环境卫生学第六章-土壤卫生

2020/6/2,1,Chapter6,土壤卫生,2020/6/2,2,目的要求,（1）掌握土壤污染的来源、污染方式及土壤污染对健康影响的特点；“痛痛病”的病因及主要临床表现；生物性污染的危害；粪便、垃圾无害化处理和应用；制定土壤卫生标准的原则。（2）熟悉土壤的特征及其卫生学意义；农药污染的危害；土壤质量标准和废物排放标准；土壤卫生监督与监测。（3）了解有害工业废渣的处理措施，污水灌田的卫生防护措施。,2020/6/2,3,重点、难点内容,1.土壤污染的概念、土壤污染物的来源和污染方式、土壤污染的自净。2.土壤污染对健康的影响重点介绍重金属污染危害。包括以镉污染引起的公害病-痛痛病为代表性实例；铊污染危害和铬渣的污染危害。以农药污染土壤对人体的慢性危害为主，重点介绍环境中高残留农药-有机氯农药的污染危害性。3.制定土壤卫生标准的原则、介绍土壤卫生标准的研究方法、土壤环境质量标准和固体废物控制标。4.粪便及垃圾无害化处理和利用的卫生学意义。固体废弃物的处理措施；污水灌田的卫生防护措施。,2020/6/2,4,第六章土壤卫生第一节土壤环境特征第二节土壤的污染、自净及污染物的转归第三节土壤污染对健康的影响第四节土壤质量标准及固体废物控制标准第五节土壤卫生防护第六节土壤卫生监督与监测,2020/6/2,5,Section1土壤的卫生学意义及特征,2020/6/2,6,土壤？,全国科学技术名词审定委员会1998年公布的土壤定义为：土壤是陆地表面由矿物质、有机质、水、空气和生物组成，具有肥力，能生长植物的未固结层。它是岩石的风化物在生物、气候、地形等因素的综合作用下形成和发展的。,2020/6/2,7,土壤卫生是研究土壤环境与人体健康的关系。土壤是环境要素之一，它是指地球陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层，其厚度一般在2m左右。土壤污染表面上离百姓生活较远，实际上却与每个人的身体健康息息相关。粮食中的重金属含量、蔬菜中的农药残留、饮用水源的安全情况，都会受到土壤环境质量的直接影响。,土壤卫生,2020/6/2,8,纵向分为7层,落叶层：腐叶层：腐殖层：上土层：下土层：风化母岩层：岩石层：,覆盖层淋溶层淀积层母质层风化层,2020/6/2,9,SoilScience,Chemistry化学,Zoology动物学,Microbiology微生物,Agronomy农学,Enginring工程学,Archaeology考古学,Forestry林学,Geography地理,Geology地质学,Physics物理,Climatology气候,RelationofSoilSciencetoOtherSciences,RelationofSoilSciencetoOtherSciences,2020/6/2,10,一、土壤的卫生学意义,土壤是人类生产、生活活动的重要环境因素，与空气、水、食物息息相关。从生产的角度看，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；从保护环境的角度看，土壤具有同化和代谢进入土壤中的污染物的能力，因而是人类不可缺少的自然资源。,2020/6/2,11,联系有机界和无机界的中心环节,有机、无机相互转化的场所。陆地生态系统的核心及食物链的首端。许多有害废弃物（废气沉降、污水、固体废弃物）的处理场所和容纳场所。污染物中的理、化、生物污染产生相应危害。土壤元素分布不均，产生地球化学性疾病。土壤是自然环境要素的重要组成之一，土壤是人类赖以生存的物质基础，是生态系统的基本单元。土壤环境是人类生存和发展的基本条件，是经济、社会发展的基础。,2020/6/2,12,土壤是联系有机界和无机界的重要环节,2020/6/2,13,土壤是陆地生态系统的核心,2020/6/2,14,土壤是陆地生态系统食物链的首端,光和作用,2020/6/2,15,二、土壤环境特征（一）土壤的组成（二）土壤的物理学特征（三）土壤的化学特征（四）土壤的生物学特征,2020/6/2,16,二、土壤的特征,土壤组成,固相（矿物质、有机质）,液相（土壤水分）,气相（土壤空气）,2020/6/2,17,（一）土壤的物理学特征,1、土壤颗粒（soilparticle）固相粒级：根据土壤颗粒大小将土壤分成若干组。土壤质地：土壤中各粒级所占的相对比例或重量百分数。土壤按颗粒大小分为石块、石砾、砂粒、粉粒和粘粒。,2020/6/2,18,土壤颗粒含量约占总土重的8090，与大气和水比较，流动性最小。污染物质在土壤固体介质中转移速度相对缓慢，在时间上浓度变动幅度相对地小。土壤污染的净化要比污水处理困难得多。污染物质造成局部地区土壤化学成分的变化，导致发生某些地区性疾病。,2020/6/2,19,表6-1我国土粒分级标准,2020/6/2,20,土壤质地,按质地分别命名为砂土、壤土和粘土。土壤质地可在一定程度上反映土壤矿物组成和化学组成，同时土壤颗粒大小与土壤的物理性质有密切关系，并且影响土壤孔隙状况，因此对土壤水分、空气、热量的运动和养分转化均有很大的影响，质地不同的土壤表现出不同的性状。,2020/6/2,21,砂土、壤土和粘土物理学特征,砂土：透气性好，排水能力强，有机物分解快，卫生学上优点较多。