4-土壤污染概述

第三章土壤污染概述概念：土壤污染、土壤环境背景值、土壤的自净作用、环境容量知识点：土壤污染物的种类、土壤污染源、土壤污染类型理论：土壤的物质组成、基本理化性质和土壤生物活性等土壤性状与污染物转化的关系一、土壤污染的基本概念（一）由人类的活动向土壤添加有害物质，土壤即受到污染。（二）人类的活动向土壤添加有害物质，其含量超过土壤背景值加二倍标准差，认为该土壤已被污染。（三）当加入土壤的污染物超过土壤的自净能力，或污染物在土壤中的积累量超过土壤基准量，给生态系统造成了危害。有毒有害物质（HazardousChemicals）是在其生产、使用或处置的任何阶段，都具有会对人、其他生物或环境带来潜在危害特性的物质。特性持久性——在自然中不容易通过生物降解或其他进程分解；生物蓄积性——能够在生物体内蓄积甚至在食物链内累积；毒性，致癌性——会导致癌症；基因诱变性——致变异和致畸；干扰内分泌——即使剂量极低，也有类荷尔蒙作用或能改变荷尔蒙系统；神经系统毒性——毒害神经系统常见的有毒有害物质铅（Pb）作为焊料（铅和锡的合金）的主要成分，广泛应用于电子产品中，如阴极射线管（电视机和显示器）玻璃以及铅酸电池中的氧化铅。镉（Cd）聚氯联二苯（PCB）广泛用作变压器和电容器的绝缘液体滴滴涕（DDT）20世纪上半叶防治农业病虫害、控制疟疾伤寒等蚊蝇传播疾病的含氯有机物，土壤中残留时间长。壬基苯酚（NP）壬基苯酚乙氧化物洗涤剂的分解产物磷酸三苯脂（TPP）电子设备的有机磷阻燃剂，计算机显示器外壳。多氯化萘（PCN）曾广泛用于电容器及用作电线的绝缘化合物汞（Hg）使用于一些电池和纯平电子显示装置的照明部件中。……小贴士尽量避免可能具有较高汞含量的鱼类，如金枪鱼和鲨鱼可能的情况下多吃本地的有机食品，以减少可能接触到的农药。不要吸烟。点燃一根香烟会产生超过4000种化学物质，其中许多是有毒和/或致癌。少吃高动物脂肪的食品或高脂乳制品。有毒物质集中在动物脂肪中。使用微波炉时用玻璃容器取代塑料容器。拿走你的湿拖把。可能会把含有有害物质的灰尘扬起在空气中回家后请换鞋。鞋可能将杀虫剂和有毒的化学物质带入家中。尽量避免干洗衣服。多数干洗系统使用的是全氯乙烯（PERC）等干洗剂当你装修时尽量使用那些不含挥发性有机化合物（VOC）的材料。二、土壤污染的特点(1)隐蔽性与滞后性(2)累积性与地域性(3)不可逆性与长期性(4)后果的严重性三、土壤污染的危害1土壤污染对农业的危害a土壤污染中污染物浓度到达一定水平会毒害农作物，导致农作物减产甚至死亡b化肥和农药问题是重要的土壤环境问题c固废堆放活处理过程中伴随污染物迁移，多方面影响土壤环境。2土壤污染对人类健康的危害a土壤中有机污染物分解可能产生恶臭气体，有些有机物降解会产生危害植物与人类的有毒气体b土壤中重金属和某些有机物可在植物体内富集，通过食物链影响动物和人类健康。一、土壤环境背景值（一）概念：土壤环境背景值是指未受或少受人类活动（特别是人为污染）影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。它是诸成土因素综合作用下成土过程的产物，所以实质上是各自然成土因素(包括时间因素)的函数。目前已难以找到绝对不受人类活动影响的土壤，所谓土壤环境背景值只是代表土壤环境发展中一个历史阶段的、相对意义上的数值。（二）测定1土壤环境特征资料收集2土壤样品的采集与制备3土壤背景值的分析表2.1全国土壤(A层①)背景值单位：μg/kg①A层指土壤表层或耕层。