土壤污染與防治

土壤污染與防治輔導任課教師：伍鈞教授一.土壤污染概況

(一)土壤污染基本概念

1.土壤的定義

土壤是發(fā)育于陸地表面能夠生長綠色植物的疏松多孔表層。土壤具有生產力、生命力、環(huán)境凈化力。

2.土壤污染的概念（１)全國科學技術名詞審定委員會給出的定義：土壤污染（soilpollution）是指對人類及動、植物有害的化學物質經人類活動進入土壤，其積累數量和速度超過土壤凈化速度的現(xiàn)象．（２）中國農業(yè)百科全書土壤卷給出的定義：土壤污染（soilpollution）是指人為活動將對人類本身和其他生命體有害的物質施加到土壤中，致使某種有害成分的含量明顯高于土壤原有含量，而引起土壤環(huán)境質量惡化的現(xiàn)象．

（二）土壤污染的特點

１.隱蔽性和潛伏性２.不可逆性和長期性３.后果的嚴重性

(三）土壤污染的量度指標

１.土壤背景值２.植物中污染物質的含量３.生物指標(四）土壤的自凈作用

土壤自凈作用：是指在自然因素作用下，通過土壤的自凈作用，使污染物在土壤環(huán)境中的數量、濃度或形態(tài)發(fā)生變化，活性、毒性降低的過程。

土壤自凈作用的機理物理凈化——機械阻留、吸附、淋溶、稀釋、揮發(fā)、擴散等化學凈化——凝聚與沉淀反應、氧化還原、絡合與螯合、酸堿中和等

物理化學凈化——離子交換吸附

生物凈化作用——細菌、真菌、放線菌等體內酶或分泌酶的催化作用下，發(fā)生各種各樣的分解反應（五）土壤環(huán)境污染物及污染源

土壤環(huán)境污染物：輸入土壤環(huán)境中的足以影響土壤環(huán)境正常功能，降低作物產量和生物學質量，有害于人體健康的那些物質。包括無機污染物、有機污染物、土壤生物污染、固體廢棄物和放射性污染。土壤污染源：土壤中污染物質的來源。包括工業(yè)污染源、百曄污染源、生物污染源。（六）土壤污染類型

☆水質污染型

☆大氣污染型

☆固體廢棄物污染型

☆農業(yè)污染型

☆綜合污染型（七）土壤環(huán)境背景值

1.土壤環(huán)境背景值的概念

土壤環(huán)境背景值是指未受或少受人類活動（特別是人為污染）影響的土壤環(huán)境本身的化學元素組成及其含量。

2.土壤環(huán)境背景值研究的目的意義（１）判斷土壤是否被污染（２）確定土壤的環(huán)境容量（3）了解局部地區(qū)土壤污染的情況（八）土壤環(huán)境容量

1.土壤環(huán)境容量的由來

(１)環(huán)境容量的由來

(２)土壤環(huán)境容量的由來

2.土壤環(huán)境容量的概念

土壤環(huán)境容量是指一定土壤環(huán)境單元、在一定時限內、遵循環(huán)境質量標準，既維持土壤生態(tài)系統(tǒng)的正常結構與功能，保證農產品的生物學產量與質量，也不使環(huán)境系統(tǒng)污染時，土壤環(huán)境所能容納污染物的最大負荷量。

3.確定土壤環(huán)境容量的因素

（１）土壤類型（２）污染元素與化合物的特性（３）作物和土壤生物生態(tài)效應二.無機污染物對土壤環(huán)境的污染（一）土壤環(huán)境中的重金屬

重金屬是土壤環(huán)境中一類具有潛在危害的污染物．

在環(huán)境污染研究中所說的重金屬主要是指汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重金屬；其次是指有一定毒性的一般重金屬．

（二）土壤環(huán)境重金屬污染特征

１．重金屬在土壤環(huán)境中的分布特征２．重金屬污染源３．重金屬污染的化學特性４．重金屬污染的生態(tài)效應特性

（三）重金屬在土壤環(huán)境中的行為特征

１．重金屬在土壤環(huán)境中的賦存形態(tài)水溶態(tài)、交換態(tài)或吸附交換態(tài)、碳酸鹽結合態(tài)、鐵錳氧化物結合態(tài)、有機結合態(tài)、殘留態(tài)。２．重金屬在土壤環(huán)境中的遷移轉化