黏土：透气性差，容水性强，有机物分解缓慢。壤土：既能透气，又能蓄水。,2020/6/2,22,2、土壤空气（soilair）气相,土壤空气是指土壤孔隙中的气体。土壤空气成分变化主要受污染程度、土壤生物化学作用、大气交换等的影响。土壤通气性：单位面积单位时间内通过的空气量。与大气压力、土壤深度和湿度有关。,2020/6/2,23,3.土壤水分（液相、孔隙度）,土壤容水量：一定容积的土壤中含有水分的量。颗粒越小，孔隙也越小，孔隙总容积就越大，容水量越大。腐殖质越多，容水量越大。土壤容水量大，渗水性和透气性不良，不利于建筑防潮和有机物的无机化。土壤渗水性：水分渗透过土壤的能力。颗粒越大，渗水越快，土壤容易保持干燥。但过快不利于地下水的防护，因为地面污染物容易渗入地下水中。土壤的毛细管作用：土壤中的水沿着孔隙上升的作用。孔隙越小其毛细管作用越大。,2020/6/2,24,地下水位,指地下水层表面到地面的距离。地下水位高，容易引起地面潮湿，形成沼泽，不利于土壤中有机物的无机化。,2020/6/2,25,3、土壤水分（soilwater）(与其物理性质相联系),若渗水性过大，地面污染物容易渗入地下水中，不利于水源保护；土壤容水量大，其渗水性和透气性不良，不利于建筑防潮和有机物的无机化；建筑物地面、墙壁的潮湿与基地土壤毛细管作用有关,2020/6/2,26,（二）土壤的化学特征化学组成与成土母岩成分有密切关系,沉积岩含必需元素火成岩缺少必需微量元素（不利）人体内化学元素土壤中地球化学元素的变化超出人体的调节适应范围不利健康生物地球化学性疾病,2020/6/2,27,土壤的化学特征,本底值(土壤中元素的背景值)指该地区未受污染的天然土壤中各种元素的含量。本底值的意义：1、是评价化学污染物对土壤污染程度的参照值；2、是制订土壤中有害化学物质卫生标准的重要依据；3、是评价水土化学环境对居民健康影响的重要依据；4、是土地资源开发利用和地方病防治工作的科学依据,2020/6/2,28,表6-2自然土壤元素背景值,2020/6/2,29,土壤的化学特征,土壤环境容量（或称土壤负载容量）是指一定环境单元、一定时限内遵循环境质量标准，即保证农产品质量和生物学质量，同时也不使环境污染时，土壤所能容纳污染物的最大负荷量。不同土壤其环境容量是不同的，同一土壤对不同污染物的环境容量也是不同的，这与土壤的净化能力有关。土壤的环境容量是充分利用土壤环境的纳污能力，实现污染物总量控制，合理制定卫生标准和防护措施的重要依据。,2020/6/2,30,土壤有机质(soilorganicmatter),系土壤中各种含碳有机化合物的总称，包括腐殖质、生物残体及土壤生物。它与土壤矿物质一起共同构成土壤的固相部分。土壤有机质含量一般仅占百分之几，最高也不过10左右。腐殖质（humus）即进入土壤的植物、动物及微生物等死亡残体经分解转化形成的物质，是土壤特有的有机物质，约占土壤有机质总量的8590。腐殖质通常带有电荷并具有较强的吸收、缓冲性能，对土壤的理化性质和生物学性质有重要影响。土壤中腐殖质含量越高，卫生上越安全。,2020/6/2,31,腐殖质：在土壤微生物的作用下，外界的有机物由复杂化合物分解为简单化合物，与此同时在土壤微生物的作用下又重新合成为有机高分子物质。腐殖质是一种疏松的暗褐色物质，它含有多种有机化合物，其中最主要的部分为腐殖酸（即胡敏酸、乌明酸、克连酸等），另外尚有木质素，纤维素、蛋白质、油脂、氨基酸、脂肪酸等多种物质。腐殖质的化学性质稳定，病原体已经死灭，不招引苍蝇，无不良气味，质地疏松，在卫生上是安全的，又是农业上良好的肥料。人工堆肥法,2020/6/2,32,（二）土壤的化学特征,土壤的吸附性（）巨大的比表面和表面能：（）电荷性质：（）土壤胶体凝聚性和分散性：酸碱性氧化还原性等。,2020/6/2,33,（二）土壤的化学特征,土壤的吸附性巨大的比表面和表面能：一定体积的物质，颗粒越小，比表面越大。处于物体表面的分子具有一定的自由能，即表面能。物质的比表面越大，表面能也越大。电荷性质：土壤胶体一般都带负电荷。电动电位越高，胶体微粒的分散性也越强。土壤胶体凝聚性和分散性：胶体具有相互凝聚的趋势，表现为胶体凝聚性，胶体微粒因相同电荷而相互排斥，表现为分散性。,2020/6/2,34,（二）土壤的化学特征,土壤的吸附性土壤中两个最活跃组分：土壤胶体和土壤微生物。它们对污染物在土壤中的迁移、转化有重要作用。土壤胶体：土壤中颗粒直径小于1m、具有胶体性质的微粒。一般土壤中的黏土矿物质和腐殖质都具有胶体性质。,2020/6/2,35,土壤的吸附性,土壤胶体不仅表面积很大，而且带有大量电荷，因而具有强大的吸附能力。按照吸附的离子种类可分为阳离子吸附和阴离子吸附。土壤胶体还具有离子交换作用，即由于土壤胶体微粒具有电荷性质，在其外层所带的离子可以和土壤溶液中相同的离子以离子价为依据作等价交换的作用。,2020/6/2,36,（二）土壤的化学特征,土壤的酸碱性H+：主要来自二氧化碳溶于水形成碳酸、有机物分解产生有机酸及某些少数无机酸，Al3+水解也是土壤酸性的重要来源。OH-：主要来源于土壤溶液中的碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙以及胶体表面交换性的Na+水解。