第五章1 土壤环境污染及修复-tong

1、1第五章第五章 土壤环境监测土壤环境监测1 1. .土壤环境组成土壤环境组成2 2. .土壤污染及修复土壤污染及修复3.3.土壤环境质量标准土壤环境质量标准4.4.土壤环境监测土壤环境监测2土壤的定义：指地球陆地表面能够生长绿色植物的疏松层。土壤的定义：指地球陆地表面能够生长绿色植物的疏松层。第一节第一节 土壤环境组成土壤环境组成第五章第五章 土壤环境监测土壤环境监测土壤在物质循环中的作用土壤在物质循环中的作用3一、土壤组成与作用一、土壤组成与作用v1.1.土壤组成：从总体角度来说，土壤是由土壤组成：从总体角度来说，土壤是由矿物质、有机质、矿物质、有机质、水分和空气水分和空气4 4种不同性质的

2、物质组成。土壤是环境的重要种不同性质的物质组成。土壤是环境的重要组成部分，是整个生物圈的基础。组成部分，是整个生物圈的基础。矿物质矿物质占土壤固体部分总量的占土壤固体部分总量的9090以上；是土壤以上；是土壤的的“骨骼骨骼”、植物营养元素的供给源；以、植物营养元素的供给源；以碳酸盐、磷酸盐、铝硅酸盐、铁硅酸盐形碳酸盐、磷酸盐、铝硅酸盐、铁硅酸盐形式存在式存在土壤有机质土壤有机质土壤形成的基础；来源为动物和植物残体，土壤形成的基础；来源为动物和植物残体，及有机肥料、微生物及经微生物作用形成及有机肥料、微生物及经微生物作用形成的腐殖质等的腐殖质等 土壤水和土壤水和空气空气水来源于降水、雪、灌溉及地

3、下水水来源于降水、雪、灌溉及地下水空气以氮气、氧气、二氧化碳为主空气以氮气、氧气、二氧化碳为主 4一、土壤组成与作用一、土壤组成与作用v2 2、土壤在环境中的作用（三大作用）、土壤在环境中的作用（三大作用）蓄积蓄积作用作用 土壤是以固相物质为主的多相复杂体系，土壤是以固相物质为主的多相复杂体系，表面积大，能吸附各种离子和某些分子表面积大，能吸附各种离子和某些分子 输移输移作用作用 土壤是植物和某些动物直接赖以生存的地土壤是植物和某些动物直接赖以生存的地方，是营养物的主要供应地方，是营养物的主要供应地净化净化作用作用 存在各种土壤微生物和土壤动物，数以亿存在各种土壤微生物和土壤动物，数以亿万计，

4、能使万计，能使污染物降解、转化污染物降解、转化56 “绝对性绝对性”定义定义: :由人类的活动向土壤添加有害化合物，此由人类的活动向土壤添加有害化合物，此时土壤即受到了污染。这个定义的关键是存在有可鉴别的人时土壤即受到了污染。这个定义的关键是存在有可鉴别的人为添加污染物。为添加污染物。 “相对性相对性”定义：定义：以特定的参照数据来加以判断，如以以特定的参照数据来加以判断，如以背景值加两倍标准差为临界值，若超过这一数值，即认为该背景值加两倍标准差为临界值，若超过这一数值，即认为该土壤为某元素所污染。土壤为某元素所污染。 “综合性综合性”定义：定义：不但要看含量的增加，还要看后果，不但要看含量的

5、增加，还要看后果，即加入土壤的物质给生态系统造成了危害。即加入土壤的物质给生态系统造成了危害。第二节第二节 土壤污染土壤污染第五章第五章 土壤环境监测土壤环境监测7 土壤污染土壤污染：由于由于人类生活和生产活动人类生活和生产活动所产生所产生的对人体有害的污染物质，通过各种途径进入的对人体有害的污染物质，通过各种途径进入土壤，并不断积累，当其土壤，并不断积累，当其数量和速度超过了土数量和速度超过了土壤的自净能力壤的自净能力，引起土壤的组成、结构和功能，引起土壤的组成、结构和功能发生变化，从而影响农作物发生变化，从而影响农作物( (或植物或植物) )的正常生的正常生长和发育，甚至某些污染物质在植物

