第二章 第四節(jié) 土壤環(huán)境

第二章第四節(jié)土壤環(huán)境第一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.1土壤組成與性質(zhì)

土壤組成土壤是環(huán)境中特有的組成部分，是一個(gè)極其復(fù)雜的由固體、液體和氣體三相組成的多相疏松多孔體系第二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.1土壤組成與性質(zhì)土壤物質(zhì)組成土壤礦物土壤有機(jī)質(zhì)土壤溶液土壤空氣原生礦物次生礦物固相氣相液相土壤組成第三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.1土壤組成與性質(zhì)(1)土壤礦物質(zhì)：來(lái)源于地殼巖石（母巖）和母質(zhì)，它對(duì)土壤的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能影響很大。原生礦物：直接來(lái)源于母巖的礦物，它只受到不同程度的物理風(fēng)化作用，而化學(xué)成分和結(jié)晶構(gòu)造未有大的改變。一般土壤中1-0.01mm的砂和粉砂幾乎全都是原生礦物。如石英、長(zhǎng)石(Na2O.Al2O3.6SiO2)、云母、輝石、角閃石等。次生礦物：原生礦物經(jīng)物理、化學(xué)風(fēng)化作用，組成和性質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，形成的新礦物稱次生礦物。如簡(jiǎn)單的鹽類、高嶺石等(Al2O3*2SiO2*2H2O)。第四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.1土壤組成與性質(zhì)(2)土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種含碳有機(jī)化合物的總稱。包括腐殖質(zhì)、生物殘?bào)w及土壤生物第五頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.1土壤組成與性質(zhì)(3)土壤水分

土壤水分主要來(lái)自大氣降水和灌溉。在地下水位接近地面（2-3cm）的情況下，地下水也是上層土壤水分的重要來(lái)源。此外，空氣中水蒸汽冷凝成為土壤水分。土壤水分并非純水，不僅含有Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、NO3-、SO42-、HCO3-等離子以及有機(jī)物，還含有有機(jī)的、無(wú)機(jī)的污染物。因此土壤水分既是植物養(yǎng)分的主要來(lái)源，也是進(jìn)入土壤的各種污染物向其他環(huán)境圈層（如水圈、生物圈等）遷移的媒介。第六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.1土壤組成與性質(zhì)(4)土壤空氣土壤空氣存在于未被水分占據(jù)的土壤孔隙中。主要來(lái)源于大氣，其次是產(chǎn)生于土壤中的生物化學(xué)和化學(xué)過(guò)程。常含有少量還原性氣體，如甲烷（CH4）、硫化氫（H2S）、氫氣（H2）。在某些情況下還可能產(chǎn)生磷化氫（PH3）及二硫化碳（CS2）等氣體。第七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.1土壤組成與性質(zhì)

土壤膠體性質(zhì)土壤膠體指土壤中顆粒直徑小于1-2m，具有膠體性質(zhì)的微粒土壤膠體類型無(wú)機(jī)膠體：Fe、Al、Si等含水氧化物；層狀硅酸鹽類礦物有機(jī)膠體：主要是多糖、蛋白質(zhì)和腐殖質(zhì)有機(jī)-無(wú)機(jī)膠體：和腐殖質(zhì)膠體結(jié)合在一起形成部分礦物膠體第八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.1土壤組成與性質(zhì)

土壤膠體性質(zhì)土壤膠體的性質(zhì)巨大的比表面和表面能；電荷性質(zhì)：以負(fù)電荷為主；分散性和凝聚性土壤膠體有兩種不同的狀態(tài)，一種是土壤膠體微粒均勻地分散在水中，呈高度分散的溶膠，一種是膠體微粒彼此凝集在一起呈絮狀的凝膠第九頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.1土壤組成與性質(zhì)

土壤的酸堿性(1)土壤的酸堿度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(jī)物分解產(chǎn)生的有機(jī)酸以及某些少數(shù)無(wú)機(jī)酸、Al3+水解產(chǎn)生的。土壤中的OH-主要來(lái)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。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7.0—8.5之間。第十頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.1土壤組成與性質(zhì)(1)土壤的酸堿度我國(guó)土壤的pH大多在4.5-8.5范圍內(nèi)，并有由南向北pH值遞增的規(guī)律性，長(zhǎng)江以南的土壤多為酸性和強(qiáng)酸性，華南、西南地區(qū)廣泛分布的紅壤、黃壤，pH

