第八章 土壤污染及其防治

第八章土壤污染及其防治第一節(jié)土壤污染概述第二節(jié)土壤重金屬污染及其防治第三節(jié)農(nóng)藥污染第四節(jié)化肥污染第一節(jié)土壤污染概述一、土壤的基本特征與土壤污染二、土壤污染的特征特性三、主要污染源與污染物類型一土壤的基本特征與土壤污染土壤是指位于地球陸地表面、具有一定肥力、能夠生長植物的疏松表層，其厚度一般在2m左右。土壤肥力是指土壤具有供應(yīng)和協(xié)調(diào)植物生長發(fā)育所需水分、養(yǎng)分、部分空氣和熱量的能力。（一）土壤物質(zhì)組成及基本理化性質(zhì)

1、土壤主要物質(zhì)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。

（一）土壤物質(zhì)組成及基本理化性質(zhì)

2、土壤主要結(jié)構(gòu)組成根據(jù)生物組成在土壤生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)與能量遷移轉(zhuǎn)化中的作用其結(jié)構(gòu)組成主要包括：（1）生產(chǎn)者：高等植物根系、藻類和化能營養(yǎng)細(xì)菌。（2）消費者：土壤中的草食動物和肉食動物。（3）分解者：細(xì)菌、真菌、放線菌和食腐動物等。（4）參與物質(zhì)循環(huán)的無機物質(zhì)和有機物質(zhì)。（5）土壤內(nèi)部水、氣、固體物質(zhì)等環(huán)境因子。（一）土壤物質(zhì)組成及基本理化性質(zhì)

3、土壤的理化性質(zhì)土壤的理化性質(zhì)就是指土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)。

物理性質(zhì)包括土壤質(zhì)地，機械組成，容重，孔隙度等；物理狀況如含砂量，松、軟程度，紅色或黑色等等；

化學(xué)性質(zhì)是指所含化學(xué)成分，如各種元素的含量（氮磷鉀鈣鎂硫鐵錳銅鋅），酸堿性（pH值），CEC陽離子代換量，鹽堿度以及有機質(zhì)等。

（二）土壤的理化性質(zhì)與土壤污染的關(guān)系1、物理性質(zhì)2、化學(xué)性質(zhì)3、生物學(xué)性質(zhì)P115（一）土壤環(huán)境背景值與環(huán)境容量1、土壤環(huán)境背景值理論上：土壤在自然成土過程中，構(gòu)成土壤自身的化學(xué)元素的組成和含量，即未受人類活動影響的土壤本身的化學(xué)元素組成和含量。二土壤污染的特征特性未受人類活動影響的土壤存在嗎？土壤是一個復(fù)雜的開放體系，一直處在不斷的發(fā)展和演變中，特別由于人類對土壤需求的日益擴展，地球上的土壤幾乎不同程度地受到人類活動直接或間接的影響。目前已經(jīng)很難找到絕對不受人類活動影響的土壤。因此，所謂土壤背景值只能代表土壤某一發(fā)展、演變階段的一個相對意義上的數(shù)值，即嚴(yán)格按照土壤背景值研究方法所獲得的盡可能不受或少受人類活動影響的土壤化學(xué)元素的原始含量。土壤背景值的獲得確定土壤背景值是一項難度很高的基礎(chǔ)性研究。我國在1990年出版了《中國土壤元素背景值》一書。土壤背景值的研究技術(shù)系統(tǒng)：情報檢索、野外采樣、樣品處理和保存、實驗室分析質(zhì)量控制、分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計檢驗、制圖技術(shù)等。

