土壤污染及其控制.ppt

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土壤污染及其控制技术,案例,李兴才，患肝癌，于2000年2月去世，时年50岁；马惠珍，患食道癌，于2000年9月9日去世，时年39岁；万江文，患肺气肿，于2000年12月12日去世，时年76岁；.,癌症村谜云,陕西省华县龙岭村，从1974年第一例食道癌患者开始，至2001年11月，全村154人中死亡人数59人，其中死于癌症的达36人，死于肺心病、脑血管病的22人。

全村有三户人家已经死绝关门。

这家人因为癌症现在都已经死光了，大门紧闭,癌症村谜云,70年代死亡者平均年龄60岁，80年代为50岁，90年代为45岁,恐慌,最年轻的癌症患者万成只有17岁，死于心脏病的李会珍年仅16岁，死于脑血栓的万应龙年仅18岁,罪魁祸首之谜,饮用溪水被污染？

空气污染？

修水池、管道，但病情未缓解！

其他五个小组未出现同样的情况！

遗传基因？

嫁出的人未患癌症！

癌症村谜云,林景星教授在癌症村菜地里取样，旁边是村里现在仅有的两个孩子,分析,国家地质实验测试中心检测结果：

主食面粉中，铅含量超出国家标准1.6倍，属于重污染；铬超出国家标准2.98倍，属于严重污染,芹菜中镉、铅、汞、砷、铬全都超标，其中汞高出国家标准16倍，铅高出国家标准83.5倍，属于特级污染。

中药柴胡中镉、铅、汞、砷、铬全都超标，其中铅高出国家标准91.5倍。

豆角叶中铅高出国家标准191倍。

核桃中铬高出国家标准2.9倍。

油菜籽中铅高出国家标准75倍。

耕植地、非耕植地以及室内用地，都受到了铅、铬、砷、铜、锌、镍等元素不同程度的污染。

癌症村谜云,土壤被重金属污染！

谜底,主要内容,第一节土壤及其理化性质第二节土壤环境污染及其危害第三节几种典型的土壤污染第四节土壤污染的综合防治,第一节土壤及其理化性质,一、土壤组成土壤是指陆地地表具有肥力并能生长植物的疏松表层。

它介于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间，是环境中特有的组成部分。

土壤是由岩石经风化而成，由固、液、气三相物质组成的多相疏松多孔体系。

土壤,固相（占容积的50）,液相,矿物质（质量占固相总质量的90）,有机质（质量占固相总质量的1-10）,土壤溶液和空气占土壤总体积的50，且二者经常处于彼此消长的状态。

气相,土壤溶液（水分及其水溶物）,土壤空气,矿物质直接影响土壤性质，又是植物矿质养分的主要来源，故同土壤肥力有密切关系。

（1）原生矿物质：

岩石经过物理风化作用被破碎形成的碎屑，其原来的化学组成没有改变。

硅酸盐类、氧化物类、硫化物类、磷酸盐类

（2）次生矿物质：

原生矿物质经过化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构均有所改变。

简单盐类、氧化物类、次生磷酸盐类,

（一）土壤矿物质,

（二）土壤有机质,腐殖质、生物残体、土壤生物、简单有机化合物、酶,二、土壤的形成及结构,1、土壤的形成,土壤的形成过程,2、土壤的剖面形态,自然土壤的综合剖面,生物最活跃,土壤中各粒级矿物所占的相对百分比或重量百分数称为土壤矿物质的机械组成或土壤质地。

土壤矿物粒级一般分为砾石、砂粒、粉砂粒和粘粒四级。

不同粒径的矿物质颗粒的成分和物理化学性质有很大差异，如对污染物的吸附、解吸和迁移、转化能力，有效含水量及保水、保温能力等。

3.土壤机械组成,国际制土壤质地分类,1、土壤的吸附性质2.土壤的酸碱性3.土壤的氧化还原性4.土壤的生物活性,三、土壤的重要理化性质,1、土壤的吸附性质,土壤胶体按成分及来源可分为三类：

1）有机胶体2）无机胶体3）有机无机复合胶体,土壤的吸附性土壤胶体紧密相关：

1）土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能，从而使土壤具有吸附性。

2）土壤胶体具有电荷性质。

鉴于土壤胶体内层所带电荷性质不同，土壤胶体表面吸附离子的电荷性质也不同，离子交换作用也分为阳离子交换作用和阴离子交换作用。

2.土壤的酸碱性,土壤的酸碱性反应了土壤溶液中氢离子浓度和土壤胶体上可交换性氢铝离子数量，是土壤的重要理化性质之一。

土壤酸度对植物的生长、污染物质的迁移和转化有重大影响。

（1）土壤酸度影响养分的有效度；

（2）土壤酸度影响金属元素的固定、释放和淋溶；（3）土壤酸度影响土壤中微生物的活性；,1）土壤酸度,土壤酸度可分为活性酸度和潜在酸度。

活性酸度又称有效酸度，是指土壤溶液中游离的H浓度直接反映出的酸度，通常用pH表示。

通常，盐基饱和度高的土壤pH值较高，酸性弱；盐基饱和度小的土壤pH值较低，酸性强。

潜在酸度的来源是土壤胶体所吸附的可代换性离子（主要指H和Al3），当这些离子被吸附时不显酸性，但当它们通过离子交换进入土壤溶液后，会增大土壤溶液中H浓度，显示出酸性。

