环境土壤学.docx

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环境土壤学

1、简述土壤有机质在土壤环境中的作用

◆络合和吸附重金属离子,降低重金属的毒性

◆吸附土壤中有机污染物,增强生物降解作用

2、试列举几种污染土壤生物修复技术及其基本原理。

污染土壤植物修复:

植物修复利用某些可以忍耐和超富集有毒元素的植物及其共存微生物体系清除环境污染物的一种环境污染治理技术。

基本原理:

污染土壤植物修复主要通过植物萃取、植物挥发、植物钝化/稳定化、植物降解四个过程来完成。

植物修复也可以对有机污染物污染土壤进行修复。

有机污染植物修复主要途径:

有机物污染的直接吸收和代谢、酶的作用

污染土壤的微生物修复:

利用微生物的作用降解土壤中的有机污染物,或通过生物吸附和生物氧化、还原作用改变有毒元素的存在形态,降低其在环境中的毒性和生态风险。

污染土壤的动物修复:

依赖于动物的消化酶来改变重金属形态,如蚯蚓。

3、如何理解土壤的“碳源”与“碳汇”效应。

土壤是陆地表面最大的碳库,土壤植物通过光合作用可以固定碳素而成为碳汇,从而减少大气中二氧化碳含量。

土壤在微生物作用下释放二氧化碳,成为碳源。

管理土壤的目的主要是增强土壤碳汇功能,以减少温室效应。

4、简述土壤污染的主要危害。

1）导致作物减产2）导致食物品质下降3）导致食物链污染4）导致水环境质

量退化5）导致大气环境质量下降6）导致生态系统退化

5、影响土壤自净能力的主要要素有哪些?

土壤的物理性质;土壤胶体的特性;土壤对污染物的配位和螯和作用;土壤的氧化还原反应（Cr,Cd,Cu,Zn在还原条件下呈难溶态,氧化条件下增加可溶性;As,Fe,Mn在还原条件下可溶性强,氧化条件下呈难溶态）;土壤酸碱性（影响吸附-解吸,氧化-还原,络和-解离,溶解-沉淀等一系列化学平衡）;土壤的生物降解。

6、土壤环境容量的表征意义以及影响因素。

表征意义:

根据土壤环境容量与实际含量相比较,可以深刻反映区域内的污染状况和环境质量水平,从总量控制上提出环境治理和管理的具体措施。

土壤环境容量影响因素:

土壤性质、环境因素、化合物类型与形态、污染历程。

土壤环境容量不是一个固定值而是一个范围值

7、简述微生物在土壤中分布的一般特征。

1.绝大多数微生物分布在土壤矿物质和有机质颗粒的表面,附着或缠绕在土壤颗粒上,

形成无机一有机一生物复合体或无机一有机一生物团聚体。

2.根系周围的土壤（根际土壤）比根外土壤更有利于微生物的旺盛生长。

3.表层土壤中微生物数量一般要比底层高。

4.土壤微生物在分布上也有地域特点,在不同气候、植被、土壤类型下,微生物的类群、数量都有很大不同。

5.土壤微生物的类群和数量,随土壤熟化程度的提高而增多。

6.土壤是个不均质体,能同时为要求不同的多种微生物类群提供生存条件。

因此,土壤中同时存在着各种类群的微生物。

8、简述有机污染物在土壤环境中的转化过程。

有机污染物在土壤中的转化过程包括非生物降解和生物降解,其中非生物降解主要指化学水解和光解;生物降解主要是通过生物,特别是微生物的作用将有机污染物转化为其他物质的过程。

9、运用所学知识,简要说明酸雨对土壤环境的影响。

1）土壤中微生物活性降低2）土壤中有毒有害元素被活化（如铝、重金属）3）植物生长受到抑制,返还土壤有机质数量减少

10、制约土壤植物修复技术应用的主要瓶颈有哪些?

