第五章1土壤環(huán)境污染及修復(fù)-tong

1、1第五章第五章 土壤環(huán)境監(jiān)測土壤環(huán)境監(jiān)測1 1. .土壤環(huán)境組成土壤環(huán)境組成2 2. .土壤污染及修復(fù)土壤污染及修復(fù)3.3.土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)4.4.土壤環(huán)境監(jiān)測土壤環(huán)境監(jiān)測2土壤的定義：指地球陸地表面能夠生長綠色植物的疏松層。土壤的定義：指地球陸地表面能夠生長綠色植物的疏松層。第一節(jié)第一節(jié) 土壤環(huán)境組成土壤環(huán)境組成第五章第五章 土壤環(huán)境監(jiān)測土壤環(huán)境監(jiān)測土壤在物質(zhì)循環(huán)中的作用土壤在物質(zhì)循環(huán)中的作用3一、土壤組成與作用一、土壤組成與作用v1.1.土壤組成：從總體角度來說，土壤是由土壤組成：從總體角度來說，土壤是由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水分和空氣水分和空氣4 4種不同性質(zhì)的

2、物質(zhì)組成。土壤是環(huán)境的重要種不同性質(zhì)的物質(zhì)組成。土壤是環(huán)境的重要組成部分，是整個生物圈的基礎(chǔ)。組成部分，是整個生物圈的基礎(chǔ)。礦物質(zhì)礦物質(zhì)占土壤固體部分總量的占土壤固體部分總量的9090以上；是土壤以上；是土壤的的“骨骼骨骼”、植物營養(yǎng)元素的供給源；以、植物營養(yǎng)元素的供給源；以碳酸鹽、磷酸鹽、鋁硅酸鹽、鐵硅酸鹽形碳酸鹽、磷酸鹽、鋁硅酸鹽、鐵硅酸鹽形式存在式存在土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)土壤形成的基礎(chǔ)；來源為動物和植物殘體，土壤形成的基礎(chǔ)；來源為動物和植物殘體，及有機(jī)肥料、微生物及經(jīng)微生物作用形成及有機(jī)肥料、微生物及經(jīng)微生物作用形成的腐殖質(zhì)等的腐殖質(zhì)等 土壤水和土壤水和空氣空氣水來源于降水、雪、灌溉及地

3、下水水來源于降水、雪、灌溉及地下水空氣以氮氣、氧氣、二氧化碳為主空氣以氮氣、氧氣、二氧化碳為主 4一、土壤組成與作用一、土壤組成與作用v2 2、土壤在環(huán)境中的作用（三大作用）、土壤在環(huán)境中的作用（三大作用）蓄積蓄積作用作用 土壤是以固相物質(zhì)為主的多相復(fù)雜體系，土壤是以固相物質(zhì)為主的多相復(fù)雜體系，表面積大，能吸附各種離子和某些分子表面積大，能吸附各種離子和某些分子 輸移輸移作用作用 土壤是植物和某些動物直接賴以生存的地土壤是植物和某些動物直接賴以生存的地方，是營養(yǎng)物的主要供應(yīng)地方，是營養(yǎng)物的主要供應(yīng)地凈化凈化作用作用 存在各種土壤微生物和土壤動物，數(shù)以億存在各種土壤微生物和土壤動物，數(shù)以億萬計，

4、能使萬計，能使污染物降解、轉(zhuǎn)化污染物降解、轉(zhuǎn)化56 “絕對性絕對性”定義定義: :由人類的活動向土壤添加有害化合物，此由人類的活動向土壤添加有害化合物，此時土壤即受到了污染。這個定義的關(guān)鍵是存在有可鑒別的人時土壤即受到了污染。這個定義的關(guān)鍵是存在有可鑒別的人為添加污染物。為添加污染物。 “相對性相對性”定義：定義：以特定的參照數(shù)據(jù)來加以判斷，如以以特定的參照數(shù)據(jù)來加以判斷，如以背景值加兩倍標(biāo)準(zhǔn)差為臨界值，若超過這一數(shù)值，即認(rèn)為該背景值加兩倍標(biāo)準(zhǔn)差為臨界值，若超過這一數(shù)值，即認(rèn)為該土壤為某元素所污染。土壤為某元素所污染。 “綜合性綜合性”定義：定義：不但要看含量的增加，還要看后果，不但要看含量的