值大多在4.5-5.5之間，有少數(shù)低至3.6-3.8；華中華東地區(qū)的紅壤，pH

在5.5-6.5之間；長(zhǎng)江以北的土壤多為中性或堿性，華北、西北的土壤大多含CaCO3

，pH值一般在7.5-8.5之間，少數(shù)強(qiáng)堿性土壤的pH值高達(dá)10.5第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.2土壤污染的發(fā)生土壤環(huán)境元素背景值簡(jiǎn)稱土壤環(huán)境背景值，是指未受或很少受人類活動(dòng)特別是人為污染影響的土壤化學(xué)元素的自然含量。土壤環(huán)境環(huán)境容量是指在一定環(huán)境單元、一定時(shí)限內(nèi)遵循環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，既保證農(nóng)產(chǎn)品生物學(xué)質(zhì)量和品質(zhì)質(zhì)量，也不使環(huán)境系統(tǒng)受到污染時(shí)，土壤環(huán)境所能容納污染物的最大負(fù)荷量。土壤環(huán)境背景值是一個(gè)范圍值，而不是一個(gè)確定值。土壤環(huán)境背景值的2-3倍作為土壤污染起始值的指標(biāo)。同一土壤對(duì)不同的污染物的環(huán)境容量是不同的，主要是由于土壤凈化能力的問(wèn)題。不同土壤環(huán)境容量不同。第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.2土壤污染的發(fā)生是指人為活動(dòng)或自然因素所產(chǎn)生的污染物質(zhì)，通過(guò)各種途徑輸入土壤，其數(shù)量增加的速度超過(guò)了土壤凈化作用的速度，從而在土壤中逐漸積累，致使這些成分明顯高于原有含量，所導(dǎo)致的現(xiàn)象。土壤污染土壤質(zhì)量下降，并影響到作物的生長(zhǎng)發(fā)育，以及產(chǎn)量和質(zhì)量下降土壤污染物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化，引起大氣或水體污染通過(guò)食物鏈，最終影響到人類的健康第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.2土壤污染的發(fā)生

土壤污染的隱蔽性土壤污染往往通過(guò)對(duì)土壤樣品進(jìn)行分析化驗(yàn)和農(nóng)作物殘留檢測(cè)情況，甚至通過(guò)糧食、蔬菜和水果等農(nóng)作物以及攝食的人或動(dòng)物的健康狀況才能反映出來(lái)，從遭到污染到產(chǎn)生‘惡果’需要相當(dāng)長(zhǎng)的過(guò)程

土壤污染的持久性土壤環(huán)境使污染難于擴(kuò)散和稀釋，在土壤中容易積累并達(dá)到很高濃度

土壤污染的間接有害性

次生污染源影響作物品質(zhì)土壤污染的特性第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.2土壤污染的發(fā)生標(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)行判斷污染程度的確定：以土壤環(huán)境背景、植物和土壤生物的生態(tài)效應(yīng)、土壤環(huán)境效應(yīng)、土壤環(huán)境基準(zhǔn)或環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。土壤污染的程度的量化指標(biāo)影響土壤污染程度的因素污染物的數(shù)量強(qiáng)度土壤自身的凈化能力第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.2土壤污染的發(fā)生土壤自凈作用土壤被污染后，由于土壤的物理、化學(xué)和生物化學(xué)等作用，在一定時(shí)間后各種有機(jī)物、病原微生物、寄生蟲(chóng)卵和有毒物質(zhì)等逐漸分解、吸收、轉(zhuǎn)化、積沉，最終達(dá)到無(wú)害化的能力。土壤自凈能力

