14章--土壤污染修复类型-《环境土壤学》.ppt

第13章污灌 工矿和设施农业土壤污染修复 第一节污水灌溉对土壤的污染与防治第二节工矿区污染土壤修复与利用第三节设施农业土壤质量规划与防治 第一节污水灌溉对土壤的污染与防治 污水灌溉 一般指使用经过一定处理的污水灌溉农田 森林和草地 污水灌溉可分为纯污水灌溉 清污混灌和间歇污水灌溉 一 国内外污水灌溉现状 2 1中国的污水灌溉现状我国自1957年开始污水灌溉实验工作 北京 天津 西安 抚顺 石家庄等城市先后开辟了大型污水灌溉区 随着废污水排放量日益增多 以及农业用水日渐紧张 许多大 中城市近郊和工矿区附近的农田越来越多利用污水灌溉 由于污水灌溉管理工作跟不上 大部分灌区灌溉的废污水 特别是乡镇企业 未经处理即直接利用 造成了部分农田严重污染 对土壤生态环境构成了威胁 污水灌溉的农田主要集中在水资源严重短缺的海 辽 黄 淮四大流域 约占全国污水灌溉面积的85 大型污水灌区有北京污灌区 天津武宝宁污灌区 污水灌区占耕地面积比例虽然不大 但往往是我国人口密度最大的地区 是粮食 蔬菜 水果等农产品的主产区 我国污灌发展阶段 50年代末 60年代初 初步阶段 4 2万hm260年代后期 70年代初中期 初步发展阶段 全国污水灌溉增加到18万hm2 70年代后期到1995年 迅速发展阶段 达到361 8万hm2 占全国灌溉总面积的7 3 1995年至今 稳定发展阶段 污水灌溉面积有所下降 1 2国外的污水灌溉现状 国外一些缺水国家把城市污水再生利用作为解决水资源短缺的重要途径 城市污水处理后 用于工业生产 农田灌溉 牧草灌溉 市政绿化 生活杂用 回灌地下水及补充地表水源等方面 美国 日本和以色列等国家污水灌溉技术相比较成熟 美国是污水再利用最早的国家之一 20世纪70年代开始大规模建设污水处理厂 随后开始回用污水 美国城市污水处理等级基本在二级以上 再生水已成为城市水资源的重要组成部分 为了改进农村生活环境和水源水质 日本从1977年开始实行农村污水处理计划 并高度重视污水灌溉 日本在乡镇建有许多小型污水处理厂 处理系统多为日本农村污水处理协会研制的JATUS模式 出水各项指标都达到污水处理水质标准 将处理过的污水排入河流作为河流的基流或排入灌排系统中进行淡化后再引入农田灌溉农作物 并且对灌溉水质要求严格 必须不伤害作物和土壤 以色列是严重缺水国家 为缓和水资源短缺对经济发展的制约 采取了一系列措施推进城市污水再生利用 目前 91 的工业和生活污水由下水道收集 57 的污水经过净化处理后通过国家输水管道用于农业灌溉和园林草地灌溉 其中大约3亿立方米处理过的再生水用于农业灌溉 计划2010年全国三分之一的农业灌溉将使用处理过的废污水 由于拥有污水处理 回用经验和先进的灌溉方法 以色列已成为污水回用于农业灌溉的领先者 1 3 污水灌溉的效益 提供灌溉水源提高土壤肥力净化污水物理化学交换吸附和交换吸附生物氧化作用化学和光化学降解作用植物吸收和代谢作用 二 污水灌溉对土壤的影响 2 1 灌溉污水中的主要污染物质 污染物组成及来源 2 2 灌溉污水中重金属对土壤的影响 1 灌溉污水中重金属含量 2 不同污水类型灌区土壤中重金属累积量 2 3 灌溉污水中有机污染物对土壤的影响 1 灌溉污水中油脂类对土壤的影响一般容易被土壤微生物降解和土壤物理化学中溶解氧 