土壤大气环境退化与人类健康

环境修复与生态健康环境修复与生态健康课程评分课程评分•平时10分—以点名到课率计•作业40分—以八次讲课思考题作业完成•课程论文50分---自选题目,查阅文献,明确论点与充分论据.字数4000-5000字左右•作业上交与课程论文上交时间:统一时间,在最后一节课完成一周内电子版上交:以一个文件(姓名.doc)发送到[e-mail]•本课程讲课PPT(PDF)会全部上传到公邮:•[e-mail]密码：zju123456第二讲：土壤/大气环境退化与人类健康第一节土壤环境退化与人类健康第二节大气环境退化与人类健康第一节第一节土壤环境退化与人类健康土壤环境退化与人类健康•土壤退化与土壤污染•土壤重金属污染对人体健康的影响•土壤农药污染对人体健康的影响•土壤化肥污染对人体健康的影响一、土壤退化与土壤污染一、土壤退化与土壤污染土壤污染土壤污染土壤退化土壤退化•土壤退化(Soildegradation)是指在各种自然，特别是人为因素影响下所发生的导致土壤的农业生产能力或土地利用和环境调控潜力，即土壤质量及其可持续性下降(包括暂时性的和永久性的)甚至完全丧失其物理的、化学的和生物学特征的过程，包括过去的、现在的和将来的退化过程，是土地退化的核心部分。•土壤质量(Soilquality)是指土壤的生产力状态或健康(Health)状况，特别是维持生态系统的生产力和持续土地利用及环境管理、促进动植物健康的能力。基本概念基本概念农药/重金属/硝酸盐作物作物根际根际土壤土壤食物链食物链土壤污染人为活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化，并进而造成农作物中某些指标超过国家标准的现象，称为土壤污染。隐蔽性、长期性、复杂性（一）土壤退化主要类型（一）土壤退化主要类型11223344556677土壤荒漠化红壤水土流失四川盆地山地侵蚀十年九荒的盐碱窝土壤次生盐渍化我国土壤退化面积广，强度大，类型多全国总水土流失面积：1.5亿公顷，几乎1/6国土；荒漠化面积：262万平方公里，占国土27.3%草地退化面积：8700万公顷，占全部草地30%；全国受污染农田2000万亩。西部荒漠化东部肥力退化西南石质化华北、东北盐碱化黄土高原水土流失长江—第二黄河十八亿亩耕地“红线”土地人口粮食世界粮农组织认为，一个国家人均粮食年占有量达400kg为安全，低于400kg可能会危及粮食安全。根据估计，我国人均拥有粮食400kg为安全，人均拥有粮食370kg为基本安全。1995年以来，连续4年粮食产量在5亿t左右，人均占有量达400kg。按照现有人口估计，我国粮食的消费量为4.8-4.9亿t。从1999年以来，我国连续4年粮食减产，平均粮食产量为4550亿kg，每年粮食缺口在200-350亿kg之间。粗略按我国年粮食消费量为5亿t估计，如果粮食缺口10%，就是5000万t。而全世界可以提供的商品粮仅2亿t。显然，这些粮食并不可能都卖给我们。那么，谁来养活13亿人口的中国？中国粮食安全的现状世界粮食短缺分布（二）土壤污染及污染源1、土壤污染物无机物：汞、铬、铅、铜、锌等重金属和砷、硒等非金属；有机物：酚、有机农药、石油类、苯并芘类和洗涤剂类等。随着工业化、城市化、集约化农业的快速发随着工业化、城市化、集约化农业的快速发展，土壤污染日益严重。展，土壤污染日益严重。污水灌溉大气污染颗粒沉降三废”排放城市污泥和垃圾、有机肥料2、土壤污染源（1）污水灌溉对土壤的污染生活污水和工业废水中，含有氮、磷、钾等许多植物所需要的养分，所以合理地使用污水灌溉农田，一般有增产效果。但污水中还含有重金属、酚、氰化物等许多有毒有害的物质，如果污水没有经过必要的处理而直接用于农田灌溉，会将污水中有毒有害的物质带至农田，污染土壤。例如冶炼、电镀、燃料、汞化物等工业废水能引起镉、汞、铬、铜等重金属污染；石油化工、肥料、农药等工业废水会引起酚、三氯乙醛、农药等有机物的污染。