第七章 土壤污染与防治 ppt课件.docx

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土壤污染概述第七章土壤污染与防治土壤重金属污染与控制土壤农药的污染与控制

化学肥料对土壤环境的污染酸沉降对污染土壤环境的污染与控制

有机污染物对土壤的污染及控制第一节土壤污染概述（theconceptionofsoilcontamination）

一、土壤的自净化作用二、土壤污染的概念与特点三、土壤污染的来源与类型四、土壤中的主要污染物第一节土壤污染概述

一、土壤的自净化作用

什么叫土壤的自净化作用？

土壤经过自身的物理、化学和生物作用，使进入土壤中的有害物质浓度降低或毒性消失的过程。

为什么土壤具有净化功能？

土壤是一个多相的疏松多孔体系；

土壤是一个胶体体系；

土壤是一个氧化还原体系；

土壤是一个络合—螯合体系；

土壤是一个化学体系；

土壤是一个生物体系。

土壤的自净作用

进入土壤的污染物，在土壤矿物质、有机质和微生物的作用下，经过一系列的物理、化学及生物化学反应过程，降低其浓度或改变其形态，从而消除污染物毒性的现象。

物理自净作用：

污染物渗滤、吸附、挥发、稀释、扩散等化学和物理化学自净作用

土壤中污染物经过阴阳离子的离子交换吸附、凝聚与沉淀、氧化还原、络合螯合、酸碱中和、同晶臵换、水解分解化合反应或光化学降解反应等使其毒性浓度降低的过程。

粘粒和有机物是主要载体；酸碱反应和氧化还原反应起重要作用。

有机污染物在微生物及其酶作用下，通过生物降解，分解为简单无机物而消散的过程。

二、土壤污染的概念与特点

1.土壤污染的概念通过各种途径进入土壤中的物质，其数量和速度超过了土壤净化作用的速度，使污染物质的积累过程占优势，从而导致土壤正常功能失调，质量下降，并影响到作物生长与发育及农产品品质的现象。

（超过了环境背景值，抑制微生物和植物正常生

长发育，危害人类健康）二、土壤污染的概念与特点

2.土壤污染的特点

Å隐蔽性或潜潜伏性:

水体和大气的污染比较直观，可通过人的

感官发现；土壤污染则要通过农作物及摄食的人或动物的健康状况才能反映出来，从遭受污染到产生后果有一个相当长的逐步积累过程，具有隐蔽性或潜伏性．

Å不可逆性和长期性:

土壤一旦遭到污染后极难恢复。

重金属对土壤的污染是一个不可逆过程，许多持久性有机污染物的污染也需要一个比较长的降解时间。

Å后果的严重性：

化学定时炸弹二、土壤污染的概念与特点

Å后果的严重性u导致严重的直接经济损失:

我国每年就因重金属污染而减产粮食1000多万t．被重金属污染的粮食多达l200万t，造成经济损失至少200亿元。

健康品质

u导致生物产量品质下降

ü土壤污染物危害农作物的正常生长和发育，导

致产量下降，不影响品质；

ü农作物吸收土壤中的污染物质而使收获部分品质下降，不影响产量；

ü不仅导致农作物产量下降，同时也使收获部分品质下降。

营养品质商品品质二、土壤污染的概念与特点

Å后果的严重性u土壤污染对生物体健康的危害

ü重金属污染的影响ü农药等化学物质污染的影响引起急性中毒；引起慢性中毒；影响人体内分泌和免疫功能，使人体抵抗力下降；沉积在土壤中，毒害动植物。

ü土壤病原体污染的影响土壤中病原体进入食物或饮用水，通过消化系统进入人体；

或附着于大气颗粒中，经呼吸系统进入人体，传播疾病。

伤寒、痢疾等肠道传染病，结核病，部分人畜共患的传染病均可通过土壤传播二、土壤污染的概念与特点

Å后果的严重性u土壤污染对生态环境质量的危害对大气、水环境质量产生影响

污染物二、土壤污染的概念与特点

3.主要污染物无机物

重金属（汞、镉、铅、铜、锌、镍以及类金属砷、硒等）、放射性元素（137铯、90锶等）、氟、酸、碱、盐等。

以重金属和放射性物质受关注。

有机物

人工合成的有机农药、酚类物质、氰化物、石油、多环芳烃、洗涤剂、及高浓度耗氧有机物等。

其中有机氯农药、有机汞制剂、多环芳烃等性质稳定不易分解的有机物在土壤环境中易累积，造成污染危害。

三、土壤污染的来源与类型

1.土壤污染的来源

l原材料的开采过程石油开采—油类污染,矿山开采—重金属污染,放射性元素开采—放射性物质的污染l产品的生产过程1）工业生产过程—工业“三废”的排放2）农业生产活动

•灌溉Irrigationpractices•施用农药Pesticideapplications•施用肥料Fertilizerapplications•畜牧业Animalfeedingoperationsl物质储存与运输过程中

