9-土壤污染及其防治(8学时)

1、第九章土壤污染和防治，第一节土壤形成和作用第二节土壤组成和性质第三节土壤背景值和土壤环境容量第四节土壤污染和土壤净化第五节污染物在土壤中的迁移第六节土壤污染管理，本章重点： 1、土壤环境特性2 .土壤背景值和土壤环境容量3 .土壤污染防治的策略和技术。 主要知识点：基本概念土壤胶体特性土壤污染和污染物土壤净化机构土壤环境背景值及其应用土壤污染生物修复技术。 第九章土壤污染和防治，第一节土壤形成和作用第二节土壤组成和性质第三节土壤背景值和土壤环境容量第四节土壤污染第五节污染物在土壤中的迁移转化第六节土壤污染管理，土壤是农业最基本的生产资料土壤是陆地生态系统的重要组成部分土壤是最宝贵的自然资源土壤

2、资源是可持续农业的基础。 土壤的重要性、地质大循环、生物小循环、土壤、土壤的形成、岩石的风化、风化产物的湿润与搬运、堆积、植物营养素的生物体与土壤之间的循环、对立统一五大成土要素：母质-parent material气候-climate生物-biology地形-topographty 第九章土壤污染和防治、第一节土壤形成和作用第二节土壤组成和性质第三节土壤背景值和土壤环境容量第四节土壤污染第五节污染物在土壤中的迁移转化第六节土壤污染对策、一、土壤环境组成、一、土壤矿物质、原生矿物：岩石直接来自受到不同程度的物理风化作用的碎屑， 其化学成分和晶格结构不变，含有硅酸盐和铝硅酸盐类的二次矿物：岩石风

3、化和成土过程中新生成的矿物，包括各种简单的盐类、二次氧化物和硅酸盐类矿物等。 2、土壤有机质、腐殖质：改善土壤理化性质，促进养分交换，吸附等糖类：土壤微生物营养，改善土壤结构脂肪，蜡质，树脂：土壤结构稳定，多为植物有毒有机氮：提供土壤微生物和植物氮素养分磷化合物：提供土壤微生物和植物素养分灰分：植物，4，土壤空气： O2，ch 4，3，土壤溶液：养分离子，有机酸，5，土壤生物：微生物，动物，植物，二，土壤的物理化学性质，1，土壤的物理性质土壤结构土质：土壤的机械组成是各级土粒含量在土壤中的相对比例及其表现出的土壤砂粘性。 土壤空隙：毛细管的空隙和非毛细管的空隙。 土壤容积：每单位体积的原土质量

4、。 土壤剖面：土壤发育层结构。 2、土壤胶体和胶体特性，土壤胶体：是指土壤中粒径小于0.2m、具有胶体性的微粒，占土壤重量的2%-50%。 (1)土壤胶体种类(1)有机胶体：腐殖质、高分子有机物。 (2)无机胶体：粘土矿物(高岭石、伊利石、蒙脱石)和蛭石、海泡石和铁、铝、锰氧化物。 (3)有机无机复合胶体：矿物胶体和腐殖质胶体通过金属离子的交联键或水分子氢键结合而形成。 (2)土壤胶体的性质；(1)具有巨大的比表面和表面能：胶体表面分子受到不均衡的分子引力而产生的剩馀能量。 (2)电荷特性80%以上的土壤电荷集中在胶体部分。 胶体所具有的电荷的性质主要由胶体面固定离子的性质决定。 等电点：土壤

5、从酸性到碱性，胶体电荷由正变为负，在此变化过程中，两性胶体呈电中性，胶体失去电性质，此时称为胶体的等电点。 (3)凝聚性和分散性的胶体微粒分散在水中的胶体溶液称为溶胶的胶体微粒相互凝聚而呈现不定形的凝胶。溶胶凝聚形成凝胶的作用叫做凝聚作用。 从凝胶分散到溶胶的作用称为分散作用。 阳离子对土壤负胶体的絮凝能力：离子价数增高，随半径增大而增大。 常见的阳离子凝聚能力的大小顺序是Fe3 Al3 Ca2 Mg2 K NH4 Na，凝聚点：电解质引起胶体凝聚的浓度值，也称为凝聚极限。 二价阳离子的凝聚能比一价阳离子大25倍的三价阳离子比二价阳离子大10倍。 反映3、土壤的吸附和交换性、1 )土壤吸附作用

