环境污染的生态对策.ppt

第十五章生态环境保护环境污染防治的生态对策 环境污染是指人类活动使环境要素或其状态发生变化 环境质量恶化 扰乱和破坏了生态系统的稳定性及人类的正常生活条件的现象 环境污染的生态对策是用生态学原理和工程学手段防治环境污染 保护人类生存环境的技术科学 一 环境污染 environmentalpollution 第一节概述 环境污染物大体来自两个方面 一是来自人类的生产活动 大量人工合成的有机化合物 近200万种 以及每天约成亿吨固体废弃物排入环境 严重影响了各自然要素间的物质和能量的正常交换过程 另一方面来自人类的生活活动 如生活污水 垃圾等 据计算 人一生中 60年计算 要从外界环境吸收324吨空气 54吨水和32 4吨食物 同时也向环境排放数量大致相同的废弃物 环境污染物可分为气态 液态 固态及胶态四种状态 被污染的对象则为大气 水体 土壤及生物 环境问题已成为世界各国的主要政治问题和社会问题 这些问题都是由于人们的行动违反自然规律所致 随着生产力的发展 人类大规模的深入地改造环境 也必将引起更复杂的新的环境问题 解决环境问题的根本途径是调节人类社会活动与环境的关系 二 环境污染的防治对策环境污染的防治主要是解决从污染产生 发展 直至消除的全过程中存在的有关问题和采取防治的种种措施 其最终目的是保护和改善人类生存的生态环境 污染防治对策包括单个污染源或污染物的防治 也包括区域污染的综合防治 根据治理对象的不同 它又可分为大气污染防治 水污染防治 固体废物处理与处置 噪声和振动控制 恶臭防治 土壤污染防治等 按照不同的防治方法 又可分为物理的 化学的和生物的防治方法 一 大气污染和大气污染物1 大气污染大气污染系指大气成分的性质和数量的改变 这是由于人类活动或自然过程引起某些物质介入大气中 呈现出足够的浓度 达到了足够的时间 并因此而危害了人体的舒适 健康或危害了环境的现象 2 大气污染物大气污染物系指人类活动或自然过程排入大气 并对人或环境产生有害影响的那些物质 大气污染物的种类很多 按其存在状态可概括分为气溶胶状态污染物和气体状态污染物 第二节大气污染及其生物防治 二 大气污染物的来源和发生量根据对主要大气污染物的分类统计分析 其主要来源可概括为三大方面 燃料燃烧 工业生产过程 交通运输等 烟尘 SO2 NOx CO四种量大 面广的大气污染物发生量的统计表明 燃料燃烧 工业生产和机动车产生的大气污染物所占的比例分别约为70 20 和10 在直接燃烧的燃料中 燃煤排放的大气污染物数量约占燃料燃烧排放总量的96 其中燃煤排放的烟尘 SO2 NOx和CO的数量占燃料燃烧排放的比例分别约为99 93 81 和97 各种工业生产过程产生的大气污染物因工艺 流程 原材料 燃料 操作管理条件和水平等的不同而不同 其种类 数量 组成成分 特性等差别很大 排放量虽然仅占大气污染物总排放量的1 5左右 但由于排放点较集中 浓度较高 所以对工矿区或局部地区的大气污染较为严重 三 大气污染的危害 1 对人体健康的影响大气污染对人体健康的危害表现在多方面 但主要表现为引起呼吸道疾病 人与低浓度污染物长期接触时 会引起慢性支气管炎 支气管哮喘 肺气肿及肺癌等病症 有些污染物会缓慢地损害肺的换气机能和血色素的输氧机能 2 对植物的危害其危害表现为三种情况 高浓度影响下产生急性危害 使植物叶表面产生伤斑 坏死斑 或使叶片枯萎脱落 低浓度长期影响下产生慢性危害 使植物叶片褪绿 不可见危害指在低浓度污染物影响下 植物外表不出现受害症状 但生理机能已受影响 使植物品质变劣 产量下降 此外 还产生间接影响 表现为由于植物生长发育减弱 降低了对病虫害的抵抗能力 因此在大气污染严重地区 植物受病虫害也较严重 对植物生长危害较大的主要是二氧化硫 氟化物和光化学烟雾 四 大气环境质量标准大气环境质量标准是以保障人体健康和生态系统不受破坏为目标 对大气环境中多种污染物所规定的含量限度 我国空气污染物浓度限制有三级标准 大气环境质量区分为三类 一类区 为国家规定的自然保护区 风景游览区 名胜古迹和疗养地等 二类区 为城市规划中确定的居民区 商业交通居民混合区 文化区 名胜古迹和广大农村等 三类区 