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第九章土壤污染和生物防治我国土地面临的问题：1、土地资源匮乏。1/5人口，7％的土地;20亿亩耕地。2、土地资源不断减少。城市化，工矿、交通用地。十年减少上亿亩。仅2003年，全国净减少耕地253.74万公顷，人均耕地已由2002年的0.098公顷降为0.095公顷。3、环境恶化的威胁。沙漠化、水土流失。我国土地沙漠化的发展速度惊人，上世纪50年代至70年代，年增1500平方公里，80年代达2100平方公里，90年代末达到3460平方公里，目前总面积已达267.4万平方公里。4、环境污染2.0×107hm2（耕地面积的1/5）一、概念指由于人类活动产生的有害、有毒物质进入土壤，积累到一定程度，超过土壤本身的自净能力，导致土壤性状和质量变化，构成对农作物和人体的影响和危害的现象称为土壤污染。第一节土壤污染概述掌握5是指以各种方式进入土壤的污染物，通过土壤的物理、化学和生物学的复杂作用，使污染物质逐渐转化、减毒、消失，最终使土壤恢复到原有的生态功能。土壤自净掌握土壤背景值的概念严格按照土壤背景值研究方法所获得的尽可能不受或少受人类活动影响的土壤化学元素的原始含量。土壤背景值只能代表土壤某一发展、演变阶段的一个相对意义上的数值，掌握7指土壤对污染物的最大承受能力或负荷量。土壤容量掌握环境容量土壤污染物国家标准含量上限土壤污染物背景值减去镉：0.20mg/kg镉：0.002mg/kg土壤环境质量标准：一级土壤镉含量标准1、隐蔽性和潜伏性2、不可逆性和长期性3、后果严重性二、土壤污染的特点掌握三、土壤污染类型和污染物类型：来源：人为污染、自然污染土壤污染按污染进土壤的方式：1.水型污染污染来源主要是以未经处理的生活污水、工业废水或医院污水灌溉农田，或利用渗水坑来处理污水而使土壤受到重金属、有机物或病原体污染，例如土壤中镉多不超过0.5mg/kg，而为铅锌矿废水污染的农田土壤中含镉高达10～136mg/kg。又如保定污水灌溉的稻田表土含铅比对照高64倍。2.气型污染企业排出的污染物如二氧化硫、氮氧化合物、铅、镉、汞、氟等，经过自然沉降或降雨而污染土壤，如电解铝厂、磷肥厂、细铁厂排出的废气中含有高浓度的氟，据某铝厂调查，厂内土壤氟浓度为2200mg/kg，厂外为490mg/kg，对照为330mg/kg。3.生物污染型4.固体废弃物型污染工业固体弃废物或生活垃圾在土壤上堆放和填埋，或作农田基肥，由于淋浴、渗透，可使其中的有害物质有机物、病原体进入土壤中，如武汉市生活垃圾含汞9.5mg/kg、铅13.8mg/kg、大肠菌值10-2～10-9，特别是有毒的工业固体废弃物更可严重污染土壤，并通过土壤污染地下水。5.农业生产污染物目前我国大量使用农药与化肥，我国目前生产的农药包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂、氮化肥增效剂等有100多种，我国化肥用量全年约1亿吨。农药的利用率只有10％，化肥利用率也只30～40％，其余均进入环境主要是土壤之中。残留在土壤中的农药、化肥可以通过食物链危害人体键康。污水渠旁边种的菜苗已经奄奄一息这样的水灌出来的蔬菜你敢吃么？工业废气电子垃圾，已经成为产业，我们只能关注……露天堆放的电子垃圾，将会直接污染土壤及地下水源在广东某处，土壤重金属钡的浓度10倍于土壤污染危险临界值，锡为152倍，铬1338倍，铅为危险污染标准的212倍，而水中的污染物超过饮用水标准数千倍。我们如何为下一代，争取更多的生存空间？四、主要污染物质1、重金属污染重金属主要指汞、镉、铅、铬、铜、锌。类金属砷和非金属氟也包括其中。我国受重金属污染的土壤面积达2000万公顷，占总耕地面积的1／6，因工业“三废”污染的农田近700万公顷，使粮食每年减产100亿公斤。有资料显示，华南地区有的城市有50%的耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属和石油类的污染；长江三角洲地区有的城市连片农田受镉、铅、砷、铜、锌等多种重金属污染，致使10%的土壤基本丧失生产力。