土壤污染与防治

土壤污染与防治辅导任课教师：伍钧教授一.土壤污染概况

(一)土壤污染基本概念

1.土壤的定义

土壤是发育于陆地表面能够生长绿色植物的疏松多孔表层。土壤具有生产力、生命力、环境净化力。

2.土壤污染的概念（１)全国科学技术名词审定委员会给出的定义：土壤污染（soilpollution）是指对人类及动、植物有害的化学物质经人类活动进入土壤，其积累数量和速度超过土壤净化速度的现象．（２）中国农业百科全书土壤卷给出的定义：土壤污染（soilpollution）是指人为活动将对人类本身和其他生命体有害的物质施加到土壤中，致使某种有害成分的含量明显高于土壤原有含量，而引起土壤环境质量恶化的现象．

（二）土壤污染的特点

１.隐蔽性和潜伏性２.不可逆性和长期性３.后果的严重性

(三）土壤污染的量度指标

１.土壤背景值２.植物中污染物质的含量３.生物指标(四）土壤的自净作用

土壤自净作用：是指在自然因素作用下，通过土壤的自净作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或形态发生变化，活性、毒性降低的过程。

土壤自净作用的机理物理净化——机械阻留、吸附、淋溶、稀释、挥发、扩散等化学净化——凝聚与沉淀反应、氧化还原、络合与螯合、酸碱中和等

物理化学净化——离子交换吸附

生物净化作用——细菌、真菌、放线菌等体内酶或分泌酶的催化作用下，发生各种各样的分解反应（五）土壤环境污染物及污染源

土壤环境污染物：输入土壤环境中的足以影响土壤环境正常功能，降低作物产量和生物学质量，有害于人体健康的那些物质。包括无机污染物、有机污染物、土壤生物污染、固体废弃物和放射性污染。土壤污染源：土壤中污染物质的来源。包括工业污染源、百晔污染源、生物污染源。（六）土壤污染类型

☆水质污染型

☆大气污染型

☆固体废弃物污染型

☆农业污染型

☆综合污染型（七）土壤环境背景值

1.土壤环境背景值的概念

土壤环境背景值是指未受或少受人类活动（特别是人为污染）影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。

2.土壤环境背景值研究的目的意义（１）判断土壤是否被污染（２）确定土壤的环境容量（3）了解局部地区土壤污染的情况（八）土壤环境容量

1.土壤环境容量的由来

(１)环境容量的由来

(２)土壤环境容量的由来

2.土壤环境容量的概念

土壤环境容量是指一定土壤环境单元、在一定时限内、遵循环境质量标准，既维持土壤生态系统的正常结构与功能，保证农产品的生物学产量与质量，也不使环境系统污染时，土壤环境所能容纳污染物的最大负荷量。

3.确定土壤环境容量的因素

（１）土壤类型（２）污染元素与化合物的特性（３）作物和土壤生物生态效应二.无机污染物对土壤环境的污染（一）土壤环境中的重金属

重金属是土壤环境中一类具有潜在危害的污染物．

在环境污染研究中所说的重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属；其次是指有一定毒性的一般重金属．

（二）土壤环境重金属污染特征

１．重金属在土壤环境中的分布特征２．重金属污染源３．重金属污染的化学特性４．重金属污染的生态效应特性

（三）重金属在土壤环境中的行为特征

１．重金属在土壤环境中的赋存形态水溶态、交换态或吸附交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残留态。２．重金属在土壤环境中的迁移转化