,2020/6/2,37,（二）土壤的化学特征,土壤氧化还原性：土壤中有许多有机和无机的氧化性或还原性物质。氧化剂：氧气、NO3-、Fe3+、Mn4+、V5+、Ti6+。还原剂：有机质和低价金属离子。,2020/6/2,38,土壤是一个粘土矿物有机质的复杂胶体体系,土壤的吸附性-离子交换作用酸碱性（土壤的缓冲性）氧化还原性-土壤中的氧化还原反应，绝大多数是在土壤微生物的参与下发生。例如在需氧条件下含氮、磷、硫的有机物被氧化并形成硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐；在厌氧性条件下进行的反硝化作用、反硫化作用等，影响污染物转归。,2020/6/2,39,（三）土壤的生物学特征,土壤生物是土壤形成、养分转化、物质迁移、污染物降解、转化和固定的重要参与着。土壤中的生物体系包括微生物和动物。土壤微生物包括细菌、真菌、放线菌和藻类。土壤中的动物主要包括多为节肢动物，也有非节肢土壤动物。节肢动物主要有螨类、蜈蚣、马陆、跳虫、白蚁、甲虫、蚂蚁等。非节肢土壤动物主要有线虫和蚯蚓。土壤藻类(soilalga)是含有叶绿素的低等植物。藻类能够进行光合作用，合成自身的有机物质。土壤藻类主要分布在土壤表面及其以下几厘米的表层土壤中。土壤中的藻类主要是绿藻和硅藻，其次是黄藻。,2020/6/2,40,（三）土壤的生物学特征,根据土壤中细菌的营养方式可分为自养型和异养型。,病原菌：如肠道致病菌、炭疽芽胞杆菌、破伤风梭菌、产气荚膜梭菌、肉毒梭菌等，分别引起肠道传染病、炭疽、破伤风、气性坏疽、肉毒中毒。,根据对空气条件的要求，又可分为需氧性和厌氧性。,2020/6/2,41,土壤中栖居着大量微生物土壤对有机物具有很大的自净能力，起着缓和与净化污染的作用。重金属、难降解的农药、放射性同位素等，则没有利用土壤净化处理的可能性。致病微生物和蠕虫卵在土壤中有一定的存活能力。土壤生态系统对外界污染具有一定的容量，一旦污染量超过容量限度，土壤生态系统遭到破坏，则丧失其自净能力，导致土壤一般卫生状况的恶化。,2020/6/2,42,固氮菌在常温常压条件下即可完成氮的转化过程，为作物提供丰富的养分，同时又不会造成亚硝酸盐的残留而污染环境，起到了很好的节能降耗、保护环境的作用，所以固氮菌是当前无公害农产品生产中广泛推广应用的肥料产品。如果没有微生物，世界早已是动、植物尸体堆积如山，布满全球；人类所制造的垃圾和各类毒性物质对环境的污染、对人类的危害将不堪设想。,2020/6/2,43,土壤的特征,多相、多孔、疏松系统，吸附、解吸、交换作用的胶体系统络合、螯合、氧化还原的反应系统各种生物、微生物活动的陆生系统,2020/6/2,44,土壤的主要特征,具有不断地供给和调节植物生活中所需要的水分、养分、空气和热量的能力，即土壤肥力。肥沃的土壤能够使水、肥、气、热条件达到稳、均、足、适的程度，并且能在一定程度上抵抗恶劣自然条件的影响，适应植物生长的需要。,2020/6/2,45,Section2,土壤的污染、自净及污染物的转归,2020/6/2,46,土壤污染,在人类生产和生活活动中排出的有害物质进入土壤中，影响农作物的生长发育，直接或间接地危害人畜健康的现象，称为土壤污染。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。,土壤污染概况,2011中国科学院地理科学与资源研究所环境修复研究中心主任陈同斌研究员表示，中国的重金属污染在北方只是零星分布，而在南方则比较密集。调查估算，重金属污染中国耕地10%左右的可能性较大。其中，受镉污染和砷污染的比例最大，约分别占受污染耕地的40%左右。环境保护部部长周生贤透露，根据重金属污染综合防治“十二五”规划要求，到2015年，重点区域铅、汞、铬、镉和类金属砷等重金属污染物的排放，比2007年削减15%,2020/6/2,47,2020/6/2,48,土壤污染的基本特点,土壤环境的多介质、多界面、多组分以及非均一性和复杂多变的特点。.土壤污染的隐蔽性：土壤生物所分解或吸收，改变了其本来性质和特征。通过食物链而损害人畜健康时，土壤本身可能还会继续保持其生产能力。慢性、间接危害为主，“看不见的污染”。.累积性与地域性：吸附、固定，包括植物吸收，重金属、放射.不可逆转性：重金属、持久性有机污染物.治理周期长：重金属需要100200年,2020/6/2,49,一、土壤的污染,（一）土壤的污染来源生活污染：垃圾工业和交通污染：污水灌溉、酸雨和降尘、汽车排气农业污染：过量施用农药、化肥灾害污染源(放射性污染),2020/6/2,50,目前，全国的电池消费量每年在70亿只左右。有关资料显示，一节一号电池烂在地里，能使1平方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。电池主要含铁、锌、锰等，此外还含有微量的汞。2002年国内销售的电池要达到低汞水平，2006年达到无汞水平。我国从2005年1月1日起，也开始实行干电池的低汞化和无汞化.我国的碱性干电池（锌锰）的汞含量达15，中性干电池达0.025,低汞电池中的汞含量小于电池重量的0.025，无汞电池小于0.0001。,2020/6/2,51,大量中小企业生产的仍然是含汞电池，因其价格便宜，应用面广，销售量相当大。