5、增加，還要看后果，即加入土壤的物質(zhì)給生態(tài)系統(tǒng)造成了危害。即加入土壤的物質(zhì)給生態(tài)系統(tǒng)造成了危害。第二節(jié)第二節(jié) 土壤污染土壤污染第五章第五章 土壤環(huán)境監(jiān)測土壤環(huán)境監(jiān)測7 土壤污染土壤污染：由于由于人類生活和生產(chǎn)活動人類生活和生產(chǎn)活動所產(chǎn)生所產(chǎn)生的對人體有害的污染物質(zhì)，通過各種途徑進(jìn)入的對人體有害的污染物質(zhì)，通過各種途徑進(jìn)入土壤，并不斷積累，當(dāng)其土壤，并不斷積累，當(dāng)其數(shù)量和速度超過了土數(shù)量和速度超過了土壤的自凈能力壤的自凈能力，引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能，引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，從而影響農(nóng)作物發(fā)生變化，從而影響農(nóng)作物( (或植物或植物) )的正常生的正常生長和發(fā)育，甚至某些污染物質(zhì)在植物

6、體內(nèi)積累，長和發(fā)育，甚至某些污染物質(zhì)在植物體內(nèi)積累，降低產(chǎn)量和質(zhì)量，最終影響人體健康。降低產(chǎn)量和質(zhì)量，最終影響人體健康。8 與大氣污染和水污染相比的特點與大氣污染和水污染相比的特點v水、氣通過飲食、呼吸道直接進(jìn)入人體，一旦水、氣通過飲食、呼吸道直接進(jìn)入人體，一旦受污染，直接影響人類健康，危害較明顯。受污染，直接影響人類健康，危害較明顯。v而土壤污染對人體的影響則往往是通過農(nóng)作物而土壤污染對人體的影響則往往是通過農(nóng)作物慢慢反應(yīng)的，土壤污染的特點如下：慢慢反應(yīng)的，土壤污染的特點如下：9v（1 1）隱蔽性或潛伏性）隱蔽性或潛伏性: :土壤污染往往要土壤污染往往要通過農(nóng)作物包括糧食、蔬菜、水果或牧草以

7、通過農(nóng)作物包括糧食、蔬菜、水果或牧草以及攝食的人或動物的健康狀況才能反映出來，及攝食的人或動物的健康狀況才能反映出來，從遭受污染到產(chǎn)生惡果有一個相當(dāng)長的逐步從遭受污染到產(chǎn)生惡果有一個相當(dāng)長的逐步積累過程，具有隱蔽性或潛伏性。積累過程，具有隱蔽性或潛伏性。10v（2 2）不可逆性和長期性）不可逆性和長期性: : 土壤一旦遭到污染后土壤一旦遭到污染后極難恢復(fù)，重金屬元素對土壤的污染是一個不可逆極難恢復(fù)，重金屬元素對土壤的污染是一個不可逆過程，而許多有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的污染也需要一個比較過程，而許多有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的污染也需要一個比較長的降解時間。長的降解時間。11v（3 3）后果的嚴(yán)重性）后果的嚴(yán)重性: :