6、机械性阻碍物理吸附化学吸附物理化学吸附生物吸附2 )离子交换作用阳离子交换阴离子交换、4、土壤酸碱性、土壤溶液中的h和土壤胶体上交换性H /Al 3离子数状况的化学性质。 (1)活性酸：起因于土壤溶液的游离h。 土壤溶液的pH随碱度变化，碱饱和度高，pH大。 土壤酸度分级：强酸性(pH8.5)，(2)潜在酸：胶体吸附h及Al3水解产生的酸。 (3)交换性酸：用过剩的盐类(KCl、NaCl或BaCl2)与土壤胶体交换，用溶液交换h及Al3表现的酸性度。 (4)水解性酸：用弱酸强碱盐(NaAc )溶液处理土壤时交换的h所显示的酸性。 土壤碱度：碳酸盐和重碳酸盐引起的土壤碱度以cmol/kg为单位。

7、 碱化度(钠饱和度):交换性钠离子相对于阳离子交换量(cmol/kg )的百分率值。 轻度碱化土：钠饱和度5%-10%； 中度碱化土：钠饱和度10%-15%； 强碱化土：钠饱和度15%-20%； 碱土类：钠饱和度20%。5、土壤氧化还原性、土壤中的主要氧化剂：氧、N03-、昂贵的铁、锰离子、硫、硝酸根离子土壤中的主要还原剂有机质、低价金属、氢离子等。 土壤氧化还原电位(redox potential ) :测量土壤氧化还原能力大小的残奥计(Eh )。 旱地Eh:400700 mV； 水田Eh:300 -200 mV。 土壤氧化还原体系：有机体系：有机酸、酚及糖类等无机体系：氧、铁、锰、硫等土壤

8、氧化还原反应的特征：纯化学反应生化反应可逆、半可逆和不可逆反应、6、矿化和腐植化作用的矿化作用(mineralization ) 有机化合物在化学或生化作用下转化为无机化合物的过程腐殖化作用(humification ) :动植物残体在微生物作用下转化为腐殖质的过程非判断问题： 1，等电点是指两性胶体呈电中性时的环境pH值。 2 .等电点是指土壤中两性胶体表面电荷为零的情况。 3 .在一定范围内，土壤溶液的pH与碱度呈正相关，碱饱和度越高，pH值越大，酸性越强。 4 .酸性是指pH小于7.0的情况。 酸性的强弱依赖于介质中h的浓度，h浓度越高pH越低，酸性越强。 复习思考题： 1、什么是土壤胶

9、体？土壤胶体具有什么基本特性？ 2“Soil Organic Matter”和“Soil Organic Material”的中文意思是什么？ 两者有什么不同？ 第9章土壤污染和防治，第1节土壤形成和作用第2节土壤组成和性质第3节土壤背景值和土壤环境容量第4节土壤污染第5节污染物在土壤中的移动转化第6节土壤污染管理，(1)土壤环境背景值的概念是指没有受到人类活动(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。一、土壤环境背景值、(二)土壤环境背景值的分异特性、一、地质地层空间分异3360母质母岩的化学组成、二、地带性分异3360生物地球化学作用、岩石风化强度、元素循环、三、土壤属性

10、的分异3360土壤pH 1.作为制定土壤环境质量标准的依据，2 .在农业中的应用， 土壤有效元素含量土壤元素有效含量元素背景值元素活性，3 .地方病防治低硒背景：克山病、大骨节病、白肌病(动物)低碘背景：地方性甲状腺肥大症低锌背景：人体低矮症(埃及)高钼背景：痛风病(亚美尼亚)高硒背景：贫血、泛力、脱甲、关节障碍例外背景值可供区域开采参考。 (1)土壤环境容量的概念土壤环境单元能够容许的污染物质的最大数量或者负荷量。 土壤污染开始值和最大负荷值的差。 二、土壤环境容量、土壤背景值、土壤环境、土壤环境容量，如果将土壤环境基准作为土壤环境容量的最大容许值，则该土壤的环境容量的修正值为土壤环境基准值

11、减去土壤背景值的值。 土壤环境标准，谁的环境容量大？水环境容量、土壤环境容量、Hg 0.1 g/L、Hg 0.5 mg/kg；(二)土壤环境容量的理论依据(自净、缓冲)；1、土壤的自净功能、污染物从土壤向大气、水与生物的自净化：在自然因素的作用下，由于土壤自身的作用，污染物在土壤环境中的数量、浓度与形态2、土壤环境的缓冲功能定义了土壤抵抗水分、温度、时间等外在因素的变化而导致其成分浓度变化的性质。 土壤缓冲性的主要机理是土壤的吸附解吸沉淀溶解。 (3)确定土壤环境容量、确定土壤环境容量的因素1、土壤类型：类型或质量相同的土壤具有相近的环境容量2、污染元素和化合物的特性形态特征：污染物在土壤中的

