些蒸汽對(duì)液體表面產(chǎn)生的壓強(qiáng)就是該液體的蒸汽壓。壓強(qiáng)就是該液體的蒸汽壓。 比如，水的表面就有水蒸汽壓，當(dāng)水的蒸汽壓比如，水的表面就有水蒸汽壓，當(dāng)水的蒸汽壓達(dá)到水面上的氣體總壓的時(shí)候，水就沸騰。我達(dá)到水面上的氣體總壓的時(shí)候，水就沸騰。我們通常看到水燒開，就是在們通?？吹剿疅_，就是在100攝氏度時(shí)水的攝氏度時(shí)水的蒸汽壓等于一個(gè)大氣壓。蒸汽壓隨溫度變化而蒸汽壓等于一個(gè)大氣壓。蒸汽壓隨溫度變化而變化，溫度越高，蒸汽壓越大。當(dāng)然還和液體變化，溫度越高，蒸汽壓越大。當(dāng)然還和液體種類有關(guān)種類有關(guān) 在一定的溫度下，與同種物質(zhì)的液態(tài)在一定的溫度下，與同種物質(zhì)的液態(tài)(或固態(tài)或固態(tài))處于平衡狀態(tài)的蒸汽所產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫飽和蒸汽處于平衡狀態(tài)的蒸汽所產(chǎn)生的壓