8、由于土壤污染的隱蔽性或潛伏性、由于土壤污染的隱蔽性或潛伏性、以及它的不可逆性或長期性，因而往往通過食物鏈危害動物以及它的不可逆性或長期性，因而往往通過食物鏈危害動物和人體的健康。一些土壤污染事故嚴(yán)重威脅著糧食生產(chǎn)，三和人體的健康。一些土壤污染事故嚴(yán)重威脅著糧食生產(chǎn)，三氯乙醛的污染是一個比較典型的事例，它是由于施用含三氯氯乙醛的污染是一個比較典型的事例，它是由于施用含三氯乙醛的廢硫酸生產(chǎn)的普通過磷酸鈣肥料所引起。乙醛的廢硫酸生產(chǎn)的普通過磷酸鈣肥料所引起。12v土壤污染源可分為土壤污染源可分為天然污染源和人為污染源天然污染源和人為污染源。v天然污染源是指自然界自行向環(huán)境排放有害物質(zhì)或天然污染源是指

9、自然界自行向環(huán)境排放有害物質(zhì)或造成有害影響的場所，如正在活動的火山；造成有害影響的場所，如正在活動的火山；v人為污染源是指人類活動所形成的污染源。人為污染源是指人類活動所形成的污染源。v人為污染源是研究和修復(fù)的重點。人為污染源是研究和修復(fù)的重點。13 人為污染源按照污染物進(jìn)入土壤的途徑可分為污水灌溉、人為污染源按照污染物進(jìn)入土壤的途徑可分為污水灌溉、固體廢棄物的利用、農(nóng)藥和化肥、大氣沉降物等。固體廢棄物的利用、農(nóng)藥和化肥、大氣沉降物等。l生活污水和工業(yè)廢水的任意排放生活污水和工業(yè)廢水的任意排放，特別是灌溉農(nóng)田，特別是灌溉農(nóng)田(重金屬、重金屬、多環(huán)芳烴等多環(huán)芳烴等l城市及工礦城市及工礦廢氣中大量

10、污染物沉降廢氣中大量污染物沉降到土壤到土壤 土壤酸化、多環(huán)土壤酸化、多環(huán)芳烴和二惡英等芳烴和二惡英等l化肥、農(nóng)藥化肥、農(nóng)藥的使用，殘留于土壤的使用，殘留于土壤(l垃圾、廢渣、污泥等各種廢棄物的堆積垃圾、廢渣、污泥等各種廢棄物的堆積（各種污染物）（各種污染物）1415161718192021v土壤污染的類型目前并無嚴(yán)格的劃分，如從污染物土壤污染的類型目前并無嚴(yán)格的劃分，如從污染物的屬性來考慮，一般可分為的屬性來考慮，一般可分為有機(jī)物污染、無機(jī)物污有機(jī)物污染、無機(jī)物污染、生物污染和放射性物質(zhì)的污染染、生物污染和放射性物質(zhì)的污染。v（1）有機(jī)物污染）有機(jī)物污染: 石油、有機(jī)農(nóng)藥等；石油、有機(jī)農(nóng)藥等；

11、v（2）無機(jī)物污染：重金屬污染等；）無機(jī)物污染：重金屬污染等；v（3）生物污染：細(xì)菌、真菌、病毒等；）生物污染：細(xì)菌、真菌、病毒等；v（4）放射性污染：放射性核素等。）放射性污染：放射性核素等。四、土壤污染的類型四、土壤污染的類型22無機(jī)污染物無機(jī)污染物重金屬：汞、鎘、銅、鋅、鉻等重金屬：汞、鎘、銅、鋅、鉻等非金屬：砷、硒非金屬：砷、硒放射性元素：放射性元素：Cs137, Sr90其他：酸、堿、鹽等其他：酸、堿、鹽等有機(jī)污染物有機(jī)污染物 有機(jī)農(nóng)藥、酚、石油、洗滌劑、有機(jī)農(nóng)藥、酚、石油、洗滌劑、PCBs有害微生物有害微生物 土壤中的主要污染物土壤中的主要污染物病毒、大腸桿菌等病毒、大腸桿菌等23

