环境与健康第五讲土壤污染与健康

1992年10月和1993年5月，在未经有关部门同意的情况下，辽宁省沈阳冶炼厂两次非法向黑龙江省鸡西市梨树区转移有毒化工废渣。废渣中含有三氧化二砷等10多种有毒物质332吨。这些有毒物质使穆棱河下游约20平方千米范围内的土壤、植物和地下水环境造成不同程度的污染。其中以土壤和植被受到的污染和破坏最为严重，残留在废渣堆放地及周围的砷、铜、铅等元素污染平均超标75倍，其中砷超标指数最高达103倍。废渣倾倒现场寸草不长，26棵20厘米直径树木枯死，地表裸露面积达500平方米，大约7公顷地表植物受到较严重污染，污染深度0140厘米。,2017/12/20,1,案例1黑龙江省鸡西市梨树区有毒化工废渣污染事件,2004年前后，广东省地质局做过一次初步调查，在珠江河口周边区域，受IT行业电子垃圾污染导致土壤中有毒有害重金属元素污染面积达5500平方公里。一项由原国家环保总局进行的土壤调查结果显示，该地区近40的农田菜地土壤遭重金属污染，且其中10属严重超标。2008年，中山大学生命科学学院的科研团队分别在广州6个区各选择两个农贸市场采集蔬菜样本，分析样本中镉、铅的含量情况，结果发现，叶菜类蔬菜的污染情况十分严重，除1种为轻度污染外，其余5种均达到重度污染水平。,2017/12/20,2,案例2 广东IT行业重金属污染土壤,讨论：,黑龙江省鸡西市梨树区有毒化工废渣污染土壤带来了哪些社会影响？ 土壤污染与人体健康有哪些关系？,2017/12/20,3,1,2,5.1 土壤组成和性质,2017/12/20,4,5.1.1 土壤组成,5.1.2 土壤性质,5.1.1 土壤组成,2017/12/20,5,土壤矿物质,土壤有机质,土壤水分,土壤空气,土壤中含碳有机化合物总称。占固相总重量10以下，是土壤的重要组成部分，是土壤形成的主要标志，对土壤性质有很大的影响。土壤有机质主要来源于动植物和微生物残体。,是由岩石经过物理和化学风化形成。原生矿物：来源于岩石受到不同程度的物理风化作用的碎屑：硅酸岩和铝酸盐类、氧化物类、硫化物和磷酸盐类，以及稳定的原生矿物（如石英、石膏、方解石等）。次生矿物：岩石风化和成土过程新生成的矿物，包括各种简单盐类，次生氧化物和铝硅酸盐类矿物等统称次生矿物。,5.1 土壤组成和性质,5.1.2 土壤性质,2017/12/20,6,5.1 土壤组成和性质,（1）胶体性质,（2）络合性质,（3）酸碱性质,（4）氧化还原性质,5.1.2 土壤性质,2017/12/20,7,5.1 土壤组成与性质,（1）胶体性质, 极性吸附：与胶体微粒带电有关，一般情况下，土壤中的胶体是带负电荷的，如：两性氢氧化物在酸性下带正电，在碱性下带负电。北方土壤碱性，南方土壤酸性。易被土壤吸附的金属离子是阳离子。吸附过程中，胶体每吸附一部分离子，同时也释放出等量其他同号离子，叫离子吸附。吸附量与胶体比表面积有关，表面积越大，吸附量越大。南方土壤腐殖质含量较北方土壤少，所以，北方土壤对金属的吸附量较南方土壤大。胶体的吸附作用还与离子电价有关，电价越高，受胶体吸附吸引力越大。,胶体就是分散质微粒的直径在10-9-10-7米之间的分散系。,5.1.2 土壤性质,2017/12/20,8,5.1 土壤组成与性质, 非极性吸附：与胶体比表面积和比表面能有关。物体的表面能愈大，其吸附作用愈强。该吸附所吸附的是分子，也称分子吸附。土壤胶体对重金属吸附作用具有双重效果，一是使它们不易被植物吸收；另一方面却使它们长期滞留在农田内，并随时间推移而富集，很难让它们通过地下渗水、水田放水等途径离开土壤，最终还是只有让植物吸收，危及生物圈。