2、农药残留农药污染触目惊心我国农药总施用量达130余万吨（成药），平均每亩施用接近1公斤，比发达国家高出一倍。农药施用后在土壤中的残留量一般为50%～60%，已经长期停用的“滴滴涕”等农药目前在土壤中的检出率仍然很高。3、化肥污染化肥污染令人震惊上世纪90年代，全世界氮肥使用量为8000万吨（纯氮），其中我国用量达1726万吨（纯氮），占世界总用量的21.6％。我国耕地平均施用化肥氮量为224.8公斤／公顷，其中有17个省的平均施用量超过了国际公认的上限225公斤／公顷。据31个省、市、自治区的调查，目前蔬菜、瓜果地里，单季作物化肥用量通常很高。4、有机矿物油石油、多环芳烃类（PAHs）、各类烷烃、芳烃的混合物，如萘、菲、芘、苯并芘、苯并嗯。5、放射性天然放射性：宇宙射线、天然放射物人为放射性：核爆炸、放射性物质排放6、致病微生物细菌、病毒、寄生虫、传染性疾病病原体等7、酸性大气和固体沉降物酸雨、重金属、有机污染物第二节土壤污染物对土壤的危害一、重金属及其他有毒物质对土壤危害土壤重金属污染物(heavymetalpollutant)主要有铜、铬、镉、砷、汞等。它们在土壤中的活性小，易于积累，土壤一旦被其污染则极难消除。其中镉和砷是极毒的；汞、铅、镍是中等毒性；硼、铜、锰、锌的毒性较低。（一）土壤重金属背景值表9－1表9－2不同土壤类型背景值不一样不同地区土壤背景值不一样掌握（二）对土壤的代谢影响1微生物群落影响减少微生物种群的数量，如镉使微生物数量减少50倍。抑制有益菌类的活性：如固氮菌、解磷菌、枯草杆菌、纤维分解菌等。土壤微生物反过来也对重金属和有害金属代谢，改变其毒性.、掌握2、对土壤酶活性影响破坏酶类活性基团和空间结构。抑制微生物生长如氧化还原酶、碱基磷酸酶、多酚氧化酶等3、生化过程的影响有机质降解土壤呼吸土壤氨化和硝化作用抑制二、农药（一）农药种类1、杀虫剂：无机、有机、微生物杀虫剂2、杀菌剂：有机、无机、抗生素、植物3、杀螨剂：4、杀线虫剂5、除草剂6、杀鼠剂7、植物生长调节剂8、杀软体动物（二）、农药在土壤中的迁移转化行为（三）、对土壤环境的危害1、对微生物群落使群落发生变化，减少或增加2、硝化和氨化影响有的细菌有抑制作用，有些没有影响。对氨化和硝化的影响也不同3、对呼吸作用的影响掌握三、化肥使用1、对理化性质的影响土壤酸化有些微量元素增加元素有效磷降低上层水稳性团聚体直径增加、下层减少土壤板结：Ca2＋减少2、污染土壤过多的F－、CI－、NO2－、NO3-3、重金属污染4、对土壤微生物影响掌握四、放射性虽然切尔诺贝利核电站核泄漏事故已经过去了24年，但是当年核电站释放出来的放射性元素对当地的核污染仍然存在。照片上有关专家正在展示受核污染死亡的鹿。生活在核污染区域的许多人都有慢性呼吸道疾病以及内分泌失调的症状。乌克兰、白俄罗斯、俄罗斯以及东欧一些国家每年都要为治疗受核辐射污染的人花大量医药费。切尔诺贝利核电站核泄漏事故发生后，11.6万人被及时撤出了灾难区域，但没有及时离开污染区的人则受到大量辐射出现身体残疾甚至死亡。1789年，德国化学家克拉普罗特1828年，瑞典化学家贝采利乌斯放射性元素及其特征α射线：带2个电荷的氦核流，穿透能力比较弱，有很高的电离能氦原子由原子核与核外电子构成，核内有2个质子（带正电）、2个中子（电中性），核外有绕核高速运动的2个电子（带负电）。原子核的半径约占原子半径的几万分之一。α粒子飞行速度大约是光度的1/10，一个移动的α粒子容易从原子和分子中移去电子。β射线：高速电子流，具有较低的电离能力和较大的穿透能力，质量小，运动速度大。容易造成射线伤。γ射线：波长极短的光射线，穿透力特别强，能穿透20-25cm的铅，不受电磁场的影响。γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。