12、五、土壤污染的危害五、土壤污染的危害v導(dǎo)致直接的經(jīng)濟(jì)損失導(dǎo)致直接的經(jīng)濟(jì)損失v導(dǎo)致農(nóng)作物品質(zhì)不斷下降導(dǎo)致農(nóng)作物品質(zhì)不斷下降v危害人體健康危害人體健康v導(dǎo)致其它的環(huán)境問題導(dǎo)致其它的環(huán)境問題(污染大氣、地下水等污染大氣、地下水等)24v土壤污染導(dǎo)致嚴(yán)重的直接經(jīng)濟(jì)損失土壤污染導(dǎo)致嚴(yán)重的直接經(jīng)濟(jì)損失 v對于各種土壤污染造成的經(jīng)濟(jì)損失，目前尚缺乏系統(tǒng)的調(diào)查資料。僅對于各種土壤污染造成的經(jīng)濟(jì)損失，目前尚缺乏系統(tǒng)的調(diào)查資料。僅以土壤重金屬污染為例，全國每年就因重金屬污染而減產(chǎn)糧食以土壤重金屬污染為例，全國每年就因重金屬污染而減產(chǎn)糧食10001000多多萬噸，另外被重金屬污染的糧食每年也多達(dá)萬噸，另外被重金屬污

13、染的糧食每年也多達(dá)12001200萬噸，合計經(jīng)濟(jì)損失萬噸，合計經(jīng)濟(jì)損失至少至少200200億元。億元。 v對于農(nóng)藥和有機(jī)物污染、放射性污染、病原菌污染等其他類型的土壤對于農(nóng)藥和有機(jī)物污染、放射性污染、病原菌污染等其他類型的土壤污染所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，目前尚難以估計。但是，這些類型的污染問污染所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，目前尚難以估計。但是，這些類型的污染問題在國內(nèi)確實存在，甚至也很嚴(yán)重。例如：我國天津薊運河畔的農(nóng)田，題在國內(nèi)確實存在，甚至也很嚴(yán)重。例如：我國天津薊運河畔的農(nóng)田，曾因引灌三氯乙醛污染的河水而導(dǎo)致數(shù)萬畝小麥?zhǔn)芎?。曾因引灌三氯乙醛污染的河水而?dǎo)致數(shù)萬畝小麥?zhǔn)芎Α?25v土壤污染導(dǎo)致農(nóng)作物品質(zhì)不斷

14、下降土壤污染導(dǎo)致農(nóng)作物品質(zhì)不斷下降 v我國大多數(shù)城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，有許多地方糧食、我國大多數(shù)城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，有許多地方糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、鉻、砷、鉛等重金屬含量超標(biāo)和接近臨界值。蔬菜、水果等食物中鎘、鉻、砷、鉛等重金屬含量超標(biāo)和接近臨界值。 v據(jù)報道沈陽某污灌區(qū)被污染的耕地已多達(dá)據(jù)報道沈陽某污灌區(qū)被污染的耕地已多達(dá)2500多公頃，致使糧食遭多公頃，致使糧食遭受嚴(yán)重的鎘污染，稻米的含鎘濃度高達(dá)受嚴(yán)重的鎘污染，稻米的含鎘濃度高達(dá)0.41.0mgkg（這已經(jīng)達(dá)（這已經(jīng)達(dá)到或超過誘發(fā)到或超過誘發(fā)“痛痛病痛痛病”的平均含鎘濃度）。的平均含鎘濃度）。v江西省某

15、縣多達(dá)江西省某縣多達(dá)44的耕地遭到污染，并形成的耕地遭到污染，并形成670公頃的公頃的“鎘米鎘米”區(qū)。區(qū)。 v據(jù)南京環(huán)保所報道，南京市的市售蔬菜幾乎都受到一定程度的硝酸鹽據(jù)南京環(huán)保所報道，南京市的市售蔬菜幾乎都受到一定程度的硝酸鹽污染。污染。 26v土壤污染危害人體健康土壤污染危害人體健康 近年來土壤中新型污染物產(chǎn)生的污染受到越來越多的關(guān)注。這近年來土壤中新型污染物產(chǎn)生的污染受到越來越多的關(guān)注。這類污染物的特點是在土壤環(huán)境中的濃度一般較低，但對生態(tài)系統(tǒng)的危類污染物的特點是在土壤環(huán)境中的濃度一般較低，但對生態(tài)系統(tǒng)的危害和對人體健康的影響較大。其中主要包括：苯并芘、菲和其異構(gòu)體害和對人體健康的影響