（１）物理遷移（２）物理化學遷移和化學遷移（３）生物遷移（四）主要重金屬元素對土壤的污染

Pb、Cd、Hg、As、Cr、Cu、Zn等主要重金屬元素再土壤中的來源、遷移轉化規(guī)律、生物效應、治理措施（五）土壤重金屬污染的調控與防治

1.土壤重金屬污染調控與防治的基本原則（１）切斷污染源（２）提高土壤環(huán)境容量（３）控制或切斷重金屬進入食物鏈（４）避免二次污染２．土壤重金屬污染的調控與防治措施

（１）發(fā)展清潔工藝（２）嚴格執(zhí)行污水和污泥施用標準（３）提高土壤的緩沖性和自凈能力（４）加強土壤水分管理

（5）施用改良劑（6）客土、換土法和水洗法（7）電化法（8）利用植物吸收去除重金屬（9）加強土壤環(huán)境及其生物產品的監(jiān)測三．有機污染物對土壤環(huán)境的污染（一）有關概念有機污染物：是指造成環(huán)境污染和對生態(tài)系統(tǒng)產生有害影響的有機化合物?？煞譃樘烊挥袡C污染物和人工合成有機污染物。持久性有機污染物（POPS)：具有毒性、生物蓄積性和半揮發(fā)性，在環(huán)境中持久存在，能在大氣環(huán)境中長距離遷移對人類健康和環(huán)境造成嚴重危害的有機污染物。生物富集系數：生物體中污染物母體及其代謝物的濃度與水質該污染物母體及其代謝產物的濃度的比值。代謝—有機物在生物體內經過酶類及其他物質的作用。發(fā)生變化，進而消化和排泄的過程。降解—有機由于各種因素的作用（化學、生物、光照、酸堿等）而逐漸分解，轉變?yōu)闊o毒物質的過程?？煞譃榉巧锝到夂蜕锝到?。生物降解—在生物酶的作用下，有機物在生物體內的降解，尤以微生物降解為主。非生物降解—有機污染物在環(huán)境中受光、熱及化學因子作用引起的降解。遷移—污染物在環(huán)境中發(fā)生的空間位置的相對移動過程，可分為機械性、物理—化學性和生物遷移。有機污染物的遷移能力強，則在土壤環(huán)境中易擴散稀釋，毒害降低。吸收—外源物質經各種途徑透過有機體的生物膜而進入血液循環(huán)的過程，主要通過消化道、呼吸道和皮膚三種途徑。有機污染物易于吸收，則對生物體潛在危害或通過食物鏈進入人體的危害較大。殘留—因使用農藥而殘留于人類食品或動物飼料中的農藥母體化合物，還包括在毒理學上有意義的降解產物。積累—有機污染物的持久性，可認為該化合物保持其分子完整性，以及通過在環(huán)境中運輸和分配，維持其理化性質和功能特性的能力?；瘜W農藥是指能防治植物病蟲害、消滅雜草和調節(jié)植物生長的一類化學藥劑。常見農藥有殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、殺線蟲劑、殺軟體動物劑、殺鼠劑、植物生長調節(jié)劑。

光化學降解：土壤表面因受太陽輻射和紫外線能而引起的農藥分解，稱為光化學降解半衰期：施藥后附著于土壤的農藥因降解等原因含量減少一半所需要的時間。

殘留期：土壤中農藥因降解等原因含量減少75%-100%所需要的時間。（二）化學農藥的危害

１．

抗藥性問題

２．

藥害問題

３．

殘遺農藥問題

4．毒性過大問題

５．農藥造成危害天敵及益蟲問題

６．環(huán)境污染問題

（１）大氣污染（２）水體污染（３）土壤污染（４）食品污染（三）農藥在土壤中的遷移和降解

１．農藥在土壤環(huán)境中的遷移

（１）擴散（２）質流（３）揮發(fā)

