第七章-土壤污染與防治課件

第七章土壤污染與防治土壤污染概述土壤重金屬污染與控制土壤農(nóng)藥的污染與控制化學(xué)肥料對土壤環(huán)境的污染酸沉降對污染土壤環(huán)境的污染與控制有機污染物對土壤的污染及控制第七章土壤污染與防治土壤污染概述1第一節(jié)土壤污染概述（theconceptionofsoilcontamination）一、土壤的自凈化作用二、土壤污染的概念與特點三、土壤污染的來源與類型四、土壤中的主要污染物第一節(jié)土壤污染概述（theconceptionofs2一、土壤的自凈化作用什么叫土壤的自凈化作用？土壤經(jīng)過自身的物理、化學(xué)和生物作用，使進入土壤中的有害物質(zhì)濃度降低或毒性消失的過程。為什么土壤具有凈化功能？土壤是一個多相的疏松多孔體系；土壤是一個膠體體系；土壤是一個氧化還原體系；土壤是一個絡(luò)合—螯合體系；土壤是一個化學(xué)體系；土壤是一個生物體系。第一節(jié)土壤污染概述一、土壤的自凈化作用什么叫土壤的自凈化作用？土壤經(jīng)過自身的物3物理自凈作用：污染物滲濾、吸附、揮發(fā)、稀釋、擴散等化學(xué)和物理化學(xué)自凈作用

土壤中污染物經(jīng)過陰陽離子的離子交換吸附、凝聚與沉淀、氧化還原、絡(luò)合螯合、酸堿中和、同晶置換、水解分解化合反應(yīng)或光化學(xué)降解反應(yīng)等使其毒性濃度降低的過程。粘粒和有機物是主要載體；酸堿反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)起重要作用。生物凈化作用

有機污染物在微生物及其酶作用下，通過生物降解，分解為簡單無機物而消散的過程。

進入土壤的污染物，在土壤礦物質(zhì)、有機質(zhì)和微生物的作用下，經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)及生物化學(xué)反應(yīng)過程，降低其濃度或改變其形態(tài)，從而消除污染物毒性的現(xiàn)象。土壤的自凈作用

物理自凈作用：污染物滲濾、吸附、揮發(fā)、稀釋、擴散等進4二、土壤污染的概念與特點1.土壤污染的概念通過各種途徑進入土壤中的物質(zhì)，其數(shù)量和速度超過了土壤凈化作用的速度，使污染物質(zhì)的積累過程占優(yōu)勢，從而導(dǎo)致土壤正常功能失調(diào)，質(zhì)量下降，并影響到作物生長與發(fā)育及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的現(xiàn)象。（超過了環(huán)境背景值，抑制微生物和植物正常生長發(fā)育，危害人類健康）二、土壤污染的概念與特點1.土壤污染的概念通過各種途徑進入土5二、土壤污染的概念與特點2.土壤污染的特點隱蔽性或潛潛伏性:

水體和大氣的污染比較直觀，可通過人的感官發(fā)現(xiàn)；土壤污染則要通過農(nóng)作物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)生后果有一個相當長的逐步積累過程，具有隱蔽性或潛伏性．不可逆性和長期性:土壤一旦遭到污染后極難恢復(fù)。重金屬對土壤的污染是一個不可逆過程，許多持久性有機污染物的污染也需要一個比較長的降解時間。后果的嚴重性：化學(xué)定時炸彈二、土壤污染的概念與特點2.土壤污染的特點隱蔽性或潛潛伏性6二、土壤污染的概念與特點后果的嚴重性導(dǎo)致嚴重的直接經(jīng)濟損失:我國每年就因重金屬污染而減產(chǎn)糧食1000多萬t．被重金屬污染的糧食多達l200萬t，造成經(jīng)濟損失至少200億元。導(dǎo)致生物產(chǎn)量品質(zhì)下降土壤污染物危害農(nóng)作物的正常生長和發(fā)育，導(dǎo)致產(chǎn)量下降，不影響品質(zhì)；農(nóng)作物吸收土壤中的污染物質(zhì)而使收獲部分品質(zhì)下降，不影響產(chǎn)量；不僅導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量下降，同時也使收獲部分品質(zhì)下降。健康品質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)商品品質(zhì)二、土壤污染的概念與特點后果的嚴重性導(dǎo)致嚴重的直接經(jīng)濟損失7二、土壤污染的概念與特點后果的嚴重性土壤污染對生物體健康的危害重金屬污染的影響引起急性中毒；引起慢性中毒；影響人體內(nèi)分泌和免疫功能，使人體抵抗力下降；沉積在土壤中，毒害動植物。農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)污染的影響土壤病原體污染的影響土壤中病原體進入食物或飲用水，通過消化系統(tǒng)進入人體；或附著于大氣顆粒中，經(jīng)呼吸系統(tǒng)進入人體，傳播疾病。傷寒、痢疾等腸道傳染病，結(jié)核病，部分人畜共患的傳染病均可通過土壤傳播二、土壤污染的概念與特點后果的嚴重性土壤污染對生物體健康的8二、土壤污染的概念與特點后果的嚴重性土壤污染對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的危害污染物對大氣、水環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響二、土壤污染的概念與特點后果的嚴重性土壤污染對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量9二、土壤污染的概念與特點3.主要污染物人工合成的有機農(nóng)藥、酚類物質(zhì)、氰化物、石油、多環(huán)芳烴、洗滌劑、及高濃度耗氧有機物等。其中有機氯農(nóng)藥、有機汞制劑、多環(huán)芳烴等性質(zhì)穩(wěn)定不易分解的有機物在土壤環(huán)境中易累積，造成污染危害。無機物重金屬(汞、鎘、鉛、銅、鋅、鎳以及類金屬砷、硒等)、放射性元素(137銫、90鍶等)、氟、酸、堿、鹽等。以重金屬和放射性物質(zhì)受關(guān)注。有機物病原微生物二、土壤污染的概念與特點3.主要污染物人工合成的有機農(nóng)藥、酚101.土壤污染的來源原材料的開采過程石油開采—油類污染,礦山開采—重金屬污染,放射性元素開采—放射性物質(zhì)的污染三、土壤污染的來源與類型1.土壤污染的來源三、土壤污染的來源與類型11灌溉Irrigationpractices施用農(nóng)藥Pesticideapplications施用肥料Fertilizerapplications畜牧業(yè)Animalfeedingoperations產(chǎn)品的生產(chǎn)過程工業(yè)生產(chǎn)過程—工業(yè)“三廢”的排放農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動灌溉Irrigationpractices產(chǎn)品的生產(chǎn)過程12物質(zhì)儲存與運輸過程中廢棄物產(chǎn)生及堆放土壤與外界質(zhì)能交換過程中物質(zhì)儲存與運輸過程中廢棄物產(chǎn)生及堆放土壤與外界質(zhì)能交換過程中13由工業(yè)廢水和生活污水污染土壤。多是因污水灌田或廢水排放造成。特點：沿水系分布CdpollutedsoilSoilsampling水體污染型2.土壤污染的類型由工業(yè)廢水和生活污水污染土壤。多是因污水灌田或廢水排放造成。14途徑：經(jīng)降雨和沉降污染土壤。主要污染物：酸、鉛、銅、砷和氟等。特點：污染以污染源為中心呈橢圓形或沿主風向呈帶狀分布或沿交通道路兩旁成帶狀分布大氣污染型固體廢棄物污染垃極、糞便、工業(yè)廢渣等污染土壤。污染物：重金屬、農(nóng)藥、病原菌特點：污染范圍比較局限或固定，但可通過風吹和雨淋沖刷污染較大范圍的土壤和水體。2.土壤污染的類型途徑：經(jīng)降雨和沉降污染土壤。大氣污染型固體廢棄物污染垃極、糞15農(nóng)業(yè)污染型綜合污染型2.土壤污染的類型由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要而不斷地施用化肥、農(nóng)藥、城市垃圾堆肥、廄肥、污泥等所引起的土壤環(huán)境污染。其中主要污染物質(zhì)是化學(xué)農(nóng)藥和污泥中的重金屬，過量施用化肥也會引起污染。農(nóng)業(yè)污染型綜合污染型2.土壤污染的類型由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要而不16第二節(jié)土壤重（類）金屬污染及控制一、土壤中重（類）金屬的來源1.大氣沉降沉降物中的重金屬：Pb，Hg，Cd，As，Hg，Cr，Ni，Zn和其他元素。特點：污染物依其粒徑大小而沉降在距污染源不同距離的土壤表面上，其中10~30%分布在距工業(yè)企業(yè)十幾公里的距離。植物污染來源：氣溶膠和粉塵在葉面上直接沉降和來自根從（大氣沉降物）土壤中吸收。第二節(jié)土壤重（類）金屬污染及控制一、土壤中重（類）金屬的來172.施肥礦質(zhì)肥料中含重金屬，其含量與原料來源及加工工藝決定。磷肥及利用磷肥為原料制成的化成復(fù)合肥或復(fù)混肥含重金屬。2.施肥183.農(nóng)藥含汞農(nóng)藥—種子消毒，C2H5HgCl，2%粉劑，按1~1.5kg/t種子計,年進入土壤的汞為3~6g/ha；含砷農(nóng)藥含銅、鋅農(nóng)藥：三氯酚銅(C6H2Cl3O)2Cu,銅鋅合劑（37.5%王銅和15%代森鋅），硫酸銅（CuSO4?5H2O）,王銅[3Cu(OH)2?CuCl2?H2O],代森鋅(C4H6N2S4Zn)，福美鋅(C6H12N2S4Zn)，鼠藥磷化鋅(Zn3P2)等3.農(nóng)藥含汞農(nóng)藥—種子消毒，C2H5HgCl，2%粉劑，按1194.污灌、污泥農(nóng)用、垃圾農(nóng)用污水、污泥中的重金屬含量4.污灌、污泥農(nóng)用、垃圾農(nóng)用污水、污泥中的重金屬含量205.工業(yè)廢棄物作肥料或土壤結(jié)構(gòu)改良劑：各種爐渣、粉煤渣、油頁巖、磷石膏等5.工業(yè)廢棄物21二、土壤中重金屬的形態(tài)1.土壤重金屬污染的特點1）在土壤中不能為微生物分解（某些元素可被微生物轉(zhuǎn)化），不易隨水分遷移，易在土壤表層富積；2）容易被生長于土壤中的生物積累；3）以不同形態(tài)存在土壤中存在與土壤溶液中或被膠體吸附的重金屬為植物可利用的金屬。二、土壤中重金屬的形態(tài)存在與土壤溶液中或被膠體吸附的重金屬為22形態(tài)分級—最為廣泛使用的一種Tessier(1979):交換態(tài)——1MMgCl2碳酸鹽結(jié)合態(tài)—pH5.0NaOAc有機結(jié)合態(tài)—HNO3-H2O2鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)—NH2·HCl殘留態(tài)—HF-HNO3-HClO4無價態(tài)變化的離子：Cd,Zn,Pb,Cu等形態(tài)分級—最為廣泛使用的一種無價態(tài)變化的離子：Cd,Zn,23汞在土壤環(huán)境中的轉(zhuǎn)化價態(tài)變化的離子：As,Hg,Se,Cr等As、Se、Cr在土壤環(huán)境中的轉(zhuǎn)化過程及影響因素？汞在土壤環(huán)境中的轉(zhuǎn)化價態(tài)變化的離子：As,Hg,Se,24三、土壤中重金屬的遷移轉(zhuǎn)化過程1.物理遷移土壤溶液中以重金屬離子或配位離子隨水遷移；被土壤顆粒吸附或包含于土壤顆粒內(nèi)部被水、風等機械搬運2.物理化學(xué)遷移和化學(xué)遷移重金屬與無機膠體結(jié)合—離子交換作用（非專性吸附）和專性吸附重金屬與有機膠體結(jié)合—絡(luò)合或螯合作用沉淀-溶解氧化-還原3.生物遷移從根吸收進入植物體，受金屬總量、土壤狀況、植物類型及其他離子的影響。三、土壤中重金屬的遷移轉(zhuǎn)化過程2.物理化學(xué)遷移和化學(xué)遷移3.25四、影響土壤重金屬有效性的因素1.土壤pH(