以提高电池的储存寿命和防止电池漏液。纽扣电池铅酸蓄电池主要应用在汽车、电动自行车、通讯备用电源和应急电源等方面。镍镉电池则普遍用于手机、电动工具、电动玩具等方面，是一种可充电电池。废含汞电池、废镉镍电池、废铅酸蓄电池：热处理、湿处理（溶解于硫酸，离子树脂从溶液中提取各种金属物）、真空热处理法从我做起，从身边每一件小事做起，是每一个人的责任和义务。个人的行为也许微不足道，但把我们每个人的力量联合起来，便足以托起一种文明，一种与自然共生的文明，一种可持续发展的文明。,2020/6/2,52,土壤污染的表现形式,1、水土流失：黄河、长江每年由于流失土壤而带走氮、磷、钾质量达4400万吨。2、土地荒漠化：占国土总面积的27.3%，超过全国现有耕地面积的总和。3、土壤盐碱化：不适当灌溉等原因4、土壤退化：水田潜育化、土壤酸化和养分亏缺，1983年全国缺钾土壤面积占耕地面积46%；缺磷70%。5、水土污染：工业“三废”、大气污染、农药残留和过量施肥,2020/6/2,53,土壤污染物种类,化学污染物（主要是一些重金属和农药）物理污染物（垃圾）生物性污染物（如病原体等）放射性污染物,2020/6/2,54,（二）土壤污染的方式,水型污染气型污染固体废弃物型污染,2020/6/2,55,（三）土壤的主要污染物,有机物和病原体有害的化学物质重金属、农药致癌物放射性物质,2020/6/2,56,（四）土壤污染对健康影响的特点,1、间接性土壤作物人土壤地下水（地面水）人2、复杂性3、长期性,2020/6/2,57,二、土壤污染的自净,土壤自净（soilself-purification）,是指受污染的土壤通过物理、化学和生物学的作用，使病原体死灭，各种有害物质转化到无害的程度，土壤逐渐恢复到污染前的状态，这一过程称为土壤自净。,2020/6/2,58,土壤自净,（一）土壤的净化作用,2020/6/2,59,（一）土壤的净化作用,物理净化作用：机械阻留、稀释、迁移。化学净化作用：凝聚与沉淀反应、氧化还原反应、络和-螯合反应、酸碱中和反应、水解、分解反应。生物净化作用：土壤中存在的微生物具有氧化分解有机物的巨大能力，是土壤净化中最重要的净化途径之一。,2020/6/2,60,生物净化作用：,病原体的死灭：日光的照射,土壤中不适宜病原微生物生活的环境条件,微生物间的拮抗作用,噬菌体作用,以及植物根系分泌的杀菌素等有机物的净化：有机物的无机化：含氮有机物：含碳有机物：氧气充足二氧化碳和水厌氧甲烷.含硫和磷约有机物：硫酸盐或磷酸盐；硫醇,硫化氢或磷化氢有机物的腐殖质化：,2020/6/2,61,土壤氮素循环,氨化作用（ammonification）微生物分解有机含氮化合物释放出氨的过程。硝化作用：微生物氧化氨为硝酸并从中获得能量的过程。第一阶段是由亚硝酸细菌将NH3氧化为亚硝酸的亚硝化过程；第二阶段是由硝酸细菌把亚硝酸氧化为硝酸的过程。硝化过程需在有氧条件下进行。反硝化作用：在厌氧条件如水淹、有机质含量过高情况下，微生物将硝酸盐还原为还原态含氮化合物或分子态氮的过程,2020/6/2,62,（二）化学污染物的转归,转归表现为在土壤中的迁移、转化、降解和残留。迁移：由外力作用（农田土壤翻耕、地表径流和土壤水渗滤、淋溶等作用）引起的转移。一般通过流动和扩散完成。转化和降解：化学物质通过物理、化学、生物学作用而改变其化学结构和性质的过程叫转化。由复杂化合物逐步转变为简单化合物的过程称为降解。,2020/6/2,63,（二）化学污染物的转归,1、农药在土壤中的转化和残留光化学降解：太阳辐射和紫外线能量引起农药分解。化学降解：水解和氧化作用生物降解：土壤微生物作用,2020/6/2,64,2、重金属在土壤中的转化,影响因素：土壤腐殖质的吸附和螯合作用：pH值：土壤的氧化还原状态：形成不溶性的硫化物。砷还原As3+As5+,化学污染物的转归,2020/6/2,65,3.重金属和农药的残留,土壤中的重金属由于化学性质不活泼，迁移能力低，另外土壤中有机、无机组分吸附、鏊合限制重金属的移动能力，如不迁移出去,几乎可以长期以不同形式存在于土壤中.化学污染物在土壤或农作物中的残留情况与化学污染物的特性及土壤的理化特性有关.残留情况常用半减期和残留期表示.,2020/6/2,66,土壤污染对健康的影响,Section3,2020/6/2,67,生物性污染的危害,农药污染的危害,重金属污染的危害（镉、铊、铬）,土壤污染对健康的影响（土壤中常见的三类污染物）,生物性污染的危害,2020/6/2,68,一、生物性污染的危害,1、人土壤人细菌、病毒性疾病；肠道寄生虫病。2、动物土壤人钩体病；炭疽病。3、土壤人破伤风；肉毒中毒。,2020/6/2,69,二、重金属污染的危害,1、镉的来源镉（cadmium）在自然界多以硫镉矿的形式存在，并常与锌、铅、铜、锰矿共存；由于其强抗腐蚀和抗磨擦能力，是生产不锈钢、电镀、雷达、荧光屏、镉盐、镉蒸灯、颜料、烟雾弹、焊药、标准电池、冶金去氧剂、原子反应堆的中子收棒等的重要原料。,（一）镉污染与“痛痛病”,2020/6/2,70,2、镉的代谢,镉可通过消化道、呼吸道进入人体；进入人体后主要与富含半胱氨酸的胞浆蛋白结合，形成金属硫蛋白，蓄积于肾、肝、胰、甲状腺和毛发。代谢后80%从粪便排出，20%从尿液排出。镉的生物半减期限为1633年。