（2）大气污染对土壤的污染大气中的有害气体主要是工业中排出的有毒废气，它的污染面大，会对土壤造成严重污染。工业废气的污染大致分为两类：气体污染，如二氧化硫、氟化物、臭氧、氮氧化物、碳氢化合物等；气溶胶污染，如粉尘、烟尘等固体粒子及烟雾，雾气等液体粒子，它们通过沉降或降水进入土壤，造成污染。例如，有色金属冶炼厂排出的废气中含有铬、铅、铜、镉等重金属，对附近的土壤造成污染；生产磷肥、氟化物的工厂会对附近的土壤造成粉尘污染和氟污染。（3）化肥对土壤的污染施用化肥是农业增产的重要措施，但不合理的使用，也会引起土壤污染。长期大量使用氮肥，会破坏土壤结构，造成土壤板结，生物学性质恶化，影响农作物的产量和质量。过量地使用硝态氮肥，会使饲料作物含有过多的硝酸盐，妨碍牲畜体内氧的输送，使其患病，严重的导致死亡。（4）农药对土壤的影响农药能防治病、虫、草害，如果使用得当，可保证作物的增产，但它是一类危害性很大的土壤污染物，施用不当，会引起土壤污染。喷施于作物体上的农药（粉剂、水剂、乳液等），除部分被植物吸收或逸入大气外，约有一半左右散落于农田，这一部分农药与直接施用于田间的农药（如拌种消毒剂、地下害虫熏蒸剂和杀虫剂等）构成农田土壤中农药的基本来源。农作物从土壤中吸收农药，在根、茎、叶、果实和种子中积累，通过食物、饲料危害人体和牲畜的健康。此外，农药在杀虫、防病的同时，也使有益于农业的微生物、昆虫、鸟类遭到伤害，破坏了生态系统，使农作物遭受间接损失。（5）固体废物对土壤的污染工业废物和城市垃圾是土壤的固体污染物。例如，各种农用塑料薄膜作为大棚、地膜覆盖物被广泛使用，如果管理、回收不善，大量残膜碎片散落田间，会造成农田“白色污染”。这样的固体污染物既不易蒸发、挥发，也不易被土壤微生物分解，是一种长期滞留土壤的污染物。（三）土壤污染对人体健康的影响1、有机物对人体影响较大的主要有化学农药以及酚、苯并芘与油类等，通过食物链进人人体，危害人体健康，且具有“三致”作用和不可逆性。2000年全国发生150余起重大食物中毒事件，中毒6237人，死亡135人，在中毒死亡者中有很大一部分是由于使用了国家明令禁止生产和使用的甲胺磷、双氟磷、氟乙酰胺、毒鼠强、盐酸克伦特罗等农药和兽药引起。2、硝酸盐和亚硝酸盐硝酸盐含量过高会在人体内还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐与人体次级胺结合形成亚硝胺具有致癌作用。硝酸盐是食品中一种潜在的毒物，为了控制这种污染，FAO/WHO/UN的食品添加剂专家委员会设置的ADI值为3.7mg/d/kgW，亚硝酸盐的ADI值为0.06mg/d/kgW3、重金属重金属能引起急或慢性中毒，抑制酶的活性，破坏正常的生物化学反应，如Cu和V具有抗生殖作用，Pb和Hg能影响胚胎正常发育，Pb对儿童有很强的神经毒性等4、生物污染被病原体污染的土壤能传播伤寒、副伤寒、痢疾、SARS、病毒性肝炎等传染病，而这些传染病的病原体随病人和带菌者的粪便及其衣物、器皿的洗涤水污染土壤，再通过雨水的冲刷和渗透，病原体又被带进地面水或地下水中，进而引起这些疾病的暴发流行。5、放射性核素核素进入土壤后，能在土壤中累积，进而对人体形成潜在威胁。由核裂变产生的放射性核素如sr和7Cs尤为重要土壤对Cs的吸附性较强，也能在植物体内积累，导致高浓度的放射性Cs进入人体，对人体造成损伤。污染物生物净化区域人类农药重金属硝酸盐土壤-作物系统的功能农用化学物质农贸市场农产品污染超标事例年份地区农产品监测项目超标(%)200014省会蔬菜/水果农药31.2(春节)重金属23.5亚硝酸盐12.2200011省会蔬菜/水果17种农药25.82000四大城市蔬菜/水果农药44.8199924省市粮食等铅/镉/汞/砷/铜等18.51998西安/南京蔬菜重金属（铅/汞）48.1/75.41998沈阳蔬菜重金属（镉等）82.21995安徽蔬菜重金属(镉等)17.9农药26.8~46.5污染危害事例年份事例地区2000污灌区人群胃癌死亡