soilpH)不考慮其他反應(yīng)，土壤中某些重金屬元素與土壤pH的關(guān)系：Cu(OH)2，Zn(OH)2為兩性化合物，堿性條件下溶解。一定pH范圍，pH增高，土壤溶液中金屬濃度降低石灰性土壤，碳酸鹽體系四、影響土壤重金屬有效性的因素不考慮其他反應(yīng)，土壤中某些重金262.土壤EhEh降低，土壤某些重金屬的溶出率降低,有效性降低，植物吸收量降低。能與硫化物生成化學(xué)沉淀的元素2.土壤EhEh降低，土壤某些重金屬的溶出率降低,有效性降273.土壤膠體對金屬的吸附吸附能力強的，重金屬被土壤保持多，不易被作物吸收吸附能力弱的，易從土壤膠體上解吸下，被作物吸收，增加污染或危害作物的可能性。土壤CEC愈高，土壤吸持重金屬的能力愈強，在一定程度上消除重金屬在植物體內(nèi)以及食用該植物的動物和人體內(nèi)大量累積的可能性。土壤質(zhì)地、pH、有機質(zhì)含量、礦物組成對土壤CEC影響很大，對重金屬的有效性影響也很大。3.土壤膠體對金屬的吸附吸附能力強的，重金屬被土壤保持多，不284.土壤有機質(zhì)（soilorganicmatter）5.化學(xué)吸收（chemicalsorption）不同栽培基質(zhì)，作物對重金屬的累積量不同4.土壤有機質(zhì)（soilorganicmatter）不同29對植物的毒性重金屬是一種危害原生質(zhì)的毒物，其毒性隨原子量的增大而增加。根據(jù)發(fā)生毒害時的濃度大小，將元素的毒性分為：毒性很大的元素：溶液濃度<1mg/L時對植物產(chǎn)生毒害作用，如Ag+、Be2+,Hg2+,Sn2+,可能還有Cu2+,Co2+,Ni2+,Pb2+，CrO42-；毒性中等的元素：溶液濃度在1~100mg/L時即產(chǎn)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：溶液濃度>1800mg/L時產(chǎn)生不良影響的元素，如Cl-,Br-,I-,Ca2+,Mg2+,K+,Na+,Rb+,Sr2+,Li+,NO3-,SO42-等。五、重金屬對生物的效應(yīng)1.對植物對植物的毒性五、重金屬對生物的效應(yīng)30對植物毒害的機制抑制酶的活性如汞、銅、鈹，鎘、銀等是抑制堿性磷酸酶、過氧化氫酶、氧化酶和核糖核酸酶的活性等；與代謝產(chǎn)物形成螯和物或與PO42-,SO42-形成沉淀，干擾或參與代謝多數(shù)重金屬離子；改變細胞膜的滲透性或其他特性Au,Cd,Cu和Fe2+；破壞其他元素的生理功能與其他離子競爭

如Cs取代K,Ba和Sr取代Ca,Cd取代Zn。對植物毒害的機制31對植物毒害的癥狀根據(jù)Russler提出的圖式，當環(huán)境中離子濃度逐漸提高時，植物體受抑制的癥狀：生長受抑制；葉子失綠；葉尖和葉緣壞死；根死亡.不同元素出現(xiàn)癥狀不同對植物毒害的癥狀根據(jù)Russler提出的圖式，當環(huán)境中離子濃32植物對重金屬毒害的反抗機制植物對重金屬毒害的反抗機制33對農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)植物中的元素含量隨土壤或大氣、灌水中的元素濃度增加而增加，致使在礦區(qū)或工業(yè)周圍農(nóng)產(chǎn)品中的有害物質(zhì)濃度增高，危及人體健康。對農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)植物中的元素含量隨土壤或大氣、灌水中的元素濃度增34中華人民共和國國家標準

食品中鎘限量衛(wèi)生標準GB15201-94mg/kg中華人民共和國國家標準

食品中鎘限量衛(wèi)生標準GB1535六、降低土壤重金屬毒性的措施六、降低土壤重金屬毒性的措施36研究現(xiàn)狀上世紀70年代現(xiàn)在土壤重金屬污染治理方法客土換土法稀釋法電場法化學(xué)固定法植物修復(fù)法研究現(xiàn)狀上世紀70年代現(xiàn)在土壤重金屬污染治理方法客土換土法稀37六、降低土壤重金屬毒性的措施源頭控制—建立相關(guān)農(nóng)用標準，禁止含超過某污染物標準的農(nóng)用物質(zhì)使用。

禁止三廢的排放六、降低土壤重金屬毒性的措施源頭控制—建立相關(guān)農(nóng)用標準，禁止38末端治理將重金屬固定在土壤中—失活將重金屬從土壤中取出—減少含量.六、降低土壤重金屬毒性的措施末端治理六、降低土壤重金屬毒性的措施39六、降低土壤重金屬毒性的措施1）施用改良劑施用石灰等堿性物質(zhì)，提高土壤pH(化學(xué)措施)Cd，Zn，Cu，Hg：