土壤胶粒对农药吸附作用也类似，一方面暂时阻碍植物吸收，一方面却使农药得不到及时的挥发和生物降解。,（1）胶体性质,5.1.2 土壤性质,2017/12/20,9,5.1 土壤组成与性质,（2）络合性质,羟基与重金属络合可提高重金属氢氧化物溶解度；氯络合作用提高难溶重金属化合物溶解度。可减弱土壤胶体分解有机残留过程中产生的各种有机物或分泌物如酶等。土壤腐殖质具有很强螯合能力，金属与其形成螯合物稳定性：PbCuNiCoZnMnMgBaCaHg Cd有机螯合物影响金属迁移。必须指出腐殖质对金属离子的螯合作用与吸附作用是同时存在的，当金属离子浓度高时以吸附交换作用为主，而在低浓度时以络合-螯合作用为主。,5.1.2 土壤性质,2017/12/20,10,5.1 土壤组成与性质,（3）酸碱性质,氢离子浓度是决定土壤酸度直接因素和根源。酸性土壤形成的外部因素：高温高湿、生物活动(产生硝酸、硫酸)、施肥与灌溉。过酸性和过碱性的土壤都不利于作物的生长。 碱性土壤中大多数金属离子（除Na、K等碱金属）都形成了难溶的氢氧化物，植物不易吸收；反之，金属离子溶解度将提高。 pH值也影响土壤中重金属元素存在形态，如强酸性土壤中几乎不存在六价铬化合物。,5.1.2 土壤性质,2017/12/20,11,5.1 土壤组成与性质,（4）氧化还原性质,常用氧化剂：氧气、卤素、含氧盐。常用还原剂：氢气、活泼金属、低价金属盐、含氧酸、无氧酸、有机羧酸、阴离子。土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位来衡量。一般旱地土壤好氧化还原电位为+400+700mV；水田的氧化还原电位在+300-200 mV。根据土壤的氧化还原电位值可以确定土壤中有机物和无机物可能发生的氧化还原反应和环境行为。,5.1.3 土壤功能,2017/12/20,12,5.1 土壤组成与性质,土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层，其厚度一般在2m左右。土壤不但为植物生长提供机械支撑能力，并能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。土壤对水体和溶质流动起调节作用，同时也实现营养元素和生物之间的循环和周转，保持生物生命周期的生息和繁衍。,5.2 土壤污染物,我国耕地面积占世界的9%，人均耕地不足世界的40%，是土壤资源约束型国家。土壤资源高强度利用，环境压力加剧，快速的工业化和城市化对土壤带来污染，世界上90的污染物最终都滞留在土壤内, 但土壤污染还尚未引起人们足够的重视。随着公众对环境、土壤污染认识和参与环保意识逐步提高，很多地方政府也已经开始重视土壤污染，并采取诸多有效形式进行土壤污染防治，取得明显的效果。,2017/12/20,13,5.2.1 土壤污染源,2017/12/20,14,（1）工业废水和固体废物,（2）农药和化肥,（3）牲畜排泄物和生物残体,（4）大气沉降物,5.2 土壤污染物,（5）自然污染源,5.2.2 土壤污染物种类,2017/12/20,15,（1）有机污染物,（2）重金属污染物,（3）放射性元素污染物,（4）病原微生物,5.2 土壤污染物,5.2.2土壤污染物种类,2017/12/20,16,土壤有机污染物主要是化学农药。目前大量使用的化学农药约有50多种，主要包括有机磷农药、有机氯农药、氨基甲酸酷类、苯氧羧酸类、苯酰胺类等。