环境化学(新修改)

1、 环境化学化学系 第三章第三章 土壤环境土壤环境化学 本章要点：本章要点： 1、土壤的物理化学性质； 2、重金属元素在土壤中 的迁移转化； 3、农药在土壤中的残留 与降解。 主要内容：主要内容： 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 土壤污染防治土壤污染防治土壤的功能：土壤的功能： 为陆生植物提供营养源和水分，是植物生长、进行光合作用，进行能量交换的主要场所。土壤是一种重要的环境要素。 土壤环境问题主要有：土壤环境问题主要有

2、： 土壤侵蚀、水土流失、土地沙漠化、土壤盐渍化、土壤贫化，和土壤污染等。 第一节第一节 土壤的组成和性质土壤的组成和性质 一、土壤的组成一、土壤的组成 土壤由固相（矿物质、有机质）、液相（土壤水分或溶液）和气相（土壤空气）等三相物质四种成分有机地组成。 按容积计，在较理想的土壤中矿物质约占3845%，有机质约占512%，孔隙约占50%。按重量计，矿物质占固相部分的9095%以上，有机质约占110%。 二、土壤的物理化学性质二、土壤的物理化学性质 土壤的物理性质 土壤的物理性质包括土壤的颗粒组成、排列方式、结构、孔隙度以及由此决定的土壤的密度、容重、粘结性、透水性、透气性等。 土壤胶体及土壤吸附

3、交换性 土壤胶体是指土壤中颗粒直径小于2m或小于1 m，具有胶体性质的微粒。一般土壤中的粘土矿物和腐殖质都具有胶体性质。直径小于2m的胶粒带有大量的负电荷。 1、土壤胶体的类型 2、土壤胶体的性质： 、巨大的表面积和表面能； 、电荷性质：以负电荷为主； 、分散性和凝聚性： 溶胶（分散作用）（凝聚作用）凝胶 3、土壤的吸附作用 土壤的吸附作用 ：生物吸附 吸收 机械吸附过滤 物理吸附分子吸附 化学吸附生成沉淀物 物理化学吸附离子交换 离子交换作用： 阳离子交换 阴离子交换 阳离子交换是指土壤胶体吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子进行交换，阳离子由溶液进入胶核的过程称为交换吸附，被置换的离子进入溶液

4、的过程称解吸作用。 各种阳离子的交换能力与离子价态、半径有关。一般价数越大，交换能力越大；水合半径越小，交换能力越大。一些阳离子的交换能力排序如下： Fe3+Al3+H+Ca2+Mg2+K+NH+Na+ 在土壤吸附交换的阳离子的总和称为阳离子交换总量，其中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH+称之为盐基性离子。在吸附的全部阳离子中，盐基性离子所占的百分数称为盐基饱和度： 交换盐基离子总量（mol/100g） 盐基饱和度= 100 阳离子交换总量（mol） 当土壤胶体吸附的阳离子全是盐基离子时呈盐基饱和状态，称为盐基饱和的土壤。正常土壤的盐基饱和度一般在7090%。盐基饱和度大的土壤，一般呈中

5、性或碱性，盐基离子以Ca2+离子为主时，土壤呈中性或微碱性；以 Na+为主时，呈较强碱性；盐基饱和度小则呈酸性。 阴离子交换：由于在酸性土壤中有带正电的胶体，因而能进行阴离子交换吸附。阴离子吸附交换能力的强弱可以分成：易被土壤吸收同时产生化学固定作用的阴离子：H2PO4-、HPO42-、PO43-、SiO32-及其某些有机酸阴离子；难被土壤吸收的阴离子：Cl-、NO3-、NO2-；介于上面两类之间的阴离子：SO42-、CO32-及某些有机阴离子。阴离子被土壤吸附的顺序为： C2O42-C6O7H53- PO43- SO42 - Cl- NO3- （三）土壤的酸碱性和氧化-还原 1、土壤的酸碱度

6、 土壤的酸碱度取决于土壤溶液中的H+ 和OH-的含量。土壤中的H+主要是二氧化碳溶于水形成的碳酸、有机物分解产生的有机酸以及某些少数无机酸、Al3+水解产生的。土壤中的OH-主要来自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙以及胶粒表面交换性Na+水解产生的。 （2）土壤的碱度 土壤碱性主要来自土壤Na2CO3、NaHCO3、CaCO3以及胶体上交换性Na+，它们水解显碱性。 土壤胶体+Na+土壤胶体+H+ + NaOH 土壤的碱度也用pH表示，含Na2CO3 、Na2HCO3 、的土壤的pH值一般大于8.5。含CaCO3的石灰性土壤Ph值约在7.08.5 之间 强碱性土壤（Ph8.510）除含有易溶性盐类外，