酸性土壤，施用石灰提高土壤pH。通過氫氧化物與鈣的共沉淀作用，促進沉淀的生成，降低等的有效性。常用的石灰：石灰性物質(zhì)有硅酸鈣、碳酸鈣、熟石灰、硅酸鎂鈣等。中性及石灰性土壤，施用石灰，升高土壤pH不一定有效。六、降低土壤重金屬毒性的措施1）施用改良劑Cd，Zn，Cu，40加入沉淀劑（化學(xué)措施）磷肥：對Fe、Mn、Cr、Zn、Cd有沉淀作用，磷肥種類不同，效果不一樣。過磷酸鈣施用過多，作物吸收量反而增多。砷：幾種常見肥料對砷的沉淀能力(NH4)2SO4>KCl>NaNO3>Ca(NO3)2加入拮抗離子（化學(xué)措施）Cd—Zn,Ca;Cs—K;MoO42-—SO42-加入沉淀劑（化學(xué)措施）磷肥：對Fe、Mn、Cr、Zn、Cd41關(guān)于化學(xué)固定技術(shù)成功選擇一種經(jīng)濟有效的抑制劑常用的抑制劑堿性物質(zhì)、磷肥、吸附劑局限性效果不穩(wěn)、施用量大成本高、有時減產(chǎn)開發(fā)經(jīng)濟有效土壤重金屬抑制劑極為迫切向土壤添加抑制劑降低土壤重金屬的生物活性,減少植物對重金屬的吸收的技術(shù)關(guān)于化學(xué)固定技術(shù)成功選擇一種經(jīng)濟有效的抑制劑常用的抑制劑堿性422)調(diào)節(jié)土壤Eh和水漿管理（農(nóng)藝措施）氧化難溶元素：Fe,Mn

還原難溶元素：Cd,Zn,PbCd2++S2-CdSZn2++S2-ZnSHg2++S2-HgSPb2++S2-PbS2)調(diào)節(jié)土壤Eh和水漿管理（農(nóng)藝措施）氧化難溶元素：Fe43改變土壤Eh的措施淹水栽培水田持續(xù)保持淹水狀況，將阻礙土地的高度利用和農(nóng)田作業(yè)機械化，也不能獲得與普通田相等的產(chǎn)量。改變土壤Eh的措施淹水栽培水田持續(xù)保持淹水狀況，將阻礙土44加入促進土壤還原的物質(zhì)

最常施用的

堆廄肥、鮮稻草、稻草、淀粉和其他有機物。

土壤還原狀態(tài)的程度依土壤種類而有不同

在有機質(zhì)少的砂質(zhì)稻田和透水性過強而持水性能不好的稻田上，效果好。施用作為硫化氫給源的含硫物質(zhì)

含硫少的土壤，即使在還原狀態(tài)下，由于生成硫化氫少，也就很難形成重金屬的硫化物。施用含硫物質(zhì)：石灰硫黃合劑、硫化鈉和硫黃等。含硫物質(zhì)在促進土壤還原的同時，又可促進硫化氫和硫化物生成。加入促進土壤還原的物質(zhì)最常施用的453）稀釋法——工程措施翻耕客土和換土客土：在現(xiàn)有的污染土上置上一層未污染土壤，換土：將受污染的耕層挖除至適當深度后再填入未污染土壤?？屯练ㄖ卫硗寥梨k污染客土的厚度愈大，糙米中鎘的濃度愈低3）稀釋法——工程措施翻耕客土法治理土壤鎘污染客土的厚度愈46采取客土和換土措施注意：客土材料的選定：客土的土壤多為山林或原野中的非耕作土壤，這樣的土壤不能立即適應(yīng)作物的生長需要；客土和換土的厚度：先掌握污染物和作物根的分布范圍，然后再決定最適宜的厚度；如有效土層很深，即使10或20cm耕層土壤全部被換掉，作物仍可從下層吸收重金屬，達不到治理效果；客土和換土后：對土壤進行改良-增施有機肥、磷鉀肥等。費用大，適用于污染嚴重、面積小的土壤；換土法還存在土壤的二次污染。采取客土和換土措施注意：474）植物去除——生物措施植物揮發(fā)——汞、硒等元素；植物提取——超積累植物和一般農(nóng)作物如黑麥草、玉米等。Environ.Pollut.2001(109):231-238植物提取超積累植物體內(nèi)濃度高，但栽培難，生長量小。4）植物去除——生物措施Environ.Pollut.248東南景天(SedumalfrediiH)能在鋅濃度為240mg/L的培養(yǎng)液、全鋅含量為7422mg/kg和DTPA可提取態(tài)鋅為703mg/kg的土壤中生長。

地上部的鋅含量可高達1.9%.生長快、生物量大、無性繁殖等優(yōu)點,并能100%覆蓋地面。Thlaspicaerulescens

遏藍菜—十字花科不同生態(tài)型遏藍菜東南景天(SedumalfrediiH)能在鋅濃度為2449增加絡(luò)合劑的用量不能增加植物對有毒元素的吸收最高植物提取螯合劑促進提取增加絡(luò)合劑的用量不能增加植物對有毒元素的吸收最高植物提取50關(guān)于植物提取技術(shù)利用植物吸收土壤重金屬,從而降低土壤中的重金屬含量的技術(shù)面臨的主要問題是如何提高植物修復(fù)效率和速率向土壤添加活化劑,可提高土壤重金屬的生物有效性,提高植物提取的效率常用的活化劑:EDTA、HEDTA、DTPA、

