土壤污染的.ppt

土壤污染 环境污染之 制作者 高一 10 石宜 土 字怎样来的 有没有科学意义 我国周朝时代 劳动人民从生产上就已认识 土 的实质并做出结论 周礼 指出了 万物自生焉则曰土 就是说 有植物生长的就有 土 有 土 就有植物生长 物出形也 这指出植物是从 土 里生长出来的 而且它的形态 基本上是直立向上发展的意思 说文解字 指出 土者 是地之吐生物者也 象地之上 地之中 物出形也 具体地说明了 土 字的来源 意义和形象 认识到 土 是 吐 生物的 凡是有植物生长的地方就有 土 土 字的一直 二横 形象化地表明了 土 与植物二者依存的关系 什么是 土 象地之上 地之中 表示 土 的上下两个层次 植物一部分 地上部分 在 土 的上面 一部分在 土 的里面 把植物生长与 土 之关系形象话起来 同时 二横是表示土壤的表土层与底土层的形态 一长横 一短横表明表土层与底土层二者之比不同 壤 字的来源和意义 土壤是怎么形成的 生物活动过程 最初 地壳由大块坚硬的固态岩石组成 后来 这些岩石的外层缓慢地碎裂成越来越小的碎片 最终形成了石头 卵石和沙砾 它们置于空气中 经常处于适宜的湿气里 受到适宜的太阳能的作用 起初苔藓类生物滋生进来 苔藓能分解岩石 当苔藓死后 躯体变为粉末状 这种粉末中包含它们从岩石中吸收的矿物质 经过多年堆积 变成了最初的土壤 于是不久 一些高等植物在上面依次发展起来 随着高等植物的生长 在地面以下 由于植物根的活动和腐植质逐渐增加 而形成了土壤 因而地下岩层逐渐变为土层 上述土壤形成的过程长的达几亿年 最快的也有几百万年的周期 地球运动过程 土壤的性质和肥力 土壤的性质土壤是由无机物和有机物组成的 因为土壤分布在地球表面 所以其中也含有水分和空气 这些物质的含量和性质 极大地左右着土壤的物理 化学特性 理解土壤的各种性质 必须知道构成土壤的要素和成分 就是说 必须了解土壤的组成 土壤质地土壤质地是由砂粒 粉粒和粘粒在土壤中的数量不同决定的 土壤颗粒越小越接近粘粒 越大越接近砂粒 人们按砂粒 粉粒和粘粒在土壤中的含量 将土壤分为砂土 粘土和壤土 砂土的砂粒含量高 它们之间就会有许多大空隙 这些空隙里大多有空气 有时这些空隙里有水 但是水很快通过这些空隙流失 水流过后 砂土很快又变干 粘土主要由非常小的粘粒组成 这些颗粒互相靠得很近 它们之间的空隙非常小 不含有很多空气 如果你拿起一些干粘土 就会感到它是粉末状的 湿粘土很粘 而且干得很慢 水不能很快从中流出 粘土能保持水分 当砂砾 粉粒和粘粒在土壤中比例相等时 该土壤称作壤土 壤土含有合适比例的空气 水和由动植碎片组成的腐殖质 是最佳土壤类型 土壤的三相如果抓一把土放到手掌上仔细观察 就可以注意到 有的部分松散 有的部分粘粘糊糊 这是因为在土壤中含有岩石的细小碎片 粘粒 有机物的腐解物和半腐解物 另外 在土壤中还含有水分 当以干手握住土壤时 从手变湿可以知道含有水分 把一块土放到水中 可以看到 有气泡产生并跑到空气中去 这是因为土壤孔隙中藏着的空气被水赶出的缘故 这就是说 土壤是由固体 液体和气体三种成分组成的 而把它们分别叫做土壤的固相 液相和气相 统称土壤的三相 由于土壤三相比例不同 表现为土壤的透水性 保水性 通气性以及保肥能力也不相同 土壤肥力 土壤阳离子交换量随着土壤在风化过程中形成 一些矿物和有机质被分解成极细小的颗粒 化学变化使得这些颗粒进一步缩小 肉眼便看不见 这些最细小的颗粒叫做 胶体 每一胶体带净负电荷 电荷是在其形成过程中产生的 它能够吸引保持带正电的颗粒 