为大气污染程度比较重的城镇和工业区以及城市交通枢纽 干线等 一类区一般执行一级标准 二类区一般执行二级标准 三类区一般执行三级标准 凡位于二类区内的工业企业 应执行二级标准 凡位于三类区内的非规划的居民区 应执行三级标准 五 大气污染的综合防治对策1 制订合理的环境规划制订环境规划时 应根据工业布局 能源消耗 城镇建设 人口密度 生态系统的承受力等 制订切实可行的合理的环境规划 特别是有关保证大气质量的环境规划 对规划的要求是 把污染源与治理措施统一考虑 把环境目标与基本建设统一考虑 把近期环境状况与长远规划统一考虑 以便在经济日益发展的情况下 不断改善大气环境条件 2 利用大气的自净能力通过大气的稀释 扩散 氧化 还原等物理 化学作用 可使大气中的污染物逐渐消失 这种现象为大气的自净能力 例如 排入大气中的CO 经稀释扩散浓度降低 再经氧化变为CO2 被绿色植物吸收后 空气成分恢复原来的状态 因此 充分掌握大气的自净能力 可降低污染物浓度 减少污染危害 如在一定区域内植树造林 增加绿地面积 不仅改善环境 还能调节空气 吸收粉尘和有害气体 可提高大气的自净能力 3 减少污染物排放总量大气污染物的产生与工业生产的原料和燃料直接相关 为了减少和控制污染物排放总量可采取 改变生产工艺 采取无害工艺 改变能源结构 尽可能采用无污染或低污染能源 严格选择原料和燃料 尽可能使用低硫少灰的燃料 在燃烧一定的情况下 改进燃料方法 降低有害物的排放 实行集中供热 提高热效率 减少污染 改变居民用煤做饭的状况 大力发展能源煤气化和电气化 以减少分散污染源 4 治理主要污染物在采取上述措施后 若某个区域内有害物的排放仍有可能超过排放标准 则应采取治理措施 通常采取的措施有工程措施和生物措施 工程措施中控制悬浮微粒和飘尘的技术有重力沉降 旋风除尘 静电除尘 过滤除尘 湿式除尘等 对其有害气体的治理则采用吸收净化 吸附净化 膜分离法和催化转化等方法 生物措施是采用绿色植物净化空气的方法 六 绿色植物对大气污染物的净化作用绿色植物是生态平衡的支柱 绿色植物不仅能美化城市 吸收二氧化碳制造氧气 而且具有吸收有害气体 吸附尘粒 杀菌 改善小气候 避震 防噪音和监测空气污染等多方面的长期和综合效果 生物防治是治理大气污染的一种有效持久的方法 很多植物能够吸收空气中的有毒有害物质 并将这些物质在体内进行分解 转化为无毒物质 1 绿色植物对有害气体的吸收作用绿色植物吸收有害气体主要是靠叶面进行的 据试验 1万m2的高大森林 其叶面积可达75万m2 1万m2的草坪 其叶面积为22 28万m2 庞大的叶面积在净化大气方面起到了重要的作用 但大气中有害气体超过了绿色植物能承受的浓度 植物本身也会受害 甚至枯死 只有对有害气体抗性强 吸收量大的绿色植物才能在大气污染较严重的地区顽强地生长 并发挥其净化作用 几种典型抗性树种 如果空气中的有毒物质 如SO2 达到十万分之一时 人就不能长时间工作 当它的浓度达到万分之四时 人就会中毒死亡 而很多植物在这种环境中仍能正常生长 生态学家曾采集了多种抗污能力较强的植物进行分析 发现木槿叶片中的含氯量及粘附在叶片上的氯量很多 并且它对SO2也有很强的抗性 SO2对木槿的叶肉细胞危害极小 木槿有 天然解毒机 之称 榆树对空气中的尘埃有过滤作用 据测定 它的叶片滞尘量为每平方米12 27g 有 粉尘过滤器 之称 同时 榆树对大气中的SO2等有毒气体也有一定的抗性 泡桐是我国著名的速生用材树种之一 它的树干挺直 树冠庞大 叶大多毛 分泌粘液 能吸附粉尘 净化空气 并且对SO2 Cl2 HCl HF 硝酸雾等有毒气体有较强的抗性 被称为 天然吸尘器 黄杨枝繁叶茂 四季常青 是常见的庭园观赏树木 由于它的叶片有革质 表皮细胞有较厚的角质层 所以对SO2 Cl2 H2S HF等有很强的抗性 还有吸除毒气 净化空气的本领 它的吸氯量和抗性都很强 夹竹桃也是一种抗污能力很强的树种 夹竹桃的叶面有蜡质 既有很强的耐旱能力 又能在毒气和尘埃弥漫的恶劣环境中照常生长 据试验 在SO2强污染环境中 一般植物均会花落叶枯 而夹竹桃仍枝繁叶茂 生长正常 它对粉尘 烟尘也有较强的吸附力 每平方米叶面积能吸附灰尘5g 