16、較大。其中主要包括：苯并芘、菲和其異構(gòu)體蒽、二噁英、各種獸藥和抗生素、溴化阻燃劑等，這些新型污染物能蒽、二噁英、各種獸藥和抗生素、溴化阻燃劑等，這些新型污染物能在動物和人體組織中生物累積，具有強(qiáng)致癌、致畸、致突變性，并可在動物和人體組織中生物累積，具有強(qiáng)致癌、致畸、致突變性，并可導(dǎo)致人體繁育受阻、新陳代謝功能紊亂及免疫力下降等危害。導(dǎo)致人體繁育受阻、新陳代謝功能紊亂及免疫力下降等危害。 27v土壤污染導(dǎo)致其他環(huán)境問題土壤污染導(dǎo)致其他環(huán)境問題 土地受到污染后，含重金屬濃度較高的污土地受到污染后，含重金屬濃度較高的污染表土容易在風(fēng)力和水力的作用下分別進(jìn)入到大染表土容易在風(fēng)力和水力的作用下分別進(jìn)入到

17、大氣和水體中，導(dǎo)致大氣污染、地表水污染、地下氣和水體中，導(dǎo)致大氣污染、地表水污染、地下水污染和生態(tài)系統(tǒng)退化等其他次生生態(tài)環(huán)境問題。水污染和生態(tài)系統(tǒng)退化等其他次生生態(tài)環(huán)境問題。 282930Waste Pool of Cu Mine3132鎘、鉛、砷、銅、鋅等重金屬鎘、鉛、砷、銅、鋅等重金屬土壤土壤毒物轉(zhuǎn)入糧食蔬菜毒物轉(zhuǎn)入糧食蔬菜轉(zhuǎn)入人體轉(zhuǎn)入人體污水灌溉污水灌溉大氣沉降大氣沉降固體廢物的堆積固體廢物的堆積危害人體健康危害人體健康336.6.土壤污染的防治土壤污染的防治v科學(xué)地進(jìn)行污水灌溉科學(xué)地進(jìn)行污水灌溉 v合理使用農(nóng)藥合理使用農(nóng)藥 重視開發(fā)高效低毒低殘留農(nóng)藥重視開發(fā)高效低毒低殘留農(nóng)藥 v合理施

18、用化肥，增施有機(jī)肥合理施用化肥，增施有機(jī)肥v施用化學(xué)改良劑，采取生物改良措施施用化學(xué)改良劑，采取生物改良措施 3435污染土壤的淋洗（污染土壤的淋洗（重金屬、農(nóng)藥、油等重金屬、農(nóng)藥、油等）36熱處理典型流程熱處理典型流程：實際工程實際工程污染土壤污染土壤外熱裝置外熱裝置修復(fù)土壤修復(fù)土壤焚燒裝置焚燒裝置煙囪煙囪熱交換熱交換填埋填埋熱熱解解氣氣體體化化學(xué)學(xué)試試劑劑37電滲析：電滲析：土壤處理槽電極槽點源絮凝沉淀回收給水給水泵給水塔抽水泵38污染土壤修復(fù)工作流程污染土壤修復(fù)工作流程可處理計劃可處理計劃系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析應(yīng)急對策應(yīng)急對策長期對策長期對策凈化處理凈化處理穩(wěn)定處理穩(wěn)定處理原位修復(fù)原位修復(fù)異位