就像磁铁不同的两极相互吸引一样 阳离子是带正电荷的养分离子 如钙 Ca 镁 Mg 钾 K 钠 Na 氢 H 和铵 NH4 粘粒是土壤带负电荷的组份 这些带负电的颗粒 粘粒 吸引 保持并释放带正电的养分颗粒 阳离子 有机质颗粒也带有负电荷 吸引带正电荷的阳离子 砂粒不起作用 阳离子交换量 CEC 是指土壤保持和交换阳离子的能力 也有人将它称之为土壤的保肥能力 不同CEC的土壤性质不同 主要不同见下表 CEC11 50的土壤 CEC1 10的土壤 粘粒含量高 砂粒含量高 矫正一给定的pH需石灰较多 氮 钾易淋失 保持养分能力高 矫正一给定的pH需石灰较少 土壤持水量高 土壤持水量低 土壤生物一些生活在土壤里的植物和生物小到我们看不见它们 细菌或微生物是显微镜可见的生命形态 许多细菌生活在土壤里 这些细菌中有一些能致病 有一些有益处 它们以死去的动物和植物为食 能将有机物分解 所以土壤微生物能把作物不能利用的物质变为有效的养分 这是很重要的作用 除了细菌之外 还有叫做水藻的其他带状植物生活在土壤里 在土壤里还能找到叫做原生动物的用显微镜可见的动物 有许多昆虫生活在土壤里 它们中由一些终生都生活在土壤里 如白蚂蚁和蝼蛄 大多数生活在土壤中的昆虫以枯叶之类等死的植物为食 还有许多蠕虫生活在土壤里 它们是蚯蚓 线虫 对它们来说 肥沃的土壤是最佳的土壤 因为这种土壤含有大量死去的植物体 土壤的物理性质 化学性质和微生物性质土壤性质可以分为物理的性质 化学的性质和微生物的性质 这些性质和土壤的各种肥力特性有关 比如 土壤肥力特性主要的性质属性排水的好坏物理性质土壤的酸碱度化学性质动植物遗体的分解生物性质保肥力物理性质和化学性质土壤还原力的强弱化学性质和生物性质土壤的柔软性物理性质和生物性质土壤养分状况物理性质 化学性质和生物性质 土壤肥力 土壤肥力的概念 土壤肥力是指土壤为植物生长提供养分水分的能力以及优良环境条件的能力 它是土壤各种基本性质的综合表现 是土壤区别于成土母质和其他自然体的最本质的特征 也是土壤作为自然资源和农业生产资料的物质基础 土壤肥力按成因可分为自然肥力和人为肥力 前者指在五大成土因素 气候 生物 母质 地形和年龄 影响下形成的肥力 主要存在于未开垦的自然土壤 后者指长期在人为的耕作 施肥 灌溉和其他各种农事活动影响下表现出的肥力 主要存在于耕作 农田 土壤 影响土壤肥力的因素 养分因素指土壤中的养分贮量 强度因素和容量因素 主要取决于土壤矿物质及有机质的数量和组成 就世界范围而言 多数矿质土壤中的氮 磷 钾三要素的大致含量分别是0 02 0 5 0 01 0 2 和0 2 3 3 中国一般农田的养分含量是 氮0 03 0 35 磷0 01 0 15 钾0 25 2 7 但土壤向植物提供养分的能力并不直接决定于土壤中养分的贮量 而是决定于养分有效性的高低 而某种营养元素在土壤中的化学位又是决定该元素有效性的主要因素 化学位是一个强度因素 从一定意义说 它可以用该营养元素在土壤溶液中的浓度或活度表示 由于土壤溶液中各营养元素的浓度均较低 它们被植物吸收以后 必须迅速地得到补充 方能使其在土壤溶液中的浓度即强度因素维持在一个必要的水平上 所以 土壤养分的有效性还取决于能进入土壤溶液中的固相养分元素的数量 通常称为容量因素 在实用中 养分容量因素常指呈代换态的养分的数量 代换性钾 同位素代换态磷等 土壤养分的实际有效性 即实际被植物吸收的养分数量 还受土壤养分到达植物根系表面的状况 包括植物根系对养分的截获 养分的质流和扩散三方面状况的影响 