导致水质恶化 但矿物油中的致癌物质苯并芘在土壤中的残留 绝大部分集中在0 15cm土层中 这是由于土壤黏粒部分对苯并芘具有强烈的吸附和结合能力 并且其随含矿物油污水增多而不断增加 并导致土壤上的植物中的残留量增加 2 灌溉污水内酚类化合物对土壤的影响酚类化合物分为挥发性酚与不挥发性酚两大类 壤中的酚能被土壤微生物降解 3 灌溉油污水中苯对土壤的影响苯在土壤中净化快 残留少 苯被植物吸收 氧化而解除毒性 对作物生长无明显影响 但在薄土层尤以砂件土及土壤厚度不足1m以及地下水位高的地区 有地下水受苯污染的现象 4 灌溉污水中三氯乙醛对土壤的影响三氯乙醛是有机氯和有机磷农药厂以及其他一些化工厂的一种中间产物 在酸性条件下比较稳定 在碱性条件下则易分解 因此 可在废水中加入石灰或氨水等碱性物质 以减轻其毒性 三氯乙醛在动植物体内及土壤中可以很快转化成三氯乙酸 三氯乙酸在土壤中容易被微生物降解 不易发生累积现象 但容易对作物产生直接的毒害作用 2 4污水灌溉对土壤理化性质的影响 1 污灌对土壤物理性质的影响污灌可引起土壤孔隙度明显下降 污灌对土壤三相物质组成比率的影响 反映出土壤通气 透水的状况 2 污灌对土壤化学性质的影响污灌对土壤有机质的影响 对土壤肥力有影响的主要是胡敏酸 H 和富里酸 F 的数量及其比值 一般情况下在我国北方地区土壤腐殖质的品质好 其H F l 一般土壤腐殖质的品质常H F比值作为判断标准 有机质H F l品质较好 而H F l则品质差 其原因是胡敏酸分子大 稳定度高 与高价离子易于结合沉淀 对重金属离子的吸附固定能力强 并对促进土壤团粒结构的形成起到极为重要的作用 而富里酸分子小 活动性强 无论吸附低价或高价的金属离子仍保持水溶性 故易于促使重金属迁移 对环境引发二次污染的风险比较大 污灌对土壤氮素含量的影响污灌对土壤磷素含量的影响连续不断地用含磷浓度较高的污水灌溉 会使土壤吸磷能力显著降低 因此 土壤长时间地用来净化污水 势必要降低其对磷的吸收能力 而让土壤作定期的休灌 则可恢复其吸收能力 并能增强土壤吸磷能力 污灌对土壤盐基离子的影响废水灌溉使Ca Mg受到淋失 长期下去可能会使土壤Ca Mg大量淋失 Na含量相对增加 最终导致土壤盐碱化 土壤理化性质变劣 2 5污水灌溉对作物生长发育的影响水稻的叶片寿命低于清水灌溉 这对光合生产产生不利作用 营养元素使作物枝叶生长过快 果实减少 2 6污水灌溉对作物产量的影响 1 灌溉水质和污灌历史长短对产量的影响 2 污灌对作物外观与加工品质的影响 3 污灌对作物营养品质的影响 4 污水灌区污染物在农产品中的残留 三 国内外污水灌溉的研究现状 3 1污水中的污染物控制标准研究现状以色列WHOFAO中国 3 2污染土壤修复标准的研究现状 1 污染物选择 2 分析监测方法 3 修复标准的分类 四 典型污水灌溉区的污染现状 北京污灌区 沈抚污灌区 白银污灌区 石家庄市污灌区 五 污水灌区土壤修复技术 5 1重金属污染土壤物理修复物理分离修复工程措施热处理修复技术固定化 稳定技术电动法 5 2污灌区重金属污染土壤化学修复技术土壤性能改良技术土壤淋洗法污灌区重金属污染土壤生物修复技术植物修复微生物修复 5 3污灌区有机污染土壤修复技术物理技术化学技术植物修复微生物修复微生物 植物联合修复 