EGTA、NTA、EDDHA、CDTA等局限性效率不高、環(huán)境風險大、成本高、生物減產(chǎn)必須開發(fā)經(jīng)濟、高效、安全的土壤重金屬活化劑關(guān)于植物提取技術(shù)利用植物吸收土壤重金屬,從而降低土壤中的重金51一、農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的原因:品種；肥料；灌溉；農(nóng)藥

農(nóng)藥—挽回作物產(chǎn)量損失25%~50%一、農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制農(nóng)52二、農(nóng)藥種類第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制1.有機氯農(nóng)藥DDT、六六六、氯丹、狄氏劑、艾氏劑、毒殺芬等。（在持久性有機污染的國際公約的名錄中）

有機氯農(nóng)藥屬于高殘留、高毒害農(nóng)藥,是造成土壤環(huán)境污染的最主要農(nóng)藥類型,對人體構(gòu)成極大的危害2.有機磷農(nóng)藥：磷酸酯類或酰胺類化合物劇毒類：對硫磷(別名1605),內(nèi)吸磷（1059）中毒類：敵敵畏和二甲硫吸磷(別名M-81)低毒類：樂果、敵百蟲、馬拉硫磷等二、農(nóng)藥種類第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制1.有機氯農(nóng)藥2533.氨基甲酸酯類農(nóng)藥

1947年作為農(nóng)藥使用，屬神經(jīng)性毒劑，具有抗膽誠酪酶作用，中毒癥狀和有機磷相似，但中毒機理不同。這類農(nóng)藥在自然環(huán)境中易于分解，在動物機體內(nèi)也能迅速代謝，代謝產(chǎn)物的毒性多數(shù)低于其本身的毒性，屬于低殘留農(nóng)藥\選擇性強，防治效果好等優(yōu)點，世界各國都比較重視對這類農(nóng)藥的開發(fā)研究工作。二、農(nóng)藥種類第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制3.氨基甲酸酯類農(nóng)藥二、農(nóng)藥種類第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控544.擬除蟲菊酯類農(nóng)藥天然除蟲菊酯是白花除蟲菊的花中含有的殺蟲有效成分。其對光、熱的穩(wěn)定性較差，特別是在日光下被氧化，藥效降低，以致無法在農(nóng)業(yè)上使用。人工合成的擬除蟲菊酯，其藥效大大超過天然除蟲菊，且性質(zhì)較穩(wěn)定，是一類高效、低毒、低殘留、無污染的新農(nóng)藥，已在農(nóng)業(yè)上廣泛使用。二、農(nóng)藥種類第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制4.擬除蟲菊酯類農(nóng)藥二、農(nóng)藥種類第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控55三、農(nóng)藥進入土壤的途徑第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制將農(nóng)藥直接施入(浸種、拌種、毒谷等方式)土壤或施在土壤上;附著于植物體上的部分農(nóng)藥，因風吹雨淋落入土壤,40％~60％落入土壤;隨大氣沉降物沉降在土壤表面或進入土壤;隨動植物殘體的農(nóng)藥停留在土壤上或進入土壤中使用受農(nóng)藥污染的水進行灌溉三、農(nóng)藥進入土壤的途徑第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制將農(nóng)藥直56四、農(nóng)藥的危害第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制1．抗藥性問題某些害蟲或病菌在長期連續(xù)使用某種單一的化學(xué)農(nóng)藥來防治時，會產(chǎn)生抗性，藥效明顯下降，甚至完全無效。2．藥害問題如果使用化學(xué)農(nóng)藥不當，會使農(nóng)作物產(chǎn)生不同程度的藥害-葉片變黃、萎縮、出現(xiàn)斑點，甚至焦枯、死亡。3．殘遺農(nóng)藥問題有些農(nóng)藥化學(xué)性質(zhì)相當穩(wěn)定，不易分解失效，能較長時間地殘留在土壤和植物體內(nèi)，即殘效期較長四、農(nóng)藥的危害第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制1．抗藥性問題574．毒性過大有些農(nóng)藥急性毒性過大。如特普、1605、1059、3911、有機汞制劑，甲胺磷、久效磷、呋喃丹等。使用時很不安全，若不注意易造成人、畜性中毒。四、農(nóng)藥的危害第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制5.危害天敵及益蟲問題長期使用農(nóng)藥，有可能殺死某些害蟲的天敵，造成這些蟲害的大量發(fā)生。由于大量使用農(nóng)藥，使某種害蟲被殺死，以此害蟲為食的天敵，由于得不到足夠食料而大量減少或絕跡。6．環(huán)境污染問題造成大氣污染、水體污染、土壤污染、食品污染4．毒性過大四、農(nóng)藥的危害第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制5.58第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化有機污染物進入土壤后，可能經(jīng)歷以下幾個過程：①與土壤顆粒的吸附與解吸。②揮發(fā)和隨土壤顆粒進入大氣。③滲濾至地下水或者隨地表徑流遷移至地表水中。④通過食物鏈在生物體內(nèi)富集或被降解。⑤生物和非生物降解。其中吸附與解吸、滲濾、揮發(fā)和降解等過程對土壤中有機污染物的消失貢獻較大。第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化有59五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制1.吸附分子吸附：范德華力、氫鍵等物理化學(xué)吸附：離子交換配位交換吸附：與金屬離子形成配位體，產(chǎn)生吸附土壤對各種農(nóng)藥吸附能力的強弱，主要決定于土壤和農(nóng)藥兩者的性質(zhì)及其所處的環(huán)境條件。有機分子與粘粒的最重要結(jié)合機制五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制160五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制1.吸附影響吸附的因素：土壤膠體類型：有機膠體＞蛭石＞蒙脫石＞伊利石＞綠泥石＞高嶺石。農(nóng)藥性質(zhì)：帶以下官能團的各種農(nóng)藥被吸附的能力強其他條件：土壤pH愈低愈容易被吸附，土壤水分愈低，也容易被吸附。五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制161五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制2.隨水流失農(nóng)藥從土壤進入水體主要途徑。對水環(huán)境產(chǎn)生嚴重的影響。遷移的兩種形態(tài)：土壤溶液遷移、隨土壤顆粒遷移。遷移的方式：垂直遷移—進入地下水水平遷移—進入地表徑流水五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制262五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制2.隨水流失五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制263五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制3.氣態(tài)遷移農(nóng)藥從土壤進入大氣的主要途徑。農(nóng)藥的揮發(fā)損失取決于：土壤和空氣的溫度與濕度、土壤的吸附性能；農(nóng)藥的分子相蒸氣壓；農(nóng)藥至蒸發(fā)表面的遷移速率。五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制364五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制4.降解非生物降解水解光化學(xué)降解氧化還原生物降解微生物的作用五、農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制465六、農(nóng)藥在土壤中的殘留第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制半衰期：降解50%農(nóng)藥所需的時間(a,d,h)殘留量：土壤中某農(nóng)藥的數(shù)量mg/kg六、農(nóng)藥在土壤中的殘留第三節(jié)農(nóng)藥對土壤的污染及控制半衰期：661.施入化學(xué)添加劑通過改變農(nóng)藥的吸附、吸收、遷移、淋溶、揮發(fā)、擴散和降解，就能增強或減弱農(nóng)藥在土壤中的殘留累積。表面活性劑：調(diào)節(jié)農(nóng)藥在土壤剖面中的滲透深度、活性和持留性；石灰硫磺合劑：加速西瑪津在土壤中的降解；脂類物質(zhì)：防止氟樂靈對敏感作物的傷害；石灰：改變土鑲pH，調(diào)控一些農(nóng)藥在土壤中的持留時間；能吸收或分解農(nóng)藥的特殊化學(xué)制劑：是從土壤去除農(nóng)藥的較為快捷的方法。七、土壤及植物農(nóng)藥污染防治措施1.施入化學(xué)添加劑七、土壤及植物農(nóng)藥污染防治措施672.翻耕農(nóng)藥和土壤均勻混合，從而增強土壤對農(nóng)藥的吸附、稀釋和去除作用。3.植物凈化玉米、高粱、甘蔗和某些雜草通過吸收和分解而從土壤中去除殘留。4.農(nóng)藝措施

