（环境科学专业论文）fenton氧化及其改进技术修复芘污染土壤的研究.pdf

ab s t r a c t ab s t r a c t s t u d y o n s o i l c o n t a m i n a t i o n a n d t h e i r r e m e d i a t i o n m e t h o d s i s o n e o f t h e i m p o rt a n t h o t - s p o t s i n e n v i r o n m e n t a l s c i e n c e in r e s e n t y e a r s . s o i l s a r e h i g h l y h e t e r o g e n e o u s m e d i a , w h i c h l e a d s t o t h e c o m p l e x i ty o f t h e e n v i r o n m e n t a l b e h a v i o r o f p o l l u t a n t s . i r r e v e r s i b l e a c t i o n b e t w e e n p o l l u t a n t s a n d s o i l c o m p o n e n t s r e s u l t s i n t h e p e r s i s t e n c e o f t h e p o l l u t a n t i n n a t u r a l e n v i r o n m e n t a n d i n r e m e d i a t i o n p r o c e s s . p o l y c y c l i c a r o m a t i c h y d r o c a r b o n s ( p a h s ) a r e c o m m o n p o l l u t a n t s i n s o i l , a n d p a h s h a v e c a u s e d s i g n i f i c a n t c o n c e rns d u e t o t h e i r a b i l i ty o f c a u s i n g c a n c e r , m u t a t i o n a n d a b n o r m a l i ty , a n d a d v e r s e e f f e c t s o n e n d o c r i n e s y s t e m, w h i c h i s h a z a r d o u s t o h u m a n b e i n g s a n d e c o s y s t e m s . t h i s d i s s e r ta t i o n h a s f o c u s e d o n t h e t r e a t m e n t o f v a r i o u s s o i l s p o l l u t e d b y a r e p r e s e n t a t i v e p a h s , p y r e n e , u s i n g f e n t o n o x i d a t i o n , a w i d e l y a p p l i e d i n - s i t u c o n t a mi n a t e d s o i l o x i d a t i o n r e m e d i a t i o n t e c h n o l o g y . t h e i n fl u e n c e s o f f e n t o n o x i d a t i o n o n t h e c o n t e n t a n d c o m p o s i t i o n o f s o i l o r g a n i c m a tt e r ( s o n) a n d t h e c o n s e q u e n t c h a n g e o f i t s s o r p t i o n a n d d e s o r p t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f p y r e n e w e r e i n v e s t i g a t e d . t h e i n fl u e n c e o f p o l l u t a n t c o m b i n a t i o n s t a t e o n t h e t r e a t m e n t e f f i c i e n c y o f p y r e n e - c o n t a m i n a t e d s o i l b y f e n t o n o x i d a t i o n , a n d t h e c h a n g e o f d e s o r p t io n a n d b i o a v a i l a b i l i ty t o e a rt h w o r m s o f p y r e n e i n s o i l s b e f o r e a