◆一种植物通常只忍耐或吸收一种或两种重金属元素,对土壤其他浓度较高的重金属则往往没有明显的修复效果,甚至表现出某些中毒症状,从而影响修复效果

◆植物修复过程通常比物理、化学过程缓慢,周期较长

◆植物修复受到土壤类型、温度、湿度和营养条件等限制

◆污染物须是植物可利用态并且处于根系区域才能被吸收

◆用于净化重金属的植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属返回土壤,造成二次污染

◆用于修复的植物与当地植物可能会存在竞争,影响当地的生态平衡

土壤修复技术:

微生物修复:

利用微生物（土著菌、外来菌、基因工程菌）对污染物的代谢作用而转化、降解污染物,主要用于土壤中有机污染物的降解。

通过改变各种环境条件如:

营养、氧化还原电位、共代谢基质,强化微生物降解作用以达到治理目的。

微生物修复技术的优点是费用低、易操作、没有二次污染等。

固定化技术:

固定化技术利用各种固定剂处理土壤中的污染物,其原理是污染物与固定剂之间的吸附、离子交换以及沉淀以锁定土壤污染物。

常用固定剂有:

水泥、石灰以及粘土矿物、铁锰氧化物、炭质材料等。

固定化技术的优点是处理费用低、易于操作。

可用于多种有机、无机污染物,如:

重金属、农药等,修复效果很好。

渗透反应墙技术:

渗透反应墙是一种原位处理技术,在浅层土壤与地下水,构筑一个具有渗透性、含有反应材料的墙体,污染水体经过墙体时其中的污染物与墙内反应材料发生物理、化学反应而被净化除去。

反应材料有:

零价铁（ZVI）、有机废弃物、粘土矿物、磷酸盐等,要根据污染物选择具体材料。

此技术常用于含氯有机试剂（TCE）、As、重金属等。

实践证明对TCE等有机试剂污染的处理十分有效。

物理:

换土法:

用新鲜未受污染的土壤替换或部分替换污染的土壤以稀释原污染物浓度,增加土壤环境容量从而达到修复土壤污染的一种方法9换土法又可分为换土,翻土,去表土和客土4种方法,换土就是把污染土壤取走,换入干净的土壤。

该方法对小面积严重污染且具有放射性或易扩散难分解污染物的土壤较为适宜,但是对换出的土壤应妥善处理以防止二次污染,翻土是将污染的表土翻至下层使聚积在表层的污染物分散到更深的层次,以达到稀释的目的。

该法适用于土层较厚的土壤,去表土是直接将污染的表土移出原地9客土是将未受污染的新土覆盖在污染的土壤上,使污染物浓度降低到临界危害浓度以下或减少污染物与植物根系的直接接触,从而达到减轻危害的目的。

热修复法:

热修复法是将受污染的土壤加热（常用的加热方法有蒸汽,红外辐射,微波和射频）。

土壤中的挥发性污染物,重金属在挥发时能被收集起来进行回收或处理的一种方法。

热修复法作为一种物理修复方法具有工艺简单,技术成熟等优点,但由于该方法能耗大,操作费用高,仅适用于易挥发的污染物,因而其应用范围比较窄,目前未能得到广泛的推广应用。

电修复法:

电修复法是在污染土壤两端通入低压直流电场利用溶剂电渗和溶质电泳将重金属或有机污染物定向迁移到某一电极附近的富集室（一般为阴极室）从而使土壤得以修复的一种方法。

电修复法常用于重金属污染土壤的修复。

与其它修复方法相比,电修复方法处理速度快,成本低。

特别适合于处理粘土中的水溶性污染物。

但对于非水溶性污染物则可先通过化学反应将其转化为水溶性化合物,然后再进行脱除。

化学法:

淋洗法:

淋洗法就是通过注水的办法冲洗土壤孔隙介质中残留污染物,然后回收流入地下的冲洗水流以达到修复土壤的目的。

土壤淋洗法的投资消耗相对较少。

操作人员不直接接触污染物。

但是由于淋洗液的性质以及淋洗液与土壤可能发生化学反应而导致二次污染,因此用淋洗法来处理污染土壤!