土壤背景值的應(yīng)用農(nóng)田施肥：是預(yù)測元素豐缺程度，制訂施肥規(guī)劃、方案的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。土壤污染評價：土壤質(zhì)量評價，劃分質(zhì)量等級和進(jìn)行污染評價，劃分污染等級，均必須以土壤背景值作為基礎(chǔ)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。土壤環(huán)境容量：是研究和確定土壤環(huán)境容量，制訂土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的不可缺少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。環(huán)境醫(yī)學(xué)和食品衛(wèi)生：通過對元素背景值的分析，可以找到土壤、植物、動物和人群之間某些異常元素的相互關(guān)系?！盎鶞?zhǔn)”數(shù)據(jù)（二）土壤污染與土壤自凈能力

土壤污染是指人類活動或自然因素產(chǎn)生的污染物進(jìn)入土壤，其數(shù)量超過土壤的凈化能力而在土壤中逐漸積累，達(dá)到一定程度后，引起土壤質(zhì)量惡化、正常功能失調(diào)，甚至某些功能喪失的現(xiàn)象。

土壤自凈是指污染物進(jìn)入土壤后，經(jīng)歷一系列的物理、化學(xué)和生物學(xué)過程，逐漸地自動被分解、轉(zhuǎn)化或排出土體，使土壤中污染物數(shù)量減少，但減少的速度受土壤物理、化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)制約，從而使土壤表現(xiàn)出凈化污染物的能力。污染判定判斷土壤是否發(fā)生污染有兩個指標(biāo)：一是土壤背景值（或本底值）：土壤中某元素的平均含量超過背景值，即發(fā)生了土壤污染。二是生物指標(biāo)，土壤中某有害元素或污染物含量較高時，被植物吸收的量也相應(yīng)增加，可引起植物的一系列反應(yīng)，土壤微生物區(qū)系會發(fā)生變化，受污染的植物被人們食用后會對人體健康產(chǎn)生不良影響，上述植物、微生物及人體受到的危害程度等均可作為度量污染的生物指標(biāo)。1、累積性與隱蔽性2、持久性與難排性3、生物顯示性與間接有害性（三）土壤污染危害的特性三主要污染源與污染物類型

土壤環(huán)境污染物：把輸入到土壤環(huán)境中的足以影響土壤環(huán)境正常功能，降低作物產(chǎn)量和生物學(xué)質(zhì)量，有害于人體健康的物質(zhì)，統(tǒng)稱為土壤環(huán)境污染物質(zhì)。（一）土壤污染物種類

1、無機污染物,主要包括重金屬（Pb、Cd、Cr、Hg、Cu、Zn、Ni、As、Se）、放射性元素（137Cs、90Sr）和F-、酸、堿、鹽等；2、有機污染物，主要有農(nóng)藥、化肥、酚類物質(zhì)、氰化物、石油、洗滌劑、以及有害微生物、高濃度耗氧有機物等。無機污染物無機污染物主要有重金屬和放射性核素物質(zhì)，以及有害的氧化物、酸、堿、鹽、氟等。重金屬和放射性物質(zhì)污染最難徹底清除，對人體最具潛在危害性。重金屬：重金屬指比重大于5.0g/cm3的金屬元素。一般指汞、鎘、鉛、鉻、鋅、銅、鈷、鎳、錫、鋇、銻等，從毒性角度通常把砷、鈹、鋰、硒等也包括在內(nèi)。目前最受關(guān)注的5種重金屬元素是汞、砷、鎘、鉛、鉻。有機污染物有機污染物主要有人工合成的有機農(nóng)藥、酚類物質(zhì)、氰化物、石油、稠環(huán)芳烴、洗滌劑，以及有害微生物、高濃度耗氧有機物等；有機氯農(nóng)藥、有機汞制劑、稠環(huán)芳烴等是性質(zhì)穩(wěn)定不易分解的有機物，在土壤環(huán)境中易積累并造成污染危害。1、水體污染型2、大氣污染型3、農(nóng)業(yè)污染型4、生物污染型5、固廢污染型6、綜合污染型（二）土壤污染的類型

