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1、1 学习项目二学习项目二土壤污染与防治土壤污染与防治 第一节第一节 土壤污染土壤污染(soil pollution)概述概述一、土壤污染的概念及特征一、土壤污染的概念及特征 1 1、土壤污染的概念、土壤污染的概念 人类活动产生的污染物（人类活动产生的污染物（pollutantpollutant）进入土壤并积）进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象。累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象。2、土壤污染特性、土壤污染特性(soil polluting property)（1）土壤污染的隐蔽性土壤污染的隐蔽性(invisibility)（2）土壤污染的持久性）土壤污染的持久性(persist
2、ence)（3）土壤污染的间接有害性）土壤污染的间接有害性(noxiousness)1 1、物理自净作用、物理自净作用 2 2、化学和物理化学、化学和物理化学(physical chemistry)(physical chemistry)自净作用自净作用 3 3、生物化学净化、生物化学净化(biochemical purification)(biochemical purification)作用作用三、土壤背景值三、土壤背景值(background value)(background value)1 1、土壤背景值的概念、土壤背景值的概念 土壤背景值只能代表土壤某一发展、演变阶段土壤背景值只能
3、代表土壤某一发展、演变阶段的一个相对意义上的数值，即严格按照土壤背景值的一个相对意义上的数值，即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。的土壤化学元素的原始含量。2 2、研究土壤背景值的意义、研究土壤背景值的意义 土壤背景值在土壤污染评价，污水灌溉土壤背景值在土壤污染评价，污水灌溉(wastewaterirrigation)与作物施肥与作物施肥(fertilization)上是一个不可缺上是一个不可缺少的依据。少的依据。环境质量评价环境质量评价(environmental quality evaluat
4、ion)土地资源评价土地资源评价(land resource assessment)国土规划国土规划(territorial planning)环境医学环境医学(environmental medicine)食品卫生食品卫生(food hygiene)。重重要要的的实实用用意意义义3 3、土壤背景值的应用（见书、土壤背景值的应用（见书2727页表页表2-12-1）农田施肥农田施肥土壤污染评价土壤污染评价土壤环境容量土壤环境容量(soil environment capacity)食品食品卫生卫生(food hygiene)环境环境医学医学(environmental medicine)四、土壤
5、环境容量四、土壤环境容量(soil environment capacity)1、环境容量环境容量(environmental capacity)(environmental capacity)指在一定条件下环境对污染物最大容纳量。指在一定条件下环境对污染物最大容纳量。2 2、土壤环境容量、土壤环境容量 指指土壤环境单元一定时限内遵循环境质量标准，土壤环境单元一定时限内遵循环境质量标准，既保证农产品产量和生物学质量，同时也不使环既保证农产品产量和生物学质量，同时也不使环境污染时，土壤所能允许承纳的污染物的最大数境污染时，土壤所能允许承纳的污染物的最大数量或负荷量或负荷量量(Carrying c