生物因素指土壤中的微生物及其生理活性 它们对土壤氮 磷 硫等营养元素的转化和有效性具有明显影响 主要表现在 促进土壤有机质的矿化作用 增加土壤中有效氮 磷 硫的含量 进行腐殖质的合成作用 增加土壤有机质的含量 提高土壤的保水保肥性能 进行生物固氮 增加土壤中有效氮的来源 物理因素指土壤的质地 结构状况 孔隙度 水分和温度状况等 它们影响土壤的含氧量 氧化还原性和通气状况 从而影响土壤中养分的转化速率和存在状态 土壤水分的性质和运行规律以及植物根系的生长力和生理活动 物理因素对土壤中水 肥 气 热各个方面的变化有明显的制约作用 化学因素指土壤的酸碱度 阳离子吸附及交换性能 土壤还原性物质 土壤含盐量 以及其他有毒物质的含量等 它们直接影响植物的生长和土壤养分的转化 释放及有效性 一般而言 在极端酸 碱环境 有大量可溶性盐类存在或有大量还原性物质及其他有毒物质存在的情况下 大多数作物都难以正常生长和获得高产 土壤阳离子吸附和交换性能的大小 对于土壤保肥性能有很大影响 土壤酸度通常与土壤养分的有效性之间有一定相关 如土壤磷素在pH为6时有效性最高 当介质pH值低于或高于6时 其有效性下降 土壤中锌 铜 锰 铁 硼等营养元素的有效性一般随土壤pH值的降低而增高 但钼则相反 土壤中某些离子过多和不足 对土壤肥力也会产生不利的影响 如钙离子不足会降低土壤团聚体的稳定性 使其结构被破坏 土壤的透水性因而降低 铝 氢离子过多 会使土壤呈酸性反应和产生铝离子毒害 钠离子过多 会使土壤呈碱性反应和产生钠离子毒害 都不利于植物生长 土壤肥力的保持与提高 用地与养地相结合 防止肥力衰退与土壤治理相结合 是保持和提高土壤肥力水平的基本原则 具体措施包括 增施有机肥料 种植绿肥和合理施用化肥 以便不仅有利于当季作物的高产 而且有利于土壤肥力的恢复与提高 对于某些低产土壤 酸性土壤 碱土和盐土 要借助化学改良剂和灌溉施肥等手段进行改良 消除障碍因素 以提高肥力水平 此外还要进行合理的耕作和轮作 以调节土壤中的养分和水分 防止某些养分亏缺和水气失调 防止土壤受重金属 农药以及其他污染物的污染 因地制宜合理安排农 林 牧布局 促进生物物质的循环和再利用 防止水土流失 风蚀 次生盐渍化 沙漠化和沼泽化等各种退化现象的发生 保护森林 草原 维护生态平衡等 土壤的性质 土壤与植物生长 植物必须的营养元素 植物生长发育必需供给16种化学元素 否则植物就不能维持生命 最早发现的10种必需元素是碳 C 氢 H 氧 O 氮 N 磷 P 钾 K 钙 Ca 镁 Mg 硫 s 铁 Fe 后来由于科学实验方法的不断改进 所使用的试剂纯度和培养器皿质量的提高 减少了杂质混入营养溶液的可能性 人们发现要使植物正常生长发育 除以上10种元素外 还应包括硼 B 锰 Mn 铜 Cu 锌 Zn 钼 Mo 以及氯 Cl 这6种化学元素 所有这16种化学元素就称为必需营养元素 碳 C 氢 H 氧 O 存在于大气和水中 它们被用于光合作用 光合作用产生各种有机物 它在植物体中占大多数 二氧化碳 水或光不足都会降低作物的生长 来自土壤的13种矿质营养元素 可分成三类 大量营养元素 氮 磷 钾 中量营养元素 钙 镁 硫 微量营养元素的含量则只占干物质重量的千分之几以到十万分之几 它们是铁 硼 锰 铜 锌 钼 氯七种 由于作物利用大量营养元素数量较大 这些元素通常在土壤中容易出现短缺 中量营养元素和微量营养元素的利用量小 不常表现缺乏 但是在作物产量提高后 一些中量和微量元素也会缺乏 另一方面 各种土壤供给养分的能力是不相同的 