第8章土壤污染与防治

第8章土壤污染与防治2土壤的组成和构成3土壤的功能其一：•对植物生长提供机械支撑能力•不断地供应和协调植物生长发育所需要的水、肥、气、热等要素和环境条件其二：土壤是保护环境的重要净化场所•土壤具有同化和代谢外界环境进入到土壤的能力•也有将土壤组成部分向外界环境输出的能力因此，土壤污染不同与大气或水体污染，更加复杂4内容简介第一节土壤在环境中的重要性第二节土壤污染第三节主要污染物在土壤中的迁移转化机理第四节土壤污染防治与修复5内容简介第一节土壤在环境中的重要性第二节土壤污染第三节主要污染物在土壤中的迁移转化机理第四节土壤污染防治与修复6第一节土壤在环境中的重要性土壤是人类农业生产的基地土壤是植物生长繁育和生物生产的基地•土壤的营养库作用•土壤在养分转化和循环中的作用•土壤的雨水涵养作用•土壤对生物的支撑作用•土壤在稳定和缓冲环境变化中的作用7土壤是人类农业生产的基地植物生产、动物生产和土壤管理关系土壤是陆地生态系统的基础保持生物活性、多样性和生产性对水体和溶质流动起调节作用对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用具有贮存并循环生物圈及地表的养分和其它元素的功能8土壤圈的意义及作用土壤圈的概念土壤圈是覆盖于地球和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层土壤圈的位置位于地球表层生物圈、岩石圈、水圈和大气圈的交集部分910对其它圈层的影响生物圈大气圈水圈岩石圈11土壤圈在全球变化中的作用通过土壤圈与其它圈层的物质交换，影响土壤的全球变化通过全球土被在时空上的演变，引起土壤全球变化通过人为活动对土壤圈的强烈作用，对全球土壤变化以至生存环境发生影响土壤是最珍贵的自然资源数量/类型的有限性质量的可变性空间位置的固定性12内容简介第一节土壤在环境中的重要性第二节土壤污染第三节主要污染物在土壤中的迁移转化机理第四节土壤污染防治与修复13第二节土壤污染（一）土壤背景值土壤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。研究土壤背景值具有重要的实践意义:土壤背景值是土壤环境质量评价，特别是土壤污染综合评价的基本依据；是研究和确定土壤环境容量，制定土壤环境标准的基本数据；也是研究污染元素和化合物在土壤环境中的化学行为的依据。14（二）土壤环境容量土壤环境容量是针对土壤中的有害物质而言的。它是指在人类生存和自然生态不致受害的前提下，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。简而言之，土壤环境容量实际上是土壤污染起始值和最大负荷值之间的差值。研究意义：土壤环境容量能够在土壤环境质量评价，制订污水灌溉水质标准、污泥施用标准、微量元素累积施用量等方面发挥作用。15（三）土壤污染的定义土壤污染是指加入土壤的污染物超过土壤的自净能力，或污染物在土壤中积累量超过土壤基准量，而给生态系统乃至人类造成危害的现象。从土壤污染概念来看，判断土壤发生污染的指标：•一是土壤自净能力•二是动植物直接、间接吸收而受害的临界浓度。实际操作中的指标：•土壤背景值•植物体污染物的含量•生物指标：微生物群体是否有变化等16土壤污染的特点土壤污染的特点主要有五个：•具有隐蔽性和滞后性。•具土壤污染有累积性和地域性。•土壤污染具有不可逆性。•土壤污染治理的艰难性。•污染后果严重17三、土壤污染的类型和来源（一）土壤污染物的分类1.化学污染物2.物理污染物3.生物污染物4.放射性污染物18污染物的来源1.污水灌溉2.酸雨和降尘3.化肥农药农药通常是通过饮食、皮肤接触和呼吸三个途径进入人体的。19污染物的来源1.污水灌溉2.酸雨和降尘3.化肥农药：农药通常是通过饮食、皮肤接触和呼吸三个途径进入人体的。4.固体废物5.放射性物质6.汽车尾气20四、土壤污染现状及发展趋势现状土壤重金属污染日益严重耕地受污染工矿区、城市也存在污染问题21现状1.