7、主要与胶粒吸附的交换性Na+有关。通常把交换性Na+占交换量的百分数称为碱化度 。 2、土壤的氧化-还原反应影响土壤氧化还原作用的主要因素：影响土壤氧化还原作用的主要因素： 土壤通气状况，通气良好，氧化还原电位升高；通气不良，电位下降； 土壤有机质状况，有机质在嫌气条件下分解，形成大量的还原物质，在浸水条件下Eh下降； 土壤无机状况，一般还原性无机物多，还原作用强；氧化性无机物多，氧化作用强。 第二节第二节 土壤环境污染土壤环境污染 一、土壤污染源及污染物一、土壤污染源及污染物 土壤污染是指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。 1、土壤污染源 工业污染源：废水

8、、废气、废渣。 农业污染源：农药、化肥、地膜。 生活污染源：塑料、生活垃圾、建筑垃圾。 生物污染源：动物排泄物、动植物遗体等。 大气沉降物：TSP、SO2、NOx等。 2、土壤污染物 有机物及农药：通常造成土壤污染的有机物主要是酚、油类、多氯联苯、苯并芘等。农药主要是有机氯类（六六六、DDT、艾氏剂、狄氏剂等）；有机磷类（马拉硫磷、对硫磷、敌敌畏）；氨基甲酸酯类（杀虫剂、除草剂）；苯氧羧酸类（2，4-D、2，4，5-T等除草剂）。 重金属污染物：主要有汞、镉、铅、铬、铜、锌、镍、砷等。污染途径主要有污水灌溉、污泥肥料、废渣堆放、大气降尘等。 放射性物质：核爆炸降落物、核电站废弃物，通过降雨淋滤

9、进入土壤。 化学肥料：大量使用含氮和含磷的化学肥料，改变了土壤的物理、化学性质。严重者影响作物生长，导致农业产品退化。 致病的微生物：各种细菌、病毒。通过污灌、污泥、垃圾进入土壤。 建筑废弃物和农业垃圾：石灰、水泥、涂料和油漆，塑料、砖、石料等。作为填土或堆放进入农田污染土壤。 二、土壤污染的影响和危害二、土壤污染的影响和危害 1、土壤污染对植物的影响 当土壤中的污染物含量超过植物的忍耐限度时，会引起植物的吸收和代谢失调；一些污染物在植物体内残留，会影响植物的生长发育，甚至会导致遗传变异。 无机污染物的影响：酸性或碱性化肥的长期施用会引起土壤pH值的变化；Cu、Ni、Co、Mn、Zn、As等能

10、引起植物生长发育障碍；Cd、Hg、Pb等能在植物可食部位蓄积。 有机毒物的影响：油类、苯酚等有机污染物会使植物生长发育受到障碍，导致作物矮化叶尖变红、不抽穗或不开花受粉；三氯乙醛（植物生长紊乱剂）能破坏植物细胞原生质的极性结构和分化功能，使细胞和核的分裂产生紊乱，形成病态组织，阻碍正常生长发育，甚至导致植物死亡。 土壤生物污染的影响：某些致病细菌能引起番茄、茄子、辣椒、马铃薯、烟草等百余种茄科植物的青枯病，能引起果树的细菌性溃疡和根癌病；某些致病真菌能引起大白菜、油菜、芥菜、萝卜甘蓝、荠菜等百余种蔬菜的根肿病，引起茄子、棉花、黄瓜、西瓜等多种植物的枯萎病，以及小麦、大麦、燕麦高粱、玉米、谷子的

11、黑穗病等。 2、土壤污染物在植物体内的残留 重金属在植物体内的残留：农作物通过根部从被污染的土壤中吸收重金属，其残留量在作物体内的分布是不均匀的。如植物吸收的镉在体内各部位的相对残留量为：根茎叶荚籽粒。汞在谷粒的残留量为：谷壳糙米白米。 农药在植物体内的残留：溶解度大的农药易被作物吸收，越难分解的农药在作物残留时间越长。如：六六六易被作物吸收，残留时间长。不同的作物对同一种农药的吸收残留量不同。如有机氯农药中的艾氏剂、狄氏剂的吸收量为：洋葱莴苣黄瓜萝卜胡萝卜。 3、土壤污染对人体健康的影响和危害 病原体对人体健康的影响：病原体能在土壤中生存较长时间，如痢疾杆菌能生存22142天，结核杆菌能生存

12、1年左右，蛔虫卵能生存315420天，沙门氏菌能生存3570天。土壤中的病原体可通过食物链进入人体，也可穿透皮肤侵入人体，如十二指肠钩虫、美洲钩虫和粪类圆线虫等虫卵在温暖潮湿的土壤中经过几天的孵育变成感染性幼虫，可穿过皮肤进入人体。病原体可导致人体肠道及消化道疾病、脊髓灰质炎、传染性肝炎病等。 重金属对人体健康的影响：土壤重金属被植物吸收后，可通过食物链危害人体健康。例如，1955年发生在日本富山县的“镉米”事件（疼痛病），就是人们长期食用镉残留的稻米，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。 放射性物质对人体健康的影响：放射性主要是通过食物链进入人体，其次是经呼吸道