２．農藥在土壤環(huán)境中的降解

（１）光化學降解（２）化學降解（３）微生物降解（脫鹵作用、氧化作用、還原作用、水解作用、脫烷基作用、環(huán)破裂作用）

３．農藥在土壤環(huán)境中的殘留（四）土壤環(huán)境化學農藥污染的防治

１．加強管理２．大力開發(fā)高效、低毒、安全性農藥３．采用綜合防治措施防治病蟲害４．改進農藥制劑的劑型及噴灑技術５．其他治理方法四.化學肥料對土壤環(huán)境的影響(一)化肥施用對土壤環(huán)境的效應1.化肥的重金屬元素污染2.化肥的放射性污染3.化肥的氟污染4.化肥的有機副成分污染(二）化學肥料對土壤環(huán)境的影響1.施用化肥對土壤性質的影響

(1)導致土壤板結，肥力下降

(2)促進土壤酸化（3）土壤中營養(yǎng)成分比例失調（4）土壤中營養(yǎng)成分比例失調2.化肥施用與水環(huán)境富營養(yǎng)化(1)水體富營養(yǎng)化:是指湖泊、水庫和海灣等封閉或半封閉的水體中氮磷等植物營養(yǎng)物質含量過多所引起的水質污染現(xiàn)象。（2）水體富營養(yǎng)化對水生生態(tài)環(huán)境的影響

☆引起水生生物物種的改變

☆引起水體中溶解氧的變化

☆水質堿化

☆水體產生有毒物質

☆感觀惡化，不理觀光（3）水體富營養(yǎng)化的防治措施

☆預防性措施

☆調節(jié)性措施3.化肥施用與大氣環(huán)境變化（1）化學氮肥與土壤中的N2O排放（2）土壤中NH3的揮發(fā)（三）化肥土壤環(huán)境問題的控制

☆加強對化肥的監(jiān)督管理，從化肥的質量上制污染；

☆經濟合理施肥，嚴防過量施肥；

☆氮、磷、鉀肥配合施用；

☆化肥與有機肥配合施用；

☆推行施肥新技術，提高肥料利用率；

☆優(yōu)化肥料品種結構,研制新型無污染化肥；

☆加強水肥管理，實施控水灌溉；

☆保護生態(tài)環(huán)境，防止水土流失。五.固體廢物對土壤環(huán)境的污染(一)固體廢物的概念與特征固體廢物：指在生產、生活和其他活動中產生的喪失原有利用價值或者雖未喪失利用價值但被拋棄或者放棄的固態(tài)、半固態(tài)和置于容器中的氣態(tài)的物品、物質以及法律、行政法規(guī)規(guī)定納入固體廢物管理的物品、物質。

固體廢物的特征成分的多樣性和復雜性；環(huán)境與資源的雙重性；有用和無用的大集合；生產性廢棄物逐漸減少，消費性廢棄物逐漸增加；彼此依賴，相互循環(huán)。固體廢棄物的分類礦業(yè)廢物、工業(yè)廢物、農業(yè)廢物、放射性廢物、城市垃圾、太空垃圾。

固體廢棄物的危害

☆污染水體

☆污染大氣

☆占用土地

☆污染土壤

☆傳播疾?。ǘ┏鞘猩罾鴮ν寥拉h(huán)境的影響

1.定義城市生活垃圾是指在城市居民日常生活中或者為城市日常生活提供服務的活動中產生的固體廢物以及法律、行政法規(guī)規(guī)定視為城市生活垃圾的固體廢物，如廚余物、廢玻璃、塑料、紙屑、纖維、橡膠、陶瓷、廢舊電器、煤灰、砂石等。

2.垃圾露天堆放對土壤的污染

(1)生物污染(2)重金屬污染

(3)降低土壤pH

3.垃圾直接施用對土壤環(huán)境的影響

(1)對土壤物理性質的影響

(2)補充土壤營養(yǎng)元素含量(3)施用垃圾與土壤重金屬污染(三）污泥對土壤環(huán)境的影響

1.定義

污泥是廢水處理過程中產生的沉淀物質以及從污水表面撇出浮沫的殘渣。簡單地講，污泥中污水中的固體部分，在成分上界于有機物和無機物的半固體廢物。2.污泥施用對土壤性質的改善（1）對土壤物理性質的影響☆增加持水能力污泥中的有機物可持有2倍或3倍于自身質量的水分；