土壤重金属污染污水灌溉是我国土壤重金属污染的主因。据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万hm2的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。222.土壤有机污染六六六和DDT作为高残留率农药于1983年已停止生产，随着时间的推移，土壤中已几乎检测不到这两种剧毒农药的残留，但在鱼类身上检测出的含量却比土壤中高出了近100倍，而到了夜鹭、白鹭的鸟卵中，这个含量被放大了100～200倍。233.土壤的放射性污染随着核技术在工农业、医疗、地质、科研等各领域的广泛应用，越来越多的放射性污染物进入到土壤中，这些放射性污染物除可直接危害人体外，还可以通过生物链和食物链进入人体，在人体内产生内照射，损伤人体组织细胞，引起肿瘤、白血病和遗传障碍等疾病。244.汽车尾气对土壤的污染汽车尾气中的含铅物质对土壤的污染逐渐加重，在道路两侧尤为严重。铅污染主要集中在表层30厘米的土壤，而这一深度往往正是农作物根系生长的深度，这直接导致蔬菜等农作物中铅含量严重超标。25趋势发展趋势局部转为连续污染物种类增加，复合污染污染物含量增加，包括农业区城市、工矿企业重金属污染严重26五、土壤污染的危害土壤污染的危害主要有以下：1.土壤污染导致食物品质不断下降2.土壤污染危害人体健康3.土壤污染导致严重的经济损失4.土壤污染导致其他环境问题27内容简介第一节土壤在环境中的重要性第二节土壤污染第三节主要污染物在土壤中的迁移转化机理第四节土壤污染防治与修复28第三节主要污染物在土壤中的迁移转化机理1.重金属在土壤中的迁移转化1)机械迁移和转化2)化学、物理化学迁移和转化吸附作用、配合作用、溶解沉淀作用受pH值、Eh和其它物质影响：–pH6：阳离子形态存在的重金属–pH6：阴离子形态存在的重金属–Eh越低，重金属迁移能力强，类金属迁移能力越弱3)生物迁移和转化：植物、微生物2.主要重金属离子在土壤中的迁移转化镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)、汞(Hg)、铅(Pb)35主要重金属离子在土壤中的迁移转化1)镉(Cd)镉一般在土壤表层0～15cm处累积，而15cm以下含量显著减少。在土壤中，镉主要以CdCO3、Cd3(PO4)2及Cd(OH)2的形态存在，其中以CdCO3为主。酸性条件下，迁移能力强土壤对镉的吸附率在80％～95％之间。镉在植物各部分的分布：根叶枝的秆皮花、果、籽粒。36主要重金属离子在土壤中的迁移转化2)铬(Cr)铬是动物和人必需的元素，但高浓度时对动植物有害。土壤中三价铬和六价铬之间能够相互转化，难溶解。土壤中铬主要以Cr3+存在，进人土壤后，90％以上迅速被土壤吸附固定，在土壤中难以再迁移。土壤对Cr6+的吸附固定能力较低(8.5%～36.2%)37373)砷(As)植物吸收As的难易水溶性砷吸附性砷难溶性砷。一般pH值升高，可显著增加砷的溶解度。水溶性砷和吸附性砷，是可被植物吸收利用的部分。一般旱地中，砷为砷酸，易被固定；一旦灌水，则转变为可溶性的亚砷酸。水稻含砷量分布顺序：稻根茎叶谷壳糙米38384)汞(Hg)主要来源：含汞农药。汞进入土壤后，95％以上能迅速被土壤吸附或固定，因此汞也容易在表层累积。植物能直接通过根系吸收汞，汞化合物可能是在土壤中先转化为金属汞或甲基汞后才被植物吸收。植物吸收和积累汞的顺序：挥发性高、溶解度大的汞化合物容易被植物吸收。氧化甲基汞氯化乙基汞氯化汞氧化汞硫化汞汞在植物各部分的分布：根茎、叶籽粒。39395)铅(Pb)土壤中铅主要以Pb(OH)2、PbCO3和PbSO4固体形式存在，土壤溶液中可溶性铅含量极低;Pb2+可置换黏土矿物上吸附的Ca2+，在土壤中很少移动。土壤的pH值增加，使铅的可溶性和移动性降低，影响植物对铅的吸收。大气中的铅一部分经雨水淋洗进入土壤，一部分落在叶面上，可通过张开的气孔进人叶内。