灌溉

大量灌水可促使農(nóng)藥從根層淋失—灌溉可控制土壤濕度，為微生物降解農(nóng)藥創(chuàng)造最佳的水氣條件。作物改種—先種經(jīng)濟作物，降低農(nóng)藥濃度后再種糧食作物。2.翻耕685.科學(xué)合理施用農(nóng)藥—施用時間

—施用劑量

6.高效低毒低殘留農(nóng)藥

開發(fā)新型農(nóng)藥劑型。7.綜合防治5.科學(xué)合理施用農(nóng)藥69第四節(jié)化肥對土壤環(huán)境的污染及控制一、概述1.施肥的作用:增產(chǎn)、提高品質(zhì)2.肥料的類型：有機肥氮肥、磷肥、鉀肥、硅肥等N-P，N-P-K，N-P-K（微）等無機肥單元素肥料多元素肥料肥料廄肥、綠肥、畜禽糞尿、堆肥等按組成劃分第四節(jié)化肥對土壤環(huán)境的污染及控制一、概述1.施肥的作用:70按養(yǎng)分釋放的特點長效肥、緩效肥、速效肥按形狀分顆粒肥料、非顆粒肥料固體肥料液體肥料3.作物對肥料的利用率我國的氮肥利用率：30％-35％，磷肥利用率為10％-25％損失的途徑：淋失-進入地下水；地表徑流-進入地表水；揮發(fā)-進入大氣；土壤固定-保存在土壤顆?；蛏矬w中。按養(yǎng)分釋放的特點長效肥、緩效肥、速效肥按形狀分顆粒肥料、非顆714.氮磷的損失途徑氮循環(huán)進入水體；進入大氣；進入食物。4.氮磷的損失途徑氮循環(huán)72二、施肥與水環(huán)境問題二、施肥與水環(huán)境1.水體富營養(yǎng)化Eutrophication二、施肥與水環(huán)境問題二、施肥與水環(huán)境1.水體富營養(yǎng)化Eut732.水質(zhì)硝酸鹽濃度超標當人、畜飲用后，可使血紅蛋白轉(zhuǎn)化為高鐵血紅蛋白，降低其攜帶氧的功能，造成血紅蛋白的變性癥。硝態(tài)氮在硝酸還原酶作用下，迅速轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，再與食物鏈中二級胺化物結(jié)合，形成亞硝酸胺。亞硝酸胺本身屬于致癌物質(zhì)，其危害性大。對過剩NO3-N的淋溶造成硝酸鹽的富集，污染水質(zhì)，尤其應(yīng)值得重視。

WHO標準：NO3--N10mg/L，NO3-22mg/L對硝酸鹽作用的爭議對人體有害2.水質(zhì)硝酸鹽濃度超標當人、畜飲用后，可使血紅蛋白轉(zhuǎn)化74三、施肥與全球性環(huán)境問題全球溫暖化：

溫室氣體C02、CH4、N2O、NO2和CFCl3（氯氟烴）等氣體，其中NO、NO2、N2O三種氣體均有可能在農(nóng)業(yè)上盲目使用化學(xué)氮肥經(jīng)過生物化學(xué)作用而形成的；臭氧層破壞：