因而被誉为 绿色吸尘器 不同的树种对不同的污染气体的抵抗能力和吸收量差别较大 1 对SO2的吸收大气中的SO2主要来源于燃料燃烧和化肥 硫酸等工业产生的废气 硫是植物所需要的营养元素之一 在非污染地区 一般叶中S的含量为0 1 0 3 干重 左右 对SO2吸收能力较强的树木有垂柳 加杨 山楂 洋槐 云杉 桃树等15余种 对SO2吸收能力中等的有侧柏 桧柏 紫穗槐 金银木等10余种 2 对HF的吸收HF主要来自化肥 冶金 电镀等工业产生的废气 HF使植物受害的原因主要是积累性中毒 接触时间的长短是危害植物的重要因素 植物对HF抗性强的植物主要有40余种 如白皮松 松柏 侧柏 银杏 枸树 胡颓子等 植物吸收HF净化大气的作用是很明显的 植物对HF的最大吸氟量可达1000ppm以上 不同植物的最大吸氟量一般相差约2 3倍 美国某研究所对100种植物进行4500次以上的分析 证明植物吸氟量因种类 年龄等而异 由于树叶 蔬菜 花草等植物都能吸收大量的氟 人食用了含氟量高的粮食 蔬菜就会引起中毒 牲畜食用了含氟量高的饲料 蚕吃了含氟量高的桑叶也会引起中毒 所以 在氟化氢污染比较严重的地区 不宜种植食用植物 而适于种植多种非食用的树木 花草等植物 3 对Cl2的吸收Cl2是一种具有强烈臭味的黄绿色气体 主要来自化工厂 制药厂和农药厂 植物对氯气有一定的吸收和积累能力 在氯气污染区生长的植物 叶中含氯量往往比非污染区高几倍到几十倍 每万平方米植物的吸氯量为 柽柳140kg 皂荚80kg 刺槐42kg 银桦35kg 兰桉32 5kg 华山松30kg 桂香柳26kg 构树20kg 垂柳9kg 4 植物对其他有害气体的吸收有关单位测定了汞蒸气源附近一批植物叶中的含汞量 每克干重叶中的含汞量 毫微克 为 夹竹桃96 棕榈84 樱花 桑树均为60 大叶黄杨为52 美人蕉为19 2克 广玉兰和月桂均为6 8 而所有清洁对照点的植物中都不含汞 一些国外资料也报道烟草叶子吸汞量可高达0 47 即使吸收了如此数量的汞 也只出现轻微症状 是净化汞蒸气的极好植物 但吸汞后的烟草不宜再供人吸用 有关试验单位曾测定铅烟环境下植物叶中的含铅量 每克干重叶中的含铅量 毫微克 为 大叶黄杨为42 6 女贞 榆树为36 1 石榴 枸树为34 7 刺槐为35 6 且均未表现受害症状 试验还说明 大多数植物都能吸收臭氧 其中银杏 柳杉 樟树 青冈栎 夹竹桃 刺槐等10余种树木净化臭氧的作用较大 很多植物都能直接从空气中吸收NH3以满足所需总氮量的10 20 如大豆幼苗一昼夜能吸收NH370 g 2 绿色植物的减尘作用绿色植物都有滞尘的作用 其滞尘量的大小与树种 林带 草皮面积 种植情况以及气象条件等均有密切的关系 1 树木 绿地的吸尘量树木滞尘的方式有停着 附着和粘着三种 叶片光滑的树木其吸尘方式多为停着 叶面粗糙 有绒毛的树木 其吸尘方式多为附着 叶或枝干分泌树脂 粘液等 其吸尘方式为粘着 绿色树木减尘的效果是非常明显的 一般来说 绿化树木地带比非绿化的空旷地飘尘量要低得多 根据北京地区测定 绿化树木地带对飘尘的减尘率为21 39 而南京测得的结果为37 60 因此 有人讲森林是天然的吸尘器 并且由于树木高大 林冠稠密 因而能减小风速 也就可使尘埃沉降下来 绿地也能起减尘作用 生长茂盛的草皮 其叶面积为其占地面积的20倍以上 同时 其根茎与土壤表层紧密结合 形成地被 有风时也不易出现二次扬尘 对减尘有特殊的功能 据我国北京地区测定 在微风情况下 有草皮处大气中颗粒物浓度为0 20mg m3左右 在有草皮的足球场 比赛期间大气中颗粒物浓度为0 88mg m3左右 而裸露地面的儿童游戏场 大气中颗粒物浓度高达2 67mg m3 在有4 5级风时 裸露地面处的颗粒物浓度可高达9mg m3 联合国生物困生态与环境保护组织规定 城市居民每人约需60m2的绿地 住宅区绿地每人要保持28m2 世界上许多国家都非常重视绿地的建设 例如 波兰华沙 30a前还是一座缺乏绿色植物的城市 现在市内有公园95个 18 9万亩绿地 大街两侧都是草坪 城郊有100万亩森林和防护林带 人均绿地面积达90m2 澳大利亚的堪培拉 现绿地已占该城面积的58 