此外，土壤中常见的有机污染物还有石油、多环芳烃、多氯联苯、甲烷等。,5.2 土壤污染物,（1）有机污染物,5.2.2土壤污染物种类,2017/12/20,17,土壤重金属污染物主要有Hg、Cd、Cu、Zn、Cr、Pb、As、Ni、Co、Se等。土壤中的重金属污染物主要来源两个方面，一个途径是含有重金属的废水进行灌溉进人土壤，另一个途径是随大气沉降落人土壤。由于重金属不能被微生物分解，而且可为生物富集，土壤一旦被重金属污染，其自然净化过程和人工治理都是非常困难的。,5.2 土壤污染物,（2）重金属污染物,5.2.2土壤污染物种类,2017/12/20,18,土壤放射性元素主要有Sr、Cs、U等，其主要来源于大气层核试验的沉降物，以及原子能和平利用过程中所排放的各种废气、废水和废渣。土壤一旦被放射性物质污染就难以自行消除，只能靠其自然衰变为稳定元素，而消除其放射性。放射性元素也可通过食物链进入人体。,5.2 土壤污染物,（3）放射性元素污染物,5.2.2土壤污染物种类,2017/12/20,19,土壤病原微生物主要包括病原菌和病毒等来源于人畜的粪便及用于灌溉的污水（未经处理的生活污水，特别是医院污水）。人类若直接接触含有病原微生物的土壤，可能会对健康带来影响；若食用被土壤污染的蔬菜、水果等则间接受到污染。,5.2 土壤污染物,（4）病原微生物,5.3 土壤污染与人体健康,5.3.1 土壤污染特点5.3.1 土壤污染危害人体健康,2017/12/20,20,5.3.1土壤污染特点,(1) 隐蔽性和滞后性(2) 累积性和地域性(3) 非逆性和难治性,2017/12/20,21,5.3 土壤污染与人体健康,5.3.2 土壤污染危害人体健康,2017/12/20,22,（1）病原体对人体健康的影响,（2）重金属污染物对人体健康的影响,（3）放射性污染物对人体健康的影响,5.3 土壤污染与人体健康,（4）有机污染物对人体健康的影响,5.3.2 土壤污染危害人体健康,2017/12/20,23,（1）病原体对人体健康的影响,病原体是由土壤生物污染带来的污染物，包括肠道致病菌、肠道寄生虫、破伤风杆菌、肉毒杆菌、霉菌和病毒等。病原体能在土壤中生存较长时间，如痢疾杆菌能在土壤中生存22142天，结核杆菌能生存1年左右，蛔虫卵能生存315420天，沙门氏菌能生存3570天。被有机废弃物污染的土壤，往往是蚊蝇孳生和鼠类繁殖的场所，而蚊、蝇和鼠类又是许多传染病的媒介。,5.3 土壤污染与人体健康,5.3.2 土壤污染危害人体健康,2017/12/20,24,土壤重金属被植物吸收以后，可通过食物链危害人体健康。例如，1955年日本富山县发生的“镉米”事件，即“痛痛病”事件。其原因是农民长期使用神通川上游铅锌冶炼厂的含镉废水灌溉农田，导致土壤和稻米中的镉含量增加。当人们长期食用这种稻米，使得镉在人体内蓄积，从而引起全身性神经痛、关节痛、骨折，以致死亡。,（2）重金属污染物对人体健康的影响,5.3 土壤污染与人体健康,5.3.2 土壤污染危害人体健康,2017/12/20,25,（2）重金属污染物对人体健康的影响,5.3 土壤污染与人体健康,化肥,5.3.2 土壤污染危害人体健康,2017/12/20,26,放射性物质主要是通过食物链经消化道进人人体，其次是经呼吸道进人人体。90锶和137铯是对人体危害较大的长寿命放射性核素。放射性物质进人人体后，可造成内照射损伤，使受害者头昏、疲乏元力、脱发、白细胞减少或增多，发生癌变等。