根據(jù)對土壤肥料分析，大約5一25％的礦質(zhì)氮肥在變?yōu)槎趸∟02，N20

），氣體進入大氣層，直接影響到大氣平流層中臭氧的濃度，致使臭氧層變薄。三、施肥與全球性環(huán)境問題全球溫暖化：75四、施肥與土壤環(huán)境問題1.增加土壤重金屬元素含量磷肥、某些有機肥中含大量的重金屬。當肥料中的重金屬>植物帶走的重金屬時，施肥會導(dǎo)致土壤重金屬積累。2.土壤酸化板結(jié)施入生理酸性肥料，陰陽離子吸收不平衡，陽離子>陰離子，為平衡電荷，植物根系分泌氫離子，使土壤發(fā)生酸化。酸化后，土壤中的鈣發(fā)生流失，土壤結(jié)構(gòu)被破壞，從而板結(jié)。四、施肥與土壤環(huán)境問題1.增加土壤重金屬元素含量763.土壤養(yǎng)分比例失調(diào)，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)超標長期偏施氮肥，土壤的氮過多，磷、鉀不足。特別是蔬菜地。氮肥的過量施用，蔬菜，特別是葉菜類作物的硝酸鹽含量超標。4.土壤微生物活性降低

3.土壤養(yǎng)分比例失調(diào)，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)超標長期偏施氮77五、施肥產(chǎn)生的環(huán)境問題的對策1.新型肥料開發(fā)2.施肥技術(shù)：施肥量、時間、方式等3.鉀細菌等微生物資源的開發(fā)利用4.發(fā)展有機農(nóng)業(yè)五、施肥產(chǎn)生的環(huán)境問題的對策1.新型肥料開發(fā)4.發(fā)展有機農(nóng)781.土壤酸堿性

酸性：土壤溶液中[H+]>[OH-]；

中性：土壤溶液中[H+]=[OH-]

堿性：土壤溶液中[H+]<[OH-]

第五節(jié)酸沉降對土壤環(huán)境的影響及控制一、土壤酸堿性1.土壤酸堿性第五節(jié)酸沉降對土壤環(huán)境的影響及控制一、土壤酸79土壤中氫離子和鋁離子是土壤酸性的根源；

碳酸鈣是維持中性至微堿性反應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，

碳酸鈉的存在是土壤呈堿性與強堿性的原因。2.土壤酸的類型與來源1）類型根據(jù)H+在土壤中存在的形態(tài)將土壤酸分為兩種類型：活性酸和潛在酸

活性酸：土壤溶液中的游離的H+決定，以pH表示。根據(jù)土壤pH表示，可將土壤的酸堿度分為9級。

土壤中氫離子和鋁離子是土壤酸性的根源；2.土壤酸的類型與80土壤酸堿分級北緯33o以北，土壤大部分呈中性至堿性反應(yīng)，含CaCO3的土壤，在7.5-8.5之間；含NaCO3

土壤，pH可達9.0以上我國土壤酸堿地域分布：以北緯33°為界北緯33o以南，土壤大部分呈酸性，pH在4.5-5.5土壤酸堿分級北緯33o以北，土壤大部分呈中性至堿性反應(yīng)，含C81潛在酸：由土壤吸附性H+和Al3+決定，Al3+進入溶液后，發(fā)生如下反應(yīng)：潛在酸與活性酸的關(guān)系由1mol.L-1KCl,NaCl,NaOAc,0.05mol.L-1

CaCl2

溶液浸提后，所測得的酸堿度。潛在酸：由土壤吸附性H+和Al3+決定，Al3+進入溶822）來源酸的自然來源：

生物呼吸作用和有機質(zhì)分解作用：CO2，為土壤中碳酸的來源；

有機質(zhì)在轉(zhuǎn)化過程中形成：醋酸、草酸、檸檬酸、草石酸、腐殖酸等多種有機酸及硫酸、磷酸等無機酸；

硝化細菌的活動：硝酸；

土壤與成土母質(zhì)中的硫化物氧化：生成硫酸。植物對陰陽離子吸收不平衡。

酸的人為來源：酸雨-化石燃料的燃燒SO2，NO2等；

生理酸性肥料：(NH4)2SO4,NH4Cl。2）來源酸的自然來源：833.土壤堿度土壤堿性的強弱程度。

堿性土壤中氫氧離子的來源主要是弱酸強堿鹽水解的結(jié)果土壤中常見的弱酸強堿鹽：碳酸根及重碳酸根的鉀、鈉、鈣、鎂鹽。

土壤膠體上吸附的鈉離子、鈣離子的飽和度增加到一定程度后，也會引起代換水解使溶液呈堿性。3.土壤堿度土壤中常見的弱酸強堿鹽：碳酸根及重碳84二、土壤酸堿性與植物反應(yīng)1.養(yǎng)分的有效性

酸性土壤有效性高的元素；中性土壤有效性高的元素；堿性條件有效性高的元素二、土壤酸堿性與植物反應(yīng)1.養(yǎng)分的有效性酸性土壤有效852.植物的生長

植物生長有最適的pH2.植物的生長植物生長有最適的pH86牽?；颗；?7三、土壤的酸堿緩沖性1.概念土壤緩沖性：當加酸或堿于土壤時，土壤具有緩和酸堿度改變的能力2.產(chǎn)生原因土壤膠體及其吸附的陽離子三、土壤的酸堿緩沖性1.概念88