☆改善供氧條件土壤團聚體結構的改善和數量的增加，可大大提高供氧條件；

☆減少風蝕土壤團聚體很難分解成小顆粒，從而減少土壤流失和風蝕；☆減小容量☆抗壓

（2）對土壤化學性質的影響☆增加土壤有機成分及有機質含量；

☆增加土壤的營養(yǎng)元素含量；

☆影響土壤環(huán)境的pH和Eh。（3）對土壤生物活性的影響☆豐富土壤環(huán)境中微生物群落；

☆促進土壤動物（如蚯蚓）的生長代謝。

3、污泥土地利用的風險（1）重金屬☆使土壤重金屬含量增加，加重土壤重金屬污染；☆使重金屬形態(tài)在土壤中更趨穩(wěn)定；☆使重金屬向地下水和植物遷移。（2）氮、磷（3）鹽分（4）病原菌（5）有機污染物

4.污泥土地施用的控制措施（1）滅菌消毒，提高污泥施用的安全性（2）因土制宜，控制污泥用量（3）發(fā)展污泥安全施用技術(四）粉煤灰對土壤環(huán)境的影響1.定義粉煤灰是能源工業(yè)的固體廢物，熱電廠主要消耗煤來發(fā)電，因而是粉煤灰的主要來源，其他所有燒煤的鍋爐、煙囪也是粉煤灰的重要來源。

2.粉煤灰對土壤環(huán)境的影響（1）粉煤灰對土壤的改良作用a.施用粉煤灰可改良土壤的物理結構

b.施用粉煤灰可提高地溫和土壤保水能力

c.施用粉煤灰可增加農作物的營養(yǎng)成分

d.增加農作物的抗病能力

(2)粉煤灰對環(huán)境的污染a.粉煤灰堆放侵占大量土地b.污染土壤環(huán)境(3)粉煤灰土地利用應注意的問題☆粉煤灰的施用量☆粉煤灰的施用方法

☆粉煤灰的施用年限和效用☆施用粉粉煤灰應因地制宜，就近取材

六.污染土壤的修復技術

(一）污染土壤修復技術分類

1.按修復位置分類

☆原位修復技術

☆異位修復技術2.按操作原理分類

☆物理修復技術

☆化學修復技術

☆植物修復技術

☆生物修復技術（二）物理修復技術

1.土壤蒸氣提取技術是一種通過布置在不飽和土壤層中的提取井，利用真空向土壤導入空氣，空氣流經土壤時，揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物隨空氣進入真空井而排出土壤，土壤中污染濃度因而降低的技術。有時也稱為真空提取技術，屬于一種原位處理技術，但在必要時也可用于異位修復。

2.固化穩(wěn)定化技術

固化穩(wěn)定化技術是指通過物理的或化學的作用以固定污染物的一組技術。

固化技術指向土壤添加黏結劑而引起石塊狀固體形成的過程；穩(wěn)定化技術指通過化學物質與污染物之間的化學反應使污染物轉化成不溶態(tài)的過程。

3.玻璃化技術

是指使用高溫熔融污染土壤使其形成玻璃體或固結成團的技術。既適用于原位處理，也適用于異位處理。

4.熱處理技術是利用高溫所產生的物理學或化學作用，如揮發(fā)、燃燒、熱解將土壤中的有毒物質去除或破壞的過程。該項技術常用于處理有機污染土壤和部分重金屬污染土壤。5.電動學修復技術向土壤施加直流電場,在電解、電遷移、擴散、電滲透、電泳等作用的共同作用下，使土壤溶液中的離子向電極附近富集從而被除數去除的技術,稱為電動力學技術。