n d a f t e r f e n t o n o x i d a t i o n w a s a l s o s t u d i e d . f i n a l l y , s e v e r a l f e n t o n - l i k e o x i d a t i o n m e t h o d s w e re i n v e s t i g a t e d t o t r e a t t h e p y r e n e - c o n t a m i n a t e d s o i l s p r i m a r i l y . t h e f o l l o w i n g r e s e a r c h e s w e r e c o n d u c t e d a n d c o n c l u s i o n s w e r e d r a w n i n t h i s d i s s e rt a t i o n : ( i ) .t h e i n fl u e n c e s o f f e n t o n o x i d a t i o n o n t h e c o n t e n t a n d c o m p o s i t i o n ( d i s t r i b u t i o n o f f u l v i c , h u mi c a c i d s a n d h u m i n ) o f s o m. t h e r e s u l t s s h o w e d t h a t b o t h o f t h e c o n t e n t a n d t h e c o m p o s i t i o n o f t h e s o m c h a n g e d , w it h t o t a l s o m c o n t e n t d e c r e a s i n g . h u m i c a c i d c o n t e n t w a s r e d u c e d mo s t g r e a t l y , a n d t h e c o n t e n t o f h u m i n d i d n o t c h a n g e s i g n i f i c a n t l y , h o w e v e r t h e c o n t e n t o f f u l v i c a c i d h a d a t e n d e n c y t o i n c r e a s e . t h e r e s u l t s o f e l e m e n t a l a n a l y s i s , i n fr a r e d s p e c t r a a n d c p - ma s 1 3 c n mr a n a l y s i s o f t h e h a a n d h u m i n s a m p l e s s h o w e d t h a t t h e s t r u c t u r e o f h u mi n w a s n o t c h a n g e d , a n d t h e s t r u c t u r e o f t h e r e s i d u a l h u m i c a c i d c h a n g e d a ft e r o x i d a t i o n . ( i i ) t h e ab s t r a c t i n fl u e n c e o n s o r p t i o n a n d d e s o r p t i o n c h a r a c t e r i s t i c o f p y r e n e f r o m s o i l s b y f e n t o n o x i d a t i o n . t h e r e s u l t s r e v e a l e d t h a t p a r t i t i o n c o e f f i c i e n t s ( k d ) o f p y r e n e d e c r e a s e d a ft e r o x i d a t i o n . c o r r e l a t i o n a n a l y s i s b e t w e e n 局 v a l u e a n d d i ff e r e n t p a r t s o f t h e s o m r e v e a l s t h a t h u m i n a n d h a a r e t h e k e y f a c t o r s c o n t r o l l i n g t h e s o r p t i o n o f p y r e n e , a n d h u m i n i s t h e m o s t i m p o r t a n t . k oc v a r i e d g r e a t l y d u e t o t h e c h a n g e o f s o m c o m p o s i t i o n . t h e r e d u c t i o n o f k oc i s s i g n i