潜在酸对土壤性质有很大影响，当胶体吸附的H和Al3转入溶液引起酸碱度变化时，会影响土壤性质、养分的供给和生物的活动等。

（2）土壤碱度,土壤中的OH主要来自土壤溶液中碱金属（Na、K）及碱土金属（Ca、Mg）的CO32-和HCO3-盐类的水解，以及胶体吸附的交换性阳离子（尤其是Na）的水解。

土壤碱度也用pH表示，强碱性土壤除含有强碱弱酸盐外，主要还受到胶体吸附的交换性Na的影响。

通常把交换性Na占阳离子交换总量的百分数成为碱化度，并应用碱化度划分碱土的种类：

3）土壤的缓冲性,土壤具有缓和酸碱度激烈变化的能力。

土壤溶液中的碳酸、腐殖酸和其他有机酸等弱酸及盐类，构成了一个良好的酸碱缓冲体系；另外，土壤胶体吸附的盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。

土壤胶体和盐基代换量越大，土壤的酸碱缓冲能力越强。

3.土壤的氧化还原性,a.土壤中存在许多有机和无机的氧化性和还原性物质，是一个杂的氧化还原混合体系，土壤的氧化还原性对土壤中物质的迁移转化具有重要影响。

b.氧化剂：

氧气、NO3-离子和高价金属离子（Fe3+等）c.还原剂：

有机质和抵家金属离子（Fe2+等）d.土壤的氧化还原性质常用土壤溶液的氧化还原电位（Eh）来衡量，其值取决于土壤溶液中氧化态物质和还原态物质的相对浓度。

一般旱地土壤的Eh值在400700mV，水田土壤的Eh值在200300mV。

e.影响土壤氧化还原性质的因素主要包括：

土壤通气状况，通气良好，电位升高；通气不良，电位下降。

土壤有机质状况，土壤有机质在嫌气条件下分解，形成大量还原性物质，在浸水条件下Eh下降；土壤无机物状况，一般还原性无机物多，还原作用强，氧化性无机物多，氧化作用强。

土壤中氧化铁和硝酸盐含量高，可减弱还原作用，缓冲Eh值的下降；同一种土壤，pH越低，氧化还原电位越高。

f.氧化还原性的影响：

影响土壤营养元素的状态和有效性；影响元素离子的形态，从而影响其迁移转化。

4.土壤的生物活性,土壤中的生物体系包括微生物区系、微动物区系和动物区系，其中尤以微生物最为活跃。

土壤生物使土壤具有生物活性，是土壤形成、养分转化、物质迁移、污染物迁移转化的重要参与者，影响着土壤中物理化学和生物化学的过程、特征和结果。

土壤中的微动物和动物也种类繁多，如原生动物（鞭毛虫纲、肉足虫纲、纤毛虫亚门等）、蠕虫（线虫和环节动物）、节肢动物（蚁类、蜈蚣等）、腹足动物（蛞蝓、蜗牛等）及一些哺乳动物。

它们对土壤性质和污染的净化也有重要的影响。

第二节土壤污染及危害,土壤中污染物的输入、累积和土壤环境的自净作用是两个相反而同时进行的过程，正常情况下二者处于动态平衡，不会造成污染。

但当污染物质输入土壤的数量和速度超过土壤的自净作用，打破了累积和净化的动态平衡，随着污染物的累积土壤环境将发生明显的变异，必然导致土壤正常功能的失调土壤质量恶化；同时土壤中的污染物发生迁移转化进入大气、水体和生物圈，并最终影响到人类的健康。

、土壤污染,2、土壤污染的特点,3、土壤污染的危害,1）导致严重的直接经济损失2）导致食物品质不断下降3）危害人体健康4）导致其他环境问题,1）隐蔽性和潜伏性2）易累积性3）不可逆性和持久性4）危害的严重性和难治理性,中国农副品出口问题,4、土壤污染类型,沈阳张氏灌区镉污染,金属粉尘沉降、酸沉降,5、土壤污染源与主要土壤污染物质,土壤污染源主要包括工业污染源、农业污染源和生物污染源。

