环境学概论第四章土壤环境

1、第一节第一节 土壤的组成和性质土壤的组成和性质第二节第二节 土壤环境污染土壤环境污染第三节第三节 重金属对土壤的污染重金属对土壤的污染第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染第五节第五节 土壤污染的防治土壤污染的防治土壤污染（化肥，农药）土壤污染（化肥，农药）l当前土壤资源开发利用中存在的环境问题当前土壤资源开发利用中存在的环境问题生态破坏生态破坏(水土流失；土地沙化；贫瘠化水土流失；土地沙化；贫瘠化)第一节第一节 土壤的组成和性质土壤的组成和性质一、土壤的组成和功能土壤的组成和功能 1. 土壤的组成土壤的组成土壤：是由固、液、气三相物质组成的具有肥力并能生长土壤：是由固、液、气

2、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。植物的疏松的地壳表层。 土壤土壤固相固相矿物质（原生矿物，次生矿物）矿物质（原生矿物，次生矿物）有机质（腐殖质，土壤生物）有机质（腐殖质，土壤生物）液相：土壤水分或溶液液相：土壤水分或溶液 气相：土壤空气气相：土壤空气 2.土壤的功能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、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一自然循环体系; ; 土壤是各种生物居住生存的场

3、所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。在人类建构的生态系中，土壤提供为建筑材料。 二二.土壤的物理化学性质土壤的物理化学性质1. 土壤的物理性质土壤的物理性质土壤孔性土壤孔性: 是指土壤孔隙数量大小的分配和比例特征。是指土壤孔隙数量大小的分配和比例特征。 土壤质地土壤质地: 是由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤是由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤 粗细状况粗细状况 2.土壤吸附性土壤吸附性土壤胶体：土壤胶体：指土壤中颗粒直径小于指土壤中颗粒直径小于1m或或2m,具有胶体具有胶体性质的微细固体颗粒性质的微细固体颗粒. 土壤结构：土壤结构：是指土壤

4、颗粒的空间排列方式及其稳定程度，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。孔隙的分布和结合的状况。 土壤胶体的种类土壤胶体的种类l无机胶体：无机胶体：粘土矿物粘土矿物 ；铁、铝、锰水合氧化物；铁、铝、锰水合氧化物 l有机胶体：有机胶体：腐殖质腐殖质 l有机一无机复合体有机一无机复合体 土壤胶体性质土壤胶体性质l巨大的表面积和表面能巨大的表面积和表面能 l电荷性质电荷性质 l分散性和凝聚性分散性和凝聚性 土壤的吸附与交换土壤的吸附与交换A 土壤的吸附作用土壤的吸附作用l生物吸收生物吸收 l机械吸收机械吸收 l物理吸收（分子吸收）物理吸收（分子吸收） l化学吸收化学吸收 l物

5、理物理-化学吸收（离子交换）化学吸收（离子交换） B离子交换作用离子交换作用l阳离子交换阳离子交换 l阴离子交换阴离子交换 3.土壤酸度和土壤缓冲性土壤酸度和土壤缓冲性土壤酸度：土壤酸度：是反映土壤溶液中氢离子浓度和土壤胶体上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。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区分活性酸度和潜在酸度 土壤的缓冲性：土壤的缓冲性：是指土壤抵制是指土壤抵制pH改变的能力改变的能力 4.土壤氧化还原性土壤氧化还原性常用综合性指标常用综合性指标氧化还原电位氧化还原电位表示表示 土壤中的氧化还原体系包括土壤中的氧化还

6、原体系包括无机体系无机体系和和有机体系有机体系两类两类 影响土壤氧化影响土壤氧化-还原作用的因素为：还原作用的因素为： 土壤通气状况土壤通气状况 土壤有机质状况土壤有机质状况 土壤无机物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：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和腐殖化作用土壤环境中的矿化作用土壤环境中的矿化作用土壤环境中腐殖化作用土壤环境中腐殖化作用矿化作用矿化作用:指

7、在土壤微生物作用下，土壤中有机态化合物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。转化为无机态化合物过程的总称。 腐殖化作用腐殖化作用:指动植物残体在微生物的作用下转变为指动植物残体在微生物的作用下转变为 腐殖质的过程。腐殖质的过程。 土壤污染：人类活动产生的污染物进入土壤并土壤污染：人类活动产生的污染物进入土壤并积累积累 到一定程度到一定程度，引起，引起土壤质量恶化土壤质量恶化的现象。的现象。 土壤净化：指土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化，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。而使土壤污染的浓度降低而消失的过程。

8、土壤污染的发生：土壤污染的发生：累积和净化累积和净化之间的动态平衡被之间的动态平衡被 打破，累积占据优势。打破，累积占据优势。一、一、 土壤污染的发生土壤污染的发生1.土壤污染和净化：土壤污染和净化： 隐蔽性和潜伏性隐蔽性和潜伏性 不可逆性和持久性不可逆性和持久性 危害的严重性危害的严重性2. 土壤污染的特点：土壤污染的特点：植物中污染物的含量植物中污染物的含量3. 土壤污染量指标土壤污染量指标土壤本底值土壤本底值本底值：本底值：是指未受人为污染影响的自然环境中化学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。元素和化合物的含量。两种涵义：按地区与按土壤类型两种涵义：按地区与按土壤

9、类型生物指标生物指标(图图)自然污染源自然污染源人为污染源人为污染源农业污染源农业污染源( (化肥、农药化肥、农药) )生物污染源生物污染源( (人体排泄物、生活污水人体排泄物、生活污水) )工业污染源工业污染源( (废水、废气、废渣废水、废气、废渣) )二、二、 土壤污染源土壤污染源三、土壤污染物质三、土壤污染物质1.有机物类有机物类2.重金属污染物重金属污染物3.放射性物质放射性物质4.化学肥料化学肥料5.致病的微生物致病的微生物3.农业污染型农业污染型4.固体废弃物污染型固体废弃物污染型四、土壤污染的发生类型四、土壤污染的发生类型1.水体污染型水体污染型特点：沿河流或干支渠呈特点：沿河流