fi c a n t i n s o i l 1 a n d 2 w h e r e la r g e p a r t o f h a w as r e d u c e d t o f a , w h o s e s o r p t i o n a b i l i t y i s l o w . t h e c h a n g e o f k oc b y o x i d a t i o n i n s o i l 3 i s n o t s o s i g n i f i c a n t d u e t o t h a t t h e p e r c e n t a g e o f h u m i n a n d h a w as n o t c h a n g e d g r e a t l y . d e s o r p t i o n w as h y s t e r e t i c i n a l l c as e s , a n d h u m i n p e r c e n t a g e w as f o u n d t o b e t h e k e y f a c t o r o n t h e e x t e n t o f d e s o r p t i o n h y s t e r s i s o x i d a t i o n m a d e d e s o r p t i o n m o r e h y s t e r e t i c d u e t o t h e e l e v a t e d p r o p o rt i o n o f h u m i n . mo r e o v e r , d e s o r p t i o n a r e h y s t e r e t i c t o m o r e e x t e n t a t l o w e r c o n c e n t r a t i o n . ( i i i ) i n f l u e n c e o f c o m b i n a t i o n s t a t e o n t r e a t m e n t e f f i c i e n c y o f p y r e n e - c o n t a m i n a t e d s o i l 衍 f e n t o n o x i d a t i o n . r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e d e g r a d a t i o n o f p y r e n e w as s t r o n g l y d e p e n d e n t o n t h e d o s e o f o x i d a n t ( h 2 0 2 ) a n d c a t a l y s t ( f e ( i i ) ) , a n d t h e g r e a t e s t d e g r a d a ti o n w as a c h i e v e d a t o x i d a n t a n d c a t a ly s t m o la r r a t i o o f 1 0 : 1 . o x i d a t i o n r a t i o o f p y r e n e w as q u i t e d i ff e r e n t a m o n g t h e t h r e e s o i l s , d e c r e asi n g w i t h t h e s o m c o n t e n t w i t h t h e v a l u e b e i n g 8 8 .9 7 , 7 9 . 4 3 a n d 6 5 .4 4 % f o r s o i l 1 , 2 a n d 3 , r e s p e c t i v e l y . t h e p e r c e n t a g e o f a r o ma t i c c a r b o n w as f o u n d t o b e t h e k e y f a c t o r o n r e mo v a l e ff e c i e n c y . i t i s b e l i e v e d t h a t p y r e n e mo l e c u l e s c o m b i n e d i n t o t h e c o m p a c t n e t s t r u c t u r e o f s o m a r o m a t i c r e g i o n e x h i b i t r a t h e r l o w a c c e s s i b i l i t y t o f e n t o n o x i d a t i o n . f u r t h e r m o r e , t h e d e g r a d a t i o n o f p y r e n e w as r e d u c e d s i g n i f i c a n t l y a ft e r a g i n g f o r 3 0 d a y s , w h i l e f u r th e r a g i n g t o 