12、形态转化特征吸附解吸机理3、作物和土壤生物生态效应4、环境效应(对邻接环境的影响)、重金属土壤临界含量的依据(4)土壤环境容量的应用1、土壤环境标准的制定2、农田灌溉用水水质和水量标准的制定3、污泥施用量标准的制定4、地区土壤污染物预测和土壤环境质量评价、 第九章土壤污染和防治第一节土壤形成和作用第二节土壤组成和性质第三节土壤背景值和土壤环境容量第四节土壤污染第五节土壤污染物在土壤中的迁移转化第六节土壤污染对策，一、土壤污染的概念、土壤污染是指由人类活动引起的污染物进入土壤中积累一定程度，引起土壤质量的恶化、功能的降低二、土壤污染物1、有机物类：农药、除草剂、苯酚、苯并芘、油类等。 2 .化肥

13、：氮、磷、微量营养素。 3、重金属：镉、汞、铅、镍、铬、砷、铜、锌。 4 .放射性物质：铯-137、锶-90等。 5 .病原微生物：肠细菌、肠寄生虫、结核菌。 三、土壤污染类型由来1、土壤污染类型(1)水污染类型：污灌污染(2)气体污染类型：干湿沉降污染(3)固体废弃物污染类型：矿业废弃物、垃圾、污泥污染(4)农业污染类型：(2)农业污染源：化肥、农药、家畜粪。 (3)生活污染源：城乡生活废水、农家肥等。 (4)其他污染源：废弃物焚烧等；四、土壤污染特征；一、隐蔽性和延迟性；二、累积性：持久性有机污染物(POPs )多氯联苯(PCBs )、多环芳烃(PAHs )；土壤重金属源：大气沉降、污水灌

14、溉、工业废弃物、 2 )农业污染源：化肥、农药、家畜粪。 3 )生活污染源：城乡生活废水、农家肥等。 4 )其他污染源(废弃物焚烧等)、重金属中的“五毒”元素：镉、水银、铅、铬、砷、镉居五毒之首！ 镉进入土壤后，与碳酸盐优先结合，具有较大的迁移性和植物有效性。 As、Cr、Hg和Pb进入土壤后，被胶体强烈吸附，不易被植物吸收。 镉从植物根部向作物可食部分的移动效率明显高于Pb、Cr等重金属。 多数作物在镉污染环境下不表现毒症状，植物体内蓄积的Cd已达到对人体与动物食物链有毒的程度，因此农民通常对土壤和作物的镉污染缺乏足够且及时的警惕。 非判决问题： 1、土壤环境背景值是指未受人类活动影响或未受

15、人类活动影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。 因此，土壤环境背景值为一定值，如果任何土壤都没有被污染，则环境背景值相同。 2 .土壤环境容量是指土壤单元可接受的污染物的最大数量或负荷量。 3、土壤环境缓冲功能是指根据水分、温度、时间等外在因素的变化，土壤抵抗其成分浓度变化的性质。 2、重金属在土壤环境中的分布特征、背景值的空间分离特征(母质和成土过程影响)土壤剖面分布特征(化学和生物迁移转化影响)与污染源的空间关系、土壤CuZnPbCd总量和污染源距离的关系、沿土壤剖面的Pb含量的变化3 .土壤中重金属的存在形态和有效性形态：结构形态； 结合形态有效性：化学活性、生物利用性、重金属在土壤

16、中的形态、不同提取剂的连续提取方法得到，生物有效性依次降低，与土壤的结合度增加，1 .对土壤生物和酶活性的影响(1) (2)重金属污染危害，(2)土壤酶活性抑制土壤酶的活性，土壤中的正常生化反应过程，如土壤有机质探讨：在某粉末冶金企业的污染地区，测定的方园3.5 km范围内的农田耕作层土壤中的Cd含量和该企业的130 m高架烟囱的距离的关系，土壤Cd含量和土壤有机质含量的关系分别如图1和图2所示，这个调查结果请科学地说明：图1的土壤Cd含量和高架烟囱的距离干扰图2的土壤有机质与土壤Cd植物体内离子之间的平衡，引起正常离子的吸收、输送、渗透和调节等障碍，使代谢过程紊乱与核酸、蛋白质和酶等大分子物质结合，置换某些酶和蛋白质发挥其功能所需的特定元素，降低其变性和活性对植物的毒效应、毒反应：分子水平亚细胞和细胞水