13、进入人体，可造成内照射损伤，使受害者头昏、疲乏无力、脱发、白细胞减少或增多，发生癌变等。 三、土壤对污染物的净化作用三、土壤对污染物的净化作用 土壤净化是指土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化，而是土壤中污染物的浓度降低或消失的过程。 土壤对污染物的净化功能主要表现在微生物的分解作用、胶体作用、植物吸收和淋滤作用。 1、由于土壤中存在各种各样的微生物和土壤动物，对外界进入土壤中的各种物质都有分解转化作用，特别是有机物。 2、由于土壤中存在有复杂的有机和无机胶体体系，通过吸附、解吸、代替等过程，对外界进入土壤中的各种物质起着“蓄积作用”，使污染物发生形态变化。 3、土壤是绿色植物生长的基地，通过植

14、物的吸收作用，土壤中的污染物起着转化和转移的作用。 4、土壤污染物可通过淋滤作用发生迁移；也可通过挥发扩散。 土壤对污染物的净化能力是有限的。当外界进入土壤的污染物的速率不超过土壤的净化作用速率，尚不造成土壤污染；若进入土壤中污染物的速率超过了土壤的净化作用速率，就会使污染物在土壤中积累，就会造成土壤污染，导致土壤正常功能失调，土壤质量下降，影响植物的生长发育，并通过植物吸收、食物链使污染物发生迁移，最终影响人体健康。 第三节第三节 重金属对土壤的污染重金属对土壤的污染 一、土壤中重金属元素的来源一、土壤中重金属元素的来源 二、土壤中重金属元素的背景值及确定方法二、土壤中重金属元素的背景值及确

15、定方法 土壤环境中重金属元素背景值是指一定区域内自然状态下未受人为污染影响的土壤中重金属元素的正常含量。 土壤环境背景值的确定方法：在非污染区的代表性土壤中取样分析，经各种对比和计算，确定出典型土壤类型中重金属元素含量。 在具体确定土壤元素背景值时，一般使样品尽量减少环境污染的影响，除了在采样时避开污染源外，还必须对样品分析数据做必要的检验，以找出和剔除可能遭受污染的样品，使得出的背景值更符合实际。 我国环境工作者采用的土壤环境背景值分析数据检验方法主要有： 平均值加标准差法 1 n xmin= xi n I=1 （xi- xmin）2 s= n - 1 当 |xi- xmin|ts，则舍去，

16、否则保留。t取2或3。 差异检验法 用表、底土层间的化学元素含量的差异显著性来判别。其方法是选出表层土样平均含量高于底土层样平均含量的元素作为检验对象。 xmin ymin t= - /（n1 -1）S12+（n2-1）S22 /1 1 n1+n2-1 n1 n2 S1=（ci-xmin）2/（n2-1） S2= （ci-ymin）2/（n2-1） xmin，Ymin分别为表、底土元素平均值； n1，n2为表、底土样数； S1，S2为表、底土元素的标准差； 差异不显著时，表示处于背景水平；差异显著则表示该土壤可能或已被污染，数据应予剔除。 富集系数法 利用含量较高的抗风化物质作为指示矿物，用下

17、式计算某一元素的富集系数： 表土层中元素含量 /土壤中TiO2（或Al2O3）含量 富集系数= 岩石中元素含量 /岩石中TiO2（或Al2O3）含量 富集系数大于1者，表示该元素对土壤有污染，应予剔除。 元素相关分析法 该方法的关键是要找出一个能代表自然含量水平而又与其他元素具有一定相关性的某化学元素做依据。然后计算相关系数，相关性好者求出回归方程，对方程建立95%的置信带。处于置信带内的样点，可认为是背景含量，落在置信带外的，则认为不正常，不宜作为背景值。 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 重金属在土壤中的迁移转化，决定于重金属在土壤中的化学行为。包括溶解和富集状

18、态、植物吸收和利用状态。 1、重金属元素在土壤中的污染特征 易积累，不易流动 难以消除 对植物的影响差异大 存在形态（水溶、吸附、次生矿物中、 原生矿物中）决定迁移转化 2、影响重金属在土壤中迁移转化的因素 土壤类型 土地利用方式 土壤的氧化-还原条件 重金属元素按其性质可大致分为氧化难溶性（氧化固定）元素和还原难溶性（还原固定）元素。铁锰等属于氧化难溶性元素；镉、铜、锌、铬属还原难溶性元素。 土壤的酸碱度 土壤的酸碱度对重金属的溶解度有着密切的关系，由此决定重金属在土壤中的存在形态，影响其迁移转化。 土壤胶体吸附作用 重金属被土壤胶体的吸附固定可分为两种方式：如金属元素被吸附在胶体表面的交换

