土壤学——国家级精品课程13.ppt

第十三章 土壤污染与防治 1 2 3 4 主要内容 (重点)： 教学目标与要求： 教学方式与手段： 课时安排与进度： 1.土壤污染的概念 2.土壤污染物的来源及危害（重点 ） 3.土壤组成和性质对污染物毒性的 影响(重点) 4.酸性沉降对土壤的影响 （重点 ） 5.土壤污染的防治 掌握土壤污染、土壤自净能力的概念 ；了解土壤污染物的来源与危害特点 ；深入污染物在土壤中的转化与影响 因素；了解酸雨的危害、土壤污染的 治理原则。 幻灯，动画演示；举例分析；问卷调查； 课时数：4课时 第十三章 土壤污染与防治 第十三章 土壤污染与防治 并非危言耸听： 我国遭受不同程度污染的农田已达1000万hm2.粮食减产达 1.31010kg; 我国单位耕地面积化肥用量为世界平均用量的 2.9倍. 在我国北方地区 ,14个县市的 69个点位的调查表明 ，37 个点位的地下水-3含量已高达 50/。 1994年 ,我国农药的施用量已超过 2.2 105,占世界 农药总产量的十分之一。 据估计 ,我国受农药污染的土地已达到 1.3 10 82 . 第十三章 土壤污染与防治 研究发现: 施用的农药有 20% -70%长期残留在土壤中 。残留农 药对土壤中的硝化细菌、根瘤菌和根际微生物影响较 大。 其他如： 由于高交通量造成的道路两旁土壤环境的多环芳烃及 铅污染 ; 城市污水的农业利用及城市垃圾、有毒废弃物的堆放 、处置带来的重金属及其他有毒物污染 ; 第十三章 土壤污染与防治 我国的土壤污染形势：局部地区有所改善 ,但总 体形势比较严峻 。 防治土壤污染，保护土壤资源， 维持生态平衡，保护人类健康。 实际上已成为突出的全球问题。 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 一、土壤背景值 土壤背景值在理论上应该是土壤在自然成土过程中， 构成土壤自身的化学元素的组成和含量。即未受人类 活动影响的土壤本身的化学元素组成和含量。 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的土壤化学元素的原始含量。 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 土壤背景值的用途： 1、农田施肥； 2、土壤污染评价 3、计算土壤环境容量； 4、应用于医疗卫生； 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 二、土壤自净作用 土壤自净是指进入土壤的污染物，在土壤矿物质、有 机质和土壤微生物的作用下，经过一系列的物理、化 学及生物化学反应过程，降低其浓度或改变其形态， 从而消除污染物毒性的现象。 n物理自净 n化学和物理化学自净 n生物化学自净 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 三、土壤环境容量 环境容量环境容量指的是在一定条件下环境对污染物最大容纳 量。 土壤环境容量土壤环境容量被定义为：“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”。 当土壤环境容量标准确定后，可由下式获得土壤的静容量：当土壤环境容量标准确定后，可由下式获得土壤的静容量： Cso=M(Ci-Cbi) 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 表表13-2 13-2 我国主土壤重金属临界含量我国主土壤重金属临界含量 （mg/kgmg/kg） 土壤土壤 CdPbAsCa 黑土1.4253042298 厌钙土2.3030025110 黄棕壤0.305865199 砖红壤0.632434580 赤红壤0.462873845 红壤0.5634547104 潮土0.6436635104 紫色土（中性 ） 0.7443011110 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 四、土壤污染的概念 由人类的活动向土壤添加有害物质，此时土壤即受到 了污染。 另一种是以特定的参照数据来加以判断的，如以土壤 背景值加二倍标准差为临界值，如超过此值，则认为 该土壤已被污染。 第三种定义是不但要看含量的增加，还要看后果，即 当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，而给生态系统造成 了危害，此时才能被称为污染。 