率高6倍沈阳胃病发病率高10倍、肝肿大高5倍1992-1996农药急性中毒24.7万例，死亡2.46万人全国1999重金属等污染农产品总量649万吨24个省市损失128亿/年1995-96农药危害2000余起,损失近5亿16省1995-96农药药害损失近5亿其它地区1995绿磺隆污染水稻267hm2绝收沈阳二、土壤重金属污染对人体健康的影响二、土壤重金属污染对人体健康的影响1、根际重金属的行为（1）酸碱反应（2）氧化－还原反应（3）络合反应（4）生化反应（5）吸附与解吸（6）形态转化2、迁移转化：从液相转到固相的迁移、分配3、植物吸收：（一）重金属在土壤中行为特征（二）土壤汞污染对人体健康的影响（二）土壤汞污染对人体健康的影响•汞（水银），常温状态下以液态存在，银白色，常温下即能蒸发；•汞是有毒金属，易挥发到空气中，温度愈高，挥发愈快；空气汞饱和浓度为15mg/m3(20℃)；•自然界中汞存在形式：金属汞、无机汞和有机汞；•汞化合物（无机汞和有机汞）是环境中汞存在的主要形态；•金属汞：不溶于水，能溶于类脂质，易溶于硝酸及硫酸，不与碱液反应；1、汞的化学特性•：硝酸汞(Hg(NO3)2)、升汞(HgCl2)、甘汞(HgCl)、溴化汞(HgBr2)、砷酸汞(HgAsO4)、硫化汞(HgS)、硫酸汞(HgSO4)、氧化汞(HgO)、氰化汞(Hg(CN)2)等，常用于汞化合物的合成，或作为催化剂、颜料、涂料等；有的还作为药物，口服、过量吸入其粉尘及皮肤涂布时均可引起中毒。在以上无机汞化合物中，升汞为主要存在形式；常见无机汞化合物有机汞有机汞•汞可与烷基、烯基、炔烃基、芳基、有机酸残基结合，生成有机汞化合物；有机汞化合物均为脂溶性，也有不同程度的水溶性和挥发性；•甲基汞是有机汞最为主要的存在形式；此外，还有二甲基汞和苯基汞等。2、土壤中的汞•地面上活动的汞，主要来源于火成岩，汞平均含量0.1mg/kg；•不同地区和不同类型的土壤，汞含量有一定差异；美国土壤，汞平均值0.071mg/kg；我国土壤，汞自然含量0.005-2.240mg/kg（以浙江省红壤汞含量最高）；土壤汞与生产汞土壤汞与生产汞•大多数土壤，汞含量0.1mg/kg；其中，北方土壤汞含量低，变化幅度小；南方土壤汞含量高，变化幅度大；•土壤中汞分布：工业区(0.3mg/kg)＞居民区(0.19mg/kg)＞风景游览区(0.07mg/kg)＞农村土壤(0.06mg/kg)；•全世界每年生产汞量10000t，供工业生产和农业使用；最终结果是，排入环境中造成环境污染，从而污染食品。3、土壤汞污染•汞通过污灌、污泥施肥、农药不合理利用等途径进入土壤，被生长在土壤中的植物吸收；•我国个别城市曾因用污水灌溉而使糙米中汞含量高达0.355mg/kg，超过国家标准18倍；•美国曾用污水处理场的含汞污泥作肥料，结果使大米汞含量达0.5-1.4mg/kg；农业生态系统汞污染农业生态系统汞污染•我国含汞化肥对农业生态系统产生危害，有的化肥中汞含量高达5mg/kg，使蔬菜和一些农产品受到汞污染；•据2003年第二松花江沿岸一个城镇的调查，居民头发中汞超过10mg/kg的占2%以上；4、生物体汞摄入的途径•汞通过两种方式进入人或动物体内：（1）动物或人接触被生产过程污染的土壤、水质和大气，因而被动摄入汞；被称为世界著名八大公害事件之一的日本沿海地区爆发的“水俣病”即属此类；（2）由于某种原因人们主动摄入汞；例如，汞在一些食品中含量很高，同时它也是某些矿物药，如朱砂、轻粉、红粉、银珠和水银的主要成分；•吸收部位：呼吸道、消化道、皮肤5、汞的毒性作用指标•汞中毒的症状有3种：神经衰弱、震颤、口腔溃疡。•汞中毒的指标：血液中汞含量200μg/L；发汞50μg/g；尿汞2μg/L；•汞在体内的分布组织中汞分布：肾肝血液脑末梢神经中枢神经系统内汞分布：脑干小脑大脑皮质海马回；无机汞中毒症状•无机汞化合物：汞的硫化物、氯化物、氧化物及其他汞盐；•急性中毒：造成腐蚀性气管炎、支气管炎、毛细支气