土壤及固体废物污染与治理

1第四章土壤及固体废物污染与治理1土壤的结构和性质2土壤污染及防治3土壤退化及其保护4固体废弃物污染及防治5白色污染及治理21土壤的结构和性质1.1土壤的组成土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系，具有疏松的结构。34土壤的组成土壤矿物质土壤有机质：土壤中含碳有机化合物的总称（占固相总重量的10％以下）。分为非腐殖物质和腐殖质两大类。土壤水分——土壤溶液土壤中的空气——主要成分都是N2、O2和CO2。与空气比较，土壤空气中；CO2含量比大气中高得多；O2的含量低于大气；水蒸气的含量比大气中高得多；还含有少量还原性气体原生矿物质（各种岩石受到程度不同的物理风化而未经化学风化的碎屑物）——四类：硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物次生矿物质（由原生矿物经化学风化后形成的新矿物）——三类：简单盐类、三氧化物类和次生铝硅酸盐类岩石化学风化(氧化、水解和酸性水解)伊利石（或水云母）[（OH）4Ky（A14·Fe4·Mg4·Mg6）（Si8-y·Aly）O20]蒙脱石高岭石［Al4Si4O10（OH）8］51.2土壤的特性酸碱性◎我国土壤的pH大多在4.5－8.5范围内，并有由南向北pH值递增的规律性。6土壤的酸碱性首先决定于土壤的组成：我国长江（北纬330）以南的土壤，Si,Al,Fe含量较高，三者占土壤总量的95%以上，土壤多为酸性和强酸性，如华南、西南地区广泛分布的红壤、黄壤，pH值大多在4.5－5.5之间，有少数低至3.6－3.8；华中华东地区的红壤，pH值在5.5－6.5之间；长江以北的土壤（如华北、西北的土壤）大多含CaCO3，多为中性或碱性，pH值一般在7.5－8.5之间，少数强碱性土壤的pH高达10.5。7土壤酸化的原因：•化学原因——主要是矿物的风化过程产生的无机酸或大量二氧化碳；土壤弱酸盐的水解；无机肥料残留的酸根；重金属和有机物对土壤的污染；酸雨的影响；土壤胶体吸附的H+、Al3+等被其它阳离子交换：8土壤酸化的第二个原因是微生物对有机物降解。土壤的碱化土壤溶液中OH-离子的主要来源是CO32-和HCO3-的碱金属（Na、K）及碱土金属（Ca、Mg）的盐类。交换性阳离子的水解：9吸附性土壤胶体的性质：具有巨大的比表面和表面能；电性；凝聚性和分散性；土壤胶体的离子交换吸附阳离子交换吸附阴离子交换吸附10氧化还原性氧化还原体系体系氧化态还原态铁体系Fe(III)Fe（II）锰体系Mn（IV）Mn（II）硫体系SO42-H2S氮体系NO3-NO2-NO3-N2NO3-NH4+有机碳体系CO2CH4土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位（Eh）来衡量112土壤环境污染与防治2.1土壤环境背景值和土壤污染概念土壤环境背景值：土壤的环境要素在未受到明显污染时，其化学元素的正常含量，以及环境中能量分布的正常值为环境背景值，又称作环境本底值。由于人类活动使土壤性状发生了不利于人类的改变，叫土壤污染122.2土壤污染的来源•工业和城市废水及固体废体•农药和化肥•牲畜排泄物和生物残体•大气沉降物132.3农药污染农药的分类14农药对环境的影响对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染15滴滴涕在全球环境中的迁移、转化和富集过程简图16农药对人体健康的影响急性毒作用对神经的影响致癌作用诱发突变慢性中毒对内分泌系统的影响农药对除虫害带来的问题○对害虫的天敌和其他益虫、益鸟有杀伤作用○使害虫产生抗药性17防止农药污染的途径采取综合防治的方法搞好农药安全性评价和安全使用标准的制定工作安全合理地使用现有的农药发展高效、低毒、低残留的化学农药来代替剧毒和残留性高的农药加强生物防治并推广无公害的农药182.4重金属污染193土壤退化及其保护土壤退化——由于自然的，特别是人为的原因，使土壤生态系统的组成、结构和功能受到影响或破坏（如，自然植被的破坏或丧失、土壤生物区种群组成的明显变化、物种的消失；土壤侵蚀、荒漠化、盐渍化、沼泽化或潜育化、酸化、肥力下降等）而使土壤固有的物理、化学和生物学特性和状态发生改变，导致土壤生态系统功能、生产潜力和环境质量的等级或状况下降，均属土壤退化现象。20◎世界土地荒漠化的基本状况荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半潮湿、湿润地区，由于气候变化和人类活动的各种因素所造成的土地退化，土地生物和经济生产减少，甚至基本丧失。