环境化学第四章第二节及第三节土壤污染

环境化学第四章第二节及第三节土壤污染第一页，共40页。主要污染物的迁移转化重金属农药第二页，共40页。重金属重金属在土壤—植物中的迁移转化机制非常复杂，影响因素很多，主要有：1、土壤的理化性质2、重金属的种类、浓度及其在土壤中的存在形态。3、植物的种类、生长发育期4、复合污染5、施肥第三页，共40页。土壤理化性质土壤的理化性质主要通过影响重金属在土壤中存在形态而影响重金属的生物有效性。土壤的理化性质主要包括pH值、土壤质地、土壤氧化还原电位、有机质含量等。第四页，共40页。A、pH值pH值的大小显著影响土壤中重金属的存在形态和土壤对重金属的吸附量。由于土壤胶体一般带负电荷，而重金属在土壤-农作物系统中大都以阳离子的形式存在，因此，一般来说，土壤pH越低，H+越多，重金属被解吸的越多，其活动性就越强，从而加大了土壤中的重金属向生物体内迁移的数量。但对部分主要以阴离子状态存在的重金属来说，情况正好相反。第五页，共40页。B、土壤质地土壤质地影响着土壤颗粒对重金属的吸附。一般来说，质地粘重的土壤对重金属的吸附力强，降低了重金属的迁移转化能力。如小麦盆栽试验结果表明，随着土壤质地的改变，砂壤→轻壤→中壤→重壤→粘土，麦粒对汞的吸收率呈规律性减少。土壤粘性越重，吸收砷的能力越强，水稻受害程度越轻。第六页，共40页。C、土壤的氧化还原电位土壤的氧化还原电位影响重金属的存在形态，从而影响重金属化学行为、迁移能力及对生物的有效性。一般来说，在还原条件下，很多重金属易产生难溶性的硫化物，而在氧化条件下，溶解态和交换态含量增加。第七页，共40页。D、土壤中有机质含量有机质含量较高的土壤对重金属的吸附能力高于有机质含量低的土壤。有机质是否影响重金属在土壤中的存在形态有不同的观点。研究表明，土壤中各种元素的含量都与有机质含量呈正相关，但重金属各组分占全量的比例一般与有机质含量的大小没有密切关系。第八页，共40页。重金属——土壤-植物体系中的迁移转化规律1、植物对土壤中重金属的富集规律土壤中重金属含量越高，植物体内含量也越高；土壤中有效态重金属含量越大，植物籽实中含量越高。不同植物富集规律：豆类＞小麦＞水稻＞玉米植物体内分布规律：根＞茎叶＞颖壳＞籽实2、重金属在土壤剖面中的迁移转化规律

总量和存在形态均表现垂直分布规律，其中可耕层成为重金属的富集层。有向根际土壤迁移的趋势，根际土壤中重金属有效态含量高于土体。3、土壤对重金属离子的吸附固定原理同一类型的土壤胶体对阳离子的吸附与阳离子的价态及离子半径有关。阳离子价态越高，电荷越多，土壤胶体与阳离子之间的静电作用越大，吸附力也越大。相同价态的阳离子，离子半径越大，其水合班级相对越小，较易被土壤胶体吸附。

