05土壤污染防治

第五章土壤污染与防治第一节土壤基本知识一、土壤组成土壤是指陆地地表具有肥力并能生长植物的疏松表层。它介于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间，是环境中特有的组成部分。土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分和空气等固、液、气三相组成的。土壤土壤固相(占容积的50％)空隙矿物质(质量占固相总质量的95％～98％)有机质和生物（质量占固相总质量的2％～5％）土壤溶液空气土壤溶液和空气占土壤总体积的50％，且二者之间经常处于彼此消长的状态。土壤矿物质是由岩石经风化而来的，一般占土壤固体部分质量的95％～98％。矿物质直接影响土壤性质，又是植物矿质养分的主要来源，故同土壤肥力有密切关系。1.土壤矿物质的组成（1）原生矿物质：岩石经过物理风化作用被破碎形成的碎屑，其原来的化学组成没有改变。（2）次生矿物质：原生矿物质经过化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构均有所改变。(一)土壤矿物质2.土壤化学组成氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁八大元素含量约占96％以上，与岩石中各元素的含量相似。3.土壤机械组成指不同大小颗粒（沙砾、粉粒、黏粒）的相对含量。不同粒径的矿物质颗粒的成分和物理化学性质有很大差异，如对污染物的吸附、解吸和迁移、转化能力，有效含水量及保水、保温能力等。我国土壤质地分类参见表5.1；国际制土壤质地分类见表5.2。表4.1我国土粒分级标准颗粒名称粒径/mm石块10石砾粗砾10～3细砾3～1沙砾粗沙砾1～0.25细沙砾0.25～0.05粉粒粗粉粒0.05～0.01细粉粒0.01～0.005黏粒粗黏粒0.005～0.001细黏粒0.001表4.2国际制土壤质地分类质地分类各级土粒质量分数/％质地名称黏粒(0.002mm)粉沙砾(0.002~0.02mm)沙砾(0.02~2mm)类别砂土类砂土及壤质砂土0~150~1585~100壤土类砂质壤土壤土粉砂质壤土0~150~150~150~4535~4545~10055~8540~550~55黏壤土类砂质黏壤土黏壤土粉砂质黏壤土15~2515~2515~250~3020~4545~8555~8530~550~40黏土类砂质黏土壤质黏土粉砂质黏土黏土重黏土25~4525~4525~4545~6565~1000~200~4545~750~350~3555~7510~550~300~550~35由进入土壤的植物、动物、微生物残体及施入土壤的有机肥料经分解转化逐渐形成，通常可分为非腐殖物质和腐殖物质两类；是土壤形成的重要基础，与土壤矿物质共同构成土壤的固相部分。土壤有机质中含有大量营养元素，分解后可提供植物生长发育的需要，是植物养分的重要来源。有机质腐解后形成的腐殖质，能把土粒粘结成团粒结构。这种结构保水、保肥能力强，类似储存水肥的小仓库，随时供给植物吸收利用。有机质是微生物的食物，土壤有机质丰富而其他条件又适宜时，就能促进微生物的旺盛活动。（二）土壤有机质非腐殖物质：包括糖类化合物(如淀粉、纤维素等)、含氮有机合物及有机磷和有机硫化合物。腐殖物质：是植物残体中稳定性较大的木质素及其类似物在微生物作用下，部分被氧化形成的一类特殊的高分子聚合物，具有芳环结构，苯环周围连有多种官能团，如羧基、羟基、甲氧基及氨基等，使之具有表面吸附、离子交换、络合、缓冲、氧化还原作用及生理活性等性能。土壤中生活的微生物(细菌、真菌、放线菌、藻类等)及动物(原生动物、蚯蚓、线虫类等)对进入土壤的有机污染物的降解及无机污染物(如重金属)的形态转化起着主导作用，是土壤净化功能的主要贡献者。（三）土壤生物细菌放线菌蚯蚓线虫图4.1土壤微生物和动物土壤水分及其所含溶质的总称，溶有土壤中可溶成分的稀溶液，来源主要有：大气降水、降雪、地表径流、灌溉、地下水。(四)土壤溶液浅层地下水农田灌溉河流雾雨雪图5.2土壤溶液的来源土壤空气存在于未被水分占据的土壤孔隙中，来源于大气、生物化学反应和化学反应产生的气体(如甲烷、硫化氢、氢气、氮氧化物、二氧化碳等)。积水的土壤通气不良，导致对植物的危害，茶树最忌积水，积水的土壤不应用于种茶树。(五)土壤空气二、土壤的基本性质(一)吸附性与土壤中存在的胶体物质密切相关。土壤胶体：无机胶体有机胶体有机－无机复合胶体对有机污染物（如有机磷和有机氯农药）和无机污染物（如Hg2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+等重金属离子）有较强的吸附能力或离子交换吸附能力。(二)酸碱性土壤的酸碱度可以划分为九级：pH4.5为极强酸性土；pH=4.5～5.5为强酸性土；pH5.5～6.0为酸性土；pH6.0～6.5为弱酸性土；pH6.5～7.0为中性土；pH7.0～7.5为弱碱性土；pH7.5～8.5为碱性土；pH8.5～9.5为强碱性土；pH9.5为极强碱性土。中国土壤的pH大多在4.5～8.5范围内，并呈东南酸西北碱的规律。土壤的酸碱性直接或间接地影响污染物在土壤中的迁移转化。(三)氧化-还原性因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机物质，使其具有氧化性和还原性，可以用氧化还原电位(Eh)来衡量。Eh300mV：氧化体系起主导作用，土壤处于氧化状态。Eh300mV：还原体系起主导作用，土壤处于还原状态。判断土壤是否受到污染或污染程度的标准。土壤背景值又称土壤本底值，它代表一定环境单元中的一个统计量的特征值。