,2020/6/2,71,土壤镉污染,自然界：大气中含镉量一般不超过0.003g/m3，水中不超过10g/L，而土壤中不超过0.5mg/kg。镉污染区，大气中镉含量可超过1g/m3，地面水的含量高达3.2mg/L，土壤中含量高达50mg/kg。日本1971年土壤含镉平均值最高为15.26mg/kg。神通川流域水体中的镉超过100g/L，土壤中的镉最高超过50mg/kg，大米中的镉含量超过0.68mg/kg。我国约有1.3万公顷耕地受到镉污染，涉及11个省市的25个地区。沈阳张士污灌区稻田含镉57mg/kg，稻米的镉含量高达0.41.0mg/kg。兰州市白银灌区东大沟流域。江西省大余县670公顷的“镉米”生产区。,2020/6/2,72,每年148.55吨镉流入湘江水污染治理需132.67亿,有色冶炼行业排污的积累已成为饮用水源最大的安全隐患，湘江水污染中的主要重金属污染已由汞转变为镉和砷。其入河量分别为：汞1.17吨/年，镉148.55吨/年，砷81.85吨/年。湖南湘江株洲和长沙段镉污染事件2006.1株洲市天元区马家河镇新马村1000余村民被检出尿镉超标25倍，150余人被诊断为慢性轻度镉中毒。已有多人患癌症或怪疾，五六十岁老人普遍反映骨痛、关节萎缩、肾病、高血压等症状。自来水变为紫色。04-09浏阳双桥村镉污染：湘和化工厂主要生产饲料添加剂粉状硫酸锌和颗粒状硫酸锌。炼铟炼镉、急性砷化氢中毒、铅中毒、化工厂276名受检职工中，尿镉超标者24人，占33.9%。3000名村民，镉超标增加至509人。包括距化工厂800-1000米的荣波小学，3名镉超标的小学生。,2020/6/2,73,广东镉污染,广东北江镉污染事件：镉超标近10倍珠三角几市近40%的农田菜地土壤重金属污染超标，其中10%属“严重”超标,2020/6/2,74,镉污染与痛痛病（itai-itaidisease）,痛痛病：又称骨痛病最初发生在日本富山县神通川流域因长期食用“镉米”，饮用含镉的水所致的慢性镉中毒，为日本的第一公害病患者全身疼痛，日夜呼叫，故名痛痛病,2020/6/2,75,痛痛病发病经过及机理,神冈铅锌矿(排出含Cd废水)神通川用水Cd污染Cd经口摄取(土壤、农作物、饮水)肾损害骨软化症（痛痛病）妊娠、授乳时，缺钙、低蛋白，内分泌紊乱等,2020/6/2,76,痛痛病（itai-itaidisease）,发病机制：镉金属硫蛋白，主要蓄积在肾脏损害肾小管，使肾功能异常，尿钙增多；镉直接损伤肠粘膜，使钙吸收减少；干扰钙磷代谢导致骨质疏松或软化。,2020/6/2,77,镉的毒性作用分子机制,镉与酶类巯基结合或替代作用，置换出细胞内酶类金属，尤其是降低机体抗氧化酶的活性，使机体清除自由基的能力下降，引起氧化损伤。镉损伤线粒体，活化黄嘌呤氧化酶、血红色素氧化酶，协同铜、铁离子在受干扰的相关细胞呼吸过程中产生氧自由基，从而引起脂质过氧化反应，造成肾脏功能及结构损害。镉能降低内源性抗氧化物还原型谷胱甘肽的水平，妨碍细胞GSH循环系统正常执行抗氧化功能。镉可以使细胞内钙稳态失衡，占据钙离子通道并进入细胞内，也可在进入细胞前与细胞表面的孤儿受体上的抗原决定簇胞外锌位点结合，干扰细胞钙代谢。镉能诱导富含巯基的金属硫蛋白的形成，金属硫蛋白参与了镉在机体内的吸收、转运、排泄和蓄积。镉能引起DNA单链断裂，并损害DNA修复系统，导致细胞凋亡。,2020/6/2,78,痛痛病流行病学特征,年龄、性别与发病的关系:多在营养不良的条件下发病，镉污染区四十多岁的妇女高发,发病缓慢，最短潜伏期为24年。地区分布:环境镉污染是引起区域性慢性镉中毒的主要原因。日本富山县神通川河流域、株洲市天元区马家河镇新马村镉摄入量与发病的关系：尿镉达510mol/mo1肌酐时，肾小管功能异常的患病率可达5%20%,2020/6/2,79,腰背疼膝关节疼遍及全身的刺痛,止痛药无效,2020/6/2,80,痛痛病可分为5期：,I.(潜伏期)：过度劳累后疼痛II.(警戒期)：持续疼痛,出现“镉环”III.(疼痛期)：疼痛明显,骨盆、耻骨尤甚,步态蹒跚IV.(骨骼变形期)：卧床不起,骨骼软化、变形、萎缩V.(骨折期)：自发性骨折,2020/6/2,81,尿糖,尿镉,尿钙,尿中低分子蛋白（MT）,升高,尿微球蛋白,尿NAG酶,视黄醇结合蛋白（RBP）,血液,X线,2020/6/2,82,健康危害指标,先决条件,镉污染区的鉴定,定居人群镉负荷量增加；,需排除的因素,判定需考虑的因素,联合反应率,尿镉,尿NAG酶,尿微球蛋白,职业性镉接触,2020/6/2,83,镉污染所致健康危害区的判定标准,2020/6/2,84,环境镉污染健康危害区判定标准（GB/T17221-1998）,有明确的工业镉污染源和环境长期受到含镉工业废弃物的污染，当地饮用水、灌溉水和自产粮食、蔬菜食品或单项或多项超过国家标准的地区为观察区。一直居住在镉污染区并食用当地自产粮食、蔬菜等主要食品的非流动居民，平均每日镉摄入量达到300g，年龄2554岁的长期定居居民为调查人群。三项健康危害指标同时达到判定值的受检者，为镉污染所致慢性早期健康危害的个体，并列为追踪观察对象。三项健康危害指标同时达到判定值的受检者人数占受检总人数的联合反应率达到判定值的，确认该污染区镉已构成对当地定居人群的慢性早期健康危害。