（１）物理迁移（２）物理化学迁移和化学迁移（３）生物迁移（四）主要重金属元素对土壤的污染

Pb、Cd、Hg、As、Cr、Cu、Zn等主要重金属元素再土壤中的来源、迁移转化规律、生物效应、治理措施（五）土壤重金属污染的调控与防治

1.土壤重金属污染调控与防治的基本原则（１）切断污染源（２）提高土壤环境容量（３）控制或切断重金属进入食物链（４）避免二次污染２．土壤重金属污染的调控与防治措施

（１）发展清洁工艺（２）严格执行污水和污泥施用标准（３）提高土壤的缓冲性和自净能力（４）加强土壤水分管理

（5）施用改良剂（6）客土、换土法和水洗法（7）电化法（8）利用植物吸收去除重金属（9）加强土壤环境及其生物产品的监测三．有机污染物对土壤环境的污染（一）有关概念有机污染物：是指造成环境污染和对生态系统产生有害影响的有机化合物。可分为天然有机污染物和人工合成有机污染物。持久性有机污染物（POPS)：具有毒性、生物蓄积性和半挥发性，在环境中持久存在，能在大气环境中长距离迁移对人类健康和环境造成严重危害的有机污染物。生物富集系数：生物体中污染物母体及其代谢物的浓度与水质该污染物母体及其代谢产物的浓度的比值。代谢—有机物在生物体内经过酶类及其他物质的作用。发生变化，进而消化和排泄的过程。降解—有机由于各种因素的作用（化学、生物、光照、酸碱等）而逐渐分解，转变为无毒物质的过程。可分为非生物降解和生物降解。生物降解—在生物酶的作用下，有机物在生物体内的降解，尤以微生物降解为主。非生物降解—有机污染物在环境中受光、热及化学因子作用引起的降解。迁移—污染物在环境中发生的空间位置的相对移动过程，可分为机械性、物理—化学性和生物迁移。有机污染物的迁移能力强，则在土壤环境中易扩散稀释，毒害降低。吸收—外源物质经各种途径透过有机体的生物膜而进入血液循环的过程，主要通过消化道、呼吸道和皮肤三种途径。有机污染物易于吸收，则对生物体潜在危害或通过食物链进入人体的危害较大。残留—因使用农药而残留于人类食品或动物饲料中的农药母体化合物，还包括在毒理学上有意义的降解产物。积累—有机污染物的持久性，可认为该化合物保持其分子完整性，以及通过在环境中运输和分配，维持其理化性质和功能特性的能力。化学农药是指能防治植物病虫害、消灭杂草和调节植物生长的一类化学药剂。常见农药有杀虫剂、杀菌剂、除草剂、杀线虫剂、杀软体动物剂、杀鼠剂、植物生长调节剂。

光化学降解：土壤表面因受太阳辐射和紫外线能而引起的农药分解，称为光化学降解半衰期：施药后附着于土壤的农药因降解等原因含量减少一半所需要的时间。

残留期：土壤中农药因降解等原因含量减少75%-100%所需要的时间。（二）化学农药的危害

１．

抗药性问题

２．

药害问题

３．

残遗农药问题

4．毒性过大问题

５．农药造成危害天敌及益虫问题

６．环境污染问题

（１）大气污染（２）水体污染（３）土壤污染（４）食品污染（三）农药在土壤中的迁移和降解

１．农药在土壤环境中的迁移

（１）扩散（２）质流（３）挥发

２．农药在土壤环境中的降解

（１）光化学降解（２）化学降解（３）微生物降解（脱卤作用、氧化作用、还原作用、水解作用、脱烷基作用、环破裂作用）

３．农药在土壤环境中的残留（四）土壤环境化学农药污染的防治

１．加强管理２．大力开发高效、低毒、安全性农药３．采用综合防治措施防治病虫害４．改进农药制剂的剂型及喷洒技术５．其他治理方法四.化学肥料对土壤环境的影响(一)化肥施用对土壤环境的效应1.化肥的重金属元素污染2.化肥的放射性污染3.化肥的氟污染4.化肥的有机副成分污染(二）化学肥料对土壤环境的影响1.施用化肥对土壤性质的影响

(1)导致土壤板结，肥力下降

(2)促进土壤酸化（3）土壤中营养成分比例失调（4）土壤中营养成分比例失调2.化肥施用与水环境富营养化(1)水体富营养化:是指湖泊、水库和海湾等封闭或半封闭的水体中氮磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。（2）水体富营养化对水生生态环境的影响

☆引起水生生物物种的改变

☆引起水体中溶解氧的变化

☆水质碱化

☆水体产生有毒物质

☆感观恶化，不理观光（3）水体富营养化的防治措施

☆预防性措施

☆调节性措施3.化肥施用与大气环境变化（1）化学氮肥与土壤中的N2O排放（2）土壤中NH3的挥发（三）化肥土壤环境问题的控制

☆加强对化肥的监督管理，从化肥的质量上制污染；

☆经济合理施肥，严防过量施肥；

☆氮、磷、钾肥配合施用；

☆化肥与有机肥配合施用；

☆推行施肥新技术，提高肥料利用率；

☆优化肥料品种结构,研制新型无污染化肥；

☆加强水肥管理，实施控水灌溉；

☆保护生态环境，防止水土流失。五.固体废物对土壤环境的污染(一)固体废物的概念与特征固体废物：指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。