6.稀釋作用

將污染物含量低的清潔土壤混合于污染土壤，以降低污染土壤污染物的含量。7.覆土

在污染土壤上覆蓋一層清潔土壤，以避免污染土層中的污染物進入食物鏈。

(三）化學修復技術1.土壤淋洗技術

土壤淋洗技術是在淋洗劑（水或酸或堿溶液、螯合劑、還原劑、絡合劑以及表面活性劑溶液）的作用下，將土壤污染物從土壤顆粒去除的一種修復技術。2.原位化學氧化技術

原位化學氧化技術是通過混入土壤的氧化劑與污染物發(fā)生氧化反應，使污染物降解成為低濃度、低移動性產物的技術

3.化學脫鹵技術

化學脫鹵修復技術又稱氣相還原技術，是一種異位化學修復技術，處理過程包括使用特殊還原劑或高溫和還原條件使鹵化有機污染物還原。

4.溶劑提取技術

溶劑提取技術，是一種異位修復技術,在該過程中，污染物轉移進入有機溶劑或超臨界液（SCF）,而后溶劑被分離以進一步處理或棄置。

5.農業(yè)改良措施指采用一般農業(yè)生產上可操作的技術措施，以達到降低土壤重金屬有效性、抑制土壤重金屬向農作物遷移的技術。農業(yè)改良措施包括施用改良物料和調節(jié)土壤氧化還原狀況等方面。

☆中性化技術☆有機改良物料☆無機改良物料☆氧化還原技術

(四）植物修復技術指利用植物及其根際微生物對土壤污染物的吸收、揮發(fā)、轉化、降解、固定作用而去除土壤中污染物的修復技術。

1.植物提取

指植物根系吸收污染物并將污染物富集于植物體內，而后將植物體收獲、集中處置的過程。

2.根際降解是指土壤中的有機污染物通過根際微生物我活動而被降解的過程。它是一個植物輔助并促進的過程，是一種就地的生物降解作用。

3.植物降解作用又稱植物轉化作用。指被吸收的污染物通過植物體內代謝過程而降解的過程，或污染物在植物產生的化合物（如酶）的作用下在植物體外降解的過程。

4.植物穩(wěn)定化作用指通過根系的吸收和富集、根系表面的吸附或植物根圈的沉淀作用而產生的穩(wěn)定化作用；或利用植物或植物根系保護污染物，使其不因風、侵蝕、淋溶以及土壤分散而遷移的穩(wěn)定化作用。

5.植物揮發(fā)

是利用植物去除環(huán)境中的一些揮發(fā)性污染物，即植物將污染物吸收到體內后又將其轉化為氣態(tài)物質，釋放到大氣中。

(五)生物修復技術

1.自然生物修復

完全在自然條件下進行的生物修復過程，在修復過程中不進行任何工程輔助措施，也不對生態(tài)系統(tǒng)進行調控，靠土著微生物發(fā)揮作用。

2.人工生物修復

當自然條件下，生物降解速度很低或不能發(fā)生時，可以通過補充營養(yǎng)鹽、電子受體、改善其他限制因子或微生物菌體等方式，促進生物修復，即人工修復?？煞譃樵簧镄迯秃彤愇簧镄迯?。

3.泥漿相生物反應器4.生物堆制法5.土地耕作法6.翻動條垛法7.生物通氣法8.生物注氣法（六）污染土壤修復技術選擇的原則

1.耕地資源保護原則

2.可行性原則

3.因地制宜原則

土壤污染與防治復習題

一.名詞解釋

環(huán)境土壤污染超富集植物土壤背景值水體富營養(yǎng)化農藥殘留期土壤圈污染修復技術原位修復技術土壤生物污染土壤環(huán)境容量土壤污染物固體廢物土壤土壤生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境容量農業(yè)可持續(xù)發(fā)展化學凈化作用物理凈化作用農藥殘留積累肥料垃圾危險廢物污泥減量化農業(yè)廢棄物粉煤灰資源化無害化物理修復技術異位修復技術化學修復技術植物修復技術生物修復技術

二.簡答1.土壤污染特點？土壤污染衡量指標？2.土壤污染對生態(tài)系統(tǒng)的影響？3.土壤污染防治研究的內容？4.土壤污染的修復技術？5.土壤自凈作用的機理？6.土壤污染類型有哪些？7.研究土壤環(huán)境背景值有何意義？8.簡述化肥施用對土壤環(huán)境的影響？9.分析土壤環(huán)境重金屬的遷移轉化過程？10.重金屬的存在形態(tài)有哪些？