Cu2+：土壤中各胶体的吸附顺序为：氧化锰＞有机质＞氧化铁＞伊利石＞蒙脱石＞高岭石除有机质外，主要是锰、铁等氧化物。第九页，共40页。主要重金属在土壤中的累积和迁移转化镉：以CdCO3为主，尤其在碱性土壤中。不同土壤吸附顺序为：腐殖质土壤＞重壤质土壤＞壤质土＞砂质冲积土因此镉的吸附与土壤中胶体的性质有关。铜：污染土壤的铜主要在表层积累，但在酸性土壤中，铜容易淋溶迁移。第十页，共40页。铅：主要以Pb(OH)2、PbCO3和PbSO4固体形式存在。土壤溶液中可溶性铅含量很低，Pb2+可置换粘土矿物上吸附的Ca2+，因此在土壤中很少移动。pH值增加，铅的可溶性和移动性降低，影响植物对铅的吸收。大气中的铅一部分经雨水淋洗进入土壤，一部分落在叶面上，经张开的气孔进入叶内。第十一页，共40页。锌我国土壤锌含量在3～709mg/kg之间,平均值为100mg/kg,比世界土壤的平均含锌量高出一倍。存在形态：有机态锌和无机形态锌，可以相互转化。土壤各种形态锌的含量主要取决于土壤pH值及全锌量和土壤中地球化学组分对锌的富集能力。Zn主要以二价阳离子(Zn2+)被植物吸收，少量的Zn(OH)2形态与某些有机物螯合态锌也可被植物吸收。第十二页，共40页。汞汞易在表层积累。汞化合物在土壤中先转化为金属汞或甲基汞后才被植物吸收。植物吸收和积累汞与汞的形态有关，其顺序是：氧化甲基汞＞氯化乙基汞＞醋酸苯汞＞氯化汞＞氧化汞＞硫化汞。从这个顺序也可看出，挥发性高、溶解度大的汞化合物容易被植物吸收。第十三页，共40页。农药一、土壤中农药迁移的基本特征主要通过扩散、质体流动和吸附分配来完成。在前两者的过程中，农药迁移可以以蒸汽或非蒸汽的形式进行。第十四页，共40页。典型农药：有机氯农药、有机磷农药有机氯农药：DDT、六六六（林丹）、氯丹、毒杀芬。DDT：土壤中移动不明显，可通过植物根际渗入植物体内，在叶片中累积量最大。DDT特性：持久性，分解慢，通过食物链进入人体。主要生物降解机理：氧化、还原、脱氯化氢。另一降解途径：光解第十五页，共40页。六六六（含99%以上的称为林丹）白色或稍带淡黄色的粉末状结晶。60-70℃以下不易分解。在日光和酸性条件下很稳定，遇碱会分解。较DDT易挥发，进入大气，在土壤底层移动缓慢。第十六页，共40页。第十七页，共40页。有机磷农药磷酸酯（敌敌畏）硫代磷酸酯（甲基对硫磷）二硫代磷酸酯（马拉硫磷、乐果）膦酸酯（敌百虫）硫代磷酰胺（乙酰甲胺磷）降解：非生物降解——吸附催化水解，光降解

生物降解第十八页，共40页。全球范围的土壤环境问题土壤酸化、盐碱化、土壤污染土壤沙漠化水土流失严重陆地植物破坏第十九页，共40页。酸化：土壤风化成土过程的重要方面，导致pH值降低，形成酸性土壤，影响土壤中生物的活性，改变土壤中养分的形态，降低养分的有效性，促使游离的锰、铝离子溶入土壤溶液中，对作物产生毒害作用。荒漠化：由于大风吹蚀，流水侵蚀，土壤盐渍化等造成的土壤生产力下降或丧失，起源于20世纪60年代末和70年代初，非洲西部撒哈拉地区连年严重干旱，造成空前灾难，“荒漠化”名词于是开始流传开来。荒漠化最终结果大多是沙漠化，中国是世界上荒漠化严重的国家之一。第二十页，共40页。◎世界土地荒漠化的基本状况荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半潮湿、湿润地区，由于气候变化和人类活动的各种因素所造成的土地退化，土地生物和经济生产减少，甚至基本丧失。受荒漠化最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度第二十一页，共40页。我国国土荒漠化的数据：