,2020/6/2,85,职业性镉中毒诊断标准,（1）慢性轻度中毒：除尿镉增高外，可有头晕、乏力、嗅觉障碍、腰背及肢体痛等症状，实验室检查发现有以下任何一项改变时，可诊断为慢性轻度镉中毒。尿2-微球蛋白含量在9.6mol/mol肌酐（1000g/g肌酐）以上；尿视黄醇结合蛋白含量在5.1mol/mol肌酐(1000g/g肌酐)以上。（2）慢性重度中毒：除慢性轻度中毒的表现外，出现慢性肾功能不全，可伴有骨质疏松症、骨质软化症。,2020/6/2,86,目前诊断的主要依据,尿2-微球蛋白、视黄醇结合蛋白等低分子量蛋白排出增多。早期镉中毒时，尿中低分子量蛋白质2-微球蛋白(2-MG)、视黄醇结合蛋白(RBP)、白蛋白以及尿-N-乙酰-葡萄糖氨酶(NAG)等都是肾损伤较为理想的生物标志物。尿MT分子量比2-MG更小，具有较高的灵敏度，先于尿蛋白总量和肾小球滤过率(GFR)的变化；随着肾损伤的加重，尿MT与2-MG不断增加，但尿MT的增加幅度更大，尿中的2-MG和尿MT的含量已作为镉暴露的生物标志物。慢性镉中毒患者尿中溶菌酶、NAG、核糖核酸酶、碱性磷酸酶、-谷氨酰转移酶、中性肽链内切酶等尿酶改变，并且从理论上讲，尿酶测定比尿蛋白测定更灵敏、定位也更准确，但由于对尿酶的保存条件、反应条件、激活因子、抑制因子等细节还不甚清楚，测定方法的规范化和质量控制问题还没有完全解决,2020/6/2,87,日本公害病特殊救济措施法,必要条件：在镉污染区居住，有镉接触史。无、两项先天性疾患，主要是更年期后的妇女。肾小管障碍。X射线及活检证实骨质疏松和骨质软化。,2020/6/2,88,日本公害病特殊救济措施法,必要的医学检查项目包括：一般检查；包括既往史，如镉接触史、治疗史、遗传关系和临床检查，如骨骼变形、疼痛，运动障碍、步态摇摆等。血液检查：血清无机磷和钙、血清碱性磷酸酶和其他常规项目。X射线检查：摄影部位为胸骨、骨盆、股骨和疼痛部位，检查所见具有骨萎缩、骨变形层和骨骼变形等。尿检查：尿蛋白、尿糖定性和定量，尿中氨基酸和尿镉。,2020/6/2,89,痛痛病防治措施,本病无特效疗法，病死率很高。预防措施1、保证土壤中镉含量不超过1.0mgkg2、成人每周摄入的镉不应超过400500g。3、为了早期发现镉污染对健康的危害，我国制定了环境镉污染所致健康危害区判定标准（GB17211-1998）4.消除污染源5.保护高危人群6.对症治疗中毒患者：对症支持治疗为主。用大量维生素D并补充钙、磷，同时给予高蛋白高热量富营养膳食，可使病情缓解。络合剂驱镉治疗,2020/6/2,90,消除污染源,从1980年起对这些污染土地进行了治理，三期土壤治理工程共耗资超过700亿日元，造成污染的金属矿业公司承担了其中的39.4%，该工程于2006年初步完成。,2020/6/2,91,湖南镉污染,1910年创建中国第一家炼铅厂水口山炼铅一直采用传统的烧结锅工艺，对周边环境造成严重污染。2005年8月26日，投资3.8亿元、采用水口山自主研发的“SKS炼铅法”工艺建造的现代化冶炼厂第八冶炼厂竣工投产。具有世界先进水平的现代化铅锌冶炼企业行业。715矿位于湖南省安化县境内，始建于1971年。高镉背景区，部分农田因镉污染增大而产量降低。将500亩受镉污染的农田改种桑树，恢复了被污染土壤的生产性能，耕作土壤镉含量逐年下降，种桑养蚕.1994年，湖南凤凰铅锌矿含镉尾砂尾水未进行有效治理，污染水源、稻田，引起稻谷镉含量增加，最终进入人体。调查发现该地区稻谷镉含量为国家标准的1.17倍，污染区15.9%的居民尿镉高于10g/L，且伴有2-微球蛋白升高，24.4%的居民血色素低于10g/100ml,2020/6/2,92,铊(Tl)是英国科学家克鲁斯1861年发现的元素。是一种银白色稀有柔软全金属。易溶于硝酸和浓硫酸溶液。燃烧时会发出艳丽的绿光。常温下铊表面易氧化成深灰色薄膜，加热至100度可氧化成黑色氧化铊。,（二）重金属污染的危害铊,2020/6/2,93,（二）重金属污染的危害铊,自然界中，铊存在于汞矿、方铅矿、黄铜矿、黄铁矿等硫化物中。主要用于制造光电管、合金、低温温度计、颜料、染料、焰火。如溴化铊和碘化铊是制造红外线滤色玻璃的原料。硫酸铊可制造杀虫剂和杀鼠剂。醋酸铊曾用于治疗脱发、头癣。,2020/6/2,94,土壤中铊的含量,世界范围土壤中铊的含量为0.10.8mg/kg，平均约0.2mg/kg。我国34个省（区）、市853个土壤样本铊背景值调查，范围为0.291.17mg/kg，平均约0.58mg/kg。,2020/6/2,95,1960年在我国贵州一个叫回龙村的山村里，开始出现一种奇怪的病症，患者最明显的特征就是在一个星期内头发全部掉光，这在民间俗称“鬼剃头”。回龙村在40年间先后有700多人患此病症，60多人不幸死亡。医学专家曾怀疑是遗传病或者传染病。,铊元素成为“鬼剃头”怪病的致命元凶,2020/6/2,96,铊污染,云南南华砷铊矿有30年的开采历史，这些地区植物和水体中铊含量远远高于背景值，已出现明显的铊污染效应。贵州兴义地区灶矾山麓矿渣中铊化合物含量为106mg/kg。矿渣被雨水淋溶进入土壤中，使土壤铊含量达50mg/kg，再被蔬菜吸收富集后，造成蔬菜中铊含量可达11.4mg/kg。当地居民中曾出现铊中毒患者200多例。