环境学概论--第四章土壤环境

第四章土壤环境,主要内容,第一节土壤的组成和性质第二节土壤环境污染第三节重金属对土壤的污染第四节化学农药对土壤的污染第五节土壤污染的防治,土壤污染（化肥，农药）,当前土壤资源开发利用中存在的环境问题,生态破坏(水土流失；土地沙化；贫瘠化),第一节土壤的组成和性质,一、土壤的组成和功能,1.土壤的组成,土壤：是由固、液、气三相物质组成的具有肥力并能生长植物的疏松的地壳表层。,2.土壤的功能,土壤为植物生长的介质，可以提供植物生长所需的养分、水分及机械的支持;,土壤在生态系统的水循环中，影响着水的命运;,土壤是一自然循环体系;,土壤是各种生物居住生存的场所;,在人类建构的生态系中，土壤提供为建筑材料。,二.土壤的物理化学性质,1.土壤的物理性质,土壤孔性:是指土壤孔隙数量大小的分配和比例特征。,土壤质地:是由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况,2.土壤吸附性,土壤胶体：指土壤中颗粒直径小于1m或2m,具有胶体性质的微细固体颗粒.,土壤结构：是指土壤颗粒的空间排列方式及其稳定程度，孔隙的分布和结合的状况。,土壤胶体的种类,无机胶体：粘土矿物；铁、铝、锰水合氧化物,有机胶体：腐殖质,有机一无机复合体,土壤胶体性质,巨大的表面积和表面能,电荷性质,分散性和凝聚性,土壤的吸附与交换,A土壤的吸附作用,生物吸收,机械吸收,物理吸收（分子吸收）,化学吸收,物理-化学吸收（离子交换）,B离子交换作用,阳离子交换,阴离子交换,3.土壤酸度和土壤缓冲性,土壤酸度：是反映土壤溶液中氢离子浓度和土壤胶体上交换性氢铝离子数量状况的一种化学性质。,区分活性酸度和潜在酸度,土壤的缓冲性：是指土壤抵制pH改变的能力,4.土壤氧化还原性,常用综合性指标氧化还原电位表示,土壤中的氧化还原体系包括无机体系和有机体系两类,影响土壤氧化-还原作用的因素为：,土壤通气状况,土壤有机质状况,土壤无机物状况,土壤环境中氧化还原反应的影响主要有：,影响土壤中营养元素的状态和有效性;,影响元素离子的价态，从而影响其迁移、转化。,5.土壤环境中的矿化作用和腐殖化作用,土壤环境中的矿化作用,土壤环境中腐殖化作用,矿化作用:指在土壤微生物作用下，土壤中有机态化合物转化为无机态化合物过程的总称。,腐殖化作用:指动植物残体在微生物的作用下转变为腐殖质的过程。,第二节土壤环境污染,土壤污染：人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象。土壤净化：指土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化，而使土壤污染的浓度降低而消失的过程。土壤污染的发生：累积和净化之间的动态平衡被打破，累积占据优势。,一、土壤污染的发生,1.土壤污染和净化：,隐蔽性和潜伏性不可逆性和持久性危害的严重性,2.土壤污染的特点：,植物中污染物的含量,3.土壤污染量指标,土壤本底值,本底值：是指未受人为污染影响的自然环境中化学元素和化合物的含量。,两种涵义：按地区与按土壤类型,生物指标(图),二、土壤污染源,三、土壤污染物质,1.有机物类2.重金属污染物3.放射性物质4.化学肥料5.致病的微生物,3.农业污染型4.固体废弃物污染型,四、土壤污染的发生类型,1.水体污染型,特点：沿河流或干支渠呈枝形片状分布,2.大气污染型,特点：以大气污染源为中心呈环状或带状分布，长轴沿主风向伸长。,第三节重金属对土壤的污染,1.重金属元素在土壤中的污染特征,一、土壤中重金属的来源,自然来源；人为来源,二、土壤中重金属元素的背景值P125,三、土壤中重金属元素的迁移转化,不易随水移动，不能为微生物分解，而在土壤中累积；,有的可能转化成毒性更强的化合物,可通过植物吸收在植物体内富集转化，对人类带来潜在的危害；,累积初期不易发现，一旦毒害作用明显地表现出来，就难以彻底消除。