物理作用化學(xué)作用生物化學(xué)作用結(jié)果：有些污染物在土壤中蓄積起來(lái)；有些被轉(zhuǎn)化而降低，或消除了活度與毒性。第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.2土壤污染的發(fā)生土壤污染源污水灌溉固體廢物的農(nóng)業(yè)利用、堆放、處理、填埋農(nóng)業(yè)污染大氣沉降生物污染利用城市污水、工業(yè)廢水或混合污水進(jìn)行農(nóng)田灌溉。農(nóng)藥和化肥在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸、銷(xiāo)售和使用過(guò)程污染濕沉降，降雨、結(jié)露等降水干沉降，塵埃、重金屬顆粒病原菌等微生物污染第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.2土壤污染的發(fā)生土壤污染的類型有機(jī)物污染無(wú)機(jī)物污染土壤生物污染放射性物質(zhì)的污染有機(jī)廢棄物、農(nóng)藥、塑料地膜、危及農(nóng)作物的生長(zhǎng)和土壤生物的生存；通過(guò)食物鏈遷移地殼變遷、火山爆發(fā)、巖石風(fēng)化；采礦、冶煉、機(jī)械制造；有害的元素氧化物、酸、堿和鹽類等有害的生物種群，從外界環(huán)境侵入土壤，大量繁衍，破壞原來(lái)的動(dòng)態(tài)平衡；傳染病醫(yī)院未經(jīng)消毒處理的污水和污物。土壤的放射性水平高于天然本底值從污染物的屬性來(lái)考慮，一般可分為有機(jī)物污染、無(wú)機(jī)物污染、生物污染和放射性物質(zhì)的污染第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染土壤化學(xué)農(nóng)藥污染主要來(lái)自四個(gè)方面將農(nóng)藥直接施入土壤或以拌種、浸種和毒谷等形式施入土壤向作物噴灑農(nóng)藥時(shí)，農(nóng)藥直接落到地面上或附著在作物上，經(jīng)風(fēng)吹雨淋落入土壤大氣中懸浮的農(nóng)藥顆粒或以氣態(tài)形式存在的農(nóng)藥經(jīng)雨水溶解和淋溶，最后落到地面上隨死亡動(dòng)植物殘?bào)w或用污水灌溉而將農(nóng)藥帶入土壤。農(nóng)藥在土壤中長(zhǎng)期殘留積累，將導(dǎo)致土壤生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化和農(nóng)作物產(chǎn)品出現(xiàn)微量的殘留農(nóng)藥，甚至危害到人畜健康。第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.1化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化(1)土壤對(duì)農(nóng)藥的吸附土壤是一個(gè)由無(wú)機(jī)膠體（粘土礦物）、有機(jī)膠體（腐殖酸類）以及有機(jī)－無(wú)機(jī)膠體所組成的膠體體系，其具有較強(qiáng)的吸附性能。在酸性土壤下，土壤膠體帶正電荷，在堿性條件下，則帶負(fù)電荷。土壤對(duì)農(nóng)藥的吸附作用，在某種意義上就是土壤對(duì)農(nóng)藥的凈化。但這種凈化作用是有限度的，土壤膠體的種類和數(shù)量，膠體的陽(yáng)離子組成，化學(xué)農(nóng)藥的物質(zhì)成分和性質(zhì)等都直接影響到土壤對(duì)農(nóng)藥的吸附能力。吸附能力越強(qiáng)，農(nóng)藥在土壤中的有效性越低，則凈化效果越好。第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.1化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化(2)化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的揮發(fā)、擴(kuò)散和遷移土壤中的農(nóng)藥，在被土壤固相物質(zhì)吸附的同時(shí)，還通過(guò)氣體揮發(fā)和水的淋溶在土體中擴(kuò)散遷移，因而導(dǎo)致大氣、水和生物的污染。

大量資料證明，易揮發(fā)和不易揮發(fā)的農(nóng)藥都可以從土壤、水及植物表面大量揮發(fā)。對(duì)于低水溶性和持久性的化學(xué)農(nóng)藥來(lái)說(shuō)，揮發(fā)是農(nóng)藥進(jìn)入大氣中的重要途徑。揮發(fā)作用大小，主要決定于農(nóng)藥本身的溶解度和蒸氣壓，也與土壤的溫度、濕度等有關(guān)以水為介質(zhì)進(jìn)行遷移。一是直接溶于水中；二是被吸附于土壤固體細(xì)粒表面上隨水分移動(dòng)而進(jìn)行機(jī)械遷移。主要是由于土壤侵蝕，通過(guò)地表徑流流入地面水體造成地表水體的污染第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.1化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化(3)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(xué)降解、化學(xué)降解和微生物降解等。光化學(xué)降解：指土壤表面接受太陽(yáng)輻射能和紫外線光譜等能流而引起農(nóng)藥的分解作用化學(xué)降解：化學(xué)降解以水解和氧化最為重要，水解是最重要的反應(yīng)過(guò)程之一。土壤pH