19、点上，则较易被释放；如保持在胶体矿物的晶格中，则很难释放，不利于金属元素的迁移。 土壤中重金属的络合-螯合作用 土壤中的羟基和氯离子是主要的络合离子，羟基与重金属的络合作用可大大提高重金属氢氧化物的溶解度，同样氯络重金属离子的形成也可提高重金属在土壤中的迁移。 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 一、化学农药的功与过一、化学农药的功与过 自1939年瑞士科学家米勒（Paul. Miller）发明了DDT杀虫剂以来，农药的应用取得了很大的进展，至今世界农药的年产量超过200万吨以上，每年农药的销售额都处于上升趋势。化学农药的品种日渐增加，已研制的农药品种达1200多种，500

20、多个品种已投入使用。 1、使用农药带来的益处、使用农药带来的益处 农药的使用 对农林牧业病虫害防治带来的益处主要有：保证了农业的增产。有人估计，如果不使用化学农药，世 界粮食产量的一半会被各种病虫害和杂草所吞噬； 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、使用农药带来的不良影响 农药的使用对环境和生态系统带来的的不良影响主要是：有机氯农药在杀死害虫的同时，对害虫的“天敌”及传粉的益虫益鸟也有伤害作用，因而破坏了自然界的生态平衡； 长期使用同类型农药，使害

21、虫产生了抗药性，导致农药量越来越大，成本越来越高；农药在土壤中残留，使土壤环境遭受污染；农药可通过农业退水扩散，对水体造成污染；农药可在农产品中残留，进入食物链影响人体健康。 一只燕子在一个夏天可捕捉50104100104只蝇、蚊和蚜虫； 一只猫头鹰在一个夏天可吃掉1000只田鼠。 造成病虫害多的原因很多，一是大量施用化肥，破坏了土壤结构。二是人们嘴馋，不仅吃青蛙和蛇，连癞蛤蟆都吃，加上农药的毒杀，使害虫的天敌日益减少。三是大量使用农药，使病虫产生了一定的抗药性。另外，还有一些气象条件，如高温潮湿等，也利于病虫害的繁殖。 资料： 1948年,诺贝尔医学奖授予瑞士化学家米勒,他发明了剧毒有机氯杀

22、虫剂DDT(二氯二笨三氯乙烷)。然而,随着DDT的广泛使用,人们渐渐发觉这种剧毒杀虫剂带给地球的不是福音而是灾难。DDT不仅杀死了大量无辜的鸟儿,昆虫,对环境造成了严重的污染,而且DDT还可以积蓄在植物和动物的组织里,甚至进入到人和动物的生殖细胞中,破坏或者改变未来形态的遗传物质DNA。到了60年代末期,几乎地球上的生物体内,都可以找到相当数量的DDT的残留物。几十年来,整个人类为这种剧毒杀虫剂付出了巨大的代价。对于1948诺贝尔医学奖的评选与颁发,瑞典有关方面一直保持沉默。直到1997年,瑞典卡罗林斯卡医学院的评委会才公开表示,为1948年的诺贝尔医学奖授予DDT的发明者而感到羞愧。他们表示

23、,在今后的评奖中,应把诺贝尔奖颁发给那些经得起实践检验的发明创造以及那些没有争议的发明和成果。 今晚报2001.3.8 资料 据报载，在我国的一些地区，滥用农药已到了相当严重的地步。目前，我国农药污染面积已达1.36亿亩，仅19951996年间，就发生农药危害事件2000多起，经济损失近5亿元。黄淮海部分地区的猪肉、鸡蛋、鱼肉中农药残留检出率高达100%。 二、主要的农药类型二、主要的农药类型 1、有机氯类农药 该类农药是含氯的有机化合物，大部分是含一个或几个苯环的氯素衍生物。主要品种是DDT（二氯二苯基三氯乙烷）和六六六（六氯环己烷），其次是艾氏剂、狄氏剂和异狄氏剂、氯丹七氯等。 特点：剧毒

24、，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。 2、有机磷类农药 有机磷农药是含磷的有机化合物，大部分是磷酸酯类和酰胺类化合物。主要品种有对硫磷（1605）、甲基对硫磷、敌敌畏、二甲硫吸磷、乐果、敌百虫、马拉硫磷等。 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。 3、氨基甲酸酯类农药 该类农药均具有苯基N烷基氨基甲酸酯的结构，主要产品有西维因、特米克等。它们与有机磷农药一样，具有抗胆碱酯酶作用，中毒症状也相同，但中毒机理有别。 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。 4、除草剂 常用的除草剂有2，4-D（2，4二氯苯氧基醋酸）和2，

25、4，5-T（2，4，5-三氯苯氧基醋酸）及其脂类，它们能除灭许多阔叶草，但对许多狭叶草无害。 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、降解及残留三、农药在土壤中的迁移、降解及残留 1、农药进入土壤的主要途径： 在田间施用农药时，大部分落入土壤，喷洒在植物体上的部分农药，也因风吹雨淋进入土壤。有人观察，施在农田的杀虫剂有56%进入土壤造成残留； 使用浸种、拌种、毒谷等施药方式，或者将农药直接撒至土壤中； 用飞机喷洒农药，约有50%的农药落到土壤，也有一部分农药吸附在空气飘尘上，随气流扩散，降雨时随雨水进入土壤。 2、农药在土壤中的