6、apacity)(Carrying capacity)。土壤环境容量实际上是土壤污染物的起始值和土壤环境容量实际上是土壤污染物的起始值和最大负荷量之差。最大负荷量之差。五、土壤污染的发生及污染物的种类五、土壤污染的发生及污染物的种类 1、土壤污染的类型、土壤污染的类型 土壤中污染物的来源具有多源性，主要是土壤中污染物的来源具有多源性，主要是工工业废气、废水、废渣，以及化肥、农药、城市业废气、废水、废渣，以及化肥、农药、城市污泥、垃圾污泥、垃圾，偶尔还有原子武器散落的偶尔还有原子武器散落的放射性放射性微粒微粒等等。根据污染物的来源，可将污染分为下列几种类型：根据污染物的来源，可将污染分为下列几种
7、类型：（1）水体污染）水体污染(water body pollution)（2）大气污染）大气污染(atmospheric pollution)（3）农业污染）农业污染(agricultural pollution)（4）生物污染）生物污染(biological pollution)（5）固体废弃物污染）固体废弃物污染(noxious waste pollution)2 2、土壤污染物的主要种类、土壤污染物的主要种类（1 1）重金属污染物）重金属污染物(heavy metal pollution)重金属主要指汞、镉、铅、铬、铜、锌。类金属砷重金属主要指汞、镉、铅、铬、铜、锌。类金属砷和非金属氟
8、也包括其中。和非金属氟也包括其中。（2 2）有机污染物）有机污染物(organic pollution)要有有机农药、三氯乙醛要有有机农药、三氯乙醛(酸酸)、矿物油类、表面活、矿物油类、表面活性剂、废塑料制品，以及工矿企业排放的含有机质的性剂、废塑料制品，以及工矿企业排放的含有机质的三废。三废。（3 3）固体废物与放射性污染物）固体废物与放射性污染物(solid waste and radioactive contaminant)按其来源不同，可分为工业固体废物、农业固体废按其来源不同，可分为工业固体废物、农业固体废物，放射性固体废物和城市垃圾四类。物，放射性固体废物和城市垃圾四类。第二节第二
9、节 重金属对土壤的污染重金属对土壤的污染 及其在土壤中的变化及其在土壤中的变化 土壤污染物的种类很多，最突出而又很难降解的有土壤污染物的种类很多，最突出而又很难降解的有两大类，一是两大类，一是重金属重金属(heavy metal)，二是，二是有机合成农有机合成农药药(synthetic organic pesticide)。土壤重金属污染物土壤重金属污染物(heavy metal pollutant)主要有主要有铜、铬、镉、砷、汞等。它们在土壤中的活性小，易于铜、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。其中镉和砷是极积累，土壤一旦被其污染则极难消除。其中镉
10、和砷是极毒的；汞、铅、镍是中等毒性；硼、铜、锰、锌的毒性毒的；汞、铅、镍是中等毒性；硼、铜、锰、锌的毒性较低。较低。土壤中的重金属来源主要是土壤中的重金属来源主要是“三废三废”的排放所致。的排放所致。一、几种主要重金属在土壤中的行为及危害一、几种主要重金属在土壤中的行为及危害（一）镉一）镉(cadmium)(cadmium)金属镉无毒性，但镉的化合物毒性极大，而且属于积蓄型，金属镉无毒性，但镉的化合物毒性极大，而且属于积蓄型，引起慢性中毒的潜伏期可达引起慢性中毒的潜伏期可达10103030年之久。年之久。土壤中的镉有水溶性土壤中的镉有水溶性(离子态和络合态离子态和络合态)及非水溶性及非水溶性(
11、化学沉化学沉淀和难溶络合态淀和难溶络合态)两种，它们随环境条件的变动而互相转化。对两种，它们随环境条件的变动而互相转化。对作物起危害作用的主要是水溶性镉。作物起危害作用的主要是水溶性镉。在酸性条件下，镉化合物的溶解度增大，毒性增强；在酸性条件下，镉化合物的溶解度增大，毒性增强；在碱性条件下，则形成氢氧化镉沉淀。在碱性条件下，则形成氢氧化镉沉淀。在氧化条件下，镉的活性或毒性增强。在氧化条件下，镉的活性或毒性增强。镉在土壤中常会与羟基、氯化物形成络合离子而提高活性。镉在土壤中常会与羟基、氯化物形成络合离子而提高活性。（二）铬二）铬(chrome)(chrome)金属铬无毒性，三价铬有毒，六价铬毒性