5 人均绿地70 5m2 其他如维也纳70m2 斯德哥尔摩68 3m2 东柏林50m2 平壤47m2 华盛顿45 7m2 莫斯科44m2 巴黎24 7m2 伦敦22 8m2 但是 我国由于种种原因 城市绿地面积很少 据55个城市调查的平均值计 人均在3m2以下的有41个城市 占总数的74 5 为了减轻大气污染 保障人体健康 必须加速城市和厂矿区的绿化 增加人均绿化定额 2 防尘树种的选择树叶的总叶面积大 叶面粗糙多绒毛 能分泌粘性油脂或汁浆的树种都是比较好的防尘树种 如核桃 毛白杨 构树 板栗 臭椿 侧柏 华山松 刺楸 朴树 重阳木 刺槐 悬铃木 女贞 泡桐等 3 绿色植物的杀菌作用大气中散布着各种细菌 通常尘粒上附有不少细菌 通过绿色植物的减尘作用 也就减少了空气中的细菌 同时 绿色植物本身也具有杀菌作用 杀菌能力强的树种如表7 12所示 根据有关研究部门测定 在人流少的绿化地带和公园中 空气中细菌量一般为1000 5000个 m3 但在公共场所或热闹的街道 空气中的细菌量可高达20000 50000个 m3 基本没有绿化的闹市区比行道树枝叶浓密的闹市区空气中的细菌量要增加0 8倍左右 4 绿色植物吸收二氧化碳放出氧气的作用绿色植物是吸收CO2 放出O2的天然加工厂 通常1万m2的阔叶林在生长季节一天能消耗一吨CO2 放出0 73吨O2 如果成年人每天呼吸需氧气0 75kg 排出CO20 9kg 则每人需有10m2的森林面积 就可消耗其呼吸排除的CO2 并供给需要的O2 据有关材料说明 生长良好的草坪 在进行光合作用时 每平方米每小时可吸收CO21 5克 所以白天如有25m2的草坪就可以把一个人呼出的CO2全部吸收 由此可以看出 绿色植物 特别是树木能吸收利用大量的CO2并放出氧气 这对全球生物的生存与气候的稳定有着很大的影响 此外 绿色植物还有减弱噪声 吸滞放射性物质的作用 有关试验说明 40m宽的林带可以减低噪声10 15dB 城市公园中成片林带可把噪声减少到26 43dB 使之对人接近无害的程度 比较好的隔声树种有 雪松 桧柏 龙柏 水杉 悬铃木 梧桐 垂柳 云杉 山核桃 柏木 臭椿 樟树 榕树 柳杉 栎树 桂花 女贞等 南京地区的试验表明 绿色植物减弱噪音的效果与防声林带的宽度 高度 位置 配置方式以及树种等有密切的关系 林带宽度在城市中以6 15m为宜 在郊区以15 30m为宜 如能建立多条窄林带则效果更好 林带中心的高度最好在10m以上 林带应靠近声源 而不要靠近受声区 一般林带边沿至声源的距离在6 15m之间效果最好 林带以乔木 灌木和草地相结合 形成一个连续 密集的障碍带 效果会更好 绿色植物也具有吸滞放射性物质的作用 据有关试验表明 在有辐射性污染的厂矿周围 设置一定结构的绿化林带 可明显地防止和减少放射性物质的危害 杜鹃花科的一种乔木在中子 伽玛混合辐射剂量超过15000拉德时 仍能正常生长 说明绿色植物抗辐射的能力是很强的 5 森林对大气污染的防治作用目前全世界尚有森林面积约28亿公顷 仅占陆地面积的22 由于森林具有再生性 在非彻底破坏的情况下 它可以自身重建 恢复起来 森林年固定太阳能约123 31兆焦耳 吸收二氧化碳1106 25亿吨 水分221250亿吨 释放氧气有737 5亿吨 森林还能把大量的土壤液态水变为汽态水 散发到大气中去 森林的这些作用都对大气的组成起着调节作用 因此说 森林是自然环境的调节器 对防治大气污染起着至关重要的作用 我国是一个森林稀少 生态环境日趋恶化 各种自然灾害相当频繁的国家 为此 我们国家也非常重视森林保护和绿化工作 自新中国建立后 由北而南相继营造固沙林 农田防护林 水土保持林等 在重点地区取得了改善生态环境 护田增产等多种效益 净化防护林带一般宜布置在污染源烟囱高度15 20倍的距离以外 在污染源与生活区之间 因为在该范围内污染物浓度最高 林带疏密度要合适 密而宽的林带可以完全不透风 含污染物的气流常从树冠越过而得不到净化 过稀 过窄的林带净化效果太差 最好的林带结构是疏密适度 下部适当通风 当气流将通过林带的最后部分时 则林下密度增大 迫使气流向上抬升 穿过林冠 增加植物与气流接触面积 达到最大限度的净化效果 