此外，长寿命的放射性核素因衰变周期长，一旦进入人体，其通过放射性裂变，而产生的、射线。将对机体产生持续的照射使机体的一些组织细胞遭受破坏或变异。此过程将持续至放射性核素蜕变成稳定性核素或全部被排出体外为止。,（3）放射性污染物对人体健康的影响,5.3 土壤污染与人体健康,5.3.2 土壤污染危害人体健康,2017/12/20,27,（4）有机污染物对人体健康的影响,5.3 土壤污染与人体健康,5.3.2 土壤污染危害人体健康,2017/12/20,28,（4）有机污染物对人体健康的影响,5.3 土壤污染与人体健康,土地污染与癌症：中国癌症村地图,5.3.2 土壤污染危害人体健康,2017/12/20,29,（4）有机污染物对人体健康的影响,5.3 土壤污染与人体健康,土地污染与癌症：中国癌症村地图,江苏盐城市阜宁县古河镇洋桥村（江南时报2004年报道）： 因为靠近一家农药厂、两家化工厂，该村于20012004年有20多人死于癌症（以肺癌、食道癌为主）。因空气和水污染，村民睡觉时以湿毛巾捂口鼻，鸭子不在水边而在猪圈里放养。 江西南昌市新建县望城镇璜溪垦殖场（江南都市报2004年报道）：从化工厂里外漏的污水流进水稻田，将田里的水稻苗全部染黑。2004年，80户人家近20人患癌，以喉癌、肺癌为主。 湖南隆回县金湖村（长沙政法频道（FTV)2006年报道）：20年间，这个总人口285人的村落里竟有29人接连暴病而亡，主要是胆癌、肺癌患者。村民怀疑井水被农药污染。,5.3.2 土壤污染危害人体健康,2017/12/20,30,（4）有机污染物对人体健康的影响,5.3 土壤污染与人体健康,土地污染与癌症：中国癌症村地图,四川德阳什邡市双盛镇亭江村（中国经济时报2008年报道）：该村躲过了地震却难逃污染，至2008年，癌症致死者达五六十人。该村在汶川地震中的抗震救灾英雄少年杨佳，其母于3年前因患口腔癌而喝下农药自尽。 陕西华县瓜坡镇龙岭村 （北京青年周刊报道）： 1974年以来，该村民小组共死亡58人，死于癌症的29人，死于肺心病、脑血管病的2人，仅1人属于自然死亡。中国地质科学研究院林景星等专家根据环保志愿人士采回的样本，得出惊人发现：该村的土壤、所产面粉和蔬菜均受到剧毒元素的污染。,5.4 治理土壤污染,2017/12/20,31,5.4.1 土壤污染现状,5.4.2 土壤污染治理方法,5.4.1 土壤污染现状,2017/12/20,32,目前,我国土壤污染的总体形势严峻,部分地区土壤污染严重,在重污染企业或工业密集区、工矿开采区及周边地区、城市和城郊地区出现了土壤重污染区和高风险区。土壤污染类型多样,呈现出新老污染物并存、无机有机复合污染的局面。土壤污染途径多,原因复杂,控制难度大。由土壤污染引发的农产品质量安全问题和群体性事件逐年增多,成为影响群众身体健康和社会稳定的重要因素。,5.4 治理土壤污染,5.4.1 土壤污染现状,2017/12/20,33,5.4 治理土壤污染,(1) 垃圾污染,5.4.1 土壤污染现状,2017/12/20,34,5.4 治理土壤污染,(1) 垃圾污染,农村垃圾污染,5.4.1 土壤污染现状,2017/12/20,35,5.4 治理土壤污染,(1) 垃圾污染,一艘外国货轮最近通过代理公司在非洲西部的科特迪瓦经济首都阿比让十多处地点倾倒了数百吨有毒工业垃圾，导致严重环境污染。中毒人数已经超过1万人，死亡人数为6人，包括4名儿童。包括中国大使在内的多名中国使馆人员也出现中毒反应。废物中含有硫化氢等有毒成