12、更大，还有腐蚀性。金属铬无毒性，三价铬有毒，六价铬毒性更大，还有腐蚀性。对皮肤和粘膜表现为强烈的刺激和腐蚀作用，还对全身有毒性作对皮肤和粘膜表现为强烈的刺激和腐蚀作用，还对全身有毒性作用。铬对种子萌发，作物生长也产生毒害作用。用。铬对种子萌发，作物生长也产生毒害作用。土壤中的有机质可促进对铬的吸附与螯合作用，同时还有助土壤中的有机质可促进对铬的吸附与螯合作用，同时还有助于土壤中六价铬还原为三价铬。有机质对六价铬的还原作用随土于土壤中六价铬还原为三价铬。有机质对六价铬的还原作用随土壤壤pHpH值的升高而减弱。值的升高而减弱。土壤中粘土矿物对铬有较强的吸附作用，粘土矿物对三价铬土壤中粘土矿物对铬有
13、较强的吸附作用，粘土矿物对三价铬的吸附能力为六价铬的的吸附能力为六价铬的30-30030-300倍，且这种吸附作用随倍，且这种吸附作用随pHpH的升高而的升高而减弱。减弱。土壤土壤pHpH值及氧化还原电位均可改变铬的化合物形态。在低值及氧化还原电位均可改变铬的化合物形态。在低EhEh值时，值时，CrCr6+6+被还原成被还原成CrCr3+3+；而在中性和碱性条件下，；而在中性和碱性条件下，CrCr3+3+可以可以Cr(OH)Cr(OH)3 3 形态沉淀。形态沉淀。（三）砷（三）砷(arsenic)(arsenic)土壤中的砷多呈砷酸形态，包括土壤中的砷多呈砷酸形态，包括砷酸盐砷酸盐(五五价价)
14、和和亚砷酸盐亚砷酸盐(三价三价)。无机或有机砷化合物都。无机或有机砷化合物都有毒性，但有机砷对植物的可给性或毒性较弱，有毒性，但有机砷对植物的可给性或毒性较弱，且易在土壤中转化为无机态。无机态亚砷酸盐类且易在土壤中转化为无机态。无机态亚砷酸盐类的毒性比砷酸盐类强。的毒性比砷酸盐类强。土壤中砷的可给性受土壤中砷的可给性受pHpH值的影响很大，在接值的影响很大，在接近中性的情况下，砷的溶解度较低。土壤中的砷近中性的情况下，砷的溶解度较低。土壤中的砷酸和亚砷酸随氧化还原电位的变化而酸和亚砷酸随氧化还原电位的变化而相互转化相互转化。（四）铅（四）铅(plumbum)铅对人体神经系统、血液和血管有毒害作
15、用，并对卟啉转铅对人体神经系统、血液和血管有毒害作用，并对卟啉转变、血红素合成的酶促过程有抑制作用。早期症状为细胞病变、血红素合成的酶促过程有抑制作用。早期症状为细胞病变。引起慢性中毒后，出现贫血、高血压、生殖能力和智能变。引起慢性中毒后，出现贫血、高血压、生殖能力和智能减退（特别是儿童脑机能减退）等症状。铅急性中毒的症状减退（特别是儿童脑机能减退）等症状。铅急性中毒的症状为便秘，腹绞痛，伸肌麻痹等。为便秘，腹绞痛，伸肌麻痹等。在中性至碱性条件下形成的在中性至碱性条件下形成的PbPb3 3(PO(PO4 4)2 2和和PbCOPbCO3 3 的溶解度的溶解度很小，植物难以吸收，故在石灰性及碱性
16、土中，铅的污染实很小，植物难以吸收，故在石灰性及碱性土中，铅的污染实际上并不严重际上并不严重。土壤的粘土矿物及有机质对铅也起者强吸附作用，且随土壤的粘土矿物及有机质对铅也起者强吸附作用，且随土壤土壤pHpH的增高而增强。的增高而增强。（五）汞（五）汞(hydrargyrum)汞对作物生长发育的影响主要有抑制光合作用、根系汞对作物生长发育的影响主要有抑制光合作用、根系生长和养分吸收、酶的活性、根瘤菌的固氮作用等。生长和养分吸收、酶的活性、根瘤菌的固氮作用等。植物根系和叶子均可吸收植物根系和叶子均可吸收HgHg，比较容易吸收的汞有，比较容易吸收的汞有金属汞、金属汞、HgHg2+2+、乙基汞和甲基汞。无机汞在土壤中的化、乙基汞和甲基汞。无机汞在土壤中的化学沉淀作用很强，因此，无机汞对植物的毒害不很明显。学沉淀作用很强，因此，无机汞对植物的毒害不很明显。但汞的化合物被还原为金属汞，而以汞蒸气出现时，它但汞的化合物被还原为金属汞，而以汞蒸气出现时，它就可以自叶面气孔进入植物体。就可以自叶面气孔进入植物体。无机汞化合物在嫌气细菌的作用下，可以转化为有无机汞化合物在嫌气细菌的作用下，可以转化为有机汞