1、水體污染型這是土壤環(huán)境污染的最主要類型，污染源主要是工業(yè)廢水、城市生活污水和受污染的地面水體。據(jù)報道，在日本曾有受污染的地面水體所造成的土壤污染占土壤污染總面積的80%的情況，而且絕大多數(shù)是由污水灌溉（污灌）造成的。目前，我國污水灌溉的農(nóng)田面積已達(dá)330多萬公頃。近年來，廣州近郊因為污水灌溉而污染農(nóng)田2700公頃，因施用含污染物的底泥造成1333公頃的土壤被污染，污染面積占郊區(qū)耕地面積的46%。很多年來污灌在我國北方地區(qū)已成為一種重要的農(nóng)業(yè)灌溉形式。如果使用恰當(dāng)，利用經(jīng)過預(yù)處理的城市生活污水或某些工業(yè)廢水進(jìn)行農(nóng)田灌溉，一般可有增產(chǎn)效果，因為這些污水中含有許多植物生長所需要的營養(yǎng)元素。采用污灌節(jié)省了灌溉用水，并且使污水得到了土壤的凈化，減少了治理污水的費用。但因為城市生活污水和工礦企業(yè)廢水中含有許多有毒、有害物質(zhì)，成分相當(dāng)復(fù)雜，如果將這些污水、廢水直接輸入農(nóng)田，可能造成土壤環(huán)境的嚴(yán)重污染。污灌有沒有好處？經(jīng)由水體污染所造成的土壤環(huán)境污染，由于污染物質(zhì)大多以污水灌溉形式從地表進(jìn)入土體，所以污染物一般集中于土壤表層。但是，隨著污灌時間的延續(xù)，某些污染物質(zhì)可隨水自土體上部向土體下部遷移，有時甚至達(dá)到地下水層。水體污染型的土壤污染特征2、大氣污染型污染物質(zhì)來源于被污染的大氣，污染的面積、程度和擴散的距離，取決于污染物質(zhì)的種類、性質(zhì)、排放量、排放形式及風(fēng)力大小等。大氣污染型的土壤污染特征是污染物質(zhì)主要集中在土壤表層。主要污染物是大氣中的二氧化硫、氮氧化物和顆粒物等，它們通過沉降和降水而降落到地面。大氣中的二氧化硫等酸性氧化物使雨水酸度增加，從而引起土壤酸化，破壞土壤的肥力與生態(tài)系統(tǒng)地平衡。各種大氣飄塵中包括重金屬、非金屬有毒有害物質(zhì)及放射性散落物等多種物質(zhì)，它們也會造成土壤的多種污染。3、農(nóng)業(yè)污染型指由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要而不斷使用化肥、農(nóng)藥、城市垃圾堆肥、污泥等引起的土壤環(huán)境污染。有些農(nóng)藥如有機氯殺蟲劑DDT、六六六等，可在土壤中長期殘留，并在生物體內(nèi)富集。氮、磷等化學(xué)肥料中凡未被植物吸收利用和未被根層土壤吸附固定的養(yǎng)分都會在根層以下積累或轉(zhuǎn)入地下水，成為潛在的環(huán)境污染物。殘留在土壤中的農(nóng)藥和氮、磷等化合物在地面徑流或土壤風(fēng)蝕時，就會向其他地方轉(zhuǎn)移，擴大土壤的污染范圍。農(nóng)業(yè)污染型的污染物質(zhì)主要集中在土壤表層或耕層，其分布比較廣泛，屬于面源污染。4、生物污染型土壤的生物性污染是指一個或幾個有害的生物種群，從外界環(huán)境侵入土壤，大量繁衍，破壞原來的動態(tài)平衡，對人體健康或產(chǎn)生不良的影響。造成土壤生物污染的污染物主要是未經(jīng)處理的糞便、垃圾、城市生活污水、飼養(yǎng)場和屠宰場的污物等。其中危險性最大的是傳染病醫(yī)院未經(jīng)消毒處理的污水和污物。5、固體廢物污染型固體廢物系指被丟棄的固體狀物質(zhì)和泥狀物質(zhì)，包括工礦業(yè)廢物、污泥和城市垃圾等。在土壤表面堆放或處理、處置固體廢物、廢渣會占用大量耕地；還可通過大氣擴散或降水淋濾使周圍地區(qū)的土壤受到污染。有害固體廢物長期堆存，經(jīng)過雨雪的淋溶作用，可溶成分隨水從地表向下滲透，并向土壤遷移轉(zhuǎn)化，有害物質(zhì)富集，使堆場附近土質(zhì)酸化、堿化、硬化，甚至發(fā)生重金屬型污染。這種污染的污染特征屬點源性質(zhì)。6、綜合污染型