土壤所含的弱酸及其鹽類土壤溶液中所含的各種弱酸如碳酸、重碳酸，磷酸、硅酸和各種有機酸及這些弱酸的鹽，都具有緩沖能力。土壤酸堿輸入過大，會改變土壤酸堿度，引起土壤環(huán)境的問題。土壤所含的弱酸及其鹽類土壤酸堿輸入過大，會改變土壤酸堿度89四、酸沉降對土壤環(huán)境的危害1.酸雨的形成過程四、酸沉降對土壤環(huán)境的危害1.酸雨的形成過程902.酸雨對土壤的危害對酸敏感的生態(tài)系統(tǒng)：土壤酸化；土壤鈣及其它堿基離子的損失；加速土壤鋁的活化及其向水體的轉(zhuǎn)移；增加土壤氮、硫的含量；土壤重金屬的溶出。2.酸雨對土壤的危害對酸敏感的生態(tài)系統(tǒng)：913.控制控制SO2，NOx的排放；平衡、合理施肥；施入堿性物質(zhì)。3.控制控制SO2，NOx的排放；92第六節(jié)有機污染物對土壤的污染及控制優(yōu)先控制污染物：在眾多污染物中篩選出潛在危害大的重點污染物作為優(yōu)先研究和控制對象，這些污染物為優(yōu)先控制污染物。

一、概述土壤中的有機污染物主要包括：有機農(nóng)藥、石油烴、塑料制品、染料、表面活性劑、增塑劑和阻燃劑、一般有機物。土壤中的優(yōu)先控制有機污染物主要包括：有機農(nóng)藥、多環(huán)芳烴類(PAHs)、多氯聯(lián)苯(PCBs)、二惡英（dioxins）等。大多為持久性有機污染物—持久性、長距離遷移性、高毒性、高脂溶性。第六節(jié)有機污染物對土壤的污染及控制優(yōu)先控制污染物：在眾多93二、有機污染物污染土壤的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)1.SVE技術(shù)—土壤氣提技術(shù)（原位修復(fù)技術(shù)）通過強制新鮮空氣流經(jīng)污染區(qū)域，將揮發(fā)性有機污染物從土壤中解吸至空氣流并引至地面上處理的一種技術(shù)。裝置構(gòu)成：氣體抽排井、布氣管道、測量裝置、控制裝置、抽排氣處理系統(tǒng)。空氣噴射技術(shù)，又稱地下水曝氣技術(shù)雙相抽提技術(shù)：修復(fù)土壤及地下水二、有機污染物污染土壤的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)1.SVE技術(shù)—土94用于揮發(fā)性有機物和半揮發(fā)性有機物污染土壤修復(fù)，如汽油、苯和四氯乙烯。礫質(zhì)土和砂質(zhì)土效果最好，粉砂土和壤土效果中等，黏質(zhì)土和壤質(zhì)粘土效果最差。用于揮發(fā)性有機物和半揮發(fā)性有機物污染土壤修復(fù)，如汽油、苯和四95二、有機污染物污染土壤的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)2.熱處理技術(shù)向土壤通入熱蒸汽或用射頻加熱等方法把污染土壤加熱，使污染物產(chǎn)生熱分解或?qū)]發(fā)性污染物趕出土壤并收集起來進行處理。二、有機污染物污染土壤的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)2.熱處理技術(shù)向土96二、有機污染物污染土壤的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)2.熱處理技術(shù)包括：熱解吸技術(shù)：通過直接或間接熱交換將土壤中的污染物加熱到一定溫度后，使其轉(zhuǎn)化氣態(tài)得以揮發(fā)。（加熱溫度150~540℃，適用于揮發(fā)和半揮發(fā)有機污染物、鹵化或非鹵化有機污染物、多環(huán)芳烴、氰化物和炸藥等。有機質(zhì)含量高，pH高，含有揮發(fā)性金屬土壤處理困難）焚燒技術(shù)：在高溫條件下（800~2500℃），通過熱氧化作用以破壞污染物的異位熱處理技術(shù)（適用于揮發(fā)和半揮發(fā)有機污染物、鹵化或非鹵化有機污染物、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、二噁英、呋喃、除草劑和農(nóng)藥、氰化物、炸藥、石棉及腐蝕性物質(zhì)等，不適合非金屬和重金屬。）97二、有機污染物污染土壤的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)2.熱處理技術(shù)包括二、有機污染物污染土壤的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)3.溶劑浸提技術(shù)也稱化學(xué)浸提技術(shù)，是一種利用溶劑將有害化學(xué)物質(zhì)從污染土壤中提取出來或去除的技術(shù)，為異位修復(fù)技術(shù)。（適用于揮發(fā)和半揮發(fā)有機污染物、鹵化或非鹵化有機污染物、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、二噁英、呋喃、除草劑和農(nóng)藥、炸藥等，不適合氰化物、非金屬和重金屬、石棉及腐蝕性物質(zhì)。）最佳土壤條件：黏粒低于15%濕度低于20%98二、有機污染物污染土壤的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)3.溶劑浸提技術(shù)也二、有機污染物污染土壤的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)4.原位化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)通過摻進土壤中的化學(xué)氧化劑及污染物所產(chǎn)生的氧化反應(yīng)，使污染物降解或轉(zhuǎn)化為低毒、低移動性產(chǎn)物，由注射井、抽提井和氧化劑等組成。（用來修復(fù)油類、有機溶劑、多環(huán)芳烴、五氯苯酚、農(nóng)藥及非水溶態(tài)氯化物污染的土壤。氧化劑主要過氧化氫、高錳酸鉀和臭氧）99二、有機污染物污染土壤的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)4.原位化學(xué)氧化修二、有機污染物污染土壤的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)5.原位化學(xué)還原與還原脫氯修復(fù)技術(shù)利用化學(xué)還原劑將污染物還原為難溶態(tài)，從而使污染物在土壤環(huán)境中的遷移性和生物可利用性降低。（還原條件方法向土壤中注射液態(tài)還原劑、氣態(tài)還原劑或膠體還原劑。）涉及三個階段：注射反應(yīng)將試劑與反應(yīng)產(chǎn)物抽提出來二、有機污染物污染土壤的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)5.原位化學(xué)還原