受荒漠化最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度21我国国土荒漠化的数据：全国1/4以上的国土荒漠化；每年因荒漠化造成的直接经济损失达540亿元；荒漠化潜在发生区域面积331.7万平方公里(占国土面积34.6%)；发菜与羊绒荒漠化土地面积262万平方公里(占国土面积27.3%)；荒漠化涉及18个省、市、自治区的471个县、旗、市；荒漠化面积前三位：新疆(39.8%)，内蒙古(25.1%)，西藏(16.6%),总占81.5%222.土地荒漠化的成因和危害成因：自然因素：指异常的气候条件，特别是严重的干旱条件；人为因素：主要是指过度放牧、乱坎滥伐、开垦草地。危害：土地生产力的下降和随之而来的农牧业减产，严重的会产生生态难民23◎防治荒漠化的基本途径和策略制定经济发展和资源保护一体化政策；逐步建立合理的土地使用权制度体系；合理管理和使用水资源；合理规划和使用耕地和草地。244固体废弃物的处理和利用4.1固体废物来源、分类及特点来源：种类：城市固体废物；生活垃圾；工业固体废物；有害废物特点：资源和废物的相对性；危害具有潜在性、长期性和灾难性固体废弃物是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。2526我国城市垃圾现状我国每年人均产生垃圾440kg，年产垃圾1.5亿T，已积累垃圾60亿T。北京市现日产垃圾13000吨,全年生产495万吨,而且每年将以8%的速度递增。北京市现处理一吨垃圾花103.49元,一年的处理费用就是5亿多元。每年年产1.5亿吨的城市垃圾中,被丢弃的“可再生资源”价值高达250亿元!约有2/3的城市陷入垃圾围城的困境，垃圾它不仅影响城市景观,同时污染了与我们生命至关重要的大气、水和土壤,对城镇居民的健康构成威胁。垃圾不仅造成公害,更是资源的巨大浪费。274.2固体废物的最终处置城市垃圾处理方法堆肥处理焚烧处理填埋处理其它方法·厌氧堆肥法·好氧堆肥法·机械堆肥法·简易焚烧技术·焚烧发电技术·传统堆置法·围海造地法·卫生填埋法·热解法·垃圾衍生燃料技术·垃圾碳化水解技术·垃圾厌氧产沼技术·垃圾制作建筑材料技术·垃圾压缩打包技术·垃圾养殖蚯蚓技术28填埋处理杭州天子岭废弃物处理场占地48公顷，全场由垃圾填埋库区、污水收集处理系统、地下水防污染系统、环境监测站、沼气发电厂、地磅计量系统和生活区等组成。填埋总容量600万立方米，使用年限13年，1991年4月投入使用。日平均处理量2450吨，最高达3500吨。填埋区29焚烧处理焚烧法是将垃圾置于高温炉中，使其中可燃成分充分氧化的一种方法，产生的热量用于发电和供暖。我国已有深圳、杭州、石家庄、上海、武汉等城市相继建造了垃圾焚化电厂焚烧处理的优点是减量效果好，处理彻底。建设和生产费用极为昂贵。30深圳：1988年11月1日，我国第一座现代化垃圾焚烧发电厂在深圳投产运行。该电厂全套引进日本设备，日处理垃圾150吨，焚烧后的废渣体积为原来的5%，并可用于制砖。1998年改造后的电厂为深圳发电1400万度，这相当于5000户中等家庭的常年用电量。上海：2001年5月在浦东新区新建成了生活垃圾焚烧发电厂，日处理垃圾1000吨，每年可为本市供电1亿度。杭州：1998年浙江大学于杭州锦江集团联合,将余杭锦江热电厂改造为垃圾发电厂,单炉日处理垃圾150吨以上广州：计划用5年时间建成世界一流水平的小洲垃圾焚烧发电厂，作为国家计委首家批准的项目，总投资11.3877亿元，日处理2000吨，年发电3.6亿千瓦。天津：2001年在津南区双港镇开工建设垃圾焚烧发电厂，总投资6．07亿元人民币，可日处理生活垃圾1200吨。建成后，年上网电量可达1．2亿千瓦时，相当于每年节约标准煤48000吨。……31堆肥处理将生活垃圾堆积成堆，保温至70℃储存、发酵，借助垃圾中微生物分解的能力，将有机物分解成无机养分。垃圾处理的前景——垃圾的“四化”：资源再生化，能源化，无害化，减量化325白色污染及治理5.1“白色污染”及其危害“白色污染”指的是大量的废旧包装用塑料膜、塑料袋和一次性塑料餐具(统称塑料包装物)以及使用后的地膜统称为“白色污染”。“白色污染”的危害“视觉污染”：指散落在环境中的废塑料制品对市容、景观的破坏“潜在危害”：指废塑料制品进入自然环境后难以降解而带来的长期的深层次环境问题335.2治理技术省资源化(减容、减量)——防患于未然少用，即可用可不用的尽量不用或少用；减薄，产品达到轻量化、薄壁化；减容，资源化——回收无害化(可降解)345.3可降解塑料定义：塑料的降解是指因化学和（或）物理因素和（或）微生物作用引起的构成塑料的大分子（或高分子、聚合物）链断裂的过程。降解使塑料相对分子质量下降，物性降低，直至丧失可使用性。这种现象也被称为塑料的老化（有时也称为劣化）降解。35降解塑料的类型36◎聚合型光降解塑料乙烯/一氧化碳共聚物（E-C0）mn22200MPaC23022-(CO))CH(CHmCOCHnCH，乙烯/乙烯基酮共聚物（Ecolyte-E）37◎聚合型生物降解塑料塑料的生物降解过程38生物降解塑料类型生物高分子生物聚酯生物纤维素、多糖类、聚氨基酸聚乙烯醇天然高分子纤维素甲壳质淀粉全生物降解树脂（以玉米为主要原料）