40有机污染物在土壤中的迁移转化机理多环芳烃（PAH）酚：微生物降解、化学氧化、挥发作用苯并[α]芘：微生物降解、植物吸收多氯联苯（PCBs）光化学分解：紫外光作用下分解——高氯态变低氯态生物转化：细菌降解、动物体内积累、生物代谢转化有机农药有机氯农药：1984年停止使用——残留有机磷农药：高毒性41有机污染物在土壤中的迁移转化机理多环芳烃（PAH）酚：微生物降解、化学氧化、挥发作用苯并[α]芘：微生物降解、植物吸收多氯联苯（PCBs）光化学分解：紫外光作用下分解——高氯态变低氯态生物转化：细菌降解、动物体内积累、生物代谢转化有机农药有机氯农药：1984年停止使用——残留有机磷农药：高毒性生物降解催化水解光催化降解42内容简介第一节土壤在环境中的重要性第二节土壤污染第三节主要污染物在土壤中的迁移转化机理第四节土壤污染防治与修复43第四节土壤污染防治与修复我国土壤污染治理的形势我国于2006年开展了全国首次土壤污染状况调查，以全面、系统、准确掌握我国土壤污染的真实情况，有效防治土壤污染，确保百姓身体健康。44我国土壤污染治理的形势调查的主要任务有：1.开展全国土壤环境质量状况调查与评价。2.开展重点区域土壤污染风险评估与安全等级划分。3.开展全国土壤背景点环境质量调查与对比分析。4.开展污染土壤修复与综合治理试点。5.建设土壤环境质量监督管理体系。45（二）土壤污染治理措施（1）工程措施（2）农业措施（3）生物措施46（1）工程措施客土法、清洗法、隔离法、热解法、电化法等•深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则是用于重污染区的常见方法。•隔离法主要用于易扩散、难降解的污染物•热解法主要针对有机污染物•电化学法针对重金属和有机物工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施优缺点：•它具有彻底、稳定的优点•但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。47电动修复电动修复是一种原位修复技术，不搅动土层，并可以缩短修复时间，是一种经济可行的修复技术。污染土壤通电流金属离子等向电极运输集中收集处理达到治污目的48电热修复污染土壤高频电压产生电磁波热能对土壤加热污染物从土中解吸挥发性重金属分离达到修复目的熔化土壤冷却后形成玻璃态物质49土壤淋洗污染土壤淋洗液淋洗土壤固相中重金属土壤液相中将液相回收处理达到修复目的50化学修复污染土壤加入改良剂降低重金属生物有效性达到修复目的51（2）农业措施合理施用化肥，增施有机肥，选择高抗性作物科学地进行污水灌溉合理使用农药，重视开发高效低毒低残留农药施用化学改良剂——降低水溶性、扩散性和有效性52（3）生物措施生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新方法。利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。主要包含微生物修复技术与植物修复技术两种方法。微生物降解植物修复：•植物根系降解富集•基于基因工程，利用植物超量累积•生物提取、生物挥发、生物稳定53植物修复植物提取(phytoextraction)即利用重金属超积累植物(hyperaccumulators)从土壤中吸取金属污染物，随后收割地上部并进行集中处理，连续种植该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的。植物挥发(phytovolatilization)其机理是利用植物根系吸收金属，将其转化为气态物质挥发到大气中，以降低土壤污染。目前研究较多的是Hg和Se。植物稳定(phytostabilization)利用一些植物来促进重金属转变为低毒性形态的过程。在这一过程中，土壤的重金属含量并不减少，只是形态发生变化。54土壤修复治理方法资料中国环境修复网美国EPA土壤修复专题://作业1.土壤污染的污染源主要有哪些？污染物可以如何分类？2.土壤修复