和吸附是影響水解反應(yīng)的重要因素微生物降解：土壤中微生物（包括細(xì)菌、霉菌、放線菌等各種微生物）對(duì)有機(jī)農(nóng)藥的降解起著重要的作用。第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.2化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的殘留農(nóng)藥在土壤中的存留時(shí)間常用兩種概念來(lái)表示：即半衰期和殘留期，半衰期指施入土壤中的農(nóng)藥因降解等原因使其濃度減少一半所需要的時(shí)間殘留量指土壤中的農(nóng)藥因降解等原因含量減少而殘留在土壤中的數(shù)量，單位是

mg/kg土壤第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.2化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的殘留殘留量R可用下式表示：式中：C0－農(nóng)藥在土壤中初始含量；t－是農(nóng)藥在土壤中的衰減時(shí)間；k－是常數(shù)。連續(xù)使用農(nóng)藥，使農(nóng)藥在土壤中累積不斷增加，但不會(huì)無(wú)限增加，達(dá)到一定值后趨于平衡R=c0e-kt

第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.3化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的殘留積累毒害土壤化學(xué)農(nóng)藥的殘留積累毒害主要表現(xiàn)在兩方面：一、殘留農(nóng)藥的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的危害；二、殘留農(nóng)藥對(duì)靶生物的直接毒害。

(1)殘留農(nóng)藥的轉(zhuǎn)移殘留農(nóng)藥的轉(zhuǎn)移主要與食物鏈有關(guān)，生物體內(nèi)殘留農(nóng)藥的轉(zhuǎn)移主要有下面三條路線:第一條：土壤→陸生植物→食草動(dòng)物第二條：土壤→土壤中無(wú)脊椎動(dòng)物→脊椎動(dòng)物→食肉動(dòng)物第三條：土壤→水系（浮游生物）→魚(yú)和水生生物→食魚(yú)動(dòng)物第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.3化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的殘留積累毒害(2)殘留農(nóng)藥對(duì)靶生物的直接毒害農(nóng)藥殘存在土壤中，對(duì)土壤中的微生物、原生動(dòng)物以及其它的節(jié)肢動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物、軟體動(dòng)物等均產(chǎn)生不同程度的影響。另外，土壤中殘留農(nóng)藥對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育也有顯著的影響第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.4土壤重金屬污染土壤污染物最突出而又很難降解的有兩大類，一是重金屬(heavymetal)，二是有機(jī)合成農(nóng)藥。土壤重金屬污染物(heavymetalpollutant)主要有鉛、鉻、鎘、砷、汞等。它們?cè)谕寥乐械幕钚孕。子诜e累，土壤一旦被其污染則極難消除。其中鎘和砷是極毒的；汞、鉛、鎳是中等毒性；硼、銅、錳、鋅的毒性較低。土壤中的重金屬來(lái)源主要是“三廢”的排放所致。第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.4土壤重金屬污染4.4.1重金屬的土壤化學(xué)行為進(jìn)入土壤中的重金屬的歸宿將由一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和物理與生物過(guò)程所控制。進(jìn)入土壤溶液中的金屬離子的形態(tài)和量很不相同，并直接影響重金屬在土體中的遷移、轉(zhuǎn)化及植物效應(yīng)。（1）pH的影響土壤中pH值降低，某些重金屬如鉛、銅、鋅、鉻等易轉(zhuǎn)化為水溶性的重金屬鹽類，pH值越低其活動(dòng)度越大，越易于遷移；pH增高，某些重金屬則轉(zhuǎn)化為難溶性化合物如CdS、HgS等，pH值越高，它們?cè)揭子谮呌诠潭ǘ鴾p低其活性，在土壤中容易積累。類金屬砷例外第二十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4.4土壤重金屬污染（2