《环境修复工程》课件-第2章污染土壤环境修复工程概论

第2章污染土壤环境修复

工程概论环境修复工程目录土壤概述2.1土壤污染2.2污染土壤环境修复2.3环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32

2土壤：

国际标准化组织（ISO）将土壤定义为具有矿物质、有机质、水分、空气和生命有机体的地球表面物质。2.1土壤概述环境修复工程2026/9/160:32

3第2章污染土壤环境修复工程概论

42.1.1土壤的组成

土壤（Soil）是由固态岩石经风化而成，由固、液、气三相物质组成的多相疏松多孔体系（图2-1）。

土壤是一个以固相为主的不匀质多相体系（Heterogeneous）。环境修复工程2026/9/160:32第2章污染土壤环境修复工程概论

51.土壤矿物质

土壤矿物质（Mineral）主要是由地壳岩石（母岩）和母质继承和演变而来，其成分和物质对土壤的形成过程和理化性质都有极大的影响。按成因可将土壤矿物质分为两类。（1）原生矿物质（Primarymineral）

原生矿物质是各种岩石受到程度不同的物理风化而未经化学风化的碎屑物，其原来的化学组成和结晶构造未改变，原生矿物是土壤中各种化学元素的最初来源。土壤中最主要的原生矿物有四类：硅酸盐类、氧化物类、硫化物类和磷酸盐类。硅酸盐矿物常见的有长石类、云母类、辉石类和角闪石类等，它们较易风化而释放出K、Na、Ca、Mg、Fe和Al等元素供植物吸收，同时形成新的次生矿物；氧化物类矿物有石英(SiO2)、赤铁矿(Fe2O3)、金红石(TiO2)、蓝晶石(Al2O3)等，它们相当稳定，不易风化，对植物养分意义不大；硫化物类矿物：土壤中通常只有铁的硫化物类矿物，即黄铁矿和白铁矿，它们易风化，是土壤中硫元素的主要来源；磷酸盐类矿物，土壤中分布最广的是磷灰石，包括氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]和氯磷灰石[Ca5(PO4)3Cl]，其次是磷酸铁、铝、以及其它的磷化物，是土壤中无机磷的主要来源。环境修复工程2026/9/160:32第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:326（2）次生矿物(Secondaryminerals)

次生矿物大多数是由原生矿物经化学风化后重新形成的新矿物，其化学组成和晶体结构都有所改变。土壤次生矿物颗粒很小，粒径一般小于0.25µm，具有胶体性质。土壤的许多重要物理性质（如粘结性、膨胀性等）和化学性质（如吸收、保蓄性等）都与次生矿物密切联系。通常土壤次生矿物可根据性质和结构分为三类：简单盐类、氧化物类和次生铝硅酸盐类。简单盐类属水溶性盐，易淋溶，一般土壤中较少，多存在于盐渍土中。如方解石（CaCO3）、白云石[CaCO3·Mg(CO3)2或CaMg(CO3)2]、石膏(CaSO4·2H2O)等，是原生矿物经化学风化后的最终产物结晶，构造较简单，常见于干旱和半干旱地区土壤中；氧化物类如针铁矿(Fe2O3·H2O)、三水铝石(Al2O3·3H2O)、褐铁矿(Fe2O3·nH2O))等，是硅酸盐矿物彻底风化后的产物，结晶构造简单，常见于湿热的热带和亚热带地区土壤中。次生铝硅酸盐类，是由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成的，在土壤中普遍存在，种类很多，是土壤粘粒的主要成分。在干旱和半干旱气候条件下，风化程度较低，处于脱盐基初级阶段，主要形成伊利石；在温暖湿润或半湿润条件下，脱盐基作用增强，多形成蒙脱石和蛭石；在湿热气候条件下，原生矿物迅速脱盐基、脱硅，主要形成高岭石。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3272.土壤有机质

土壤有机质（Soilorganicmatter

）是土壤中有机化合物的总称，包括腐殖质、生物残体和土壤生物。土壤中腐殖质是土壤有机质的主要部分，约占有机质总量的50～65%，它是一类特殊的有机化合物，主要是动植物残体经微生物作用转化而成的。在土壤中可以呈游离的腐殖酸盐类状态存在，亦可以铁、铝的凝胶状态存在，也可与粘粒紧密结合，以有机-无机复合体等形态存在。这些存在形态对土壤的物理化学性质有很大影响。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

3.土壤水分

土壤水分主要来自大气降水和灌溉。在地下水位接近地面的情况下，地下水也是上层土壤水分的重要来源。此外，空气中水蒸气冷凝也会成为土壤水分。土壤水分并非纯水，而是土壤中各种成分溶解形成的溶液，不仅含有Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl－、NO3－、SO42－、HCO3－等离子以及有机物，还含有有机和无机污染物。因此，土壤水分既是植物养分的主要来源，也是进入土壤的各种污染物向其它环境圈层（如水圈、生物圈）迁移的媒介。环境修复工程2026/9/160:328第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3294.土壤空气

土壤空隙中存在的各种气体混合物称为土壤空气。这些气体主要来自大气，组成与大气基本相似，主要成分都是N2、O2、CO2及水蒸气等，但是又与大气有着明显的差异。首先表现在O2和CO2含量上。土壤空气中CO2含量远比大气中的含量高，大气中CO2含量为0.02～0.03%，而土壤中一般为0.15～0.65%，甚至高达5%，这主要来自生物呼吸及各种有机质分解。土壤空气中O2含量则低于大气，这是由于土壤中耗氧细菌的代谢、植物根系的呼吸和种子发芽等因素所致。其次，土壤空气的含水量一般总比大气高得多，并含有某些特殊成分，如H2S、NH3、H2、CH4、NO2、CO等，这是由于土壤中生物化学作用的结果。另外，一些醇类、酸类以及其它挥发性物质也通过挥发进入土壤。最后，土壤空气是不连续的，而是存在于相互隔离的孔隙中，这导致了土壤空气组成在土壤各处都不相同。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32105.土壤生物

土壤区别岩石的主要特点之一，就是在土壤中生活着一个生物群体。生物不但积极参与岩石的风化作用，并且是成土作用的主导因素。土壤生物是土壤的重要组成部分和影响物质与能量转化的重要因素。这个生物群体，特别是微生物群落，是净化土壤有机污染物的主力军。

土壤生物可分两大类：微生物区系和动物区系。土壤中包含细菌、放线菌、真菌与藻类四种重要的微生物类群。土壤微生物的数量十分庞大。微生物参与下的氮、碳、硫、磷等环境污染物质的转化对环境自净功能起重要作用。土壤动物包括原生动物、蠕虫动物（线虫类和蚯蚓等）、节肢动物（蚁类、蜈蚣、螨虫等）、腹足动物（蜗牛等）以及栖居土壤的脊椎动物。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32112.1.2土壤剖面形态