固体废物的特征成分的多样性和复杂性；环境与资源的双重性；有用和无用的大集合；生产性废弃物逐渐减少，消费性废弃物逐渐增加；彼此依赖，相互循环。固体废弃物的分类矿业废物、工业废物、农业废物、放射性废物、城市垃圾、太空垃圾。

固体废弃物的危害

☆污染水体

☆污染大气

☆占用土地

☆污染土壤

☆传播疾病（二）城市生活垃圾对土壤环境的影响

1.定义城市生活垃圾是指在城市居民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以及法律、行政法规规定视为城市生活垃圾的固体废物，如厨余物、废玻璃、塑料、纸屑、纤维、橡胶、陶瓷、废旧电器、煤灰、砂石等。

2.垃圾露天堆放对土壤的污染

(1)生物污染(2)重金属污染

(3)降低土壤pH

3.垃圾直接施用对土壤环境的影响

(1)对土壤物理性质的影响

(2)补充土壤营养元素含量(3)施用垃圾与土壤重金属污染(三）污泥对土壤环境的影响

1.定义

污泥是废水处理过程中产生的沉淀物质以及从污水表面撇出浮沫的残渣。简单地讲，污泥中污水中的固体部分，在成分上界于有机物和无机物的半固体废物。2.污泥施用对土壤性质的改善（1）对土壤物理性质的影响☆增加持水能力污泥中的有机物可持有2倍或3倍于自身质量的水分；

☆改善供氧条件土壤团聚体结构的改善和数量的增加，可大大提高供氧条件；

☆减少风蚀土壤团聚体很难分解成小颗粒，从而减少土壤流失和风蚀；☆减小容量☆抗压

（2）对土壤化学性质的影响☆增加土壤有机成分及有机质含量；

☆增加土壤的营养元素含量；

☆影响土壤环境的pH和Eh。（3）对土壤生物活性的影响☆丰富土壤环境中微生物群落；

☆促进土壤动物（如蚯蚓）的生长代谢。

3、污泥土地利用的风险（1）重金属☆使土壤重金属含量增加，加重土壤重金属污染；☆使重金属形态在土壤中更趋稳定；☆使重金属向地下水和植物迁移。（2）氮、磷（3）盐分（4）病原菌（5）有机污染物

4.污泥土地施用的控制措施（1）灭菌消毒，提高污泥施用的安全性（2）因土制宜，控制污泥用量（3）发展污泥安全施用技术(四）粉煤灰对土壤环境的影响1.定义粉煤灰是能源工业的固体废物，热电厂主要消耗煤来发电，因而是粉煤灰的主要来源，其他所有烧煤的锅炉、烟囱也是粉煤灰的重要来源。

2.粉煤灰对土壤环境的影响（1）粉煤灰对土壤的改良作用a.施用粉煤灰可改良土壤的物理结构

b.施用粉煤灰可提高地温和土壤保水能力

c.施用粉煤灰可增加农作物的营养成分

d.增加农作物的抗病能力

(2)粉煤灰对环境的污染a.粉煤灰堆放侵占大量土地b.污染土壤环境(3)粉煤灰土地利用应注意的问题☆粉煤灰的施用量☆粉煤灰的施用方法

☆粉煤灰的施用年限和效用☆施用粉粉煤灰应因地制宜，就近取材

六.污染土壤的修复技术

(一）污染土壤修复技术分类

1.按修复位置分类

☆原位修复技术

☆异位修复技术2.按操作原理分类

☆物理修复技术

☆化学修复技术

☆植物修复技术

☆生物修复技术（二）物理修复技术

1.土壤蒸气提取技术是一种通过布置在不饱和土壤层中的提取井，利用真空向土壤导入空气，空气流经土壤时，挥发性和半挥发性有机物随空气进入真空井而排出土壤，土壤中污染浓度因而降低的技术。有时也称为真空提取技术，属于一种原位处理技术，但在必要时也可用于异位修复。

2.固化稳定化技术

固化稳定化技术是指通过物理的或化学的作用以固定污染物的一组技术。

固化技术指向土壤添加黏结剂而引起石块状固体形成的过程；稳定化技术指通过化学物质与污染物之间的化学反应使污染物转化成不溶态的过程。

3.玻璃化技术

是指使用高温熔融污染土壤使其形成玻璃体或固结成团的技术。既适用于原位处理，也适用于异位处理。

4.热处理技术是利用高温所产生的物理学或化学作用，如挥发、燃烧、热解将土壤中的有毒物质去除或破坏的过程。该项技术常用于处理有机污染土壤和部分重金属污染土壤。5.电动学修复技术向土壤施加直流电场,在电解、电迁移、扩散、电渗透、电泳等作用的共同作用下，使土壤溶液中的离子向电极附近富集从而被除数去除的技术,称为电动力学技术。