19、修復(fù)異位修復(fù)原位分解原位分解原位提取原位提取分離分解凈化分離分解凈化原位穩(wěn)定原位穩(wěn)定異位穩(wěn)定異位穩(wěn)定3940Definition of Phytoremediation Phytoremediation is a process that uses plants to remove, transfer, stabilize, or destroy contaminants in soil, sediment, and groundwater4142土壤污染植物修復(fù)土壤污染植物修復(fù)4344Sunflower45Phytoremediation StrategiesvPhytoextraction

20、 植物提取或植物萃取植物提取或植物萃取vPhytostabilization 植物鈍化或植物穩(wěn)植物鈍化或植物穩(wěn)/固定固定vPhytostimulation 植物促進(jìn)或植物刺激植物促進(jìn)或植物刺激vPhytodegradation 植物分植物分/降解或植物轉(zhuǎn)化降解或植物轉(zhuǎn)化vPhytovolatilization 植物揮發(fā)植物揮發(fā)vRhizofiltration 根際過濾根際過濾46 Plants take up metals/contaminants into plant roots, transport into above ground parts,. 47Phytoextraction 植

21、物提取或植物萃取v原理：種植一些特殊植物原理：種植一些特殊植物, ,利用其根系吸收污染土壤中的有毒利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物質(zhì)并運移至植物地上部有害物質(zhì)并運移至植物地上部, ,通過收割地上部物質(zhì)帶走土壤通過收割地上部物質(zhì)帶走土壤中污染物的一種方法。中污染物的一種方法。v植物提取作用是目前研究最多植物提取作用是目前研究最多, ,最有發(fā)展前景的方法。該技術(shù)最有發(fā)展前景的方法。該技術(shù)利用的是一些對重金屬具有較強(qiáng)忍耐和富集能力的特殊植物。利用的是一些對重金屬具有較強(qiáng)忍耐和富集能力的特殊植物。要求所用植物具有生物量大、生長快和抗病蟲害能力強(qiáng)的特點要求所用植物具有生物量大、生長快和抗病蟲害能力強(qiáng)

22、的特點, ,并具備對多種重金屬較強(qiáng)的富集能力。并具備對多種重金屬較強(qiáng)的富集能力。v此方法的關(guān)鍵在于尋找合適的超富集植物和誘導(dǎo)出超級富集體。此方法的關(guān)鍵在于尋找合適的超富集植物和誘導(dǎo)出超級富集體。 48v原理：利用植物根際的一些特殊物質(zhì)使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為相對無害物質(zhì)的原理：利用植物根際的一些特殊物質(zhì)使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為相對無害物質(zhì)的一種方法。一種方法。v植物在植物穩(wěn)定中主要有兩種功能植物在植物穩(wěn)定中主要有兩種功能: :v1.1.保護(hù)污染土壤不受侵蝕保護(hù)污染土壤不受侵蝕, ,減少土壤滲漏來防止金屬污染物的淋移減少土壤滲漏來防止金屬污染物的淋移; ;v2.2.通過金屬根部的積累和沉淀或根表吸持來加強(qiáng)土壤中污染物的固定。通過金屬根部的積累和沉淀或根表吸持來加強(qiáng)土壤中污染物的固定。v應(yīng)用植物穩(wěn)定原理修復(fù)污染土壤應(yīng)盡量防止植物吸收有害元素應(yīng)用植物穩(wěn)定原理修復(fù)污染土壤應(yīng)盡量防止植物吸收有害元素, ,以防止昆蟲、草以防止昆蟲、草食動物及牛、羊等牲畜在這些地方覓食后可能會對食物鏈帶來的污染。食動物及牛、羊等牲畜在這些地方覓食后可能會對食物鏈帶來的污染。v然而植物穩(wěn)定作用并沒有將環(huán)境中的重金屬離子去除然而植物穩(wěn)定作用并沒有將環(huán)境中的重金屬離子去除, ,只是暫時將其固定只是暫時將