典型的土壤随深度呈现不同的层次（图2-2）。最上层为覆盖层（A0）,由地面上的枯枝落叶所构成，第二层为淋溶层（A），是土壤中生物最活跃的一层，土壤有机质大部分在这一层，金属离子和粘土颗粒在此层中被淋溶得最显著。第三层为溶积层（B）,它受纳来自上一层淋溶出来的有机物、盐类和粘土类颗粒物质。C层也叫母质层，是由风化的成土母岩构成，母质层下面为未风化的基岩，常用D层表示。

以上这些层次统称为发生层。土壤发生层的形成是土壤形成过程中物质迁移、转化和积聚的结果，整个土层称为土壤发生剖面。

环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32122.1.3土壤的机械组成与质地分组

土壤中的矿物质由岩石风化和成土过程形成的不同大小的矿物颗粒组成。矿物颗粒的化学组成和物理化学性质有很大区别,大颗粒常由岩石、矿物碎屑或原生矿物组成,细颗粒主要由次生矿物组成。为研究方便，根据矿物颗粒直径大小，将大小相近、性质相似的加以归类称之为粒级分级，一般可分为砾石、砂粒、粉砂粒和粘粒四级。土壤中各粒级所占的相对百分比或重量百分数叫做土壤矿物质的机械组成或土壤质地。一般可分为三或四大类，即砂土、壤土、粘壤土和粘土。土壤质地是影响土壤环境中物质与能量交换、迁移与转化的重要因素。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32132.1.4土壤性质1.土壤的吸附性质土壤的吸附性质（Adsorbability）与土壤中胶体有关。土壤胶体(Soilcolloid)是指土壤中颗粒直径小于1µm，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。土壤胶体可按成分及来源分为三大类：（1）有机胶体(Organiccolloid)

主要是生物活动的产物，是高分子有机化合物，呈球形、三维空间网状结构，胶体直径在20～40nm之间。（2）无机胶体(Inorganiccolloid)

主要包括土壤矿物和各种水合氧化物，如粘土矿物中的高岭石、伊利石、蒙脱石等，以及铁、铝、锰的水合氧化物。（3）有机—无机复合体(Organic-inorganiccolloid)

由土壤中一部分矿物胶体和腐殖质胶体结合在一起所形成。这种结合可能是通过金属离子桥键，也可能通过交换阳离子周围的水分子氢键来完成。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3214土壤胶体具有巨大的比表面和表面能，从而使土壤具有吸附性。无机胶体中以蒙脱石表面积最大（600-800m2/g），不仅有外表面并且有巨大的内表面，伊利石次之，高岭石最小（7～30m2/g）。有机胶体具有巨大的外表面（约700m2/g），与蒙脱石相当。物质的比表面愈大，表面能也愈大，吸附性质表现也愈强。土壤胶体微粒具有双电层(Doubleelectrodelayer)，微粒的内部称微粒核(Particlesnuclear)，一般带负电荷，形成一个负离子层，其外部由于电性吸引而形成一个正离子层，合称为双电层。也有的土壤胶体带正电，其外部则为负离子层。土壤胶体表面吸附的离子可以和溶液中相同电荷的离子以离子价为依据作等价交换，称为离子交换吸附(Ionexchangeadsorption)。鉴于胶体所带电荷性质不同，离子交换作用包括阳离子交换吸附和阴离子交换吸附两类作用。土壤中常见阳离子交换能力顺序如下：Fe3+＞Al3+＞H+＞Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Mg2+＞Pb+＞K+

＞NH4+＞Na+

环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3215土壤中阴离子交换吸附顺序如下：F-－＞草酸根＞柠檬酸根＞PO43-－＞AsO43-－＞硅酸根＞HCO3-－＞H2BO3－＞醋酸根＞SCN-－＞SO42－＞Cl-－＞NO3-－土壤胶体还具有凝聚性（Flocculation）和分散性(Dispersity)。由于胶体比表面和表面能都很大，为减小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势，这就是胶体的凝聚性。但是在土壤溶液中，胶体常带负电荷，具有负的电动电位，所以胶体微粒又因相同电荷而相互排斥。电动电位越高，排斥越强，胶体微粒呈现出的分散性也越强。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32162.土壤的酸碱性

土壤的酸碱性（Soilacidityandbasicity）是土壤的重要理化性质之一，主要决定于土壤中含盐基的情况。土壤的酸碱度一般以pH值表示。我国土壤pH值大多在4.5～8.5之间，呈“东南酸，西北碱”的规律。（1）土壤酸度（Soilacidity）

土壤中的H+存在于土壤孔隙中，易被带负电的土壤颗粒吸附，具有置换被土粒吸附的金属离子的能力。酸雨、化肥和土壤微生物都会给土壤带来酸性。土壤酸度可分为：1）活性酸度

(Activeacidity

)。

又称有效酸度，是土壤溶液中游离H+浓度直接反映出的酸度，通常用pH表示；2）潜性酸度（PotentialAcidity）。

土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性离子，当这些离子处于吸附状态时不显酸性，但当它们通过离子交换进入土壤溶液后，可增大土壤溶液H+浓度，使pH值降低。

土壤中活性酸度和潜性酸度是一个平衡体系中的两种酸度。有活性酸度的土壤必然会导致潜性酸度的生成，有潜性酸度存在的土壤也必然会产生活性酸度。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3217（2）土壤碱度（Soilbasicity）

当土壤溶液中OH–浓度超过H+浓度时就显示碱性。土壤溶液中存在着弱酸强碱性盐类，其中最多的弱酸根是碳酸根和重碳酸根，因此，常把碳酸根和重碳酸根的含量作为土壤液相碱度指标。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

环境修复工程2026/9/160:3218第2章污染土壤环境修复工程概论

（3）土壤的缓冲性能(Soilbuffercapacity)

土壤具有缓和酸碱度激烈变化的能力。首先，土壤溶液中有碳酸、硅酸、腐殖酸和其它有机酸等弱酸及其盐类，构成了一个良好的酸碱缓冲体系。其次，土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。土壤胶体数量和盐基代换量越大，土壤缓冲性能越强，在代换量一定的条件下，盐基饱和度愈高，对酸缓冲力愈大；盐基饱和度愈低，对碱缓冲力愈大。2026/9/160:32193.土壤的氧化-还原性能