,2020/6/2,97,铊污染效应,浓度为1mg/L的铊会使植物中毒，表现为使甜菜、莴苣和芥菜种子停止生长。铊对土壤微生物毒性很大，可抑制硝化菌的生长而影响土壤的自净能力等。环境中的铊进入水体和土壤后，经过水生生物、陆地生物的富集作用，进入人体产生危害。铊对成人最小致死量约为12mg/kg。在人体内以肾脏中含量最高，其次是肌肉、骨骼、肝、心、胃肠、脾、神经组织，皮肤和毛发中也有一定量铊。铊主要通过肾和肠道排出。为强烈的神经毒物，对肝、肾有损害作用。,2020/6/2,98,重金属污染的危害铊,急性中毒表现：胃肠道刺激症状：如恶心、呕吐、腹泻、便血神经系统症状：如痉挛性麻痹、精神障碍、下肢痛觉过敏、头晕、头痛、乏力、烦燥、失眠、多汗、肌力减退、还有大量脱发。严重者可有精神失常、震颤、抽搐、昏迷、呼吸困难、心脏停搏，并可在一周内死亡。,2020/6/2,99,重金属污染的危害铊,慢性中毒：主要为周围神经炎、视神经萎缩和肾、肝、胃肠道损害及皮肤萎缩。症状有乏力、食欲不振、恶心、足跟痛、感觉障碍、视力障碍、脱发等。其中短时间内头发全部脱光是铊中毒最早也是最显著的症状。“鬼剃头”铊对生殖功能影响。睾丸萎缩、性欲和性交能力降低。铊的致畸作用。胎盘吸收率增高、胸骨和枕骨缺失、肾盂积水和椎体缺陷铊的致突变作用。抑制骨髓细胞的有丝分裂、细胞染色体畸形和断裂以及姊妹染色单体交换率升高、小鼠骨髓多染红细胞微核和精子畸形率增高。,2020/6/2,100,装卸工人铊中毒,1996年5月，天津市东丽区军粮城一家装卸公司6名装卸工人在装卸铝矾土完工後，进浴室洗澡，6名工人无一例外竟都发生大量脱发，该车厢原系危险品运载车厢，车厢四壁查到金属铊的存在。,2020/6/2,101,1997年清华大学铊中毒,1997年清华大学，亦因学生之间相互不和，偷取实验室铊试剂，残忍地对同学投毒。高等学府的学子;未来建设国家的栋梁之材竟因泄私愤而对同窗下此毒手1997年北大化学系也发生一件硫酸亚铊事件中国矿业大学铊中毒大学生,2020/6/2,102,铊中毒治疗,解毒药是普鲁士蓝。主要以对症支持治疗为主,大量B族维生素,保护肝、肾、心等脏器。对重度中毒者需使用肾上腺糖皮质激素，可考虑血液透析或血液灌流等治疗急性囗服中毒时用1%碘化钠溶液洗胃，然後用胶体普鲁士蓝囗服解毒，使其络合铊从肠道排出，注射巯乙胺溶液亦有缓解症状作用。此外，服用钾盐亦可促使铊由尿排出。,2020/6/2,103,预防铊中毒主要措施,防范已被铊污染之水及食物入囗。加强含铊物质之保管，以免污染环境及预防失窃。加强接触含铊物质工作人员的劳动保护。,2020/6/2,104,（三）重金属污染的危害铬,土壤铬污染主要来自铬矿和金属冶炼、电镀、制革等工业废水、废气、废渣及含铬工业废水灌溉。三价铬主要存在于土壤与沉积物中，六价铬主要存在于水中，但易被e2+和有机物等还原。三价铬比较稳定，三价铬化合物由消化道吸收的少，毒性不大。而六价铬因具有强氧化性和腐蚀性，又有透过生物膜的作用，其毒性较强，比三价铬毒性大100倍。铬渣中六价铬含量约占1%左右，六价铬易溶于水，经长期雨水冲淋，易经过土壤进入农作物而危害居民健康。从食物中的摄入量占总摄入量的93%98%。,2020/6/2,105,铬生理效应,三价铬是人体的必需微量元素，是构成葡萄糖耐量因子（glucosetolerancefactor,GTF）的重要成分。铬在人体内有蓄积作用，体内过量的铬主要积聚在肝、肾、内分泌腺体，并能影响体内氧化还原过程和水解过程。铬在人体内的生物半衰期为27天。80%经肾脏排泄，小部分由粪便排出，乳汁和人发也可检出铬。,2020/6/2,106,铬污染危害,（）铬致癌作用：锦州和广州西部等地铬渣污染区居民的癌症死亡率都显著高于对照区。铬作业者肺癌，以鳞状细胞癌多见。（）铬的诱变作用：六价铬细菌诱变试验的Ames试验、哺乳动物细胞诱变试验、染色体畸变试验等多具有诱变作用。（）铬的致畸作用：三价铬胎仔体重下降、畸胎增多。,2020/6/2,107,打工四月体内铬含量超标一万倍,全身浮肿，双臂皮肤溃烂，恶心、呕吐，屙不出尿，须透析维持生命铬疮主要损害皮肤及粘膜，表现为接触性皮炎，湿诊和溃疡，鼻粘膜可发生充血、靡烂、溃疡以致鼻中隔穿孔。全身影响可出现头痛、消瘦、贫血、肾脏障碍。铬化物可能成为致敏源，引起支气管哮喘。肺癌和皮肤癌,2020/6/2,108,2008年彻底解决长沙铬渣污染问题,长沙铬盐厂已于2003年取缔关停,40余万吨铬渣。,2020/6/2,109,（四）废电池中的锰引起集体发疯事件,1939年11月至1940年1月初，日本某村中连续发现了16名“疯子”。慢性脑神经症状。一会儿哭，一会儿笑。其中先后有3人死亡。面部开始浮始，浮肿迅速蔓延到双脚，便秘严重。视力变得极差，并不断哭泣，诉说头痛。昼夜不停地自言自语，并逐渐变得言语不清，渐渐食欲不振。病人全身肌肉明显感到疼痛，特别是腿肚部位更甚，最后因心力衰竭死亡。,2020/6/2,110,三、农药污染的危害,2020/6/2,111,农药销售与开发情况,2020/6/2,112,农药销售与开发情况,2020/6/2,113,农药种类,目前，世界范围内每年化学农药总产量（以有效成分计）达200多万t，生产和使用的原药1200多种，主要农药原药达200多种，主要是有机氯、有机磷、有机砷、有机汞、氨基甲酸酯类化合物等几大类。