林带愈高 防护的范围愈宽 林带宽度一般以30 40m左右为宜 正在兴建的五大防护林体系将对改善生态环境起重大作用 这五大防护林体系包括 西北 华北北部 东北西部 简称 三北 防护林体系工程 长江中上游防护林体系工程 沿海防护林体系工程 太行山绿化工程 平原绿化工程 五大防护林体系是由多种类型的防护林相结合 防护林与薪炭林 用材林 经济林相结合 乔灌草相结合 保护天然林与人工造林 封山育林 飞机播种相结合 形式上表现为片 网 带相结合的以木本植物群落为主的综合体 纳入上述五大防护体系的建设范围共达578万km2 占国土面积的60 2 囊括了我国的主要水土流失区 风沙区和多灾区 因此 五大防护林带建成后 约可保护9亿亩农田能够稳产高额丰收 世界上水土流失最为严重的黄土高原与长江中上游的水土流失区的水土流失将被控制 东部地区的流沙将得到根治 生态环境将得到根本性的改善 在绿化工作中应注意以下几个原则 1 常绿树与落叶树配合 使各个季节都能起到净化作用 2 速生树与慢生树结合 前者易取得绿化效果 但寿命短 因此要考虑若干年后用慢生树种接替速生树种 3 骨干树种与其他树种相结合 目的是使城市绿化树种丰富多彩 各有特色 4 乔 灌 草 藤相结合 立体绿化 以增加单位土地面积上的叶面积指数 提高净化效率 在有条件的地区 要建设屋顶花园 5 尽量采用树型美观 没有病虫害和特殊气味的乡土植物 土壤的污染与净化生态系统中 土壤子系统是人类赖以生存的最重要的自然资源之一 占世界人口l 5的中国 其耕地面积却只占世界的7 人均耕地面积仅为世界人均耕地面积的1 4 且可开垦的土地资源严重不足 因此 我国土地资源并不丰富 与国土面积相当的加拿大 美国相比 我国人均耕地面积就更为贫乏 另一方面 近年来随着城市化和工业化的加速 我国土地资源迅速锐减 例如 1993年我国耕地减少3 227 105hm2 这与整个青海省的耕地面积相当 第四节土壤污染及生物防治 同时 近年来我国土地资源还面临着生态环境不断恶化的威胁 土地沙漠化 水土流失仍在加剧 致使长江有成为第二条黄河的危险 由于各种人为因素而废弃的土地累计已超过2亿亩 矿山开采 固体废弃物的堆放等占用土地面积达3 3 106hm2 随着三废排放和农业化学化 我国农田受到重金属 农业化学品 酸雨沉降 放射性物质 矿物油及致病微生物等因素所污染的面积已达3亿亩 相当于总耕地面积的1 5 土壤地球物理化学的自然形成过程极其缓慢 一般每百年以0 5 2cm厚度的速率进行 这就意味着土壤资源一旦遭到污染或人为干扰后将很难在短期内得以恢复 因此 如不及时采取科学有效的管理和防治措施 我国受污染农田面积将进一步扩大 耕地面积将进一步减少 我国生态环境压力将处于极其危险的境地 土壤生态系统的稳定与否将直接关系到我国农业的可持续发展 一 土壤污染和土壤污染物1 土壤污染土壤污染是指人类活动所产生的物质 污染物 通过多种途径进入土壤 其数量和速度超过了土壤容纳的能力和土壤净化速度的现象 土壤污染可使土壤的性质 组成及性状等发生变化 使污染物质的积累过程逐渐占据优势 破坏了土壤的自然动态平衡 从而导致土壤自然正常功能失调 土壤质量恶化 影响作物的生长发育 以致造成产量和质量的下降 并可通过食物链引起对生物和人类的直接危害 另一方面 土壤系统具有一定的自净能力 土壤自净作用是指以各种方式进人土壤的污染物 通过土壤的物理 化学和生物学的复杂作用 使污染物质逐渐转化 减毒 消失 最终使土壤恢复到原有的生态功能的过程 土壤自净能力不是无节制 无限度的 这取决于该土壤系统的容量大小 土壤容量是指土壤对污染物的最大承受能力或负荷量 当进入土壤系统的污染物质的量低于土壤容量时 土壤能发挥正常的净化作用 不被污染 但如果污染物的量超过土壤容量时 就会产生土壤污染 由此可见 土壤是否被污染及其污染的程度如何主要取决于污染物输入量和土壤系统的自净能力大小 2 土壤中污染物质的来源和种类 1 土壤污染物的来源土壤污染的发生特征是与土壤所处的地位和功能相联系的 其污染物主要来自两个方面 人为污染源 土壤污染物主要来自工业和城市的废水和固体废物 农药和化肥 牲畜排泄物 生物残体及大气沉降物等 自然污染源 