土壤中有许多有机和无机的氧化性和还原性物质，而使土壤具有氧化-还原特性。这对土壤中物质的迁移转化具有重要影响。

土壤中主要的氧化剂有：土壤中氧气、NO3-离子和高价金属离子，如Fe3+、Mn4+、Ti6+等。土壤中主要的还原剂有有机质和低价金属离子（如Fe2+、Mn2+等）。此外，植物根系和土壤生物也是土壤中氧化还原反应的重要参与者。

土壤氧化还原能力(Soiloxido-reductionability)的大小常用土壤的氧化还原电位（Eh）衡量，其值是以氧化态物质与还原态物质的相对浓度比为依据的。一般旱地土壤Eh值为+400～+700mV，水田Eh值为-200～+300mV。根据土壤Eh值可确定土壤中有机质和无机物可能发生的氧化还原反应和环境行为。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32204.土壤的生物活性

土壤中的生物成分使土壤具有生物活性（Biologicalactivity），这对于土壤形成中物质和能量的迁移转化起着重要的作用，影响着土壤环境的物理化学和生物化学过程、特征和结果。土壤的生物体系由微生物区系、动物区系和微动物区系组成，其中尤以微生物最为活跃。

土壤环境为微生物的生命活动提供了矿物质营养元素、有机和无机碳源、空气和水分等，是微生物的重要聚集地。土壤微生物种类繁多，主要类群有细菌、放线菌、真菌和藻类，它们个体小，繁殖迅速，数量大，易发生变异。据测定土壤表层每克土含微生物数目，细菌为108～109个，放线菌为107～108个，真菌为105～106个，藻类为104～105个。

土壤微生物(Soilmicroorganisms)是土壤肥力发展的决定性因素。自养型微生物

(Autotrophicmicroorganism)可以从阳光或通过氧化无机物摄取能源，通过同化CO2取得碳源，构成有机体，从而为土壤提供有机质。异养微生物(Heterotrophicmicroorganism)通过对有机体的腐生、寄生、共生和吞食等方式获取食物和能源，成为土壤有机质分解和合成的主宰者。土壤微生物能将不溶性盐类转化为可溶性盐类，把有机质矿化为能被吸附利用的化合物。固氮菌能固定空气中氮素，为土壤提供氮；微生物分解和合成腐殖质可改善土壤的理化性质。此外，微生物的生物活性在土壤污染物迁移转化进程中起着重要作用，有利于土壤的自净过程，并能减轻污染物的危害。

环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32212.1.5土壤环境质量及其功能1.土壤环境

土壤环境（Soilenvironment）是由植物和土壤生物及其生存环境要素，包括土壤矿物质和有机质、土壤空气和土壤水构成的一个有机统一整体。土壤的各种组成部分并不是孤立的，它们相互作用并互相连接，构成完整的土壤结构系统。这个复杂系统的各种性质是相互影响和相互制约的。当环境向土壤输入物质和能量时，土壤系统可通过本身组织的反馈作用进行调节与控制，保持系统的稳定状态。2.土壤环境背景值

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

土壤环境背景值是一个相对的概念：当今的工业污染已充满了整个世界的每一个角落，农用化学品的污染也是在世界范围内广为扩散的。因此，“零污染”土壤样本是不存在的。现在所获得的土壤环境背景值只能是尽可能不受或少受人类活动影响的数值，是代表土壤环境发展的一个历史阶段的相对数值。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3222

土壤环境背景值是一个范围值，而不是确定值。这是因为数万年来人类活动的综合影响，及风化、淋溶和沉积等地球化学作用的影响和生物小循环的影响及母质成因、地质和有机质含量等影响使地球上不同区域，从岩石成分到地理环境和生物群落都有很大的差异，所以土壤的背景含量有一个较大的变化幅度，不仅不同类型的土壤之间不同，同一类型土壤之间相差也很大。

土壤环境背景值是环境科学的基础数据，广泛应用于环境质量评价、国土规划、土地资源评价、土地利用、环境监测与区划、作物灌溉与施肥，以及环境医学和食品卫生等领域。

首先，土壤环境背景值是土壤环境质量评价，特别是土壤污染综合评价的基本依据。如判别土壤是否发生污染及污染程度均须以区域土壤背景值为对比基础数据；

其次，土壤环境背景值是制定土壤环境质量标准的基础；

第三，土壤环境背景值是研究污染元素和化合物在土壤环境中化学行为的依据。因为污染物进入土壤环境后的组成、数量、形态与分布都需与土壤环境背景值加以比较分析和判断。最后，在土地利用和规划，研究土壤、生态、施肥、污水灌溉、种植业规划，提高农、林、牧、副、渔业生产水平和品质质量，卫生等领域，土壤环境背景值也是重要的参比数据。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32233.土壤环境容量

土壤环境容量(Soilenvironmentcapacity)是指土壤环境单元所容许承纳的污染物质的最大负荷量。由定义可知，土壤环境容量等于污染起始值和最大负荷值之差，若以土壤环境标准作为土壤环境容量最大允许值，则土壤环境标准值减去背景值就应该是土壤环境容量计算值。但是在土壤环境标准尚未制定时，环境工作者往往通过环境污染的生态效应试验来拟定土壤环境最大允许污染物量。这个量值可称为土壤环境的静容量，相当于土壤环境的基本容量。但是土壤环境静容量尚未考虑土壤的自净作用和缓冲性能，即外源污染物进入土壤后通过吸附与解吸、固定与溶解、累积与降解等迁移转化过程而毒性缓解和降低。这些过程处于不断的动态变化之中，其结果会影响土壤环境中污染物的最大容纳量。因此，目前环境学界认为，土壤环境容量应当包括静容量和这部分净化量。所以将土壤环境容量进一步定义：“一定土壤环境单元，在一定范围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的土壤环境所能容纳污染物的最大负荷值。”

通过对土壤环境容量的研究，有助于我们控制进入土壤污染物的数量。因此，在土壤质量评价、制定“三废”排放标准、灌溉水质标准、污泥使用标准、微量元素累积施用量等方面均发挥着重要的作用。土壤环境容量充分体现了区域环境特征，是实现污染物总量控制的重要基础。有利于人们经济合理地制定污染物总量控制规划，也可充分利用土壤环境的容纳能力。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32244.土壤自净作用

土壤环境的自净作用(Soilself-purification)是指在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或毒性、活性降低的过程。按照不同的作用机理可将土壤自净作用划分为物理净化作用、物理化学净化作用、化学净化作用和生物净化作用等四个方面。（1）物理净化作用(Physicalpurification)