表：9-13五、矿物油和多环芳烃的影响1、微生物群落2、酶活性影响六、致病生物体的影响病原菌传染人畜的媒介。三种途径1、人－土壤－人2、动物－土壤－人3、土壤－人课后作业名词解释：土壤污染土壤自净土壤环境背景值土壤环境容量基本常识：不同土壤类型背景值不一样不同地区土壤背景值不一样简答：重金属、农药、化肥对土壤环境质量的影响？讨论：如何防止土壤污染？第三节土壤污染监测2006年7月，全国土壤污染状况调查工作全面展开，为了做好这项工作，国家投入了10亿元专项资金，耗时3年半时间，调查范围覆盖除台湾省和港澳地区以外的所有省、市、自治区的全部陆地。由法学家、环境专家、农业专家、水利专家等组成的土地污染防治法专家组认为，我国现阶段的土壤污染防治立法，可侧重于“治”，但“防”不能偏废。我国目前土壤污染的状况之所以比较严重，恐怕与过去不注重土壤污染的预防有关。《中国土壤污染防治法》的专家意见稿已经完成，并提交有关部门征求意见，在完善之后将提交全国人大审议。我国仅北京地区而言，将工厂外迁转产遗留的场地进行无害化处理，就将带来300亿~500亿元的土壤修复市场。自2006年以来，每年有20家意欲来我国开拓土壤修复市场的国外环保企业，国外环保企业进入中国土壤修复市场的欲望非常强烈。一、监测的目的和特点目的：特点:痕量性混合性代表性二）、土壤监测分类目的对象监测方式二、土壤样品采集和制备1、采样点对角线棋盘法蛇形法2、深度、时间、取样量3、样品制备三、土壤污染的监测方法一）物理化学法二）生物法第四节污染土壤的治理措施1.重金属污染土壤的治理措施土壤中重金属的显著化学行为是不移动性、累积性，具有不可逆性的特点。因此，对受重金属污染土壤的治理要根据污染程度的轻重进行改良。从降低重金属的活性，减小它的生物有效性入手，加强土、水管理。（1）通过农田的水分调控，调节水田土壤Eh值来控制土壤重金属的毒性（2）施用石灰、有机物质等改良剂重金属的毒性与土壤pH关系密切。（3）客土、换土法对于严重污染土壤采用客土或换土是一种切实有效的方法。但此法的代价较高，对大面积治理难以推广。（4）生物修复对污染严重的土壤，尤其是那些矿山土壤的治理，在复垦前，采用超积累植物的生物修复技术是一个可取的方法。三、有机物（农药）污染土壤的防治对于有机物、农药污染的土壤，除合理施用农药、采用病虫害综合防治，改进农药剂型等以预防为主的系列技术措施外，对污染土壤的治理应从加速土壤中农药的降解入手。其中采取以下措施：（1）增施有机肥料，提高土壤对农药的吸附量，减轻农药对土壤的污染。（2）调控土壤pH和Eh,加速农药的降解。三、防止土壤污染，可采取以下措施：（１）加强对于工业废气、废水、废渣等的治理和综合利用，防止向土壤任意排放含各种污染物质的废物；（２）合理施用农药和化肥，积极发展高效、低毒、低残留的农药；（３）对粪便、垃圾和生活污水进行无害化处理；（４）慎重推广污水灌溉，对灌溉农田的污水要严格进行监测和控制，最好使用处理后的污水灌田。土壤污染事件1992年10月和1993年5月，在未经有关部门同意的情况下，发生了辽宁省沈阳冶炼厂两次非法向黑龙江省鸡西市梨树区转移有毒化工废渣造成重大环境污染的案件。转移的废渣中含有三氧化二砷（俗称砒霜）等10多种有毒物质332吨。这些有毒物质使穆棱河下游约20平方千米范围内的土壤、植物和地下水环境造成不同程度的污染。其中以土壤和植被受到的污染和破坏最为严重，残留在废渣堆放地及周围的砷、铜、铅、钢等重金属污染平均超标为75倍，其中砷的超标指数最高，是103倍。废渣倾倒现场寸草不长，26棵20厘米直径树木枯死，地表裸露面积达500平方米，大约7公顷地表植物受到较严重污染，污染深度0－140厘米。经预测，在自然状况下，要想将土壤恢复到原有水平，大概需要几百年，甚至几千年以上。土壤污染的自净土壤的自净作用是指土壤被污染后，由于土壤的物理、化学和生物化学等的作用，在一定时间后，各种病原微生物、寄生虫卵、有机物质和有毒物质等，逐渐达到无害化的程度。土壤的自净过程很复杂，主要有以下几个方面：(一)物理作用主要是日光、土壤温度、风力等因