在自然界中某些矿床或物质的富集中心周围 经常形成自然扩散晕 而使其附近土壤中某些物质的含量超出土壤正常含量范围 而造成的土壤污染 2 土壤污染物的种类土壤的污染源是十分复杂的 所以土壤污染物的种类也极为繁多 有化学污染 物理污染 生物污染和放射污染等 其中以土壤的化学污染最为普遍 严重和复杂 化学污染物质可分为无机污染物和有机污染物两大类 a 无机污染物土壤中的无机污染物包括对生物有危害作用的元素和化合物 主要是重金属 放射性物质 营养物质和其他无机物质等 重金属有汞 镉 铅 砷 铜 锌 钴 镍 硒等 放射性物质主要指铯 锶 铀等 营养物质主要指氮 磷 硫 硼等 其他物质主要指氟 酸 碱 盐等 b 有机污染物土壤中的有机污染物是化学农药 目前在世界范围内大量使用的农药约50余种 有有机氯类 有机磷类 氨基甲酸酯类 苯氧羧酸类 苯酰胺类等 石油 多环芳烃 多氯朕苯 甲烷等也是土壤中常见的有机污染物 c 生物污染物例如肠细菌 炭疽杆菌 蠕虫类等侵入土壤 它们的大量繁衍 对人体健康或生态系统均产生不良影响 二 土壤污染的发生途径污染物可通过多种途径进入土壤 主要发生类型为四种 1 大气污染型污染物来源于污染大气 污染物主要集中在土壤表层 其主要污染物是大气中的SO2 NOx和颗粒物等 它们通过沉降和降水而降落地表 如由于大气中SO2等酸性氧化物使雨水酸度增加 可引起土壤酸化 破坏土壤肥力与生态系统的平衡 各种大气飘尘 包括重金属 非金属有毒有害物质及放射性散落物等降落地面 会造成土壤的多种污染 2 水污染型城乡工矿企业废水和生活污水 未经处理不实行清污分流 就直接排放 会使水系和农田遭到污染 特别是在水源不足的地区 引用污水灌溉 常使土壤受到重金属 无机盐 有机物和病原体的污染 并影响到作物 蔬菜的质量 3 固体废弃物污染型主要是工厂矿山的尾矿废渣 污泥和城市垃圾等作为肥料施用或在堆放过程中通过扩散 降水淋洗等直接或间接地影响土壤 我国工业固体废物产生量每年均在6亿t以上 综合利用率不超过45 约50 被储存起来 每年有2千多万t被排放到自然环境中 4 生物污染型利用未经消毒灭菌的生活污水 医院污水 粪便等对土壤进行灌溉时 可能使土壤受到有害微生物的污染 成为某些病原菌的栖息繁殖基地 进而影响人体健康 5 农业生产污染型农业生产中由于一些重金属 农药 化肥的不当使用 容易使一些污染物迁移积累到土壤系统中 使其受到一定程度的污染 其污染程度与化肥 农药的数量 种类 利用方式及耕作制度等有关 残留在土壤中的农药和氮 磷等化合物在地面径流或土壤风蚀时 就会向其他地方转移 扩大土壤的污染范围 上述土壤污染类型是相互联系的 它们在一定的条件下可以相互转化 固体废弃物污染型可以转化为水污染型和大气污染型 农业污染型本身就是固体废弃物污染型 大气污染型及水污染型 三 土壤污染的特点曾经在很长一段时间内 土壤污染未得到足够的重视 这主要是对土壤污染的特点和其危害性认识不足所致 土壤污染有以下几个特点 1 隐蔽性和潜伏性大气 水体污染比较直观 严重时通过人的感官即能发现 而土壤污染往往以食物链方式通过粮食 蔬菜 水果 肉食性动物等最后进入人体而影响人体健康 因此这是一个逐步累积过程 具有隐蔽性和潜伏性 日本镉污染引起的骨痛病即是一个典型例证 2 不可逆性和长期性土壤一旦遭到污染极难恢复 土壤重金属污染是一个不可逆过程 许多有机化学物质污染也需相当长的降解时间 如沈阳抚顺污灌区发生的石油 酚类和镉污染 造成大面积的土壤毒化 水稻矮化 稻米异味等现象 经过十多年的艰苦治理 采用客土 深翻 清洗 选择不同作物品种等有效措施才逐步恢复其部分生产能力 3 后果严重性土壤污染一般通过食物链危害动物和人类健康 例如土壤氟污染 在包头钢铁厂周围受氟污染的牧草含氟量高达330mg kg 羊患氟骨病发病率在95 以上 大牲畜发病率在60 以上 再如有机氯农药 666 DDT等 由于其降解缓慢 虽世界各国已在较长一段时间前就已禁止生产和使用 但它们对环境和生物的危害还会在很长一段时间内存在 四 土壤净化与土壤污染防治 一 土壤净化1 土壤净化从广义上理解土壤净化 是指污染物质进入土壤后 经生物和化学降解变为无毒害物质 