土壤是一个多相疏松的多孔体系，因而引入土壤中的难溶性固体污染物可被土壤机械阻留；可溶性污染物可被土壤水分稀释而减少毒性，也可被土壤固相表面吸附，也可随水迁移至地表水或地下水，特别是那些成负吸附的污染物（如硝酸盐和亚硝酸盐），及呈中性分子态和阴离子态存在的农药等，极易随水迁移。另外，某些挥发性污染物可通过土壤空隙迁移、扩散到大气中。以上过程均属于物理过程，相对于该地区则统称为物理净化作用。但是，物理净化只能使污染物在土壤环境中浓度降低或转至其他环境介质，而不能彻底消除这些污染物。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3225（2）物理化学净化作用(Physico-chemicalpurification)

指污染物的阴、阳离子与土壤胶体表面原来吸附的阴、阳离子通过离子交换吸附得到浓度降低的作用。这种净化能力的大小取决于土壤阴、阳离子交换量。增加土壤中胶体含量，特别是有机胶体含量，可提高土壤的这种净化能力。物理化学净化也没有从根本上消除污染物，因为，经交换吸附到土壤胶体上的污染物离子，还可被其他相对交换能力更大或浓度较大的其他离子替换下来，而重新进入土壤溶液恢复其原有的毒性。因此，物理化学净化实质是污染物在土壤环境中的积累过程，具有潜在性和不稳定性。（3）化学净化作用(Chemicalpurification)

污染物进入土壤环境后可能发生诸如凝聚、沉淀、氧化-还原、络合-螯合、酸碱中和、同晶置换、水解、分解-化合等一系列化学反应，或经太阳能、紫外线辐射引起光化学降解反应等。通过这些化学反应，一方面，可使污染物稳定化，即转化为难溶性、难解离性物质，从而使其毒性和危害程度降低；另一方面，可使污染物降解为无毒物质。土壤环境的化学净化作用机理十分复杂，不同的污染物在不同的环境中有不同的反应过程。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3226（4）生物净化作用（Biologicalpurification）

土壤是微生物生存的重要场所，这些微生物（细菌、真菌、放线菌等）以分解有机质为生，对有机污染物的净化起着重要的作用。土壤中的微生物种类繁多，各种有机污染物在不同的条件下存在多种分解形式。主要有氧化-还原、水解、脱羧、脱卤、芳环异构化、环裂解等过程，并最终将污染物转化为对生物无毒性的残留物和二氧化碳。此外，一些无机污染物也可在土壤微生物参与下发生一系列化学反应，而失去毒性。

土壤动植物也有吸收，降解某些污染物的功能。例如蚯蚓可吞食土壤中的病原体，还可富集重金属。另外，土壤植物根系和土壤动物活动有利于构建适于土壤微生物生活的土壤微生态系，对污染物的净化起到了良好的间接作用。

以上四中自净作用过程是相互交错的，其强度共同构成了土壤环境容量基础。尽管土壤环境具有多种自净功能，但净化能力是有限的。人类还要通过多种措施来提高其净化能力。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32275.土壤环境的缓冲性能

近年来国内外学者从环境化学的角度出发，提出了土壤环境对污染物的缓冲性研究。将过去土壤对酸碱反映的缓冲性延伸为土壤对污染物的缓冲性。初步将其定义为：土壤因水分、温度、时间等外界因素变化抵御污染物浓（活）度变化的性质。其数学表达式为：土壤污染物缓冲性(bufferingeffectofsoil)

主要是通过土壤吸附-解吸，沉淀-溶解等过程实现的。其影响因素应包括土壤质量、粘粒矿物、铁铝氧化物、CaCO3、有机质、土壤pH和Eh、土壤水分和温度等。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32286.土壤功能土壤的主要功能有：1）营养库的作用:土壤是陆地生物所必需的营养物质的重要给源；2）生物支撑作用:包括对绿色植物的机械支撑，同时在土壤中还拥有种类繁多，数量巨大的生物类群，支持地下生物在这里生活和繁育；3）雨水涵养作用:对水体和溶质流动起调节作用；4）养分转化和循环作用,实现营养元素和生物之间的循环和周转，保持生物生命周期的生息和繁衍；5）稳定和缓冲环境变化作用:包括具有对外界环境温度，湿度，酸碱性，氧化还原性变化的缓冲能力，对有机，无机污染物的过滤，缓冲，降解，固定和解毒作用；6）保持生物活性，多样性，和生产性。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32292.2.1土壤污染定义2.2土壤污染

土壤污染(Soilpollution)是指人类活动产生的污染物质通过各种途径输入土壤，其数量和速度超过了土壤净化作用的速度，破坏了自然动态平衡，使污染物质的积累逐渐占据优势，导致土壤正常功能失调，土壤质量下降，从而影响土壤动物、植物、微生物的生长发育及农副产品的产量和质量的现象。

环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

环境修复工程2026/9/160:32

30第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3231

从上述定义可以看出，土壤污染不但要看含量的增加，还要看后果，即进入土壤的污染物是否对生态系统平衡构成危害。因此，判定土壤污染时，不仅要考虑土壤背景值，更要考虑土壤生态的变异，包括土壤微生物区系（种类、数量、活性）的变化，土壤酶活性的变化，土壤动植物体内有害物质含量生物反应和人体健康的影响等。

有时，土壤污染物超过土壤背景值，却未对土壤生态功能造成明显影响；有时土壤污染物虽未超过土壤背景值，但由于某些动植物的富集作用，却对生态系统构成明显影响。因此，判断土壤污染的指标应包括两方面，一是土壤自净能力，二是动植物直接或间接吸收污染物而受害的情况（以临界浓度表示）。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

土壤环境背景值土壤环境在未受或少受人类活动（特别是人为污染）影响的本身的化学元素组成及其含量称为土壤环境背景值。土壤环境背景值是代表土壤环境发展的一个历史阶段的相对数值。土壤环境背景值是一个范围值，而不是确定值。

环境修复工程2026/9/160:32

32第2章污染土壤环境修复工程概论

环境修复工程2026/9/160:32

33第2章污染土壤环境修复工程概论

ConceptTextTextTextTxtTextTexta.土壤的自净能力b.动植物直接或间接吸收污染物而受害的情况（以临界浓度表示）。判断土壤污染的指标环境修复工程2026/9/160:32

34第2章污染土壤环境修复工程概论

环境修复工程2026/9/160:32

35第2章污染土壤环境修复工程概论

环境修复工程2026/9/160:32

36第2章污染土壤环境修复工程概论

12一般可分为有机污染物、无机污染物、生物污染物和放射性污染物四大类。土壤污染物的分类：根据污染物进入土壤的途径分土壤污染源分为：污水灌溉、固体废弃物的土地利用、农药和化肥等农用化学品的施用及大气沉降等。从污染物的属性考虑2.2.2土壤污染物