26、残留 进入土壤的农药，受各种化学、物理、生物作用，开始发生迁移转化及降解，存在于土壤还未能被降解的农药称为残留农药。影响农药在土壤中残留的因素，一是农药的化学性质，二是土壤的物理化学性质。 农药在土壤中的存在时间常用两种概念来表示：即半衰期和残留量。半衰期是指农药因降解等原因使其浓度减少一半所需要的时间；残留量是指还未被降解而继续存在于土壤中的农药，单位是mg/kg，残留量R用下式计算： R=c0e-kt 式中：c0农药在土壤中的初始含量；t农药在土壤中的衰减时间；k常数。 不同类型的农药在土壤中残留的时间： 有机氯农药 残留58年； 除草剂类 残留1年左右； 有机磷 小于30天或几天； 甲酸

27、酯类 小于30天或几天 3、农药在土壤中的迁移转化 进入土壤的化学农药，一部分被土壤胶体吸附，一部分随土壤水扩散迁移，还有一部分因挥发进入大气。 土壤胶体对农药的吸附 土壤中的胶体有无机胶体、有机胶体以及无机有机胶体。土壤对农药的吸附有物理吸附和物理化学吸附。不同的胶体对化学农药的吸附能力不同，其吸附能力大小顺序为： 有机胶体蛭石蒙脱石伊利石绿泥石高岭土 土壤对农药吸附能力的大小，关系到农药在土壤中的有效性和土壤对农药的净化能力。土壤对农药的吸附力越强，农药在土壤中的有效性越低，而土壤对农药的净化效果越好。土壤 对农药的吸附是有条件的，在一定的条件下可形成吸附平衡，一旦条件发生变化，被吸附的农

28、药又可能释放出来。因此，土壤对农药的吸附是有限的、暂时的，只是在一定条件下对农药的缓冲解毒作用，而没有使化学农药得到真正的降解。 土壤中农药的随水迁移 土壤干燥时，农药被土壤吸附，很难扩散。遇降雨和灌溉，随着土壤水分的增加，由于水的极性大于有机农药，因此水占据了土壤矿物表面把农药从土壤表面驱走，尤其是易溶性农药进入土壤水中，易随水迁移。 土壤中的农药随水迁移的形式有两种：一是溶解度大的农药可直接随水迁移；二是难溶性农药吸附在土壤胶体上进行水的机械迁移。随水迁移的结果可使化学农药进入江、河、湖、海，造成水体污染，严重者可造成人、畜中毒。 土壤中农药的挥发 土壤中的农药会以气体挥发形式进入大气。挥

29、发速度决定于农药本身的溶解度、蒸汽压和近地表空气层的扩散速度。 挥发能力比较强的化学农药有：甲基对硫磷、毒杀酚、西维因、对硫磷、地亚农、六六六、七氯等。 4、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、化学降解和微生物降解。 光化学降解：指土壤表面接受太阳辐射能和紫外线光谱等能流而引起农药的分解作用。由于农药分子吸收光能，使分子具有过剩的能量。这种过剩的能量可以通过荧光和热的形式释放出来，使化合物回到原来的状态；但是这种过剩的能量也可以产生光化学反应，使农药分子发生光化学分解、光氧化、光水解或光异构化，其中光分解反应是最重要的一种。光分解的机理是农药接受辐射的能量足以使农药分子结构中

30、的C-C键和C-H键发生断裂，引起农药分子结构的转化，使农药发生分解或消失 化学降解：化学降解包括水解和氧化。 微生物降解： 土壤中的微生物能够通过各种生物化学作用参与分解土壤中的有机农药。由于微生物的菌种不同，破坏化学物质的机理和速度也不同，土壤中微生物对有机农药的生物化学作用主要有：脱氯作用、氧化还原作用、脱烷基作用、水解作用、环裂解作用等。 第五节第五节 土壤污染的防治土壤污染的防治 一、控制和消除土壤污染源一、控制和消除土壤污染源 1、控制和减少工业“三废”排放量 2、坚强污水灌溉区土壤的监测和管理 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 5、农家肥、化学肥料配合施

31、用 6、禁用垃圾肥，慎用污泥肥料 二、防治土壤污染的措施二、防治土壤污染的措施 1、施加抑制剂 向土壤中施加改良性抑制物（如石灰、磷酸盐、硅酸钙等），使它们与土壤中的重金属作用生成难溶化合物，降低重金属在土壤及植物体内的迁移能力。 2、控制土壤氧化-还原状况 采用土壤淹水和凉晒的办法，改变土壤的氧化-还原条件，控制土壤污染物的迁移转化。如：在水稻抽穗到成熟期，大量吸收土壤中的无机成分，重金属易被水稻吸收，此时淹水可明显地抑制水稻对土壤中镉的吸收。 3、改变耕作制度 通过土壤耕作改变土壤环境条件，可消除某些污染物的危害。旱田、水田轮作、蔬菜与粮食作物轮作。 4、客土深翻 对轻度污染的土壤和小面积