这主要是受成土母质种类和土壤形成时所处环境条件等困素的影响 使它们在养分的含量上有很大差异 尤其是植物能直接吸收利用的有效态养分的含量更是差异悬殊 我国土壤的分布规律 土壤垂直地带性分布我国的土壤由南到北 由西向东虽然具有水平地带性分布规律 但是北方的土壤类型在南方山地却往往也会出现 这是什么原因呢 大家知道 随着海拔增高 山地气温就会不断降低 一般每升高100米 气温要降低0 6度 自然植被随之变化 土壤分布也发生相应的变化 土壤随海拔高度增加而变化的规律 叫做土壤的垂直地带性分布规律 例如 喜马拉雅山由山麓的红黄壤起 经过黄棕壤 山地灰棕壤 山地飘灰土 亚高山草甸土 高山草甸土 高山寒漠土 直至雪线 喜马拉雅山具有最完整的土壤垂直带谱 为世界所罕见 名词解释 土壤污染soilpollution 由于具有生理毒性的物质或过量的植物营养元素进入土壤而导致土壤性质恶化和植物生理功能失调的现象 土壤处于陆地生态系统中的无机界和生物界的中心 不仅在本系统内进行着能量和物质的循环 而且与水域 大气和生物之间也不断进行物质交换 一旦发生污染 三者之间就会有污染物质的相互传递 作物从土壤中吸收和积累的污染物常通过食物链传递而影响人体健康 污染物类型土壤污染物有下列4类 化学污染物 包括无机污染物和有机污染物 前者如汞 镉 铅 砷等重金属 过量的氮 磷植物营养元素以及氧化物和硫化物等 后者如各种化学农药 石油及其裂解产物 以及其他各类有机合成产物等 物理污染物 指来自工厂 矿山的固体废弃物如尾矿 废石 粉煤灰和工业垃圾等 生物污染物 指带有各种病菌的城市垃圾和由卫生设施 包括医院 排出的废水 废物以及厩肥等 放射性污染物 主要存在于核原料开采和大气层核爆炸地区 以锶和铯等在土壤中生存期长的放射性元素为主 污染物进入土壤的途径主要有 污水灌溉 用未经处理或未达到排放标准的工业污水灌溉农田是污染物进入土壤的主要途径 其后果是在灌溉渠系两侧形成污染带 属封闭式局限性污染 酸雨和降尘 工业排放的SO2 NO等有害气体在大气中发生反应而形成酸雨 以自然降水形式进入土壤 引起土壤酸化 冶金工业烟囱排放的金属氧化物粉尘 则在重力作用下以降尘形式进入土壤 形成以排污工厂为中心 半径为2至3公里范围的点状污染 汽车排气 汽油中添加的防爆剂四乙基铅随废气排出污染土壤 行车频率高的公路两侧常形成明显的铅污染带 向土壤倾倒固体废弃物 堆积场所土壤直接受到污染 自然条件下的二次扩散会形成更大范围的污染 过量施用农药 化肥 属农业区开放性的 污染物在土壤中的去向进入土壤的污染物 因其类型和性质的不同而主要有固定 挥发 降解 流散和淋溶等不同去向 重金属离子 主要是能使土壤无机和有机胶体发生稳定吸附的离子 包括与氧化物专性吸附和与胡敏素紧密结合的离子 以及土壤溶液化学平衡中产生的难溶性金属氢氧化物 碳酸盐和硫化物等 将大部分被固定在土壤中而难以排除 虽然一些化学反应能缓和其毒害作用 但仍是对土壤环境的潜在威胁 化学农药的归宿 主要是通过气态挥发 化学降解 光化学降解和生物降解而最终从土壤中消失 其挥发作用的强弱主要取决于自身的溶解度和蒸气压 以及土壤的温度 湿度和结构状况 例如 大部分除草剂均能发生光化学降解 一部分农药 有机磷等 能在土壤中产生化学降解 目前使用的农药多为有机化合物 故也可产生生物降解 即土壤微生物在以农药中的碳素作能源的同时 就已破坏了农药的化学结构 导致脱烃 脱卤 水解和芳环烃基化等化学反应的发生而使农药降解 土壤中的重金属和农药都可随地面径流或土壤侵蚀而部分流失 