由于农药的高毒性、高生物活性、在土壤环境中残留的持久性以及农药的滥用和不科学使用引发的日益尖锐的土壤健康问题，也引起人们的高度关注。毒鼠强全国有1300万1600万公顷耕地受到农药的污染。,2020/6/2,114,农药种类,2020/6/2,115,三、农药污染的危害,（）急性中毒（二）慢性中毒（三）致突变、致癌和致畸作用,2020/6/2,116,三、农药污染的危害,对酶系统的影响对免疫功能的影响对内分泌系统和生殖效应的影响致突变、致癌、致畸作用,2020/6/2,117,环境优先污染物,为了控制有害化学品对环境的污染。各个国家先后制定了本国优先控制或环境优先污染物名单，其中许多涉及到农药。环境优先污染物是指那些造成环境污染并对人类健康威胁极大的一类化学品，在环境监测和治理中应该优先考虑。,我国列为环境优先污染物的农药品种有：西维因、除草醚、杀虫眯、敌敌畏、对硫磷、艾氏剂等。,2020/6/2,118,2020/6/2,119,有机农业,在我国，每年发生较大的农药事故达30004000起，因农药污染赔款超过1亿元。是一种完全不用或基本不用人工合成的化肥、农药、动植物生长调节剂和牲畜饲料添加剂的生产体系。有机农业在可行范围内尽量依靠作物轮作、秸秆、牲畜粪肥、豆科作物、绿肥、场外有机废料、含有矿物养分的矿石补偿养分，利用生物和人工技术防治病虫草害。,2020/6/2,120,植物性生物农药光活化农药,国外研究光活化杀虫剂的主要国家是加拿大和美国，高效、低毒、低残留、选择性强等优点，对人畜安全。植物源光活化毒素主要有：吠喃香豆素类、多炔类与噻吩类、生物碱类、扩展醌类、其它化合物(苯并呋喃、苯并吡喃、去甲二氢愈创木酸、lachnanthocarpone、脱镁叶绿酸甲基酯类、砧吨染料和噻吩类)。猪毛蒿精油含有的茵陈二炔对斜纹夜蛾的生物活性受光照的激发而增强。微生物农药、植物源农药、动物源农药、矿物质农药,2020/6/2,121,生物农药优点,对病虫害防治效果好，而对人畜安全无毒，不污染环境，无残留；对病虫害特异性强，不杀伤害虫的天敌和有益生物，能保护生态平衡；生产原料和有效成分属天然产物，它的回归自然能保证可持续发展；可用现代生物技术手段对产生菌及其发酵工艺进行改造，不断改进性能和提高品质；多种因素和成分发挥作用，害虫和病菌难以产生抗药性。,2020/6/2,122,土壤质量标准和固体废物控制排放标准,Section4,2020/6/2,123,一、土壤卫生标准,土壤卫生标准是指土壤中有害物质的最高容许浓度。,（一）制订土壤卫生标准的原则,不影响人体健康不影响土壤自净,2020/6/2,124,（二）土壤卫生标准的研究方法,1、本底值调查2、流行病调查3、实验研究,2020/6/2,125,（二）土壤卫生标准的研究方法,1实验研究（1）有害物质在土壤中稳定性的研究（2）有害物质向农作物、地下水和空气中迁移情况的研究（3）有害物质对土壤自净过程影响的研究（4）卫生毒理实验研究,2020/6/2,126,2.流行病学调查,（1）调查各类型土壤中该化学物质的本底水平，各地区土壤实际污染情况，以及迁移、转化和自净规律。（2）研究土壤污染与居民的健康状况、生长发育、疾病的发病率、患病率和某些生理、生化、免疫反应指标之间的关系，查明土壤中有害物质对居民健康有轻微影响的浓度和对健康有危害的浓度，为制订土壤卫生标准提供直接依据。,2020/6/2,127,二、土壤环境质量标准,我国现行的土壤环境质量标准GB156181995）是由国家环境保护局发布的。重金属的限量超标的标准，是全世界最严格的，甚至高于欧盟、美国、日本等发达国家。该标准根据土壤功能和保护目标划分为三类，规定不同土壤功能执行不同标准值。（1）土壤中砷的卫生标准：我国土壤中砷的卫生标准为15mg/kg(以全砷计)。（2）土壤中铜的卫生标准：土壤中铜的卫生标准值是根据土壤中铜的阳离子交换量的大小决定的，换算成mg/kg的表示方法。,2020/6/2,128,2020/6/2,129,土壤环境质量标准的分类,i类主要适用于国家规定的自然保护区（原有背景重金属含量高的除外）、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤。ii类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤。iii类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤（蔬菜地除外）。,2020/6/2,130,标准分级,一级标准为保护区域自然生态，维持自然背景的土壤环境质量的限制值。二级标准为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值。三级标准为保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值。,2020/6/2,131,固体废弃物排放标准,对排入土壤的固体废弃物规定了控制浓度和限量；标准制订的原则和方法，通用的是用标准浸出试验；浸出液的浓度为110（固/液）；浸出液中的有害物质浓度的限制值标准是以水标为基础的，美国是水标的100倍，日本是水标30倍，我国在10-100倍不等；农用污泥