通过各种途径进入土壤环境的污染物(Pollutants)种类繁多。并可通过迁移转化污染大气和水体环境，可通过食物链最终影响人类健康。从污染物的属性考虑，一般可分为有机污染物、无机污染物、生物污染物和放射性污染物四大类。环境修复工程2026/9/160:32

37第2章污染土壤环境修复工程概论

（1）有机污染物(Organicpollutants)

主要有合成的有机农药、酚类化合物、腈、石油、稠环芳烃、洗涤剂以及高浓度的可生化性有机物等。有机污染物进入土壤后可危及农作物生长和土壤生物生存。如稻田因施用含二苯醚的污泥曾造成稻田的大面积死亡和泥鳅、鳝鱼的绝迹。农药在农业生产中起到良好的效果，但其残留物却在土壤中积累，污染了土壤和食物链。近年来，农用塑料地膜的广泛应用，由于管理不善，部分被遗弃田间成为一种新的有机污染物。2026/9/160:32

38环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

（2）无机污染物(Inorganicpollutants)

土壤中无机物有的是随地壳变迁、火山爆发、岩石风化等天然过程进入土壤，有的则是随人类生产和生活活动进入土壤。如采矿、冶炼、机械制造、建筑、化工等行业每天都排放出大量的无机污染物质，生活垃圾也是土壤无机污染物的一项重要来源。这些污染物包括重金属、有害元素的氧化物、酸、碱和盐类等。其中尤以重金属污染最具潜在威胁，一旦污染，就难以彻底消除，并且有许多重金属易被植物吸收，通过食物链，危及人类健康。2026/9/160:32

39环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

（3）生物污染物

(Biologicalpollutants)

一些有害的生物，如各类病原菌、寄生虫卵等从外界环境进入土壤后，大量繁殖，从而破坏原有的土壤生态平衡，并可对人畜健康造成不良影响。这类污染物主要来源于未经处理的粪便、垃圾、城市生活污水、饲养场和屠宰场的废弃物等。其中传染病医院未经消毒处理的污水和污物危害最大。土壤生物污染不仅危害人畜健康，还能危害植物，造成农业减产。2026/9/160:32

40环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

（4）放射性污染物(Radioactivepollutants)

土壤放射性污染是指各种放射性核素通过各种途径进入土壤，使土壤的放射性水平高于本底值。这类污染物来源于大气沉降、污灌、固废的埋藏处置、施肥及核工业等几方面。污染程度一般较轻，但污染范围广泛。放射性衰变产生的α、β、γ射线能穿透动植物组织，损害细胞，造成外照射损伤或通过呼吸和吸收进入动植物体，造成内照射损伤。

土壤环境主要污染物质如表2-1所示。2026/9/160:32

41环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32

42环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2.2.3土壤污染源

土壤是一个开放的体系，土壤与其他环境要素间不断地进行着物质与能量的交换，因而导致污染物质来源十分广泛。2026/9/160:32

43环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

（1）污水灌溉（Sewageirrigation）

污水灌溉是指利用城市生活污水和某些工业废水或生活和生产排放的混合污水进行农田灌溉。由于污水中含有大量作物生长需要的N、P等营养物质，使得污水可以变废为宝。因而污水灌溉曾一度广为推广，然而在污水中营养物质被再利用的同时，污水中的有毒有害物质却在土壤中不断积累导致了土壤污染。例如沈阳的张氏灌区在20多年的污水灌溉中产生了良好的农业经济效益，但却造成了2500余公顷的土地受到镉污染，其中330多公顷的土壤镉含量高达5-7mg/kg，稻米含镉0.4-1.0mg/kg，有的高达3.4mg/kg。又如京津塘地区污水灌溉导致北京东郊60%土壤遭受污染。污染的糙米样品数占监测样品数的36%。（2）固体废弃物的土地利用(Landutilizationofsolidwaste)

固体废弃物包括工业废渣、污泥、城市生活垃圾等。由于污泥中含有一定养分，因而常被用作肥料施于农田。污泥成分复杂，与灌溉相同，施用不当势必造成土壤污染，一些城市历来都把垃圾运往农村，这些垃圾通过土壤填埋或施用农田得以处置，但却对土壤造成了污染与破坏。环境修复工程2026/9/160:3244第2章污染土壤环境修复工程概论

（3）农药和化肥等农用化学品的施用(Useofagriculturalchemicalssuchaspesticidesandfertilizers)

施用在作物上的杀虫剂大约有一半左右流入土壤。进入土壤中的农药虽然可通过生物降解、光解和化学降解等途径得以部分降解，但对于有机氯等这样的长效农药来说降解过程却十分缓慢。

化肥的不合理施用可促使土壤养分平衡失调，如硝酸盐污染。另外，有毒的磷肥，如三氯乙醛磷肥，是由含三氯乙醛的废硫酸生产而成的，施用后三氯乙醛可转化为三氯乙酸，两者均可毒害植物。另外，磷肥中的重金属，特别是镉，也是不容忽视的问题。世界各地磷矿含镉一般在1～110mg/kg，甚至有个别矿高达980mg/kg。据估计，我国每年随磷肥进入土壤的总镉含量约为37t，因而应认为含镉磷肥是一种潜在的污染源。环境修复工程2026/9/160:3245第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3246（4）大气沉降(Atmosphericsedimentation)

在金属加工过程集中地和交通繁忙的地区，往往伴随有金属尘埃进入大气（如含铅污染物）。这些飘尘自身降落或随雨水接触植物体或进入土壤后被动植物吸收。通常在大气污染严重的地区会有明显的由沉降引起的土壤污染。此外，酸沉降也是一种土壤污染源。我国长江以南的大部分地区属于酸性土壤，在酸雨作用下，土壤进一步酸化、养分淋溶、结构破坏、肥力下降、作物受损，从而破坏了土壤的生产力。此外，还有其他重金属、非金属和放射性有害散落物也可随大气沉降造成土壤污染。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32472.2.4土壤环境污染的危害1.重金属污染及其特点

重金属(Heavymetal)是比重等于或大于5.0的金属，如Fe、Mn、Cr、Pb、Cu、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等，As是一种准金属，但由于其化学行为与重金属多有相似之处，故往往也将其归为重金属。由于土壤中Fe、Mn含量较高，一般认为他们不是土壤的污染元素，而对Cd、Hg、Cr、Pb、Ni、Zn、Cu等对土壤的污染则应特别关注。但是目前工业锰渣的污染也很严重。