32、污染的土壤可采用深耕的办法，将上下土层翻动混合，使表层土层污染物含量降低。 5、制定农药的容许残留量 根据农药对人体的毒理反应确定农药的容许残留量。 ADI=最大一日容许量1% 残留容许量=ADI体重（kg）/食品系数kg/（人d） 6、禁止和严格限制难降解农药的施用。 7、根据土壤营养状况，合理选用不同类型的化学肥料。 8、研制可降解地膜，回收费旧地膜。 -返回- 第四章第四章 固体废物与环境固体废物与环境 本章要点：本章要点： 1、固体废物的种类及危害 2、固体废物利用的主要技术方法 3、有毒害固体废物的安全处理处置 主要内容：主要内容： 第一节 概 述 第二节 主要工矿业固 体废物的处理

33、利用 第三节 工业有害废渣 的处置 第四节 城市垃圾的处 理 第一节第一节 概概 述述 一、一、 固体废物的定义固体废物的定义 固体废物通常指人类生产和生活中丢弃的固体和泥状物质。（工业废渣、生活垃圾、农业废物） 废物是一个相对的概念，此处无用别处用。 废物具有两重性：再生利用有益，废而不用便为害。 二、二、 固体废物的来源和分类固体废物的来源和分类 资源开发、加工、利用废物（垃圾） 从资源到废物，人既是资源的利用者，又是废物垃圾的制造者。 固体废物分类方法有多种： 按化学性质可分为：有机废物和无机废物； 按其危害性可分为：有害废物和一般废物； 按生产来源可分为：矿业固体废物、工业固体废物、城

34、市 垃圾、农业固体废物、放射性废物。在工业废物中又把有害、易燃、易爆、腐蚀性、传染性、放射性废物列为有害固体废物。 固体废物分类、来源和主要组成见下表。 分类 来源 主要组成物 矿业废渣 矿山、选冶 废矿石、尾矿、金属、废木砖瓦、石灰等 冶金、交通、机械 金属、矿渣、砂石、陶瓷、边角料、涂料、管道、粘接剂、废木、塑料、废汽车、橡胶、烟尘等工业废物 煤炭、电力工业 煤矸石、木材、金属、炉渣、粉煤灰、烟尘 食品加工 肉类、谷类、果类、蔬菜、烟草 橡胶、皮革塑料业 橡胶皮革、塑料、纤维、燃料、金属等 造纸、印刷业 碎木、化学药剂、金属填料、木质素、塑料等 石油化工 化学药剂、塑料、橡胶、陶瓷、沥青、

35、涂料等 电器仪表工业 金属、玻璃、木材、橡胶、塑料、化学药剂等 纺织服装业 布头、纤维、橡胶、塑料、金属等 建筑材料 金属、水泥、粘土、陶瓷、石膏、石棉、砂石等 城市垃圾 居民生活 食物垃圾、塑料、纸屑、玻璃、陶瓷家电器、废电池、碎砖瓦、杂品、粪便等 商业机关 废器具、废建材、废汽车、废电器及生活垃圾 市政维护管理部门 碎砖瓦、灰渣、污泥土、树叶、废旧金属等 放射性废物 核工业、核电站、医院、科研单位 金属、含放射性废渣、粉尘、污泥、器具、劳保用品、建筑材料等 我国工矿业固体废物1981年为3.8亿吨，1985年5.2亿吨，1990年为5.8亿吨，1992年为6.0亿吨，1998年全国工业固体

36、产量8.0亿吨，其中城市固体废物占47。 工矿固体废物最主要的是：尾矿、次炼废渣、粉煤灰、炉渣、煤矸石等。 1990年全国工矿固体废物处理量达4884万吨，处置量3.2万吨，处理处置率达64，还有36的 固体废物随意堆放或到入江河湖海。 我国大中城市，人均日产生活垃圾0.85kg，全国年总产量8000万吨左右。加上排泄物，我国城镇居民年产垃圾和粪便1.5亿吨。全国2/3的城市陷入垃圾重围。 我国城市垃圾处理率不到6。固体废物对环境的压力愈来愈大。 三三 固体废物的污染途径及危害固体废物的污染途径及危害 1.污染途径 固体废物中的有害、有毒成分通过大气、水、土壤、生物、食物链等途径污染环境影响生