必须选择好淋洗液。

提取法:

提取法是运用化学试剂与土壤中的污染物相互作用形成溶解性络合物,最后从提取液中分离出污染物的一种方法,且提取液可再循环利用。

该方法可用于被重金属污染土壤的修复。

目前国内关于此方面的研究还处在实验阶段。

生物法:

生物通气法

生物通气法是一种强迫氧化生物降解的方法。

即在受污染土壤中强制通入空气,将易挥发的有机物一起抽出,然后用排入气体处理装置进行后续处理或直接排入大气中。

此法常用于地下水层上部透气性较好而被挥发性有机物污染土壤的修复,但也适用于结构疏松多孔的土壤,以利于微生物的生长繁殖。

地耕处理法:

地耕处理法是指通过在受污染土壤上进行耕耙,施肥,灌溉等活动,为微生物代谢提供一个良好环境。

保证生物降解发生。

从而使受污染土壤得到修复的一种方法。

地耕处理法主要适用于土壤渗滤性较差,土层较浅,污染物又较易降解的污染土壤。

但这种方法易造成污染物的转移。

植物修复法:

植物修复法就是利用植物吸收污染土壤中积累的重金属-将重金属从土壤中萃取出来-富集并转移到植物收获的部位和地上枝条部位。

或利用植物根系特有的酶系统和微生物系统来络合土壤中重金属,从而降低重金属的活性和生物毒性,以减轻重金属被淋滤进入地下水或通过空气进一步扩散而污染环境。

该方法主要用于重金属污染土壤的修复。

除此之外,该方法也用于有机物污染土壤的修复。

但关于这方面的应用发展相对较迟,其主要原理还是利用植物根系的微生物群落对有机质的降解作用来达到修复目的。

通过选择适当的植物和调控土壤条件等手段可以实现污染土壤的快速修复。

生物反应器处理法:

生物反应器处理法是把污染土壤移到反应器中,让土壤在反应器中与水

相混合成泥浆。

在运转过程中再添加必要的营养物,鼓入空气使微生物和底物充分接触,从而完成代谢的过程。

该方法适用于修复表土及水体的污染。

目前人们对生物反应器的研究越来越多,但由于其费用较高-因此生物反应器在农田污染土壤中的应用还处于试验阶段。

厌氧处理法

大量研究证明-厌氧处理法对某些污染物如三硝基甲苯,多氯联苯等的降解比好氧处理更为有效。

现已有诸如厌氧生物反应器之类的厌氧生物修复技术,但厌氧处理对工艺条件要求较为严格,而且可能在处理过程中产生毒性较大,更难降解的中间代谢产物。

故在修复土壤污染中的应用比较少。

1、何谓土壤环境背景值?

土壤环境背景值研究结果那些应用?

答:

土壤背景值是指土壤在无污染或未污染时某元素的含量,特别是有害元素在土壤中的含量。

环境背景值亦称自然本底值。

是指在不受污染的情况下,组成环境的各要素,如大气、水体、岩石、土壤、植物、农作物、水生生物和人体组织中与环境污染有关的各种化学元素的含量及其基本的化学成份。

（4分）土壤背景值研究成果主要用于:

作为环境评价的参考依据;利用背景值资料衡量生态系统是否恶化;根据背景值追踪污染源、分析地方病的发生、进行微量元素分区和估计土壤污染的发展趋势方面有实际应用。

（6分）

2、土壤有机碳分几种形态?

影响土壤有机碳转化的因素包括哪几个方面?

答:

固体形态,生物形态,溶解态。

包括外源有机物的化学组成、土壤水分条件、温度、质地、土壤pH和碳酸钙含量。

3、氮在土壤中是如何转化的?