6.稀释作用

将污染物含量低的清洁土壤混合于污染土壤，以降低污染土壤污染物的含量。7.覆土

在污染土壤上覆盖一层清洁土壤，以避免污染土层中的污染物进入食物链。

(三）化学修复技术1.土壤淋洗技术

土壤淋洗技术是在淋洗剂（水或酸或碱溶液、螯合剂、还原剂、络合剂以及表面活性剂溶液）的作用下，将土壤污染物从土壤颗粒去除的一种修复技术。2.原位化学氧化技术

原位化学氧化技术是通过混入土壤的氧化剂与污染物发生氧化反应，使污染物降解成为低浓度、低移动性产物的技术

3.化学脱卤技术

化学脱卤修复技术又称气相还原技术，是一种异位化学修复技术，处理过程包括使用特殊还原剂或高温和还原条件使卤化有机污染物还原。

4.溶剂提取技术

溶剂提取技术，是一种异位修复技术,在该过程中，污染物转移进入有机溶剂或超临界液（SCF）,而后溶剂被分离以进一步处理或弃置。

5.农业改良措施指采用一般农业生产上可操作的技术措施，以达到降低土壤重金属有效性、抑制土壤重金属向农作物迁移的技术。农业改良措施包括施用改良物料和调节土壤氧化还原状况等方面。

☆中性化技术☆有机改良物料☆无机改良物料☆氧化还原技术

(四）植物修复技术指利用植物及其根际微生物对土壤污染物的吸收、挥发、转化、降解、固定作用而去除土壤中污染物的修复技术。

1.植物提取

指植物根系吸收污染物并将污染物富集于植物体内，而后将植物体收获、集中处置的过程。

2.根际降解是指土壤中的有机污染物通过根际微生物我活动而被降解的过程。它是一个植物辅助并促进的过程，是一种就地的生物降解作用。

3.植物降解作用又称植物转化作用。指被吸收的污染物通过植物体内代谢过程而降解的过程，或污染物在植物产生的化合物（如酶）的作用下在植物体外降解的过程。

4.植物稳定化作用指通过根系的吸收和富集、根系表面的吸附或植物根圈的沉淀作用而产生的稳定化作用；或利用植物或植物根系保护污染物，使其不因风、侵蚀、淋溶以及土壤分散而迁移的稳定化作用。

5.植物挥发

是利用植物去除环境中的一些挥发性污染物，即植物将污染物吸收到体内后又将其转化为气态物质，释放到大气中。

(五)生物修复技术

1.自然生物修复

完全在自然条件下进行的生物修复过程，在修复过程中不进行任何工程辅助措施，也不对生态系统进行调控，靠土著微生物发挥作用。

2.人工生物修复

当自然条件下，生物降解速度很低或不能发生时，可以通过补充营养盐、电子受体、改善其他限制因子或微生物菌体等方式，促进生物修复，即人工修复。可分为原位生物修复和异位生物修复。

3.泥浆相生物反应器4.生物堆制法5.土地耕作法6.翻动条垛法7.生物通气法8.生物注气法（六）污染土壤修复技术选择的原则

1.耕地资源保护原则

2.可行性原则

3.因地制宜原则

土壤污染与防治复习题

一.名词解释

环境土壤污染超富集植物土壤背景值水体富营养化农药残留期土壤圈污染修复技术原位修复技术土壤生物污染土壤环境容量土壤污染物固体废物土壤土壤生态系统环境容量农业可持续发展化学净化作用物理净化作用农药残留积累肥料垃圾危险废物污泥减量化农业废弃物粉煤灰资源化无害化物理修复技术异位修复技术化学修复技术植物修复技术生物修复技术

二.简答1.土壤污染特点？土壤污染衡量指标？2.土壤污染对生态系统的影响？3.土壤污染防治研究的内容？4.土壤污染的修复技术？5.土壤自净作用的机理？6.土壤污染类型有哪些？7.研究土壤环境背景值有何意义？8.简述化肥施用对土壤环境的影响？9.分析土壤环境重金属的迁移转化过程？10.重金属的存在形态有哪些？