全国1/4以上的国土荒漠化；每年因荒漠化造成的直接经济损失达540亿元；荒漠化潜在发生区域面积331.7万平方公里(占国土面积34.6%)；荒漠化土地面积262万平方公里(占国土面积27.3%)；荒漠化涉及18个省、市、自治区的471个县、旗、市；荒漠化面积前三位：新疆(39.8%)，内蒙古(25.1%)，西藏(16.6%),总占81.5%第二十二页，共40页。第二十三页，共40页。第二十四页，共40页。水土流失定义：人类对土地的利用，特别是对水土资源不合理的开发和经营，使土壤的覆盖物遭受破坏，裸露的土壤受水力冲蚀，流失量大于母质层育化成土壤的量，土壤流失由表土流失、心土流失导致母质流失，终使岩石暴露。水土流失可分为水力侵蚀、重力侵蚀和风力侵蚀第二十五页，共40页。水土流失危害1、蚕食和破坏耕地（耕地是最基本的农业生产资源，水土流失导致土层变薄和土体结构劣化使表层腐殖质层和淋溶层逐渐变薄甚至消失耕地质量下降）2、泥沙淤积水塘、水库、河道等水域和水利设施（水土流失使大量泥沙下泄淤积下游河道、水库、湖泊缩短了水利设施寿命，降低其综合利用功能）。3、增加旱涝灾害的发生频率和危害程度（破坏了地面植被和土壤结构，使土壤层的蓄水能力减弱，导致干旱灾害频繁发生）。4、生态平衡失调和限制社会经济发展(它破坏了土壤、土地资源使目前已十分紧张的人多地少矛盾更加严峻)。第二十六页，共40页。第二十七页，共40页。河西走廊水土流失第二十八页，共40页。第二十九页，共40页。第三节固体废物及放射性废物污染一、固体废物及其分类二、有害废物污染三、放射性废物污染四、固体废物的处理和利用五、放射性污染的防治第三十页，共40页。固体废物及其分类定义：固体废物是生产、生活和其他活动中产生的丧失原有价值或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物品、以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物质、物品。第三十一页，共40页。固体废物的特性无主性：即被丢弃后，不再属于谁，因而找不到具体负责者，特别是城市固体废弃物。分散性：丢弃、分散在各处，需要收集。危害性：对人们生产和生活产生不便，危害人体健康。错位性：一个时空领域的废物在另外一个时空领域是宝贵的资源第三十二页，共40页。固体废物的来源、分类来源：城市生活垃圾、工业固体废物、农业废物污染特性：危险废物(或危险废物)和一般废物燃烧特性：可燃废物和不可燃废物化学成分：有机废物、无机废物形态：固体废物、半固体废物和液态（气态）第三十三页，共40页。第三十四页，共40页。危险废物的定义及有害特性1、危险废物的定义危险废物是指在国家危险废物名录中，或根据国务院环境保护部门的危险废物鉴别标准认定的具有危险性的废物。在固体废物中，凡对人体健康或环境造成危害或产生潜在危害的统称为有害固体废物（或危险废物）第三十五页，共40页。危害：

1）引起或严重导致人类或动、植物死亡率增加；2）引起各种疾病的增加；3）降低对疾病的抵抗力；4）在处理、贮存、运送、处置或其他管理不当时，对人体健康或环境污染造成现实的或潜在的危害。第三十六页，共40页。有害特性我国对有害固体废物的有害特性定义如下：1）急性毒性2）易燃性3）腐蚀性4）反应性5）放射性6）浸出毒性第三十七页，共40页。放射性废物污染在核（衰）蜕变过程中，不稳定原子核能自发放出α、β、γ射线，这种现象称为放射性。一、放射性污染的来源

放射性污染来源分为自然因素与人为因素两种，前者包括宇宙自然本身的辐射及地球本身的游离辐射；后者包括应用放射性物质于能源、医学、工业及核子试爆等方面而产生的放射性污染物质。

人为放射性污染：原子能工业排放的放射性废物，核武器试验的沉降物以及医疗、科研排出的含有放射性物质的废水、废气、废渣等。第三十八页，共40页。

二、辐射对人体的危害

放射性核素可通过呼吸道吸入、消化道摄入、皮肤或粘膜侵入等三种途径进入人体并在体内蓄积。通常，每人每年从环境中受到的放射性辐射总剂量不超过2毫希沃特（西弗），其中，天