6 0 a n d 1 8 0 d a y s d id n o t s i g n i f i c a n t l y c h a n g e t h e d e g r a d a t i o n r a t i o f u r t h e r . a c o m p a r i s o n s t u d y o f p y r e n e d e s o r p t i o n a n d o x i d a t i o n u s i n g b o t h u n a g e d a n d a g e d s o i l s f o u n d t h a t o x i d a t i o n i s g r e a t e r t h a n d e s o r p t i o n b y r a t e a n d e x t e n t , . t h i s i s b e c a u s e t h a t f e n t o n o x i d a t i o n n o t o n l y r e d u c e t h e c o n t e n t o f s o m b u t a l s o p r o d u c e r e d u c t iv e ma tt e r , w h i c h b o t h i n c r e a s e t h e d e s o r p t i o n o f p a h s . ( i v ) e ff e c t o f b i o a v a i l a b i l i ty o f p y r e n e t o e a rt h w o r m s i n s o i l s b e f o r e a n d a ft e r f e n t o n o x i d a t i o n . t h e r e s u l t s s h o w e d t h a t u p t a k e o f p y r e n e b y e a r t h w o r m w as q u i c k , a n d p y r e n e c o n c e n t r a t i o n i n t h e e a r t h w o r m t i s s u e s r e a c h e d e q u i l i b r i u m a ft e r 1 0 d a y s o f i n c u b a t i o n . t h e q u a n t i t i e s o f p y r e n e a c c u m u l a t e d i n e a r t h w o r m t i s s u e s d e c r e ase d a b s t r a c t w i t h s o i l s c a p a c i ty o f h o l d i n g p y r e n e , w h i c h s u g g e s t e d t h a t s o r p t i o n / d e s o r p t i o n b e h a v i o r o f a p o l l u t a n t c o u l d d e t e r m i n e i t s e c o - r i s k . f e n t o n o x i d a t i o n d i s t i n c t l y d e c r e a s e d t h e b i o a v a i l a b i l i ty o f p y r e n e . ( v ) t r e a t m e n t o f c o n t a m i n a t e d s o i l勿 f e n t o n - l i k e o x i d a t i o n . a c i d i c p h w a s o f t e n u s e d t o o p t i m i z e f e n t o n o x i d a t i o n e f f i c i e n c y . h o w e v e r , a c i d i c s o i l e n v i r o n m e n t s m i g h t c a u s e d r a m a t i c e c o l o g i c a l i m p a c t s . a l t h o u g h f e n t o n o x i d a t i o n a t n a t u r a l s o i l p h h a s b e e n s h o w n t o b e l e s s e f f i c i e n t , s t u d i e s o f f e n t o n - l i k e o x i d a t i o n c a t a l y z e d b y i r o n c o m p o u n d s a n d b y n a t u r a l l y - o c c u r r i n g m in e r a l s h a v e s h o w n t h a t d e g r a d a t i o n w a s s t i l l