元素算术几何95%置信度范围值元素算术几何95%置信度范围值均值标准差均值标准差均值标准差均值标准差As11.27.869.21.912.5～33.5K1.860.4631.791.3420.94～2.97Cd0.0970.0790.0742.1180.017～0.333Ag0.1320.0980.1051.9730.027～0.409Co12.76.4011.21.674.0～31.2Be1.950.7311.821.4660.85～3.91Cr61.031.0753.91.6719.3～150.2Mg0.780.4330.632.0800.02～1.64Cu22.611.4120.01.667.3～55.1Ca1.541.6330.714.4090.01～4.8F478197.74401.50191～1012Ba469134.74501.30251～809Hg0.0650.0800.0402.6020.006～0.272B47.832.5538.71.989.9～151.3Mn583362.84821.90130～1786Al6.621.6266.411.3073.37～9.87Ni26.914.3623.41.747.7～71.0Ge1.700.301.701.191.20～2.40Pb26.012.3723.61.5410.0～56.1Sn2.601.542.301.710.80～6.70Se0.2900.2550.2152.1460.047～0.933Sb1.210.6761.061.6760.38～2.98V82.432.6876.41.4834.8～168.2Bi0.370.2110.321.6740.12～0.88Zn74.232.7867.71.5428.4～161.1Mo2.02.541.202.860.10～9.6Li32.515.4829.11.6211.1～76.4I3.764.4432.382.4850.39～14.71Na1.020.6260.683.1860.01～2.27Fe2.940.9842.731.6021.05～4.84（三）土壤背景值与地方病地方病是指具有严格的地方性区域特点的一类疾病。碘vs甲状腺病氟vs龋齿、氟中毒硒vs克山病（四）土壤背景值的应用１土壤环境质量标准制定和土壤环境污染评价的基础。２挥发性污染物来源及其污染途径追踪的依据。３地方病的诊断基础。４指导农业施肥区域土壤环境质量评价，土壤污染态势预测预报，土壤环境容量计算，土壤环境质量基准或标准的确定，土壤环境中的元素迁移、转化研究，以及制定国民经济发展规划等多方面工作的基础数据。二、土壤的自净作用土壤的自净作用是指在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或形态发生变化，活性、毒性降低的过程。土壤的自净作用对维持土壤生态平衡起重要的作用。按其作用机理的不同，可划分物理净化作用物理化学净化作用化学净化作用生物净化作用(一)物理净化作用土壤机械阻留稀释土壤固相表面吸附迁移挥发效果：使污染物在土壤中的浓度降低，不能从整个自然环境中消除，实质是污染物的迁移。(二)物理化学净化作用是指污染物的阳、阴离子与土壤胶体上原来吸附的阳、阴离子之间的离子交换吸附作用。规律：可逆的离子交换反应服从质量作用定律(是土壤环境缓冲作用的重要机制)。净化能力的大小可用阳离子或阴离子交换量的大小来衡量影响：胶体的含量、土壤pH，增大利于阳离子净化效果：离子浓(活)度降低，相对地减轻危害，但净化作用只是暂时的、不稳定的。土壤总体污染物积累(三)化学净化作用通过化学反应，使污染物转化成难溶性、难解离性物质，使危害程度和毒性减少，或者分解为无毒物或营养物质。凝聚与沉淀反应氧化还原反应络合一螯合反应酸碱中和反应水解、分解和化合反应光化学降解作用多氯联苯、稠环芳烃、有机氯农药，以及塑料、橡胶等合成材料，难以化学净化。重金属在土壤中只发生凝聚沉淀、氧化还原、络合－螯合、同晶置换反应，而不能被降解。(四)生物净化作用污染物在微生物及其酶作用下，通过生物降解，被分解为简单的无机物而消散的过程。土壤生物(土壤微生物、土壤动物)对污染物的吸收、降解、分解和转化过程作物对污染物的生物性吸收、迁移和转化是土壤最重要的净化功能微生物不能净化重金属，反而使重金属在土体中富集，这是重金属成为最危险污染物的根本原因。