土壤環(huán)境污染的發(fā)生往往是多源性質(zhì)的。對于同一區(qū)域受污染的土壤，其污染源可能同時來自受污染的地面水、大氣，或同時來自固體廢物以及農(nóng)藥、化肥等多方面。因此，土壤環(huán)境的污染往往是綜合污染型的，但對于一個地區(qū)或區(qū)域的土壤來說，土壤污染可能是以某一污染類型或某兩污染類型為主。第二節(jié)土壤重金屬污染及其防治一、重金屬在土壤中的共同行為特征及影響因素二、主要重金屬在土壤中的化學(xué)行為及其危害影響三、土壤重金屬污染及其防治措施一重金屬在土壤環(huán)境中的賦存形態(tài)

水溶態(tài)、交換態(tài)或吸附交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機結(jié)合態(tài)、殘留態(tài)。

二重金屬在土壤中遷移轉(zhuǎn)化的一般規(guī)律物質(zhì)遷移：各種元素在土壤中的轉(zhuǎn)移和再分配，這是導(dǎo)致物質(zhì)分散或集中的原因。重金屬的遷移轉(zhuǎn)化：指重金屬在自然環(huán)境中空間位置的移動和存在形式的轉(zhuǎn)化，以及由此引起的富集和分散問題。（一）物理遷移土壤溶液中的重金屬離子可以隨水遷移至地面水體；更多的重金屬則可以通過多種途徑被包含于礦物顆粒內(nèi)或吸附于土壤膠體表面上，隨土壤中水分的流動而被機械搬運，特別是在多雨地區(qū)的坡地土壤，這種隨水沖刷的機械遷移更加突出；在干旱地區(qū)，這樣的礦物顆?；蛲寥滥z粒還可以塵土的形式隨風(fēng)被機械搬運。（二）物理化學(xué)遷移和化學(xué)遷移土壤環(huán)境中的重金屬污染物能以離子交換吸附、絡(luò)合—螯合等形式和土壤膠體相結(jié)合，或發(fā)生溶解與沉淀等反應(yīng)。（土壤膠體）Ca2++HgCl2——（土壤膠體）Hg2++CaCl2

（三）生物遷移主要指植物通過根系從土壤中吸收某些化學(xué)形態(tài)的重金屬，并在植物體內(nèi)積累起來。這一方面可以看作是生物對土壤重金屬污染的凈化；另一方面也可以看作是重金屬通過土壤對生物的污染。如果這種受污染的植物殘體再進(jìn)入土壤，會使土壤進(jìn)一步富集重金屬。除植物的吸收外，土壤微生物的吸收以及土壤動物啃食重金屬含量較高的表土，也是重金屬發(fā)生生物遷移的一種途徑。但是，生物殘體又可將重金屬歸還給土壤。土壤重金屬污染調(diào)控與防治的基本原則（１）切斷污染源（２）提高土壤環(huán)境容量（３）控制或切斷重金屬進(jìn)入食物鏈（４）避免二次污染三土壤重金屬污染及防治措施三土壤重金屬污染及防治措施1、工程措施（1）客土、換土和翻土（2）隔離法（3）清洗法（4）電