f e a s i b l e . d i s s o l v e d i r o n c o m p o u n d s w e r e f o u n d t o b e m o r e e ff e c t i v e t h a n u n - d i s s o lv e d m i n e r a l s , w h i l e m a g n e t i t e w a s mo r e e ff e c t i v e c a t a l y s t s t h a n h e m a t i t e . t h i s d i s s e r ta t i o n c o u l d p r o v i d e s o m e u s e f u l i n f o r m a t i o n o n p o l l u t a n t t r a n s f e r t r a n s f o r m a t i o n a n d f a t e i n s o i l r e m e d i a t i o n , a n d c o u l d h e l p t o j u d g e s u i t a b l e s o i l r e m e d i a t i o n e n d - p o i n t a n d d e v e l o p e ff e c t i v e m e t h o d f o r t h e r e m e d i a t i o n o f p o l l u t e d s o i l . t h e e l u c i d a t i o n o f t h e m e c h a n i s m s o f p o l l u t a n t t r a n s f e r a n d t r a n s f o r ma t i o n i s o f a c a d e m i c v a l u e , a n d t h e n e w me t h o d f o r t h e r e m e d i a t i o n o f c o n t a m i n a t e d s o i l s i s o f p r a c t i c a l v a l u e . k e y w o r d s :o x i d a t i o n; re me d i a t i o n p y r e n e ; b i o a v a i l a b i l i ty s o i l m a tt e r ( s o m) s o r p t i o n / d e s o r p t i o n ; v 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完个了 解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项 内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 木;学 校有权保存学位论文的印刷本和电 子版，并采用影印、缩印、 扫描、 数字化或其它手段保存论文; 学校有权提供目 录检索以 及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务; 学校有权按有关规定向国家有 关部门 或者机构送交论文的复印件和电子版; 在不以 赢利为目 的的前 提下， 学校可以适当复制论文的部分或全部内 容用于学术活动。 学位论文作者签名: 年月日 经指导教师同 意， 本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名: 学位论文作者签名: 解密时间:年月日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下: 内部 5 年一 ( 最长5 年 几 可少 于万年) c : 10 p . vl ,-f 10cml i 11o ,i , wt 11p 7ao -f? 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明: 所呈交的 学位论文， 是 本人在导 师指导下， 进行 研究工作所取得的成 果。 除文中己 经注明引 用的内 容外， 本学位论文 的 研究成果不包含任何他人创作的、 已 公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡 献的其他个人和集 体， 均己 在文中以明 确方式标明。 本学位论文原创性声明的 法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名: 年月日 第一章概 述 第一章概述 第一节土壤污染 土壤污染定义 土壤污染是指由 于人类活动所 产生的 化学物质 ( 污染 物) ， 通过多种途径进 入土壤环境，其数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度，使污染物的积 累过程逐渐占优势，因而使土壤的性质、组成及性状等发生变化，破坏了土壤 的自然动态平衡，从而导致土壤自 然功能失调、土壤质量恶化、影响作物的生 长发育、产品产量 和质量 下降， 产生 一定的 环境效应 ( 水体 或大气发生次生污 染) ，并可 通过食物链 对生物 和人类 构成危害 9 .