提高净化能力：选育降解能力强的植物，应用具有特殊功能的微生物。土壤自净作用的影响因素土壤的物质组成：质地、有机质数量、土壤化学组成土壤环境条件：pH、Eh，水、热条件土壤环境的生物学特性：生物种类、区系人类活动的影响长期施用化肥可引起土壤酸化降低土壤自净能力；施石灰可提高土壤对重金属的净化能力；施有机肥可增加土壤有机质含量，提高自净能力三、土壤环境容量（一）环境容量是指在一定条件下环境对污染物的最大容纳量。在环境控制与管理中，既要控制污染物排放的容许浓度，还要限制总量。确定环境容量的关键是如何拟定环境容纳污染物的最大容许量，其前提条件是人与生态环境不致受害。1、概念：指土壤环境单元所容许承纳的污染物质的最大数量或负荷量。确定方法：土壤环境容量＝最大负荷值－土壤污染起始值基本容量＝土壤环境标准值－背景值(或本底值)（以土壤环境标准作为最大允许极限值）基本容量（静容量）＝土壤的环境基准含量－土壤背景值（生态效应试验，环境基准含量＝土壤环境所允许容纳污染物的最大限值）土壤环境容量（动容量）＝静容量＋土壤净化量2土壤环境容量的影响因素土壤类型与土壤性质土壤Cd、Cu、Pb容量大体上由南至北随土壤类型的变化而逐渐增大，而南方酸性土壤As的变动容量一般较高，北方碱性土壤一般较低指示植物种类污染物环境效应与污染历程污染物类型和性质化合物类型对土壤环境容量的影响相当明显，e.g.红壤中添加CdCl2与CdSO4，糙米中Cd浓度不同另外，环境因素、复合污染和农产品质量的标准对土壤环境容量均有明显影响，国家制定的粮食卫生标准若发生变动，土壤环境容量也要做出相应调整。2、应用土壤环境质量标准制定的依据制定农田灌溉水质标准土壤环境质量评价与土壤污染预测制定污染物总量控制的依据指导污染土壤治理与应用综合案例：表土壤重金属环境容量土壤容量空间分布图第三节土壤污染物与污染源土壤污染物：由人为或自然因素进入土壤并影响土壤的理化性质和组成，导致土壤质量恶化、土壤环境系统自然功能失调的物质。一、污染物种类（见表2－1）（一）无机污染物：重金属、放射性元素、酸碱盐（二）有机污染物：有机农药、氰化物、石油、稠环芳烃（三）生物污染物：病原菌（四）固体废弃物：工业废渣、污泥、城市垃圾污染物种类主要来源无机污染物重金属汞(Hg)制烧碱、汞化物生产等工业废水和污泥、含汞农药、汞蒸气镉(Cd)冶炼、电镀、染料等工业废水、污泥和废气，肥料杂质铜(Cu)冶炼、铜制品生产等废水、废渣和污泥，含铜农药锌(Zn)冶炼、镀锌、纺织等工业废水和污泥、废渣、含锌农药、磷肥铅(Pb)颜料、冶炼等工业废水、汽油防爆燃烧排气、农药铬(Cr)冶炼、电镀、制革、印染等工业废水和污泥镍(Ni)冶炼、电镀、炼油、染料等工业废水和污泥砷(As)硫酸、化肥、农药、医药、玻璃等工业废水、废气、农药硒(Se)电子、电器、油漆、墨水等工业的排放物放射性元素铯(137Cs)原子能、核动力、同位素生产等工业废水、废渣，核爆炸锶(９０Sr)原子能、核动力、同位素生产等工业废水、废渣，核爆炸其他氟(F)冶炼、氟硅酸钠、磷酸和磷肥等工业废水、废气，肥料盐、碱纸浆、纤维、化学等工业废水酸硫酸、石油化工、酸洗、电镀等工业废水、大气酸沉降污染物种类主要来源有机污染物有机农药农药生产和施用酚炼焦、炼油、合成苯酚、橡胶、化肥、农药等工业废水氰化物电镀、冶金、印染等工业废水，肥料苯并（a）芘石油、炼焦等工业废水、废气石油石油开采、炼油、输油管道漏油有机洗涤剂城市污水、机械工业污水有害微生物厩肥、城市污水、污泥、垃圾多氯联苯类人工合成品及生产工业废气、废水有机悬浮物及含氮物质城市污水、食品、纤维、纸浆业废水二、土壤污染源二、土壤污染源（一）工业污染源就是指工矿企业排放的废水、废气、废渣。点源污染，可造成二次污染（二）农业污染源主要是指由于农业生产本身的需要，而施入土壤的化学农药、化肥、有机肥，以及残留于土壤中的农用地膜等。（