,氧化-还原条件会影响变价元素形态的变化，进而影响其活性和毒性。土壤酸碱度影响着重金属离子的溶解度；PH值越大，重金属离子的浓度下降。土壤胶体的吸附作用对进入土壤中的重金属有明显的固定作用；具有暂时性土壤中重金属的络合螯合作用可提高重金属离子在土壤中的溶解度,2.土壤条件与重金属元素的迁移转化,讨论：从影响重金属元素迁移转化的因素探讨减轻镉对水稻的措施,提高土壤PH值：加石灰,一、根本措施：控制和消除土壤污染源,二、从影响重金属元素迁移转化的因素分析,1.氧化-还原条件,可采用稻田淹水；施用有机质还原性肥料和含硫物质。(不宜晒田；排水或间歇灌溉),4.难溶性有机金属盐的生成：,3.土壤胶体的吸附作用：,2.土壤酸碱度：,施用有机肥,施用褐藻土,5.其他：,施用磷肥,第四节化学农药对土壤的污染,一、化学农药对环境的污染,1、使用农药带来的益处,保证了农业的增产；,防治林业病虫害，保证自然林和人工林的健康发展，尤其是保证了经济林的增产增收；,对牧业病虫害的防治起到了一定作用；,对农业产品和种子的保存方面起了重要作用。,2.使用农药带来的不良影响,有机氯农药不仅对害虫有杀伤毒害作用，同时对害虫的“天敌”及传粉昆虫等益虫益鸟也有杀伤作用，因而破坏了自然界的生态平衡；,长期使用同类型农药，使害虫产生了抗药性，因而增加了农药的用量和防治次数，也大大增加了防治费用和成本；,长期大量使用农药，使农药在环境中逐渐积累，尤其是在土壤环境中，产生了农药污染环境问题。,哪些果蔬污染少？,寂静的春天写于1962年，至今已重版30多次，被译成多种文字在世界上传播。寂静的春天向蒙昧中的人类发出“旷野中的第一声呐喊”，启始了整个人类现代环境保护运动，导致了1970年4月22日著名的在美国发生的有数千人参加的环保大游行、1972年6月5日在斯德哥尔摩召开的人类第一次环境大会及至延续至今的人类整体的环保行为。,蕾切尔卡逊RachelCarson,蕾切尔卡逊和她的寂静的春天,二、主要的农药类型,1.按来源：,化学农药：利用化学产品研制合成的农药,2.按化学组成分,有机氯类农药：,植物性农药：利用植物所含的稳定的有效成分制成的农药,生物性农药：是以生物体为原料而制成的一类农药,特点：剧毒，化学性质稳定，在环境中残留时间长，易溶于脂肪中，并在脂肪中蓄积。,有机磷类农药：,特点：剧毒，易分解，在环境中残留时间短，在动植物体内不易蓄积。,氨基甲酸酯类农药：,3.按在环境中存在的物理形态：,粉状；可溶性液体；挥发性液体,除草剂：,特点：在环境中易分解，在动物体内也能迅速分解，属于低残留农药。,特点：此类药剂在植物体内不转移，不传导，对人、畜毒性不大，在环境中会被逐渐分解。,三、农药在土壤中的迁移、降解和残留,1.农药污染土壤的主要途径(P135)图,2.农药在土壤中的残留,半衰期和残留量,影响农药在土壤中残留的因素：,农药的化学性质；,农药在土壤中的存在时间的表示：,土壤的物理化学性质,胶体性质；PH值；微生物；温度；水份,3.农药在土壤中的转化,土壤胶体对农药的吸附,土壤中农药的随水迁移,土壤中农药的挥发,农药在土壤中的降解,包括光化学降解；化学降解；微生物降解,可在一定条件起到对农药的缓冲解毒作用,易溶性农药易随水迁移，可造成水体污染。,可减轻土壤农药污染，但会造成大气污染。,是减轻土壤农药污染的主要途径，但要注意降解产物是否有潜在危害性。,第五节土壤污染的防治,一、控制和消除土壤污染源(根本措施),1.控制和消除工业“三废”排放2.加强土壤污灌区的监测和管理3.合理施用化肥和农药4.增加土壤容量和提高土壤净化能力,二、防治土壤污染的措施,1.施加抑