即当 土壤污染物含量达到或超 过土 壤环境基准或环境标准时，说明 该污染物的 输入 及富 集的 速度和强度己 超 过土 壤环境的净化 和缓冲能力( 或消 纳量 ) ， 则认为 土壤被污染。 2 土壤污染现状 长期以 来， 公众 对大气污染和水污 染认识比 较深刻2 . 5 1 ， 但对土 壤污染的 认识 却存在严重的不足。土壤作为一种资源，尽管量大面广，但由于其中的有害物 质释放缓慢和影响滞后，土壤污染问题并不像大气污染和水污染问题那样引人 注目 。 近年来，土 壤污染问 题在国际 上越来越受到关注，并 成为环境保护研究 的 热点 。 美 国 6 ,7 1、 英 国 181和日 本 9 1等 发 达 国 家 纷 纷 开 展 对 土 壤 污 染 状 况 的 研 究， 探讨污染 物在土壤中的 迁移、吸附和 释放机制， 揭示其与人体 健康的内 在联系， 从而制定土壤污染监控与治理的优化方案。 我国由 于对环境保护工作起步较晚， 长期以来，环保意识薄弱， 对土壤的 污染研究工作严重 滞后， 缺乏对土壤环 境污染危害性的正确 评价，没有认识到 土壤环境污染的紧迫性; 再加上我国人口基数大， 用占世界7 %的耕地养活了超 过世界 2 0 %的人口，土壤这一人类赖以生存的必需资源正承受着越来越大的压 力。我国目前正处于经济迅速发展时期，随着我国工业化生产规模和乡镇城市 化的快速发展，尽管采取了各种防治措施，但是农用耕地的面积仍以惊人的速 第一章概述 度锐减，同时由于受到工业三废和农用化学品的污染，有相当数量农田的土壤 质量也日益下降，因此所面临的人口、粮食、生态环境问题比世界上其他国家 都更为 严峻。 确保土壤资 源的可持续 利用和土壤环境安 全是保障 整个生态环境 安全及国 家安 全的 重要组成部分和基 础， 对中国国民 经济的 持续发展和人民 群 众身体健康具有十分重要的战略意义. 随着城市规模的 扩大、 人口 的增长 和经济的飞 速发展 ， 由 土壤污染造成的 环 境危害已经达到惊人的程度。已有资料表明，我国 1 9 9 8 年农田被各种化学品污 染的面积己达 2 0 0 0万公顷，约占耕地总面积的 1 / 5 ，我国不同省份大都有农产 品 土壤污染的案例。 1 9 9 8 年的资料 显示， 北京市四 大蔬菜市 场上土 豆、 大白 菜、 洋白 菜等 1 0种蔬 菜重金属含量明 显超 标。 北京 地区 的土 壤污染己 经造成 1 2 0 万 亩耕地中的重金属( 铅、铬、汞等)含量明显增加，北京市居民每天从蔬菜中摄 取的砷为世界卫生组织所规定的日摄取量的 1 2 0 %e g o n g z m等 10 1于2 0 0 1 年 对 天 津 市 郊 污 灌地 区 的 3 块 代 表 性 农田 的 土 壤 进 行 了研究，结果均检测出了 d d t和 h c h , d d t在各区域的平均残留量在 0 . 6 2 8 - 2 . 8 4 0 l g / g ,d w之间 ， h c h的 平均残留量在0 . 3 8 6 - 4 .6 8 9 1 x g / g , d w之间， 且其 中vh c h和p p = d d e 的含量 最高， 分别达到4 . 6 7 和1 . 4 2 p g / g , d w ; 而美国阿 拉 巴 马州农田 p , p - d d e 平均残留 量为。 . 0 5 2 pt g / g , d w , 韩国 水稻土p - h c h 和 p ,p - d d e 的平均残留量仅为0 .0 0 0 8 和 0 . 0 0 0 3 4 p g / g , d w ，因 此结果表明，当 地土壤遭到了 严重的有机氯农药的污染，其中，污灌蔬菜地的污染最为严重。 据资料显示 1 1 ， 珠 三角区域 土壤中 六六六农药残留 普遍检出 ， 达9 5 % 以上; 另外，农作物农药残留污染也十分严重，特别是蔬菜中的有机磷含量超标严重， 已 严重威胁到人 类的身 体健康。由 于2 0 世纪8 0 年代曾 大量 使用d d t , 2 0 世纪 9 0 年代宁波地区不同 作物类型的土 壤中d d t 的检出 率基本上为1 0 0 % ，各区 域 d d t 平 均残 留量在 0 .0 0 2 - 0 . 7 6 4 4 g g / g 之 间，h c h 平 均残 留量在 0 . 0 0 0 3 - - -0 . 0 1 5 2 p 眺 之间， 局部区域 污染程度仍然超过国家 土壤环 境质量标准 ( g b 1 5 6 1 8 - 9 5 ) 二级标准( 其中d d t 和h c h的标准值皆为， 一级: - 0 . 0 5 g g / g ,d w ; 二级: 毛0 . 5 u g / g , d w : 三级si . o p g / g , d w )。 云南 省昆明 市郊区重要工矿企业区 土壤环境污染较突出， 监测区域内， 超标面积占 监测面 积的9 6 . 4 % ， 超标的测点 占9 4 .2 %，超标项目占7 1 .0 %，最高超标倍数 3 . 1 倍。 可见，随着经济的迅猛发展，出现了城市和工业污染向农村和农业环境转 移。因此土壤生态环境安全将成为未来我国可持续发展的制约因素，对食品安 第一章概述 全、 水资 源安全和 大气环境安全关系重大。 