6、体内积累，长和发育，甚至某些污染物质在植物体内积累，降低产量和质量，最终影响人体健康。降低产量和质量，最终影响人体健康。8 与大气污染和水污染相比的特点与大气污染和水污染相比的特点v水、气通过饮食、呼吸道直接进入人体，一旦水、气通过饮食、呼吸道直接进入人体，一旦受污染，直接影响人类健康，危害较明显。受污染，直接影响人类健康，危害较明显。v而土壤污染对人体的影响则往往是通过农作物而土壤污染对人体的影响则往往是通过农作物慢慢反应的，土壤污染的特点如下：慢慢反应的，土壤污染的特点如下：9v（1 1）隐蔽性或潜伏性）隐蔽性或潜伏性: :土壤污染往往要土壤污染往往要通过农作物包括粮食、蔬菜、水果或牧草以

7、通过农作物包括粮食、蔬菜、水果或牧草以及摄食的人或动物的健康状况才能反映出来，及摄食的人或动物的健康状况才能反映出来，从遭受污染到产生恶果有一个相当长的逐步从遭受污染到产生恶果有一个相当长的逐步积累过程，具有隐蔽性或潜伏性。积累过程，具有隐蔽性或潜伏性。10v（2 2）不可逆性和长期性）不可逆性和长期性: : 土壤一旦遭到污染后土壤一旦遭到污染后极难恢复，重金属元素对土壤的污染是一个不可逆极难恢复，重金属元素对土壤的污染是一个不可逆过程，而许多有机化学物质的污染也需要一个比较过程，而许多有机化学物质的污染也需要一个比较长的降解时间。长的降解时间。11v（3 3）后果的严重性）后果的严重性: :

8、由于土壤污染的隐蔽性或潜伏性、由于土壤污染的隐蔽性或潜伏性、以及它的不可逆性或长期性，因而往往通过食物链危害动物以及它的不可逆性或长期性，因而往往通过食物链危害动物和人体的健康。一些土壤污染事故严重威胁着粮食生产，三和人体的健康。一些土壤污染事故严重威胁着粮食生产，三氯乙醛的污染是一个比较典型的事例，它是由于施用含三氯氯乙醛的污染是一个比较典型的事例，它是由于施用含三氯乙醛的废硫酸生产的普通过磷酸钙肥料所引起。乙醛的废硫酸生产的普通过磷酸钙肥料所引起。12v土壤污染源可分为土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源天然污染源和人为污染源。v天然污染源是指自然界自行向环境排放有害物质或天然污染源是指

9、自然界自行向环境排放有害物质或造成有害影响的场所，如正在活动的火山；造成有害影响的场所，如正在活动的火山；v人为污染源是指人类活动所形成的污染源。人为污染源是指人类活动所形成的污染源。v人为污染源是研究和修复的重点。人为污染源是研究和修复的重点。13 人为污染源按照污染物进入土壤的途径可分为污水灌溉、人为污染源按照污染物进入土壤的途径可分为污水灌溉、固体废弃物的利用、农药和化肥、大气沉降物等。固体废弃物的利用、农药和化肥、大气沉降物等。l生活污水和工业废水的任意排放生活污水和工业废水的任意排放，特别是灌溉农田，特别是灌溉农田(重金属、重金属、多环芳烃等多环芳烃等l城市及工矿城市及工矿废气中大量

10、污染物沉降废气中大量污染物沉降到土壤到土壤 土壤酸化、多环土壤酸化、多环芳烃和二恶英等芳烃和二恶英等l化肥、农药化肥、农药的使用，残留于土壤的使用，残留于土壤(l垃圾、废渣、污泥等各种废弃物的堆积垃圾、废渣、污泥等各种废弃物的堆积（各种污染物）（各种污染物）1415161718192021v土壤污染的类型目前并无严格的划分，如从污染物土壤污染的类型目前并无严格的划分，如从污染物的属性来考虑，一般可分为的属性来考虑，一般可分为有机物污染、无机物污有机物污染、无机物污染、生物污染和放射性物质的污染染、生物污染和放射性物质的污染。v（1）有机物污染）有机物污染: 石油、有机农药等；石油、有机农药等；

11、v（2）无机物污染：重金属污染等；）无机物污染：重金属污染等；v（3）生物污染：细菌、真菌、病毒等；）生物污染：细菌、真菌、病毒等；v（4）放射性污染：放射性核素等。）放射性污染：放射性核素等。四、土壤污染的类型四、土壤污染的类型22无机污染物无机污染物重金属：汞、镉、铜、锌、铬等重金属：汞、镉、铜、锌、铬等非金属：砷、硒非金属：砷、硒放射性元素：放射性元素：Cs137, Sr90其他：酸、碱、盐等其他：酸、碱、盐等有机污染物有机污染物 有机农药、酚、石油、洗涤剂、有机农药、酚、石油、洗涤剂、PCBs有害微生物有害微生物 土壤中的主要污染物土壤中的主要污染物病毒、大肠杆菌等病毒、大肠杆菌等23