重金属元素可通过重金属的采掘、冶炼、矿物燃烧、污水灌溉、农药、化肥及人工饲料等农用化学品的使用而进入农田土壤。他们与其他一类污染物（无机离子或有机污染物）不同，在土壤中一般不易迁移，也不能被生物降解。相反却可能在土壤或生物体内富集，而且有些重金属还能在土壤中转化为毒性更大的甲基化合物（如无机汞在厌氧微生物作用下转化为甲基汞）。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3248

一旦重金属进入土壤，便会通过吸附、沉淀、络合、氧化-还原、酸-碱反应等过程产生价态与形态的变化，不同价态和形态的重金属的活性、迁移性和生物毒性均不同。重金属进入环境的初期，不易表现出毒害效应，当积累到一定程度后毒害效应就表现出来，且难以整治与恢复。如20世纪50年代日本的水俣病（汞中毒）事件和60年代的富山县疼痛病（镉中毒）事件，至今仍无经济有效的方法彻底清除。

环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:32492.重金属的土壤化学与生物化学行为

重金属的在土壤环境中的迁移转化（Distribution

andconversion）决定了其在土壤中的存在形态、累积状况、污染程度和毒性效应。重金属在土壤中的迁移转化形式十分复杂，往往是多种形式错综复杂地混合在一起。概括起来有物理迁移、物理化学与化学迁移转化和生物固定与活化等。（1）物理迁移（Physicalmigration）

指重金属的机械搬运。土壤溶液中的重金属离子或络合物随径流作用向侧向和地下运动，从而导致重金属元素水平与垂直分布特征；水土流失和风蚀作用引起的重金属随土壤颗粒发生机械搬运；有的随土壤空气发生运动，如汞蒸气；还有的因其比重大而发生沉淀或闭蓄于其他有机和无机物沉积之中。（2）物理化学与化学迁移与转化（Physico-chemicalmigration）

指重金属在土壤中通过吸附、解吸、沉淀、溶解、氧化、还原、络合、螯合和水解等一系列物理化学与化学过程而发生的迁移转化，这是重金属在土壤中的主要运动形式。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

1）被无机胶体吸附固定.①交换吸附（Exchangeadsorption）

这种作用主要是通过电荷符号不同引起的静电吸附作用，土壤胶体表面一般带有负电荷，因此在其表面吸附了很多阳离子，如H+、Al+、Ca2+、Mg2+等，这些阳离子，易被竞争性大的重金属离子替换出来。如二价重金属Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+等吸附竞争性均大于土壤中通常存在的Ca2+、Mg2+、NH4+等离子，因此可以发生交换吸附，方式可由下式表示：

粘粒—Ca2++M2+=粘粒—M2++Ca2+(2-2)

但是，在酸性土壤中由于对吸附位较强的阳离子（H+、Fe3+、Fe2+、Al3+等）浓度高，使外源性重金属阳离子趋于游离，而使之活性增强。此外，带正电荷的水合氧化铁胶体离子可以吸附PO43-、VO43-、AsO43-等。环境修复工程2026/9/160:3250第2章污染土壤环境修复工程概论

②专性吸附（Specificadsorption）

重金属离子可以被水合氧化物牢固吸附，因为这些离子能进入氧化物的金属原子配位荷中，发生内海姆荷兹层的键合，与—OH配位基重新配位，通过共价键或配位键结合在胶体颗粒表面，这种结合称为专性吸附。被专性吸附的重金属离子是不可交换态的，即不能被NaOH或CaAc等盐置换，只能被亲和力更强和性质更相似的元素解吸，或在较低pH下水解。因此，专性吸附能减少重金属的生物有效性。在重金属浓度很低时，专性吸附的量所占比例较大。③与无机络合剂（Inorganiccomplexingagent）作用

土壤中还存在许多无机配位体，如Cl-、SO42-、NH4+、CO32-等,能与部分重金属发生络合反应。对带负电荷的吸附表面，络合作用降低了吸附表面对重金属的吸附强度，甚至可以产生负吸附，使重金属的吸附量下降。但对带正电的吸附表面，如铁铝氧化物，络合作用会降低重金属离子的正电性而增加吸附。2026/9/160:3251环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2）与有机胶体吸附固定（Organiccolloidadsorptionfixed）

有机胶体可与重金属发生离子吸附、络合或螯合作用。胶态有机质对金属离子有较强的亲和势，所以对重金属的保持能力往往与有机质含量有良好的相关性。从吸附作用看，有机胶体对重金属的吸附能力最强，可达15~70mg（当量）•kg-1土，平均为30~40mg（当量）•kg-1土。有机胶体对重金属的吸附顺序是：

Pb2+>Cu2+>Cd2+>Zn2+>Hg2+。

有机胶体主要是指分子量大小不同的有机酸、氨基酸和腐殖质物质等，这些物质含有许多能与重金属发生络合或螯合的官能团，如羧基、醇羟基、烯醇羟基以及不同类型的羰基结构。一般来说，在重金属浓度低或污染初期，主要以与有机质络合和螯合作用为主，而在重金属浓度进一步加大或污染时间进一步延长时，交换吸附开始占主导地位。络合物的稳定性随pH的增加而增加，这是由于增加了官能团的电离作用引起的。Cu在一个很广的pH范围内都能形成非常稳定的化合物，其他一些重金属的络合物稳定性顺序为：Fe2+>Pb2+>Ni2+>Co2+>Mn2+>Zn2+。但并不是所有有机质与重金属的络合或螯合作用都能增加重金属的稳定性，大量的研究表明，土壤有机质腐解产生的小分子有机酸或有机络合剂，可与重金属形成可溶性物质，而增强其迁移性和活性。如与富里酸络合或螯合的重金属迁移能力和活性将增强，而与胡敏酸络合或螯合的重金属迁移性和活性将下降。2026/9/160:3252环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

3）沉淀-沉积(Precipitation-deposition)

重金属进入土壤后能与土壤中多种化学成分发生溶解和沉淀作用，与重金属发生沉淀作用的阴离子主要有OH-、CO32-、S2-等。这种作用作为土壤环境中重金属化学迁移转化的重要形式，控制着土壤中重金属的迁移转化，而这种过程却受土壤pH、CO2分压、Eh和络合离子的制约。当pH<6时迁移能力强的主要是土壤中以中性离子存在的重金属；当pH>6时迁移能力强的主要是土壤中以阴离子形态存在的重金属。在pH在5~8之间时，多数重金属元素溶解度较高；酸性土壤pH可能低于4。在碱性土壤pH可能高达11，此时，多数重金属元素形成了难溶的氢氧化物。从Eh的影响来看，有的重金属如Cd、Zn、Cu等随Eh的降低，其随水迁移性和对作物造成的危害可能随之减少，有的如As等则具有相反的趋势。这与与其发生化学反应的土壤阴离子有关，以土壤中的S为例，当Eh较低时，其形态以S2-为主，可与重金属发生硫化物沉淀；而当Eh升高，则其形态以SO42-为主，重金属元素多以溶解度较大的硫酸盐形式存在。2026/9/160:3253环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