引起污染物的扩散 作物收获物中的重金属和农药残留物也会向外环境转移 即通过食物链进入家畜和人体等 施入土壤中过剩的氮肥 在土壤的氧化还原反应中分别形成NO N 和NH N 前两者易于淋溶而污染地下水 后两者易于挥发而造成氮素损失并污染大气 警钟常鸣 我国在人口剧增和农业低投入双重作用下 土地退化和生态平衡失调问题尤为突出 主要形式有如下几种 水土流失 土地荒漠化 土壤盐碱化 土壤退化 水土污染 我国水土流失面积达376万平方公里 其中水蚀面积179万平方公里风蚀面积188万平方公里 年损失粮食180 300万吨 耕地水土流失面积达4000万公顷 其中 坡度为25度以上且严重水土流失的陡坡耕地670万公顷 每年流失表土10亿吨 由于受自然条件的影响 有80 的水土流失未得到有效治理 黄河 长江每年由于流失土壤而带走氮 磷 钾质量达4400万吨 水土流失 我国是世界上荒漠化危害严重的国家之一 荒漠化土地面积达262 2平方公里 占国土总面积的27 3 超过全国现有耕地面积的总和 有60 的贫困县集中在沙区 目前有400万公顷农田处于沙漠威胁之中 每年因风沙造成的粮食损失达15亿吨 土壤荒漠化 土壤盐碱化 我国盐碱化土地达9913万公顷 其中现代化盐渍化土壤3693万公顷 潜在盐渍化土壤1733万公顷 在现有耕地中 次生盐渍化面积达933万公顷 由于不适当灌溉等原因 有的地区次生盐渍化面积还在扩大 主要表现在水田潜育化 土壤酸化和养分亏缺 我国南方地区水田潜育化面积有433万公顷 据1982年2400个监测点的雨水分析 酸雨频率占44 5 酸雨遍及我国22个省 市 受害耕地面积达287万公顷 全国缺钾土壤面积占耕地面积 由1949年的39 上升到1983年的46 缺磷土壤占耕地面积 由1957年的27 上升到1983年的70 土壤退化 我国现有耕地受污染面积达2667万公顷 其中受工业 三废 污染的为1000万公顷 受大气污染的为667万公顷 受农药残留和过量施肥污染的为1000万公顷 1993年我国氮肥 以N计 消耗量为2011万吨 占世界第一 有些经济发达地区氮肥用量已达350kg 公顷 据联合国粮农组织1993年统计 我国农田磷素进入水体的通量为19 5kg 公顷 比美国高8倍 氮磷污染 使湖泊出现了富营养化 水土污染 土壤污染的防治 防治土壤污染 首先应通过国家立法 健全有关环境保护的法律 标准和制度 同时应通过土壤质量监测 严格控制污染物排放 合理施用农药 化肥 禁用长残留和对人畜高毒性农药 还应对土地严重破坏的矿山和工业区进行地表景观的修复 以保持环境清洁等措施 预防土壤污染的发生 对于已经污染的土壤 一般可采取下列措施进行改良和利用 改革耕作制度 土壤中污染物的危害程度常与土壤性质密切相关 如有机氯农药在旱作土壤中的残留期可长达数年 而在水田中嫌气微生物群体的作用下 只需2至3个月即可基本消失 在水田中镉离子易形成难溶性化合物而毒害减轻 砷则相反 在水田中可形成比砷酸毒性更强的亚砷酸 因而可根据这些原理调整耕作制度 以减轻土壤污染的危害 合理利用污染土地 严重污染的土壤可改种非食用经济作物或经济林木以减少食品污染 施用石灰 磷酸盐 氧化铁等化学改良剂 可减轻土壤中重金属的毒害 采用稀酸和氯化铁处理土壤可加速排除土壤中的重金属 但具体实施时要防止污染地下水 客土或深埋等工程措施 是快速和较彻底地治理土壤污染的方法 但工程量较大 沙尘暴是怎么形成的 沙尘暴是怎么形成的 沙尘暴的形成及其大小 直接取决于风力 气温 降水及与其