10、或干支渠呈枝形片状枝形片状分布分布2.大气污染型大气污染型特点：以大气污染源为中心呈特点：以大气污染源为中心呈环状或带状环状或带状分布，分布， 长轴沿主风向伸长。长轴沿主风向伸长。1.重金属元素在土壤中的污染特征重金属元素在土壤中的污染特征 一、一、 土壤中重金属的来源土壤中重金属的来源自然来源；自然来源；人为来源人为来源二、土壤中重金属元素的背景值二、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；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有的可能转化成毒性更强的化

11、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；的危害； 累积初期不易发现，一旦毒害作用明显地表现出来，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。就难以彻底消除。 氧化氧化-还原条件还原条件 会影响变价元素形态的变化，进而影响其活性和毒性。会影响变价元素形态的变化，进而影响其活性和毒性。 土壤酸碱度土壤酸碱度 影响着重金属离子的溶解度；影响着重金属离子的溶解度；PH值越大，重金属离子的值越大，重金属离子的浓度下降。浓度下降。 土壤胶体的吸附作用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

12、性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土壤中重金属的络合螯合作用螯合作用 可提高重金属离子在土壤中的溶解度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土壤条件与重金属元素的迁移转化 提高土壤提高土壤PHPH值：加石灰值：加石灰一、一、 根本措施：控制和消除土壤污染源根本措施：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二、从影响重金属元素迁移转化的因素分析1.氧化氧化-还原条件还原条件 可采用稻田淹水；施用有机质还原性肥料和含硫物质。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；排水或间歇灌溉不宜晒田；排水或

13、间歇灌溉)4.难溶性有机金属盐的生成：难溶性有机金属盐的生成： 3.土壤胶体的吸附作用土壤胶体的吸附作用 ：2.土壤酸碱度土壤酸碱度 ：施用有机肥施用有机肥施用褐藻土施用褐藻土5.其他：其他：施用磷肥施用磷肥一、一、 化学农药对环境的污染化学农药对环境的污染1、使用农药带来的益处、使用农药带来的益处 保证了农业的增产；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，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；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

14、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 “天敌天敌”及传粉昆虫等益虫益鸟也有杀伤作用，因而破坏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；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；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，尤其长期大量使用农药

15、，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。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？哪些果蔬污染少？ 寂静的春天写于寂静的春天写于1962年，年，至今已重版至今已重版30多次，被译成多多次，被译成多种文字在世界上传播。种文字在世界上传播。 寂静寂静的春天向蒙昧中的人类发出的春天向蒙昧中的人类发出“旷野中的第一声呐喊旷野中的第一声呐喊”，启，启始了整个人类现代环境保护运始了整个人类现代环境保护运动，导致了动，导致了19701970年年4 4月月2222日著名日著名的在美国发生的有数千人参加的在美国发生的有数千人参加的环保大游行、的环保大游行、1972

16、1972年年6 6月月5 5日日在斯德哥尔摩召开的人类第一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次环境大会及至延续至今的人类整体的环保行为。类整体的环保行为。 蕾切尔蕾切尔卡逊卡逊Rachel Carson 蕾切尔蕾切尔卡逊和她的卡逊和她的寂静的春天寂静的春天 二、主要的农药类型二、主要的农药类型1.按来源：按来源： l化学农药：利用化学产品研制合成的农药化学农药：利用化学产品研制合成的农药2.按化学组成分按化学组成分有机氯类农药：有机氯类农药： l植物性农药：利用植物所含的稳定的有效成分制成的农药植物性农药：利用植物所含的稳定的有效成分制成的农药 l生物性农药生物性农药 ：是以

17、生物体为原料而制成的一类农药是以生物体为原料而制成的一类农药 l特点：剧毒，化学性质稳定，在环境中残留时间长，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。易溶于脂肪中，并在脂肪中蓄积。 有机磷类农药：有机磷类农药：l特点：剧毒，易分解，在环境中残留时间短，在动植物特点：剧毒，易分解，在环境中残留时间短，在动植物 体内不易蓄积。体内不易蓄积。 氨基甲酸酯类农药：氨基甲酸酯类农药： 3.按在环境中存在的物理形态：按在环境中存在的物理形态： l粉状；粉状；l可溶性液体；可溶性液体；l挥发性液体挥发性液体 除草剂：除草剂： l特点：在环境中易分解，在动物体内也能迅速分

18、解，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。属于低残留农药。 l特点：此类药剂在植物体内不转移，不传导，对人、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。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农药污染土壤的主要途径(P135)图图2.农药在土壤中的残留农药在土壤中的残留半衰期和残留量半衰期和残留量 影响农药在土壤中残留的因素影响农药在土壤中残留的因素 ：l农药的化学性质；农药的化学性质；农药在土壤中的存在时间的表示：农药在土壤中的存在时间的表示： l土壤的物理化学性质土壤的物理化学性质胶体性质胶体性质 ；PH值值 ；微生物；微生物 ；温度；温度 ；水份；水份 3.农药在土壤中的转化农药在土壤中的转化土壤胶体对农药的吸附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随水迁移土壤中农药的挥发土壤中农药的挥发 农药在土壤中的降解农药在土壤中的降解 包括光化学降解；化学降解；微生物降解包括光化学降解；化学降解；微生物降解 l可在一定条件起到对农药的缓冲解毒作用可在一定条件起到对农药的缓冲解毒作用 l易溶性农药易随水迁移，