12、五、土壤污染的危害五、土壤污染的危害v导致直接的经济损失导致直接的经济损失v导致农作物品质不断下降导致农作物品质不断下降v危害人体健康危害人体健康v导致其它的环境问题导致其它的环境问题(污染大气、地下水等污染大气、地下水等)24v土壤污染导致严重的直接经济损失土壤污染导致严重的直接经济损失 v对于各种土壤污染造成的经济损失，目前尚缺乏系统的调查资料。仅对于各种土壤污染造成的经济损失，目前尚缺乏系统的调查资料。仅以土壤重金属污染为例，全国每年就因重金属污染而减产粮食以土壤重金属污染为例，全国每年就因重金属污染而减产粮食10001000多多万吨，另外被重金属污染的粮食每年也多达万吨，另外被重金属污

13、染的粮食每年也多达12001200万吨，合计经济损失万吨，合计经济损失至少至少200200亿元。亿元。 v对于农药和有机物污染、放射性污染、病原菌污染等其他类型的土壤对于农药和有机物污染、放射性污染、病原菌污染等其他类型的土壤污染所导致的经济损失，目前尚难以估计。但是，这些类型的污染问污染所导致的经济损失，目前尚难以估计。但是，这些类型的污染问题在国内确实存在，甚至也很严重。例如：我国天津蓟运河畔的农田，题在国内确实存在，甚至也很严重。例如：我国天津蓟运河畔的农田，曾因引灌三氯乙醛污染的河水而导致数万亩小麦受害。曾因引灌三氯乙醛污染的河水而导致数万亩小麦受害。 25v土壤污染导致农作物品质不断

14、下降土壤污染导致农作物品质不断下降 v我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，有许多地方粮食、我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，有许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、铬、砷、铅等重金属含量超标和接近临界值。蔬菜、水果等食物中镉、铬、砷、铅等重金属含量超标和接近临界值。 v据报道沈阳某污灌区被污染的耕地已多达据报道沈阳某污灌区被污染的耕地已多达2500多公顷，致使粮食遭多公顷，致使粮食遭受严重的镉污染，稻米的含镉浓度高达受严重的镉污染，稻米的含镉浓度高达0.41.0mgkg（这已经达（这已经达到或超过诱发到或超过诱发“痛痛病痛痛病”的平均含镉浓度）。的平均含镉浓度）。v江西省某

15、县多达江西省某县多达44的耕地遭到污染，并形成的耕地遭到污染，并形成670公顷的公顷的“镉米镉米”区。区。 v据南京环保所报道，南京市的市售蔬菜几乎都受到一定程度的硝酸盐据南京环保所报道，南京市的市售蔬菜几乎都受到一定程度的硝酸盐污染。污染。 26v土壤污染危害人体健康土壤污染危害人体健康 近年来土壤中新型污染物产生的污染受到越来越多的关注。这近年来土壤中新型污染物产生的污染受到越来越多的关注。这类污染物的特点是在土壤环境中的浓度一般较低，但对生态系统的危类污染物的特点是在土壤环境中的浓度一般较低，但对生态系统的危害和对人体健康的影响较大。其中主要包括：苯并芘、菲和其异构体害和对人体健康的影响

16、较大。其中主要包括：苯并芘、菲和其异构体蒽、二噁英、各种兽药和抗生素、溴化阻燃剂等，这些新型污染物能蒽、二噁英、各种兽药和抗生素、溴化阻燃剂等，这些新型污染物能在动物和人体组织中生物累积，具有强致癌、致畸、致突变性，并可在动物和人体组织中生物累积，具有强致癌、致畸、致突变性，并可导致人体繁育受阻、新陈代谢功能紊乱及免疫力下降等危害。导致人体繁育受阻、新陈代谢功能紊乱及免疫力下降等危害。 27v土壤污染导致其他环境问题土壤污染导致其他环境问题 土地受到污染后，含重金属浓度较高的污土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到