37、态平衡，影响人类正常生产和生活，影响人体健康。 2.危害 污染水体：直接倾倒入水体，降水淋滤进入水体，山洪冲入水体。 造成大气污染：粉尘飞扬，散发有害气体。 污染土壤：堆放淋滤、垃圾肥、污泥肥。 传染疾病：病菌传播 占用土地：垃圾包围城市，堆放场地紧张，消耗人力、物力、财力。我国固体废物占地5.8亿米2。 影响市容市貌，影响自然风景。 伤害观感，影响人的情绪，从而影响人的正常工作，学习，生活。 潜在危害：垃圾爆炸，有害有毒物泄漏，垃圾猪，垃圾羊、鸡，通过食物链毒害人类。 四、四、 固体废物处理与处置及其意义固体废物处理与处置及其意义 充分利用资源，再生利用，物尽其用。 避免二次污染。 环境效益

38、实现垃圾无害化。 第二节第二节 主要工矿业固体废物的处理利用主要工矿业固体废物的处理利用 工矿业固体废物数量大，品种多，利用困难，采矿、冶金、煤炭、电力、化工、建材等部门是生产固体废物的大户，对这些主要工矿业固体废物的处理目前主要是各种废渣的处理利用。 一 、废石和尾矿的处理 二、 高炉渣的处理和利用 三、 钢渣的处理和利用 四、 煤灰渣的处理和利用 五 、煤矸石的处理和利用 一、一、 废石和尾矿的处理废石和尾矿的处理 废石、尾矿已占大量土地堆放，已堆满为患，污染环境，对它们的以处置为主要处理方法有以下几种： 1.物理法：喷水、泥土覆盖，以防风吹雨淋流失造成环境污染 2.植物法：种草、植树覆盖

39、、永久固定。 3.化学法：用化学试剂与尾矿表层发生化学反应，生成抵抗水和空气作用的外壳。 4.矿山土地复原法：废矿入坑，盖土植树。 二二 高炉渣的处理和利用高炉渣的处理和利用 高炉渣是在高炉炼铁时产生的，它由矿石中脉石、燃料中的灰分和熔剂中的非挥发组份形成的矿渣。我国生产1吨铁产生0.60.7吨高炉渣。高炉渣有炼钢生铁渣，铸造生铁渣和锰铁渣，其主要成分是钙、硅、铁、锰、硫的氧化物。 利用1：高炉渣经水淬成为水渣，磨细后可作为水泥的良好混合材料，可制砖瓦、混凝土砌块等，水渣还可以用作道路材料，稳定地基材料等。 利用2：将熔融高炉渣泼成510cm厚渣层，喷水凝固，再经破碎筛分为碎石，可作为抗磨蚀、

40、耐火材料，用作混凝土骨料和道路材料，用于公路、桥梁、机场、工民建筑等。 利用3：高炉渣也可经其它一些处理方式，形成浮石、膨珠、渣棉等，用作不同用途的建筑材料。 三、三、 钢渣的处理和利用钢渣的处理和利用 钢渣是炼钢过程排出的废渣，其成分为钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等的氧化物，其中钙、铁、硅氧化物占绝大部分。 1、 钢渣热泼成碎石利用 将熔融钢渣泼成30cm厚的渣层，喷适量水，使其凝固，然后铲起、破碎、筛分成钢渣碎石，可作为炼钢、炼铁的材料。因钢渣碎石不滑移，强度高，耐磨，耐蚀，所以特别适宜作为路基材料。 2、水淬钢渣及利用 钢渣经水淬后成为水淬钢渣，可作为炼铁熔剂，钢渣水泥等，还可做肥料。 四

41、四 、煤灰渣的处理和利用、煤灰渣的处理和利用 煤灰渣包括炉渣、粉煤灰、水淬溶渣，大部分来自热电厂，一部分来自烟囱除尘，小部分来自供热锅炉排渣。从燃煤电站烟囱捕获的细灰称为粉煤灰。炉底排出口为炉渣，炉渣可用于铺路。 我国燃煤电厂平均每燃1t 煤产生粉煤灰250300kg。 1995年全国粉煤灰产量为1.05亿吨。 煤灰渣主要成分为氧化铝、氧化硅、氧化铁等。 1、 煤灰渣作墙体材料 粉煤灰与少量的炉渣、矿渣，再与一定量的石灰、石膏和水拌合后，可制蒸汽养护砖、砌砖、大型墙板等。 可生产轻质建材、砌砖、空心砌砖；可减轻基础负荷、节省能耗、降低建筑造价。 2 、利用粉煤灰生产水泥 粉煤灰属于火山质材料，

42、具有胶凝性，150m。粉煤灰的化学成分：SiO2 ，Al2O3为主；粒径100时，先将沥青、石蜡或聚乙烯与干废物进行热塑混合，再经冷却，使混合物固化；或者将热塑剂涂在废物外表面再进行固化。此法适用于处理有毒无机物，不适于处理有机物和强氧化剂类污染物（硝酸盐、氯化盐等）。 4）有机物聚合法：此法将一种单体有机物与废物充 分混合，然后加入催化剂，使之生成聚合物，这种方法适用于处理有毒有机物，不能用来处理酸性和强氧化剂。 5）包裹法：此法为利用粘合剂将废物颗粒包裹住。可使用少量聚丁二烯，使废物形成立方体，然后将一些高密度的聚乙烯溶化在立方体的整个表面，形成一个包裹套。该法处理的废物具有极高的抗水性和