确保土壤资源的可持续 利用和土壤 生态环境安全是我国 整个国家安全及生态 环境安全的重要组成 部分和基础。 目前，我国政府和科技部门已经开始对污染土壤的治理给予高度重视，土 壤污染的检测和治理工作己逐步开展起来，土壤污染防治工作将成为今后中国 环境保护工作的重点内容之一。今年，由国家环保总局和国土资源部联合主持 启动了我国土壤污染现状大调查工作，该项工作投入人民币1 0 个亿，在探明污 染现状的基础上，还要查清污染来源并提出治理措施。 2 . 3 土壤污染的特点 土壤污染具有隐蔽性或潜伏性、不可逆性、长期性和后果严重性等特点。 为引 起各国决策人士和 社会公 众人物的重视，欧洲科学家给了 这种延缓性地球 化学灾害一个比较形象的术语 “ 化学定时炸弹”。 1 )隐蔽性和潜伏性大气污染、水污染和废弃物污染等问题一般都比较直 观， 通过感官就能 发现; 而土壤污染是污染物 在土 壤中的 长期积累 过程，土壤 污 染往往要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测甚至通过研究对人 畜健康状况的 影响 才能 确定， 因此土壤污染从产生 污染到出 现问 题通常会滞后 较长的时间。日本的第二公害“ 痛痛病”便是一个典型的例证，该病 6 0 年 代发生于日 本富山 县神 通川流域， 直至7 0年代才基 本证实是当 地居民 食用被含 锡废水污染了的土 壤所生 产的“ 福米” 所致， 其间 经历了 近2 0年 1 2 1 。 土壤污染 的 潜伏性，表现在其后果要通过长期 摄食由 污染土壤生产的植物 产品的人体或 动物的健康状况反映出来。因此， 土壤污染具有隐 蔽性和潜伏性，不像大气和 水体污染那样易为人们所察觉。 2 ) 不可逆性和长期 性 污染物进入土壤环 境后， 自 身在土壤中 迁移、 转化， 同时与复杂的土壤组成物质发生一系列吸附、置换、结合作用，其中许多为不 可逆过程，污染物最终形成难溶化合物沉积在土壤中，重金属对土壤的污染基 本上是一个不可逆转的过 程，譬如被某些重 金属污染的土壤可能要 1 0 0 - 2 0 0年 时间才能够完全恢复， 因此土壤污染很难治理。多数有机化学污染物质需要一个 较长的降解时间，所以，土壤一旦遭到污染，就极难恢复。例如 1 9 6 6年冬至 1 9 7 7年春沈阳 抚顺污 水灌溉区发生的 污染， 经过十余年的艰苦努力， 采用 了各种措施，才逐步恢复其部分生产力 1 3 。因此， 土壤污染一旦发生仅仅依靠 第一章概述 切断污 染源的 方法往往很难恢复，有时需要换土、 淋洗土壤等方法才能 解决问 题，其他治理技术往往非常昂贵，有的则见效较慢。 因此，治理污染土壤通常 成本较高、周期较长。 3 ) 后果严重性 由于土壤污染的隐蔽、潜伏性 和长期、 不可逆性的特点， 必然导致 作物减产、通过食物链危害人类健康的严 重后果。 据资料显示，土壤 污 染 使 我 国 农 业 粮 食 减 产 己 超 过1 .3 x 1 0 1 ok g 1a 1 。 兰 州 市 农 业 区 污 染区 内 宏 观 生 物 效应明显， 蔬菜叶子枯黄、卷缩，部分果树己 千枯、 死亡， 羊齿脱落现象极为 普遍， 儿童龋齿 率高达4 0 % 1 . 2 0 0 0 年对2 3 个 省 ( 区 市)的不完 全统 计 1 6 1 我国污染农田 造成农畜产品损失2 4 8 9 万公斤，直接经济损失达 2 . 2亿元。土壤 污染对农副产品 造成的危害已 影响 到我国 的对外出口 贸易。 土壤一经 污染， 不 仅影响作 物的 正常生长发育，同时也成为污染物质 摄入人体、危害人体健康的 重要环节，最终将导致可耕土壤资源的枯竭。 由上述可见，由于土壤具有独特的功能，对环境有着特殊的作用，因此要 提高土壤 质量， 保护环境和土壤资源，必须全面了解并 控制土壤污染源及污染 物，开发 污染土壤的 治理措施， 从而防止土壤污染及 环境污染。目前 人们已 经 初步认识到， 要做好大气和水环境的保护工作， 必须同时做好土壤环境的防 治 与研究，因为整个生态环境的质量依赖于土壤环境的改善和提高。 第二节土壤污染物的分类、 来源和危害 污染 物质在大气和水体中， 一般都比 在土壤中 更容易迁移， 这使得污染 物 质在土壤中并不像在大气和水体中那样容易扩散和稀释，因此容易在土壤中不 断积累而超标，同时也使土壤污染具有很强的地域性。土壤污染物大致可分为 无机污染物和有机污染物两大类。 无机污染物主要包括酸、碱、重金属 ( 铜、 汞、铬、锡、镍、铅等)盐类、放射性元素 ( 艳、铭)的化合物、含砷、硒、 氟的化合物:土壤中的有机污染物主要是难以降解的持久性有机污染物以及农 药。主要包括石油类物质 ( 石油烃芳香烃)、有机农药 ( d d t ，六六六、有机 磷等 、多氯联苯 ( p c b s )、内分泌干扰物质 ( 环境激素)和多环芳烃 ( p a h s ) 等。 第一章概述 2 . 1 土壤环境的污染物 重金属在土壤中一般不易随水淋滤，不能被微生物分解，所以常常在土壤 中积累，危害土壤 动物、微生物、 土壤酶 等0 7 1 。 重金属在土壤中 积累的 初期， 不易为人们觉察或注意，属于潜在危害。通过各种途径进入土壤中的重金属种 类很多， 其中 影响较大，目 前研究比 较深 入的有 h g , c d , p b , a s , c r , c u , z n , s e , n i 等。 