l废弃物产生及堆放

l土壤与外界质能交换过程中2.土壤污染的类型

l水体污染型由工业废水和生活污水污染土壤。

多是因污水灌田或废水排放造成。

特点：

沿水系分布CdpollutedsoilSoilsampling2.土壤污染的类型

l大气污染型途径：

经降雨和沉降污染土壤。

主要污染物：

酸、铅、铜、砷和氟等。

特点：

污染以污染源为中心呈椭圆形或沿主风向呈带状分布或沿交通道路两旁成带状分布l固体废弃物污染垃极、粪便、工业废渣等污染土壤。

污染物：

重金属、农药、病原菌特点：

污染范围比较局限或固定，但可通过风吹和雨淋冲刷污染较大范围的土壤和水体。

2.土壤污染的类型

l农业污染型由于农业生产的需要而不断地施用化肥、农药、城市垃圾堆肥、厩肥、污泥等所引起的土壤环境污染。

其中主要污染物质是化学农药和污泥中的重金属，过量施用化肥也会引起污染。

l综合污染型第二节土壤重（类）金属污染及控制

一、土壤中重（类）金属的来源

1.大气沉降沉降物中的重金属：

Pb，Hg，Cd，As，Hg，Cr，Ni，Zn

特点：

污染物依其粒径大小而沉降在距污染源不同距离的土壤

表面上，其中10~30%分布在距工业企业十几公里的距离。

植物污染来源：

气溶胶和粉尘在叶面上直接沉降和来自根从（大气沉降物）土壤中吸收。

2.施肥

§矿质肥料中含重金属，其含量与原料来源及加工工艺决定。

磷肥及利用磷肥为原料制成的化成复合肥或复混肥含重金属。

3.农药

含汞农药—种子消毒，C2H5HgCl，2%粉剂，按1~1.5kg/t种子计,年进入土壤的汞为3~6g/ha；

含砷农药

含铜、锌农药：

三氯酚铜（C6H2Cl3O）2Cu,铜锌合剂（37.5%

王铜和15%代森锌），硫酸铜（CuSO4·5H2O）,王铜

[3Cu（OH）2·CuCl2·H2O],代森锌（C4H6N2S4Zn），福美锌

（C6H12N2S4Zn），鼠药磷化锌（Zn3P2）等4.污灌、污泥农用、垃圾农用

污水、污泥中的重金属含量5.工业废弃物作肥料或土壤结构改良剂：

各种炉渣、粉煤渣、油页岩、磷石膏等二、土壤中重金属的形态

1.土壤重金属污染的特点1）在土壤中不能为微生物分解（某些元素可被微生物转化），不易随水分迁移，易在土壤表层富积；

2）容易被生长于土壤中的生物积累；

3）以不同形态存在土壤中存在与土壤溶液中或被胶体吸附的重金属为植物可利用的金属。

形态分级—最为广泛使用的一种

Tessier（1979）:

交换态——1MMgCl2

碳酸盐结合态—pH5.0NaOAc有机结合态—HNO3-H2O2铁锰氧化物结合态—NH2·HCl残留态—HF-HNO3-HClO4无价态变化的离子：

Cd,Zn,Pb,Cu等价态变化的离子：

As,Hg,Se,Cr等As、Se、Cr在土壤环境中的转化过程及影响因素？

汞在土壤环境中的转化三、土壤中重金属的迁移转化过程

1.物理迁移l土壤溶液中以重金属离子或配位离子随水迁移；

l被土壤颗粒吸附或包含于土壤颗粒内部被水、风等机械搬运2.物理化学迁移和化学迁移l重金属与无机胶体结合—离子交换作用（非专性吸附）和专性吸附l重金属与有机胶体结合—络合或螯合作用l沉淀-溶解l氧化-还原3.生物迁移从根吸收进入植物体，受金属总量、土壤状况、植物类型及其他离子的影响。