土壤中存在着各种各样的带有配位基的物质，如羟基、氯离子和腐殖酸物质等，各配位基的性质和浓度及金属离子与络合离子的亲和力决定了络合形式，进而决定了金属化合物的溶解度，如Cl可与重金属络合成：MCl+、MCl20、MCl3-、MCl42-，且Cl浓度决定了以其中那种络合态存在，且其与重金属的络合顺序为：Hg2+>Cd2+>Zn2+>Pb2+，氯离子与重金属形成络离子可大大提高重金属的溶解度，进而使其活性增大，迁移能力提高。4）生物固定与活化

生物体可从土壤中吸收重金属，并在体内积累(Accumulation)起来。植物可以通过根系从土壤中吸收有效态重金属(Available

heavy

metals)，有效态主要指可溶态和可交换态重金属，难溶态一般不易被植物吸收利用。土壤微生物和土壤动物也可以吸收并富集某些重金属。此外，某些陆生动物啃食重金属含量较高的表土也是重金属发生生物迁移的一种途径。土壤pH、Eh和并存的各种络合离子及其他金属离子对生物吸收重金属有很大影响。如pH越高植物吸收重金属数量减少；旱地Eh高于水田，所以其重金属活性较水田高；又如Zn的存在可以促进水稻对Cd的吸收，而Fe的存在可以抑制水稻对Mo的吸收。生物对重金属的迁移作用，一方面，可以使重金属进入食物链危害生物乃至人体健康；另一方面，人们则可有效利用这种作用使污染土壤得以缓解。2026/9/160:3254环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

3．化学农药污染危害

农药(Pesticide)是土壤环境中毒性最大、影响面最广、与人类生活关系最为密切的面源“污染物”。自从Carlson《寂静的春天》（1962）一书出版以后，人们开始普遍关注农药引起的环境公害，农药环境污染已成为农业可持续发展要解决的重要问题之一。

农药对环境的污染是多方面的，而且危害后果严重。农药对大气、水体和土壤的污染，可导致综合环境质量下降，特别是对地下水污染问题引起了人们广泛的重视；农药污染对生态效应的影响十分深远，在有效去除病、虫、草等对农作物的危害的同时，还可能对农作物本身及土壤动物、土壤微生物、昆虫、鸟类甚至鱼类带来潜在的危害，影响生物多样性，使生态系统功能下降；农药还将通过食物链给人体健康带来损害，特别是“三致”效应和对人体生殖性能的影响，如导致男子不孕症，使人类健康和生存繁衍面临着挑战与威胁，如图2-3所示。2026/9/160:3255环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3256环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

4．化学农药迁移转化

农药对土壤环境的污染与农药自身理化性质、使用历史及施药地区自然环境条件（如土壤质地和有机质含量、环境中微生物种类与数量、光照、降水等）密切相关，这些因素决定了其在土壤中的残留(Residual)、迁移(Migration)和转化(Transformation)。

进入土壤环境中的农药，将发生被土壤胶粒及有机质吸附、随水分向四周运动（地表径流）或向深层土壤移动（淋溶）、向大气中挥发扩散、被动植物吸收、被土壤微生物降解等一系列物理、化学和生物化学过程，2026/9/160:3257环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

（1）向大气与水体的迁移

大量资料证明，不仅非常易挥发的农药，而且不易挥发的农药都能从土壤及植物表面进入大气环境。农药在土壤中挥发作用的大小主要决定于农药本身的溶解度和蒸气压，此外还与土壤温度、湿度、质地和结构等因素有关。如有机磷和氨基甲酸酯类农药的蒸气压高于DDT、荻氏剂和林丹的蒸气压，所以前者的挥发作用高于后者。

另外，农药能以水为介质进行迁移，其主要方式有两种：一是直接溶于水中，如甲胺磷、乙草胺；二是被吸附于土壤固体细粒表面随水分移动而进行机械迁移，如难溶性农药DDT。一般说来，农药在吸附性能小的砂性土壤中容易迁移，而在粘粒含量高或有机质含量多的土壤中则不易迁移，大多积累在土壤表层30cm土层内，通过土壤侵蚀经降水、灌溉和农耕等随地表径流进入水体。2026/9/160:3258环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

（2）吸附进入土壤中的化学农药可以经过物理吸附(Physicalabsorption)、化学吸附(Chemicaladsorption)、氢键结合(Hydrogenbonding)及配位键结合(Coordinationbond)等方式吸附在土壤颗粒表面。农药被土壤吸附后，其移动性和生理毒性均会随之下降，所以土壤对农药的吸附在某种程度上说就是对农药的脱毒与净化，但这种作用是不稳定的，也是暂时的，只是在一定条件下的缓冲作用，实际上是农药在土壤中的积累作用。进入土壤中的农药一般被解离为有机阳离子，为带负电荷的有机胶体所吸附。其吸附容量往往与土胶体的阳离子吸附容量有关。研究表明，土壤胶体对农药吸附能力的顺序是：有机胶体＞蛭石＞蒙脱石＞伊利石＞高岭石。此外，土壤胶体的阳离子组成对农药的吸附交换也有影响。如钠饱和的蛭石对农药的吸附能力比钙饱和的要大，K+可将吸附在蛭石上的杀草快代换出98%，而对吸附在蒙脱石上的杀草快仅能代换出44%。2026/9/160:3259环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3260除土壤胶体的种类和数量以及胶体的阳离子组成外，土壤对化学农药的吸附作用还取决于农药本身的化学性质。在各种农药分子结构中，凡是带—OH、—CONH2、—NHNOR、—NHR、—OCOR功能团的农药，都能增强其被土壤吸附的能力，特别是带—NH2的农药被土壤吸附能力更为强烈。并且同类农药中分子量越大，吸附能力越强。在溶液中溶解度小的农药，土壤对其吸附能力则越大。土壤pH能够影响农药离解为有机阳离子或有机阴离子，从而决定其被带负电或带正电的土壤胶体所吸附环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