资料调查 显示1 1 8 1 ， 香港地区由 于 汽车排放大量尾气， 致使路 边尘土 平均 含 p b 为 5 4 7 t 3 6 0 m g / k g 。 八 十 年 代 中 期 的 抽 样 调 查 显 示 【19 ， 北 京 东 郊 污 灌区 6 0 %的土壤和3 6 %的糙米存在重金属污染问题;二十世纪末的调查显示， 北京近 郊的蔬菜仍然存在明显的污染问题，朝阳区和丰台区的大白菜、黄瓜、芹菜和 番茄等蔬菜的汞、砷、铅等超过食品卫生标准，石景山区、海淀区存在明显的 铬污染。 有机污染物是目前国际上关注的热点，对农产品安全和人体健康危害较大 2 0 1 .有机 污染物的 种类 繁多，性质千差 万别， 有的容易挥发降解， 有的 不易挥 发降解，因此在土壤环境中积存的主要是那些难以迁移转化和降解的有机污染 物。如:多环芳烃类物质、有机氯、多氯联苯和环境激素及其降解产物等。珠 三角土壤调 查资 料显示有 机物污染形势已很 严重 1 0 ， 一些以前很少 涉及的 持久 性有毒有机污染物如有机氯农药、多氯联苯 ( p c b s )、多环芳烃 ( p a h s ) 和邻 苯二甲酸脂 ( p a e s ) 等污染物 质，普 遍在珠江三角洲区域的土壤、 农作物、底 泥和灌溉 水中 检出 ，其含量水平为微克 一 毫克 / 公 斤级， 最高可 达数百 毫克/ 公斤 级程度。 2 . 2 环境优先控制污染物 由于污染物种类繁多，全面治理工作量太大，为了保护环境，保障人类的 身体健康，尽快扭转环境污染的状况，国际上根据污染物的危害状况，筛选出 了一些优先控制的污染物环境优先控制污染物。其特点是难以降解、在坏 境中有一定残留水平，具有生物积累性、三致作用( 致癌、致畸、致突变) 或毒 性、可检出、 对生态 环境和人体健康构成潜在威胁。许多国家和地区都公 布了 本国优先控制污染物名单。1 9 7 5年欧共体公布的 “ 黑名单”和 “ 灰名单”有八 大类;1 9 8 0年德国公布了1 2 0种水中有害物质名单;1 9 9 6年美国环保局从7 万 多种有毒化学品中筛选出6 5 类、1 2 9 种优先控制污染物， 其中有机污染物1 1 4 种， 第一章概述 占总数的 8 8 . 4 %0 中国 环境监 测总站根据我国 有毒化学品的 污染特 征，结 合国 外的 文献资料， 提出了符合我国环境特征的环境优先污染物黑名单( 表1 . 1 ) . 表1 . 1中国 优先 控制污染物黑 名单2 1 i t a b l e 1 . 1 p r io r p o l l u t a n t b l a c k l i s t o f c h i n a 类别 名称 1 ，挥发性 卤代烃类 二氯甲 烷、三氯甲 烷、 四 氯化碳、1 , 2 一 二氯乙 烷、1 , 1 , 1 一 三氯乙烷、 1 , 1 , 2 一 三氯乙 烷、1 , 1 ,2 , 2 一 四 氯、 二氯乙烯、四氯乙烯、二 澳甲 烷 2 ，苯系物 苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯 3 ，氯 代苯类 氯苯、邻二氯苯、对三氯苯、六氯苯 4 ，多氯 联苯 5 ,酚 类化合物苯酚、 间甲 酚、 2 , 4 - 氯酚、 2 , 4 , 6 -氯 酚、 五氯酚、 对硝基酚 6 ,硝基 苯类 硝基 苯、 对硝基甲 苯、 2 , 4 一二硝基甲 苯、 三硝基甲 苯、 对硝基氯苯、2 , 4 -硝基氯苯 7 ，苯胺类苯胺、 二硝基苯 胺、 对硝基苯 胺， 2 ,6 一二氯硝基苯胺 8 ，多环芳 烃 禁、 荧蕙、 苯并( b ) 荧葱、苯并( k ) 荧葱、 、苯并( a ) 花; 荀并 ( 1 ,2 , 3 - c , d ) 花，苯并 ( g , h , i ) 花 9 ,酞酸 酷类 邻苯二甲酸酷 、邻苯二甲酸二甲醋、邻苯二甲酸二乙酷、 邻苯二甲酸二丁酷、邻苯二甲酸二辛酷 1 0 ，农药 六六六、滴滴涕、敌敌畏、乐果、对硫磷、 甲基刊 硫磷、除草醚、敌百虫 1 1 ，丙烯晴 1 2 ,硝胺类n - 亚硝基二甲胺、n一亚硝基二正丙胺 1 3 ,氰化物 1 4 ，重金属及其 化合物 砷及其化合物、铬及其化合物、锅及化合物、汞及其化合物、 镍及化 合物、 馆及 其化合物、 铜及其化合 物、 铅及其化合物、 被及 其化合物 包括1 4 类，其中有机污染物1 2 类、5 8 种，占总数的8 5 .3 %，其特点是强调污 染物的 “ 三致”作用。在这些环境优先控制污染物中，特别是那些难以通过物 第一章概述 理或生物 方法降解，在自 然界中能够长 期蓄积的 化合物 持久性有机 污染物， 己引起广泛关注。 2 . 3 持久性有机污染物 ( p o p s ) 持久 性有机污染物( p e r s i s t e n t o r g a n i c p o l l u t a n t s , p o p s ) 是指具有长期残留 性、 生物蓄 积性、半挥发性和高 毒性， 难以 通过物理、化学 或生 物方法降解， 因而能够 通过各种介质( 空气、 水和迁徙动物) 迁移到 远离释 放源的 地方， 对生 态环境和人类健康具有严重危害的有机化合物。鉴于其深远的负面影响， 近年 来，持久性有机污染物对于全球环境和人类健康的巨大危害越来越引起各国政 府、学术界、 工业界和公众的