以及通过化学沉淀 络合和螯合作用 氧化还原作用变为不溶性化合物 或是为土壤胶体牢固地吸附 植物难以利用而暂时退出生物小循环 脱离食物链或被排出土壤之外的作用 狭义的土壤自净 主要是指微生物对有机污染物质的降解作用 以及使污染化合物转变为难溶性化合物的作用 土壤净化能力决定于土壤的物质组成和其他特性 也和污染物质的种类和性质有关 不同类型的土壤 其净化能力 即对污染物质的负荷量或容纳污染物质的容量 是不同的 土壤对不同污染物质的净化能力也是不同的 2 土壤净化的机理在土壤生态系统中 土壤生物特别是微生物能分解有机废物 使之矿化为无机营养物质 供给植物生长 发育的需要 这是土壤形成的基础 也是土壤净化的主要原因 再者 绿色植物不仅在光合作用过程中吸收空气中的CO2 放出O2 而且具有净化大气中尘埃 气溶胶 重金属和有机污染物以及细菌等的功能 同时 绿色植物的根还有吸收土壤中某些污染物的作用 这也是土壤生态系统净化功能的重要组成部分 因此 土壤生态系统往往被看成是高效的 活过滤器 其净化功能主要由下列要素组成 绿色植物根系的吸收 转化 降解和生物合成作用 土壤中的细菌 真菌和放线菌等微生物的降解 转化和生物的固定化作用 土壤的有机 无机胶体及其复合体的吸收 络合和沉淀作用 土壤的离子交换作用 土壤和植物的机械阻留作用 土壤的气体扩散作用 土壤的净化能力受气候和其他环境条件的影响 在温暖的植物生长季节 对生物可降解的有机污染物 上述要素中 项起主要作用 对无机盐类 营养元素和重金属等污染物 项起重要作用 对那些易挥发的或者可以转化为气态污染物的 则 项起主导作用 土壤的净化功能目前正在被广泛应用到环境治理方面 二 土壤污染的防治土壤的特性是复杂的 一旦受到污染 尤其是重金属污染 治理非常困难 因此 在大力发展工农业生产的同时 应以预防为主 防止土壤污染 保护好农业环境 防治措施包括 1 控制和消除污染源上面已经提到土壤污染源以四种不同的途径进入土壤 即大气 水 固体废物和农业途径 因此 必须注意和严格限制污染物质进入土壤 2 土壤污染治理的生态对策这是控制和消除污染物进入农业生态系统的积极有力的措施 1 控制农药污染的生态措施农药使用后大部分直接落入土壤中 其次为植物吸收或飞扬到大气中 或随水流走 并有相当数量的农药残留在土壤中 如连续使用残留性大的农药 农药在土壤中的浓度要逐年增加 但残留量不是无限的增加 土壤中的农药在多数情况下呈指数函数减少 因此 连年使用农药 经若干年后也会达到平衡状态 农药在土壤中的残留受土壤质地 土壤含水量 土壤有机质及土壤其他特性的影响 如长期淹水的土壤可以加速666和二苯醚 五氯酚的降解 666在淹水条件下50天即有90 以上被降解 砂土吸附较弱 可使农药加速蒸发 目前 我国已严禁使用有机氯农药 正在研制高效 低毒 低残留的农药代替 1 有害生物生态防治技术就是利用生态系统中各种生物之间相互依存 相互制约的关系和某些生物学特性来防治有害生物 由于长期使用化学农药 一些害虫已经产生很强的抗药性 许多害虫十分猖獗 另外 所使用的农药又有很大一部分进入环境 严重污染水体 大气和土壤 并通过食物链富集进入人体 危害人体健康 利用有害生物的生态防治技术就能有效避免上述缺点 目前有害生物生态防治技术主要有以下几个方面 农业措施 a 利用轮作 间 混作等种植方式控制病 虫 草害 轮作是通过不同作物茬口特性的不同 减轻土壤传播的病害 寄生性或伴生性害虫 草害等 其效果甚至是农药不能达到的 间作及混作等是通过增加生物种群数目 控制病 虫 草害 如玉米与大豆间作造成的小环境 因透光通风好 可减轻大小叶斑病 黏虫 玉米螟的危害 又能减轻大豆蚜虫发生 b 通过收获和播种时间的调整可防止或减少病 虫 草害 各种病 虫 草都有其特定的生活周期 通过调整作物及收获时间 打乱害虫食性时间或错开季节 可有效地减少危害 c 培育和应用抗性品种 利用寄生植物的抗性原理 通过常规育种 杂交育种和分子育种等多种育种技术和方法 培育有妨碍病菌侵袭或蔓延 有妨碍害虫产卵取食或栖息特性的抗病虫农业优势生物品种或品系 目前通过转基因的途径已培育出许多抗虫农作物品种如抗虫棉 抗虫稻等 d 