背景值（地质学）：指在各区域正常地质地理条件和地球化学条件下元素在各类自然体中的正常含量。环境科学上：指在未受或少受人类影响的情况下，尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。※不同土壤的本底值相差很大（见下页表5.3）三、土壤背景值表4.3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As11.27.869.21.912.5～33.5K1.860.4631.791.3420.94～2.97Cd0.0970.0790.0742.1180.017～0.333Ag0.1320.0980.1051.9730.027～0.409Co12.76.4011.21.674.0～31.2Be1.950.7311.821.4660.85～3.91Cr61.031.0753.91.6719.3～150.2Mg0.780.4330.632.0800.02～1.64Cu22.611.4120.01.667.3～55.1Ca1.541.6330.714.4090.01～4.8F478197.74401.50191～1012Ba469134.74501.30251～809Hg0.0650.0800.0402.6020.006～0.272B47.832.5538.71.989.9～151.3Mn583362.84821.90130～1786Al6.621.6266.411.3073.37～9.87Ni26.914.3623.41.747.7～71.0Ge1.700.301.701.191.20～2.40Pb26.012.3723.61.5410.0～56.1Sn2.601.542.301.710.80～6.70Se0.2900.2550.2152.1460.047～0.933Sb1.210.6761.061.6760.38～2.98V82.432.6876.41.4834.8～168.2Bi0.370.2110.321.6740.12～0.88Zn74.232.7867.71.5428.4～161.1Mo2.02.541.202.860.10～9.6Li32.515.4829.11.6211.1～76.4I3.764.4432.382.4850.39～14.71Na1.020.6260.683.1860.01～2.27Fe2.940.9842.731.6021.05～4.84四、土壤污染天然污染源：矿物风化后自然扩散、火山灰人为污染源：农药、化肥、污水灌溉、污泥（垃圾、工业废渣）施肥化学污染物污染物种类生物类污染物：病原微生物放射性污染物：90锶、137铯重金属硫化物氟化物农药土壤污染事故调查分析引起土壤污染的主要污染物，确定污染的来源、范围和程度，为行政主管部门采取对策提供科学依据。图4.3汉中“5·23”剧毒物品对土壤的渗漏污染现场照片污染物对土地污染在进行污水、污泥土地利用、固体废弃物的土地处理过程中，残留的污染物造成土壤污染。图4.4用于农业灌溉的闸门内充满了污水表4.4土壤污染分极标准土壤级别综合污染指数（P综）污染等级污染水平1P综≤0.7安全清洁20.7P综≤1.0警戒限尚清洁31.0P综≤2.0轻污染土壤污染超过背景值，作物开始污染42.0P综≤3.0中污染土壤、作物均受到中度污染5P综3.0重污染土壤、作物受污染已相当严重土壤污染类型⑴水体污染型⑵大气污染型⑶农业污染型⑷固体废弃物污染源⑴水体污染型工业废水和城市生活污水未经处理或不实行清污分流，直接排放造成的。特点：污染物质一般集中于土壤表层，但随时间的延长，污染物质也可由上向下扩散和转移，可达地下水深度。⑵大气污染型来源于被污染的大气，主要污染物为二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等；特点：污染物质主要集中在土壤表层，以大气污染源为中心呈环状或带状分布。⑶农业污染型污染物主要来自施入土壤的化学农药和化肥；特点：污染程度与化肥、农药的数量、种类、施用方式等有关。一般在根层以下积累或转入地下水，成为潜在的污染物。⑷固体废物污染型污染物为工矿企业排出的尾矿废渣、污泥和城市垃圾；特点：污染物在地表堆放或处置过程中通过扩散、降水淋滤等直接或间接地影响土壤与地下水。三、土地沙化、荒漠化和沙尘暴土地沙漠化已成为世界性灾难。全世界沙漠和沙漠化土地已有4500多万平方公里，沙漠化土地每年还以5至7万平方公里的速度在扩大，全世界有10亿人口的生产、生活直接受沙漠威胁，2/3的国家和地区饱尝土壤沙化之苦。土壤沙化已被列为当今世界十大环境问题之首。撒哈拉大沙漠2.荒漠化：干旱、半干旱和湿润、半湿润地区，由于气候变化或人类活动造成的土地退化。原因：过渡放牧和不适当的旱作农业；大量砍伐森林。3.沙尘暴：前苏联的黑风暴事件。十万拓荒者在哈萨克斯坦北部，俄罗斯东部，开垦了4000万公顷土地；到了1963年，干旱的春天发生了沙尘暴，300万公顷的作物由于干旱全部损失掉。美国1934年的黑风暴事件。我国的实例：我国是世界上受荒漠化危害最严重的国家之一。黄河流域大片丰沃的森林与良田成为风沙迷漫的高原荒地；著名的丝绸之路等等；到1993年，全国荒漠化土地面积已达332.7万平方公里，超过国土总面积的1/3。我国荒漠化最严重的地区在西北部的新疆、甘肃、青海、内蒙、宁夏等省和自治区，尤其是半干旱地带的农牧交错区和草原上开垦的干旱农业区。我国的沙尘暴1993年5月5日，甘肃省金昌市遭受特大沙尘暴，黑风过境时，能见度为零米，风速32米/秒。这次特大沙尘暴横扫我国西北110万平方公里、72个县市、1200万人口。据统计，共夺去了80多人的生命，资产损失近10亿元。本章结束谢谢！