17、大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。 282930Waste Pool of Cu Mine3132镉、铅、砷、铜、锌等重金属镉、铅、砷、铜、锌等重金属土壤土壤毒物转入粮食蔬菜毒物转入粮食蔬菜转入人体转入人体污水灌溉污水灌溉大气沉降大气沉降固体废物的堆积固体废物的堆积危害人体健康危害人体健康336.6.土壤污染的防治土壤污染的防治v科学地进行污水灌溉科学地进行污水灌溉 v合理使用农药合理使用农药 重视开发高效低毒低残留农药重视开发高效低毒低残留农药 v合理施

18、用化肥，增施有机肥合理施用化肥，增施有机肥v施用化学改良剂，采取生物改良措施施用化学改良剂，采取生物改良措施 3435污染土壤的淋洗（污染土壤的淋洗（重金属、农药、油等重金属、农药、油等）36热处理典型流程热处理典型流程：实际工程实际工程污染土壤污染土壤外热装置外热装置修复土壤修复土壤焚烧装置焚烧装置烟囱烟囱热交换热交换填埋填埋热热解解气气体体化化学学试试剂剂37电渗析：电渗析：土壤处理槽电极槽点源絮凝沉淀回收给水给水泵给水塔抽水泵38污染土壤修复工作流程污染土壤修复工作流程可处理计划可处理计划系统分析系统分析应急对策应急对策长期对策长期对策净化处理净化处理稳定处理稳定处理原位修复原位修复异位

19、修复异位修复原位分解原位分解原位提取原位提取分离分解净化分离分解净化原位稳定原位稳定异位稳定异位稳定3940Definition of Phytoremediation Phytoremediation is a process that uses plants to remove, transfer, stabilize, or destroy contaminants in soil, sediment, and groundwater4142土壤污染植物修复土壤污染植物修复4344Sunflower45Phytoremediation StrategiesvPhytoextraction

20、 植物提取或植物萃取植物提取或植物萃取vPhytostabilization 植物钝化或植物稳植物钝化或植物稳/固定固定vPhytostimulation 植物促进或植物刺激植物促进或植物刺激vPhytodegradation 植物分植物分/降解或植物转化降解或植物转化vPhytovolatilization 植物挥发植物挥发vRhizofiltration 根际过滤根际过滤46 Plants take up metals/contaminants into plant roots, transport into above ground parts,. 47Phytoextraction 植

21、物提取或植物萃取v原理：种植一些特殊植物原理：种植一些特殊植物, ,利用其根系吸收污染土壤中的有毒利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物质并运移至植物地上部有害物质并运移至植物地上部, ,通过收割地上部物质带走土壤通过收割地上部物质带走土壤中污染物的一种方法。中污染物的一种方法。v植物提取作用是目前研究最多植物提取作用是目前研究最多, ,最有发展前景的方法。该技术最有发展前景的方法。该技术利用的是一些对重金属具有较强忍耐和富集能力的特殊植物。利用的是一些对重金属具有较强忍耐和富集能力的特殊植物。要求所用植物具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强的特点要求所用植物具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强

22、的特点, ,并具备对多种重金属较强的富集能力。并具备对多种重金属较强的富集能力。v此方法的关键在于寻找合适的超富集植物和诱导出超级富集体。此方法的关键在于寻找合适的超富集植物和诱导出超级富集体。 48v原理：利用植物根际的一些特殊物质使土壤中的污染物转化为相对无害物质的原理：利用植物根际的一些特殊物质使土壤中的污染物转化为相对无害物质的一种方法。一种方法。v植物在植物稳定中主要有两种功能植物在植物稳定中主要有两种功能: :v1.1.保护污染土壤不受侵蚀保护污染土壤不受侵蚀, ,减少土壤渗漏来防止金属污染物的淋移减少土壤渗漏来防止金属污染物的淋移; ;v2.2.通过金属根部的积累和沉淀或根表吸持来加强土壤中污染物的固定。通过金属根部的积累和沉淀或根表吸持来加强土壤中污染物的固定。v应用植物稳定原理修复污染土壤应尽量防止植物吸收有害元素应用植物稳定原理修复污染土壤应尽量防止植物吸收有害元素, ,以防止昆虫、草以防止昆虫、草食动物及牛、羊等牲畜在这些地方觅食后可能会对食物链带来的污染。食动物及牛、羊等牲畜在这些地方觅食后可能会对食物链带来的污染。v然而植物稳定作用并没有将环境中的重金属离子去除然而植物稳定作用并没有将环境中的重金属离子去除, ,只是暂时将其固定只是暂时将