工业污染源主要是工业三废的排放；农业污染源主要指农业生产过程产生的污染物，如农药、化肥、畜禽养殖废物、农用地膜等；生物污染源主要指含有致病菌的生活污水、医院废水、垃圾等。

（1）有机物类主要是化学农药、除草剂，酚、油类、多氯联苯、洗涤剂等。

土壤污染的主要污染物,

（2）无机污染物，如砷、镉、铅等重金属，有害元素的氧化物（3）放射性污染物，如元素铯、锶等（4）生物污染物，如肠细菌、炭疽杆菌、破伤风杆菌、肠寄生虫（蠕虫）、霍乱弧菌、结核杆菌等,土壤背景值又称土壤本底值，它代表一定环境单元中的一个统计量的特征值，是判断土壤是否受到污染或污染程度的标准。

背景值（地质学）：

指在各区域正常地质地理条件和地球化学条件下元素在各类自然体中的正常含量。

环境科学上：

指在未受或少受人类影响的土壤中化学元素组成及其含量。

6、土壤污染程度度量化指标,

（1）土壤背景值,土壤环境容量是指土壤环境单元所容许承纳的污染物质的最大负荷量。

土壤环境容量等于污染起始值和最大负荷值之差，包括净容量和净化量两部分。

6、土壤污染程度度量化指标,

（2）土壤环境容量,第三节几种典型的土壤污染问题,一、重金属对土壤的污染,1、重金属在土壤中的行为特征1）物理迁移2）物理化学迁移和化学迁移重金属在土壤中通过吸附、解吸、沉淀、溶解、氧化、还原、络合、螯合和水解等一系列物理化学与化学过程而发生的迁移转化，是重金属在土壤中的主要运动形式。

重金属和无机胶体的结合重金属和有机胶体的结合溶解和沉淀作用3）生物迁移,2、土壤条件对重金属迁移转化的影响,重金属的迁移转化形式与土壤条件紧密相关，土壤类型、土壤利用方式（水田、旱地、林地等）以及土壤的理化性质（氧化还原性、酸碱性、有机无机胶体含量等）都能引起重金属在土壤中赋存状态的改变，从而影响重金属的迁移转化行为和危害性。

重金属大多属于过渡元素，价态多变，因此它在土壤中的价态变化和反应深受土壤氧化还原电位的影响。

土壤的pH值对重金属的溶解度也有重要影响。

土壤胶体对重金属具有明显的固定作用，因此土壤中胶体的种类和数量与重金属的迁移转化也紧密相关。

重金属元素被胶体固定有两种方式：

一种是重金属元素被吸附在胶体表面，这种情况重金属较易释放；另一种是重金属被保持在胶体内部的晶格中，则很难释放。

3、主要重金属污染,土壤重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等，砷虽不属于重金属，但因其行为与来源以及危害都与重金属相似，故通常列入重金属类进行讨论。

就对植物的需要而言，可分为两类：

一类是植物生长发育不需要的元素，而对人体健康危害比较明显，如镉、汞、铅等；另一类是植物正常生长发育所需元素，且对人体又有一定生理功能，如铜、锌等，但过多会发生污染，妨碍植物生长发育。

土壤的汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、汞冶炼厂和汞制剂厂（仪表、电气、氯碱工业）的排放。

含汞颜料的应用、用汞做原料的工厂、含汞农药的施用等也是重要的汞污染源。

土壤中汞的存在形态有无机态与有机态，并在一定的条件下互相转化。

无机汞有g4、g（）2、gl2、g，它们因溶解度低，在土壤中迁移转化能力很弱，但在土壤微生物作用下，汞可向甲基化方向转化。

在好氧条件下主要形成脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收、积累，而转入食物链造成对人体的危害；在厌氧条件下，主要形成二甲基汞，在微酸性环境下，二甲基汞可转化为甲基汞。

汞对植物的危害因作物的种类和生育而异。

汞在一定浓度下使作物减产，在较高浓度下甚至使作物死亡。

汞,日本水俣病事件,镉主要来源于镉矿、镉冶炼厂。

因镉与锌同族，常与锌共生，所以冶炼锌的排放物中必有n、d，它们挥发性强，以污染源为中心可波及数千米远。

镉工业废水灌溉农田也是镉污染的重要来源。

土壤中镉的存在形态也很多，大致可分为水溶性镉和非水溶性镉两大类。

镉对农业最大的威胁是产生“镉米”、“镉菜”，进入人体后使人得骨痛病。

另外，镉会损伤肾小管，出现糖尿病，还有镉引起血压升高，出现心血管病，甚至还有致癌、致畸的报道。

镉,日本富山痛痛病事件,日本痛痛病：

镉米