利用天敌在生态治理上要发展生物防治技术 即以虫治虫和以菌治虫的方法 在有害生物生态防治技术体系中 利用天敌防治有害生物 的方法 应用较普遍 每种害虫一般都有一种或几种天敌 能有效地抑制害虫的大量繁殖 利用这一生态学现象 可以建立新的生物种群之间的平衡关系 目前用于生物防治的生物 天敌 可分为三类 捕食性生物 这类天敌主要通过捕食害虫达到防治的目的 主要包括草蛉 瓢虫 步行虫 食蚊鱼 蜘蛛 蛙 蟾蜍以及许多益鸟等 养鸭治水稻虫害 寄生性生物 这类天敌主要通过寄生害虫达到防治的目的 主要包括寄生蜂 寄生蝇等 例如 目前大量利用的赤眼蜂就是人工繁殖释放用以防除玉米螟虫等 用金小蜂防治棉红铃虫 已收到显著效果 病原微生物 这类天敌主要通过引起害虫致病达到防治的目的 主要包括苏芸金杆菌 杀螟杆青虫菌 乳状芽孢杆菌 绿僵菌 自僵菌以及某些病毒等 例如 目前己发现苏芸金杆菌对200种以上的农 林害虫有杀灭效果 已广泛地应用防治松毛虫 菜青虫 苹果巢蛾 毒蛾 玉米螟等害虫 2 土壤农药污染防治的其他措施在自然条件下残留农药被土壤消除的速度极为缓慢 由于农药的化学组成 土壤的具体性质及作物类型不同 因此在进行残留农药污染治理时应根据具体条件采取相应的治理措施 例如 土壤中埋入活性炭可降低磺乐灵或伏草隆在土壤中的活性 接种某些微生物于土壤可促进麦草畏 草灭平等除草剂的分解 利用化学添加剂可控制土壤中农药的累积 改变农药的吸附 迁移 淋溶 挥发 扩散等行为特性 通过土壤翻耕使残留农药和土壤混合 从而增强土壤对农药的吸附 稀释和解毒作用 田间大量灌水可使土壤中农药残留从根层淋失 除此以外 合理使用农药 制定施药安全间隔期 采用合理耕作制度 发展新农药也是防治土壤农药污染不可忽视的重要环节 2 控制重金属污染的生态措施目前 治理土壤重金属污染的途径主要有两种 一种途径是改变重金属在土壤中的存在形态 使其固定下来 以此来降低它在环境中的迁移性和生物可利用性 另一种是将土壤中重金属通过各种方式去除掉 在防治措施上 应采取以防为主 综合治理的方针 可采用改种法 即在重金属污染的土地上经过改换作物类型或品种仍可维持农业生产 抑制吸收法 即采用合理的农业措施 可以减少农作物对重金属的吸收 土壤改造法 即在污染不太重的土壤上 采用深耕的办法使上下层混合 降低耕层中重金属的含量 也可用深耕倒换土层的办法 使上层土淹入下层 生物改良法 即种植某些具有很高富集重金属的作物 通过植物吸收作用 可以降低土壤中的某些重金属 1 利用细菌降低土壤中重金属的毒性细菌产生的一些酶类能将某些重金属还原 且对Cd Co Ni Mn Zn Pb Cu等具有一定的亲合力 如Citrobatersp 产生的酶能使U Pb Cd形成难溶磷酸盐 有的菌种能将硒酸盐和亚硒酸盐还原为胶态晒 将二价铅转化为胶态铅 胶态硒和胶态铅不具毒性且结构稳定 2 应用植物去除土壤中的重金属在长期的生物适应进化过程中 少数生长在重金属含量较高土壤中的植物产生了适应重金属胁迫的能力 这些植物对重金属胁迫的适应方式有3种 即 1 不吸收成少量吸收重金属元素 2 将吸收的重金属结合在植物地下部分使其不向地上部分转移 3 大量吸收重金属元素并保存在体内 同时植物仍能正常生长 因此可利用第三种类型植物 通过栽种绿化树 薪炭林 草地 花卉和棉麻作物等去除重金属 例如英国发现某些植物加高山萤属类等 可吸收高浓度的Cu Co Mn Pb Se Cd Zn等重金属元素 据现有的研究资料发现 禾本科 石竹科 茄科 十字花科 蝶形花科 杨柳科等科中的部分植物种具有这一特性 目前利用自然生长的抗性植物进行重金属污染土壤的治理还未取得较理想的结果 这主要因为超量重金属积累植物一般只能积累某些元素 且植物种受到不同地理气候条件的限制 目前 大多学者都试图通过基因工程的新方法来获得超量积累 生长迅速的植物种类 例如通过引入金属硫蛋白基因或引入编码MerA 汞离子还原酶 的半合成基因以及其他与重金属耐性有关的基因 以此来提高植物对金属的耐受性 最后通过这些超量积累植物来回收污染土壤中的重金属元素 达到对重金属污染土壤的治理 除了重金属外 植物还可以净化土壤中的其他污染物如砷类化合物 石油化工污染 氯代溶剂 农药