（3）光化学降解

土壤表面(soilsurface)接受太阳辐射的活化和紫外线的能量引起的农药完全分解或部分降解。农药吸收光能后产生光化学反应(Photochemicalreaction)，使农药分子发生光解(Photolysis)、光氧化(Photooxidation)、光水解(Lightinducedhydrolysis)和异构(Isomerization)等，使农药分子结构中的碳碳键和碳氢键发生断裂，从而引起农药分子结构的转变。如有机磷杀虫剂对硫磷能光解为对氧磷、对硝基酚和已基对硫磷等。值得注意的是，光解产物的毒性可能比原化合物毒性大，如对氧磷毒性大于对硫磷。不过，这些光解产物在环境中仍在不断分解，最终转化为低毒或无毒成分。由于紫外光难于穿透土壤，所以光化学降解解毒主要对土壤表面与土壤结合的农药起作用，而对土表以下的农药作用很小。2026/9/160:3261环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

（4）化学降解(Chemicaldegradation)

主要是指与微生物无关的水解和氧化作用。许多有机磷农药进入土壤后，便可发生水解，如马拉硫磷和丁烯磷便可发生碱水解，二嗪磷则可发生酸水解。且有机磷农药的加碱水解过程能导致其脱毒。水解的强度随土壤温度升高、土壤水分加大而加强。许多含硫和含氯农药在土壤中可以氧化，如对硫磷可以被氧化为对氧磷，艾氏剂可以被氧化为狄氏剂等。2026/9/160:32环境修复工程62（5）生物转化与降解

生物的生命活动可将农药分解为小分子化合物或转化为毒性较低化合物，包括微生物、植物和动物降解。其中微生物降解是最重要的途径，目前所说的生物降解主要是指微生物降解(Microbial

degradation)。微生物具有氧化-还原作用(Oxidationreductionaction)、脱羧作用(Decarboxylation)、脱氨作用(Deamination)、水解作用(Hydrolysis)和脱水作用(Dehydration)等各种化学作用能力，且对能量利用比高等生物体更有效；同时，微生物还具有种类多、分布广、个体小、繁殖快、比表面积大和高度繁殖与变异性等特点，使其能以最快的速度适应环境的变化。当环境中存在新的化合物时，有的微生物就能逐步通过各种调节机制来适应变化了的环境，它们或通过自然突变形成新的突变种，或通过基因调控产生诱导酶以适应新的环境条件。产生新酶体系的微生物就具备了新的代谢功能，从而能降解或转化那些原来不能被生物降解的污染物。2026/9/160:3263环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

微生物能以多种方式代谢农药（表2-2）。凡影响土壤微生物正常活动的因素（如温度、水分、有机质含量、Eh和pH等）及农药本身性质都将影响微生物对农药的代谢。因此，就一种微生物和一种农药而言，不同的环境条件可能会有不同的降解解毒方式。2026/9/160:3264环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

微生物降解农药的途径主要有脱卤作用(Dehalogenation)、氧化还原作用、脱烷基作用(Dealkylation)、水解作用和环裂解作用(Ringpyrolysis)等。如DDT经脱氯作用和脱氢作用转化为DDD和DDE，并可进一步氧化为DDA；带硝基的农药可被还原为氨基衍生物；氨基甲酸酯类、有机磷类和苯酰胺类农药可经过酯酶、酰胺酶和磷酸酶发生水解；苯酚则可经过细菌和真菌的作用发生环裂解而转化为脂肪酸。总之，农药的生物降解是农药从土壤环境中去除的最为重要的途径。

此外，农药还可通过与土壤中的原生动物、节肢动物、环节动物、软体动物等及各种植物的相互接触，而被其中一些生物吸收利用，从而降解转化为毒性较低的物质或完全从土壤环境中消失。但大量的研究表明动植物参与农药的降解更多的是通过与土壤微生物发生协同作用来进行的。如植物根系和土壤动物体分泌的胞外酶，可促进农药的微生物降解；又如蚯蚓可吞食土壤中的微生物和农药，蚯蚓的消化系统可分泌大量的消化酶，从而促进消化道内的微生物降解农药。2026/9/160:3265环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

在土壤中的残留。进入土壤中的农药，由于性质不同，其降解速度与难易程度不同，这直接制约了农药在土壤中的残留时间。农药在土壤中的残留时间常用半减（衰）期(Halflife)和残留量(Residues)来表示。所谓半减期是指施入土壤中的农药因降解等原因使其浓度减少一半所需要的时间；而残留量是指土壤中农药因降解等原因含量减少而残留在土壤中的数量，单位是mg/kg土壤，残留量R可用下式表示:R=C0e-kt(2-3)式中，C0-农药在土壤中初始含量；t-农药在土壤中的衰减时间；k-常数。实际上，由于影响农药在土壤中残留的因素很多，故农药在土壤中含量变化实际上不向上式那么简单。一般而言，农药在土壤中降解越慢，残留期越长，越易导致对土壤环境的污染。表2-3列出不同农药品种在土壤中的大致残留时间。2026/9/160:3266环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2026/9/160:3267

残留农药可通过食物链由低营养级向高营养级转移，同时可能发生生物浓缩作用。日本曾对216种食品进行调查，发现有84种食品含有DDT残留，37种有六六六残留，45种有荻氏剂残留。我国1988～1989年曾对河南省污染现状进行调查，发现尽管六六六已停止使用，但其在肉、蛋、奶和植物中的检出率仍为100%，超标率为12.5%～30%。目前，有机磷杀虫剂的残留污染日益严重，特别是在蔬菜与水果中残留较为突出。环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

2.2.5土壤污染预防⑴控制和消除土壤污染源

采取措施控制进入土壤中的污染物的数量和速度,同时利用和强化土壤本身的净化能力来达到消除污染物的目的。1）控制和消除工业“三废”的排放

大力推广循环工业、实现无毒工艺、倡导清洁生产和生态工业的发展；对可利用的工业“三废”进行回收利用，实现化害为利；对于不可利用又必须排放的工业“三废”，则要进行净化处理，实现污染物达标排放。2）合理施用化肥和农药等农用化学品

禁止和限制使用剧毒、高残留农药，大力发展高效、低毒、低残留农药。根据农药特性，合理施用，指定使用农药的安全间隔期。发展生物防治措施，实现综合防治，既要防止病虫害对农作物的威胁，又要做到高效经济地把农药对环境和人体健康的影响限制在最低程度。应合理地使用化肥，严格控制本身含有有毒物质的化肥品种的适用范围和数量。合理经济地施用硝酸盐和磷酸盐肥料,以避免使用过多造成土壤污染。2026/9/160:3268环境修复工程第2章污染土壤环境修复工程概论

3）加强土壤污灌区的监测和管理

对于污水灌溉和污泥施肥的地区则要经常检测污水和污泥及土壤中污染物质成分、含量和动态变化情况，严格控制污