第二节第二节 土壤污染物的来源及危害土壤污染物的来源及危害 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 一、无机污染物 1 1、镉、镉 （CdCd） n含 量： 土壤中0.010.70 mg/kg,平均 0.097mg/kg。 n来 源： 冶炼厂 电镀厂 电池 、磷肥等。 n毒 性： 积蓄性，潜伏10-30年，影响植物对磷钾的吸收。 n污染实例： 日本的镉米事件。 n病 症： 疼痛病。 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 2 2、铬（、铬（CrCr） n含 量： 我国土壤小于80 mg/kg. 一般为5060 mg/kg。 n污 染 源： 炼钢厂、铬矿、电镀、鞣革、颜料、合金、油漆、印染、胶 印。 n毒 性： 腐蚀皮肤、造血障碍等。 n污染实例： 河北省文安县电镀村儿童发铬的含量明显高与对照村，其体 内免疫蛋白的水平明显降低。 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 3 3、汞（、汞（HgHg） n含 量： 0.065mg/kg.（n=4041) n污 染 源 ： 金矿炼金，生产含汞制品的工厂，包括：日光灯、体温计 ，血压表、气压计、整流器等，其他如升汞、中药中的轻 粉、红粉、制造雷管的雷汞等 n毒 性： 在心、脑中蓄积，导致神经损伤。 n污染案例： 闻名世界的“水俣病”。在日本九洲熊本县水俣湾，曾发生 “海藻枯萎、鸟死猫疯，人群耳聋，手指颤抖，精神错乱 ，瘫痪致死”医生束手无策的怪病，后经多年调查，才找 到元凶汞中毒。20年间，水俣湾3000余人染病， 200多人丧命。 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 4 4、铜、铜(Cu)(Cu) n含 量： 2100mg/kg, 平均 20-30mg/kg。 n污 染 源 ： 铜矿，煤的燃烧、城市污泥。含铜农药。印刷电路板厂。 n毒 性： 影响光合作用，引起缺铁；在人的肝脏积累。 n污染实例： 计算机主板厂。 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 5 5、铅、铅( (PbPb) ) n数 量： 2200mg/kg，一般为1342mg/kg。背景值 16ppm. n污 染 源： 铅锌矿开采 、含铅汽油、蓄电池、青铜冶炼颜料、釉彩、 涂料、医药、化学试剂等 n毒 性： 影响光合作用，抑制养分吸收；贫血、高血压、智力衰退 等 n污染实例： 我国曾有用含铅的容器盛放食品和饮用水而引起中毒的的 事故。一些专家认为，用铅容器盛放食品和饮用水使古罗 马统治阶级中毒，加速了他们的灭亡。 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 6 6、锌、锌(Zn(Zn） n数 量： 土壤中10-300mg/kg。平均100mg/kg。 n污 染 源： 电池、农业污泥、垃圾、农药、铅锌矿、煤等 n毒 性： 50mg/kg时植物中毒。抑制光合作用，失绿症。 n污染实例： 某电镀厂 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 7 7、砷（、砷（AsAs） n含 量： 0-195mg/kg, 平均9.36mg/kg. n污 染 源： 有色金属开采和冶炼、土法炼砷、含砷农药、磷肥、煤。 n毒 性： 低浓度有刺激作用；高浓度茎叶受害；皮肤癌。 n污染实例： . 砷污染饮水引起砷中毒报告.caj 某工厂生产磷肥和硫酸，由于将高砷磷矿石放置在距水井 （120m）附近（7m），导致饮用水源污染，致使 1052人中毒。 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 8 8、氟（、氟（F F） n数 量： 50-3467mg/kg，平均 478mg/kg。 n污 染 源： 炼铝、炼钢、磷肥、含氟塑料等 n毒 性： 使人、畜、植物中毒。氟斑牙、大骨病等。 n污染实例： 我国报头地区曾发生国近10万头羊氟中毒，造成严重的 经济损失。家蚕也对氟比较敏感。 第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 二、有机污染物 1、农药 2、三氯乙醛 3、油类 4、表面活性剂 三、固体废弃物 1、工业固体废弃物 2、城市垃圾 3、放射性物质 第三节第三节 土壤组成和性质对污染物毒性的影响土壤组成和性质对污染物毒性的影响 一、土壤组成对污染物毒性的影响 （一）粘粒矿物对污染物毒性的影响 n粘粒矿物的吸附行为显著影响污染物在土壤的活度和毒性。 