甘肃白银市农田土壤工程修复项目 2011 4 2012 10 总平布置图 修复费用非常高 5 4污水灌溉技术措施的研究 灌溉技术的研究灌溉制度的研究 六 污水灌区土壤污染防治与污水资源化利用准则 6 1污水灌区土壤污染防治措施全面调查 科学规划 统一管理推行灌溉污水预处理技术 控制污水水质 禁止用原污水直接灌溉重视开展污水灌溉技术和污水土地利用的科学研究加强监测管理 建立健全污水灌溉的规范化管理体系 6 2污水灌区污水资源化利用准则根据污灌区土壤环境容量 自净能力及水文地质特点将整个污水灌区细分为不宜污灌区 控制污灌区和适宜污灌区 因地制宜 分类采取措施 进行科学解决 对污灌区所引用的城市污水根据污水类型确定灌水定额和灌溉作物 对不符合国家农灌水标准 GB5084 2005 的污水最好用于林地和绿化草坪及花卉的灌溉 以最大限度地降低污染物通过食物链危害人体健康的风险 对于干旱严重地区 污灌水水质不能达到国家农灌水质标准的 GB5084 92 可采用清水和污水混合灌溉的方式 这样既可降低因干旱缺水对农业的损失 又可避免因污水中有毒有害污染物浓度过高污染土壤和农产品 第2节工矿区污染土地的合理利用与复垦 一 工矿区的概念及范围 工矿区是工程建设区 工厂和矿区的总称 是指国土范围内修筑公路 铁路 水利工程 开办矿山 电力 化工 石油等工业企业以及采矿 取石 挖砂等建设活动的场地 二 煤矿区土壤污染的来源 高速公路建设 Yoursitehere 贵溪冶炼厂是目前国内规模最大 技术最先进的闪速炼铜厂 但冶炼过程中产生的废渣约20万t a 周围农田受到废气 渗漏水和废水等的污染面积达2000 3000亩 厂渣冶贵 贵溪冶炼厂修复工程项目 2012 1 2013 12 项目中标价格 1572 36万元 江西省领导视察并给予高度评价 江铜贵冶周边区域九牛岗土壤修复示范项目 贵冶周边Cu Cd土壤集成修复示范工程 修复前 修复中 修复后 337504kg 贵溪窜山垅老灌区修复区水稻测产 2012 10 09 窜山垅老灌区修复区水稻稻米中铜镉含量 主要修复单元区修复前后土壤有效态铜镉含量 核心修复区巨菌草长势 第三节设施农业土壤质量退化及防治 一 我国设施农业概况 我国设施农业栽培面积达到86 7万公顷 按绝对面积计算为世界第一 其中塑料中小棚40 7万公顷 占46 9 塑料大棚23 3万公顷 占26 9 温室22 7万公顷 占26 2 设施农业在我国各地得到了广大推广 目前我国已经成为世界上设施栽培面积及总产量最大的国家 二 设施土壤环境问题 团粒结构被破坏 土壤容重变小 土壤板结 通气透水性差 长期大量使用化学肥料 尤其是许多生理酸性肥料或者氮肥均会造成土壤酸化 缺少雨水淋溶作用 且土壤蒸发程度高 出现土壤盐分累积 最高可达到露地土壤的20倍以上 经常处于高温高湿条件 土壤中真菌等各种病菌大量繁殖 侵害蔬菜秧苗培育和设施大田的种植生长 病菌的繁殖危害极大影响到设施蔬菜的产量与品质 三 设施土壤质量退化防治与改良 土壤酸化防治与改良加入碱性物质改良增加有机肥配方施肥培育和选择耐酸作物品种 设施土壤盐渍化防治与改良平衡施肥增施有机肥施用改良剂击飞深施 追肥限量科学灌溉深耕改良地面覆盖轮换种植客土法 设施土壤培肥与改良秸秆还田利用 提高有机肥施用量平衡施肥技术应用 提高肥料