农田土壤氮索损失对环境的影响包括哪几个方面?

答:

转化:

1.土壤无机氮的微生物固持和有机氮的矿化

一阶段:

含氮有机物→R-NH2+CO

+能量+其他中间产物

2

+HOH→NH3+R-OH+能量

二阶段:

R-NH

2

↓

+OH-

NH+

4

2.硝化作用

3.反硝化作用

4.铵（NH+

）的矿物固定和释放5.淋失

4

影响:

（1）径流和淋洗损失对地表水和地下水水质的影响

（2）气态损失对大气的影响

（3）硝酸盐积累对农产品品质的影响

4、对环境的影响包括

1.对水环境的影响:

（1）氮损失导致水体富营养化,氮素从土壤侵蚀中流出会导致水域氮素负荷的增加,从而可加速水体发生富营养化的进程。

（2）土壤氮的淋

失对地下水的污染,一般情况下,土壤氮素的淋溶损失主要以NO3-的形式进行,NO3-是地下水的重要污染物。

5、土壤中磷的迁移转化与地表水富营养化有何关系?

答:

磷是大多数淡水水体中藻类生长的主要限制因子。

磷在控制水体富营养化中首先是它的浓度,一般认为水体中磷的浓度达到0.02mg/l时即可能产生富营养化。

磷通过地表径流,土壤侵蚀及渗透淋溶等途径进入水体,使水体中含量增多,富营养化。

（over）

7、有机污染物在土壤环境中的主要环境行为有哪些?

影响因素?

答:

吸附,依赖于吸附质和吸附剂的性质及其环境条件;1.挥发,取决于其化学与物理性质,有机物与悬浮物和沉积物的相互作用,水体的物理性质以及水-气界面性质;2.移动性,所有影响到吸附性能,水解性能,土壤降解性能和光解性能等因素都会或大或小地影响到它在土壤中的移动性;3.水解,取决于本身化学结构和土壤水的PH,温度,离子强度及其他化合物的存在与否;4.光解,取决于土壤质地,土壤水分,共存物质,土层厚度和矿物组分等;5.生物降解,气候条件,土壤特性,生物群落,土壤有机质,土壤温度和土壤水分。

8、硫素循环对环境有何影响?

答:

（1）对大气的影响:

大气环境酸化和酸沉降增加

（2）对作物产量和质量的影响:

缺硫和硫过多对植物生长都不利,硫的还原产物在淹水土壤中,特别是产生的SO

对植物根系有极大的破坏作用,对植物吸

2

收养分,植物体内一些酶的活性,碳代谢和光合作用都有较大影响。

作物缺硫时,不仅影响其正常发育,而且能导致作物产量和品质下降。

（3）对土壤酸化的影响:

土壤酸化可加剧土壤中铝、锰等元素的释放,形成植物可吸收的铝化合物,从而中毒,甚至死亡。

另外,酸雨作用下的钾、钠、钙和镁等也会释放出来,随着雨水被淋溶损失掉,造成营养元素流失,土壤贫瘠。

还可抑制微生物的繁殖,降低酶活性。

（4）酸性硫酸盐土壤对生态环境的影响:

①对植物生长影响:

土壤水中产生的毒性物质对植物的毒害作用;引起营养元素流失;增加病原体入侵的可能性及降低微生物生物活性;阻碍根发育。

②对重金属行为影响:

当河流沉积物被重金属污染后,排出的酸化水能将沉积物中重金属释放出来而引起环境问题。

③对生物影响:

引起河流中大量鱼类和甲壳纲动物的死亡;影响水产养殖业的增长率和生产力。

④对金属建筑材料的影响:

很多金属材料和地下管道被腐蚀,钢在还原条件下也可被损坏。

⑤对动物和人类健康的影响:

饮用,游泳;二氧化硫引起呼吸困难,污染大气。