43、抗腐蚀性，并能承受很大的压力。适用于处理剧毒的可溶无机物，不能处理强氧化剂。4 、化学法、化学法 这是一种利用废物的化学性质，将有害物质转化为无害的最终产物的方法。最普通的是用酸碱中和、氧化还原和沉淀法。 5 、生物法、生物法 即用生物降解法解除有机废物的毒性。其方法有：活性淤泥法、滴滤池、生物滤池、气化池法、氧化塘法，以及土地处理法等。 第四节第四节 城市垃圾的处理城市垃圾的处理 城市垃圾的主要成分 城市垃圾处理原则 城市垃圾的处理方法 城市垃圾的回收 一一 城市垃圾的主要成分城市垃圾的主要成分 城市垃圾是指日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物。前已所述，城市垃圾是固体

44、废物的主要部分，从数量上讲，位居第三。 我国城镇居民年产垃圾1.5亿吨，并以10%的年增长速率增加，2/3的城市陷入垃圾重围。 我国城市垃圾无害化处理率不到6%。 城市垃圾包括： 1）居民生活垃圾（食物垃圾、穿着品垃圾、居室建筑维修垃圾、日常用品及家具家电、杂品），其中毒性污染较大的有电池、塑料、易燃品。 2）一些轻工厂的垃圾（砖、木、土、纸、金属）。 3）商业、市交、机关垃圾（管道碎物体、沥青、废车、废电器、废纸、陶瓷、玻璃、金属、塑料、杂品等）。 4）市政维护管理部门垃圾（碎瓦片、树枝叶、废锅炉、灰渣、污泥、管道、建筑垃圾等） 按化学成分可将垃圾划分为有机、无机两类，两者数量比例，与城市人

45、口、生活水平、能源结构密切相关。 以燃煤为主的居民区，垃圾中有机物约占2030%，无机废物占60 80%；燃气区垃圾中有机物比例可上升到70%。如，我国天津市，气化前全市垃圾中有机物含量为29%，炉渣67%，其它4%，气化后垃圾中有机物平均为55%，最高达70%。北京市1983年生活垃圾中有机物占32%，炉灰渣65%，实现气化后，有机质上升到76%。（现在日产生活垃圾9000多吨，8个垃圾转运站，街头垃圾桶50000多个，7个占地5000余亩的垃圾场已基本堆满。 我国的城市垃圾产量随城市的发展增长速度较快，1989年我国城市生活垃圾的年清运量为6291104t，到1996年已达到1082510

46、4t，增长了72.1%。2000年我国城市垃圾产生总量达1.2108t。 据统计，目前我国城市人均年产生活垃圾440kg。200万人口以上的城市人均日产生活垃圾0.620.98kg，中小城市1.11.3kg。生活垃圾产量的60%集中在全国50万以上人口的52座重点城市。 上海市（1283.4万人口）是我国垃圾产量最集中的地区：年产垃圾1500万吨，居全国之首。（平均日产生活垃圾8000吨，建筑垃圾3000吨，粪便7500吨，工业垃圾22000吨。） 如何妥善的解决城市垃圾问题，以是我国面临的一个重要城市管理问题和环境问题。 城市食品垃圾城市食品垃圾 据北京垃圾渣土管理处的负责人介绍，近年北京食

47、品垃圾呈稳步上升趋势，占垃圾总量的17%左右，平均每天约产生1600吨的剩菜剩饭泔水。 不仅在北京，其他城市包括县城的饭店、酒楼等餐饮场所浪费造成的食品垃圾也相当严重。一封材料显示，仅上海市每天就有1200吨剩菜剩饭。全聚德上海一个店每天产生1000多公斤剩菜剩饭。 调查表明，中高档饭店饭菜浪费较多，拿公款吃喝的人一般出手大方，浪费严重。目前食品的浪费由以前的主食转向副食。 有人统计，现在全国每年1000多亿元的公款吃喝，浪费掉的不少于总数的1/3。 二、二、 城市垃圾处理原则城市垃圾处理原则 1、 综合处理原则 2 、废物利用原则 3、 固体废物处理标准化原则 4 、分类处理原则 5 、及时就地处理原则 1、 综合处理原则 在查清城市垃圾数量和成分的基础上，做出全面的综合的处理规划。将一个城市的垃圾集中在一个或几个地点（处理场），根据垃圾的类型、特性，既分别处理，又把各种处理过程结合起来成为一个综合的整体处理系统。把全过程的物质、能量进行合理的调配利用。综合利用，并实现垃圾的再生利用，以减少垃圾最终