四、影响土壤重金属有效性的因素

1.土壤pH（soilpH）不考虑其他反应，土壤中某些重金属元素与土壤pH的关系：

一定pH范围，pH增高，土壤溶液中金属浓度降低Cu（OH）2，Zn（OH）2为两性化合物，碱性条件下溶解。

石灰性土壤，碳酸盐体系2.土壤Eh能与硫化物生成化学沉淀的元素

Eh降低，土壤某些重金属的溶出率降低,有效性降低，植物吸收量降低。

3.土壤胶体对金属的吸附吸附能力强的，重金属被土壤保持多，不易被作物吸收吸附能力弱的，易从土壤胶体上解吸下，被作物吸收，增加污染或危害作物的可能性。

土壤CEC愈高，土壤吸持重金属的能力愈强，在一定程度上消除重金属在植物体内以及食用该植物的动物和人体内大量累积的可能性。

土壤质地、pH、有机质含量、矿物组成对土壤CEC影响很大，对重金属的有效性影响也很大。

4.土壤有机质（soilorganicmatter）

5.化学吸收（chemicalsorption）

不同栽培基质，作物对重金五、重金属对生物的效应

1.对植物

§对植物的毒性重金属是一种危害原生质的毒物，其毒性随原子量的增大而增加。

根据发生毒害时的浓度大小，将元素的毒性分为：

毒性很大的元素：

溶液浓度<1mg/L时对植物产生毒害作用，如

Ag+、Be2+,Hg2+,Sn2+,可能还有Cu2+,Co2+,Ni2+,Pb2+，CrO42-；

毒性中等的元素：

溶液浓度在1~100mg/L时即产生抑制作用，有AsO43-,AsO32-，BO43-根、BrO4-、ClO3-,及Al3+,Ba2+,Cd2+,Cr3+,Fe2+、Mn2+、Zn2+等；

毒性小的元素：

溶液浓度>1800mg/L时产生不良影响的元素，

如Cl-,Br-,I-,Ca2+,Mg2+,K+,Na+,Rb+,Sr2+,Li+,NO3-,SO42-等。

§对植物毒害的机制

抑制酶的活性如汞、铜、铍，镉、银等是抑制碱性磷酸酶、过氧化氢酶、氧化酶和核糖核酸酶的活性等；

与代谢产物形成螯和物或与PO42-,SO42-形成沉淀，干扰或参与代谢多数重金属离子；

改变细胞膜的渗透性或其他特性Au,Cd,Cu和Fe2+；

破坏其他元素的生理功能与其他离子竞争如Cs取代K,Ba和Sr取代Ca,Cd取代Zn。

§对植物毒害的症状根据Russler提出的图式，当环境中离子浓度逐渐提高时，植物体受抑制的症状：

生长受抑制；叶子失绿；叶尖和叶缘坏死；根死亡.不同元素出现症状不同§植物对重金属毒害的反抗机制§对农产品品质植物中的元素含量随土壤或大气、灌水中的元素浓度增加而增加，致使在矿区或工业周围农产品中的有害物质浓度增高，危及人体健康。

中华人民共和国国家标准

食品中镉限量卫生标准GB15201-94

mg/kg

粮食品种大米面粉杂粮蔬菜肉、鱼蛋水果指标（以Cd计）

0.2

0.1

0.05

0.05

0.1

0.05

0.03

食品中氟允许量标准GB4809-84品种大米、面粉其他豆类蔬菜肉类鱼类（淡水）水果蛋类指标（氟）

1.0

1.5

1.0

1.0

2.0

2.0

0.5

1.0

食品中铬允许量标准GB4809-84品种粮食豆类薯类蔬菜水果肉类鱼贝类蛋类奶粉指标（mg/kg）

1.0

1

0.5

0.5

0.5

1.0

2.0

1

2.0六、降低土壤重金属毒性的措施研究现状

土壤重金属污染治理方法客土换土法稀释法

电场法化学固定法

植物修复法六、降低土壤重金属毒性的措施

源头控制—建立相关农用标准，禁止含超过某污染物标准的农用物质使用。

禁止三废的排放六、降低土壤重金属毒性的措施末端治理将重金属固定在土壤中—失活

将重金属从土壤中取出—减少含量.六、降低土壤重金属毒性的措施

1）施用改良剂Å施用石灰等碱性物质，提高土壤pH（化学