n水溶态和交换态的重金属元素的毒性较大，专性吸附态的重金 属的毒性较小。 n一般土壤质地愈粘，氧化含量越多，土壤对重金属的专性吸附 作用越强，重金属的毒性越小。 第三节第三节 土壤组成和性质对污染物毒性的影响土壤组成和性质对污染物毒性的影响 第三节第三节 土壤组成和性质对污染物毒性的影响土壤组成和性质对污染物毒性的影响 （二）有机质对污染物毒性的影响 n静电吸附、络合作用含氧官能团。 n当土壤pH上升时，生成的络合物稳定性增加。 n胡敏酸和富啡酸可以与金属离子形成可溶性的和不 可溶性的络合（螯合）物，主要依赖于饱和度。 n富啡酸金属离子络合物比胡敏酸金属络合物的溶解 度大。 第三节第三节 土壤组成和性质对污染物毒性的影响土壤组成和性质对污染物毒性的影响 二、土壤酸碱性对污染物毒性的影响 土壤溶液中的大多数金属元素（包括重金属）在酸性 条件下以游离态或水化离子态存在，毒性较大，而在 中、碱性条件下易生成难溶性氢氧化物沉淀，毒性大 为降低。 电荷形态、沉淀融解、吸附解吸、络合螯合等 不同的pH值条件下，重金属的形态也不同，pH的变 化可改变其吸附、沉淀、络合特性，也改变其毒性。 第三节第三节 土壤组成和性质对污染物毒性的影响土壤组成和性质对污染物毒性的影响 三、土壤氧化还原状况对污染物毒性的影响 大多数有机氯农药在还原条件下才能加速代谢。 大多数重金属都亲硫，故在还原条件下易生产成硫化 物而降低其毒性，通气后其毒性增强。水稻抽穗前淹 水使Cd转化为CdS，可降低米中镉的数量。 但在还原和酸性条件下，砷的毒性较强。铁、锰氧化 物可降低其毒性。 二氧化锰可氧化土壤中的三价铬，而有机质可把六价 的铬还原成三价铬。 第三节第三节 土壤组成和性质对污染物毒性的影响土壤组成和性质对污染物毒性的影响 分解DDT适宜的Eh值为0250mV，艾氏剂也只有 在Eh5.0）为游离CaCO3与交换性盐基缓冲 控制带； n第二段（pH4.05.0，以至于pH3.0）为交换性盐 基缓冲带: n第三段（pH MgNaK 土壤酸化降低钼的有效性。 城市或市郊土壤 一般不缺硫，而 边远地区会缺硫 南方怕酸，北 方不怕酸。 第四节第四节 酸性沉降对土壤的影响酸性沉降对土壤的影响 五、酸性沉降对土壤微生物的影响 固氮菌、硝化菌、氨化菌对酸度极为敏感。 酸化土壤对硝化细菌的抑制效应比氨化细菌更强， pH4时硝化作用完全停止。 pH小于3.6的森林土壤已检测不出固氮菌的活性。 第五节第五节 土壤污染的防治土壤污染的防治 一、提高保护土壤资源的认识 土壤污染的特点： n渐近性、长期性、隐蔽性和复杂性。 被污染的土壤就是被破坏的自然资源。就是对地球和 人类的犯罪。 土壤污染是环境污染的一部分，与其他污染密切相关. 深刻认识土壤健康的重要性； 土壤健康就是人类的健康！ 土壤污染是 人类的活动 的恶果 第五节第五节 土壤污染的防治土壤污染的防治 治理土壤污染的主要原则： 1、以防为主，且不要先污染后治理； 2、严格执法，依法管理各种土壤污染源的排放； 3、实行清洁生产，减少污染物的产生； 4、建立先进的土壤污染监测、预测与评价系统 ； 打击地方保护主义， 提高政策的决策水平，民主化和科学化。 改变资源的经营与所有体制。 重金属污染特点 难移性 累积性 不可逆性 第五节第五节 土壤污染的防治土壤污染的防治 二、土壤污染的防治措施 （一）重金属污染土壤的治理措施 n1、施用改良剂 使用改良剂、抑制剂降低重金属的活性和毒性。 沉淀剂：石灰性物质、硫化物、磷酸盐等 吸附或抑制剂：膨润土或合成沸石等 n2、工程措施 清洗法 EDTA 清洗治理Cd污染。或表面活性剂。清 洗1-2次， 可使土壤中的Cd含量下降83% （EDTA 30kg/100m2 用量) 第五节第五节 土壤污染的防治土壤污染的防治 第五节第五节 土壤污染的防治土壤污染的防治 电化法电化法 美国路易斯安那州立大学出一种净化污染土壤的电化 学方法。 客土法客土法 通过参土、换土、去土、翻土等方法改变土壤表层中 进的含量。工程量大。 其他如阴阳离子膜交换技术、热解吸法等其他如阴阳离子膜交换技术、热解吸法等 调节土壤条件，改变重金属的形态和活性。调节土壤条件，改变重金属的形态和活性。 调节土壤水分状况，控制调节土壤水分状况，控制EhEh值。值。 第五节第五节 土壤污染的防治土壤污染的防治 n3、生物修复技术 是利用某些动物或植物能够较较快地吸收土壤中的重 金属元素并把重金属从土壤中带走而达到净化土壤的 目的。 如蚯蚓或某些鼠类能吸收土壤的镉，降解某些农药。 再如：羊齿类、铁角