土壤污染及其防治8学时.ppt

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1、 第九章第九章 土壤污染与防治土壤污染与防治第一节第一节 土壤形成与作用土壤形成与作用第二节第二节 土壤组成与性质土壤组成与性质第三节第三节 土壤背景值和土壤环境容量土壤背景值和土壤环境容量第四节第四节 土壤污染与土壤自净土壤污染与土壤自净第五节第五节 污染物在土壤中的迁移转化污染物在土壤中的迁移转化第六节第六节 土壤污染治理土壤污染治理本章重点：本章重点：1 1、土壤环境特性；、土壤环境特性；2 2、土壤背景值与土壤环境、土壤背景值与土壤环境容量；容量；3 3、土壤污染防治的策略与技术。、土壤污染防治的策略与技术。主要知识点：主要知识点：基本概念；土壤胶体特性；土壤污染与污染物；基本概念；土

2、壤胶体特性；土壤污染与污染物；土壤净化机制；土壤环境背景值及其应用；土壤污土壤净化机制；土壤环境背景值及其应用；土壤污染生物修复技术。染生物修复技术。第九章第九章 土壤污染与防治土壤污染与防治第一节第一节 土壤形成与作用土壤形成与作用第二节第二节 土壤组成与性质土壤组成与性质第三节第三节 土壤背景值和土壤环境容量土壤背景值和土壤环境容量第四节第四节 土壤污染土壤污染第五节第五节 污染物在土壤中的迁移转化污染物在土壤中的迁移转化第六节第六节 土壤污染治理土壤污染治理l土壤是农业最基本的生产资料土壤是农业最基本的生产资料l土壤是陆地生态系统的重要组成部分土壤是陆地生态系统的重要组成部分l土壤是最珍

3、贵的自然资源土壤是最珍贵的自然资源l土壤资源是可持续农业的基础土壤资源是可持续农业的基础土壤的重要性土壤的重要性地质大循环地质大循环生物小循环生物小循环土壤土壤土壤的形成土壤的形成岩石的风化、风化产物岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积的淋溶与搬运、堆积植物营养元素在生物体植物营养元素在生物体与土壤之间的循环与土壤之间的循环对立统一对立统一五大成土因素五大成土因素:母质母质-parent material-parent material 气候气候-climate-climate 生物生物-biology-biology 地形地形-topographty-topographty 时间时间-ti

4、me-time第九章第九章 土壤污染与防治土壤污染与防治第一节第一节 土壤形成与作用土壤形成与作用第二节第二节 土壤组成与性质土壤组成与性质第三节第三节 土壤背景值和土壤环境容量土壤背景值和土壤环境容量第四节第四节 土壤污染土壤污染第五节第五节 污染物在土壤中的迁移转化污染物在土壤中的迁移转化第六节第六节 土壤污染治理土壤污染治理一、土壤环境组成一、土壤环境组成一、土壤环境组成一、土壤环境组成1、土壤矿物质、土壤矿物质原生矿物：原生矿物：直接来源于岩石受到不同程度的物理直接来源于岩石受到不同程度的物理风化风化作用的碎屑，其化学成分和晶格构造未有作用的碎屑，其化学成分和晶格构造未有改变，包括硅酸

5、盐和铝硅酸盐类、氧化物类、硫改变，包括硅酸盐和铝硅酸盐类、氧化物类、硫化物和磷酸盐类等。化物和磷酸盐类等。次生矿物：次生矿物：岩石风化和成土过程中新生成的矿物，岩石风化和成土过程中新生成的矿物，包括各种简单盐类、次生氧化物和铝硅酸盐类矿包括各种简单盐类、次生氧化物和铝硅酸盐类矿物等。物等。2、土壤有机质、土壤有机质腐殖质：腐殖质：改进土壤理化性质、促进养分交换、吸附等糖类：糖类：土壤微生物养料、改善土壤结构脂肪、蜡质、树脂：脂肪、蜡质、树脂：稳定土壤结构，多数对植物有毒有机氮：有机氮：提供土壤微生物和植物氮素养分磷化合物：磷化合物：提供土壤微生物和植物磷素养分灰分：灰分：提供植物矿质养分Soi

6、l organic matter=Soil organic material？4、土壤空气：、土壤空气：CO2、O2、CH4 3、土壤溶液：养分离子、有机酸、土壤溶液：养分离子、有机酸5、土壤生物：微生物、动物、植物、土壤生物：微生物、动物、植物二、土壤的物理化学性质二、土壤的物理化学性质1 1、土壤的物理性质、土壤的物理性质土壤结构：土壤结构：土壤颗粒的空间排列方式及其稳定土壤颗粒的空间排列方式及其稳定程度，孔隙的分布和结合状况。程度，孔隙的分布和结合状况。土壤质地：土壤质地：土壤的机械组成，是土壤中各级土土壤的机械组成，是土壤中各级土粒含量的相对比例及其所表现的土壤沙粘性质。粒含量的相对比

7、例及其所表现的土壤沙粘性质。土壤孔隙：土壤孔隙：毛管孔隙和非毛管孔隙。毛管孔隙和非毛管孔隙。土壤容重：土壤容重：单位体积原状土的质量。单位体积原状土的质量。土壤剖面：土壤剖面：土壤发育层结构。土壤发育层结构。2、土壤胶体与胶体特性、土壤胶体与胶体特性土壤胶体土壤胶体:指土壤中粒径小于指土壤中粒径小于0.20.2 m、具有胶具有胶体性质的微粒，占土壤重量的体性质的微粒，占土壤重量的2%-50%2%-50%。1 1）土壤胶体种类）土壤胶体种类 (1)有机胶体：腐殖质、高分子有机物。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、蒙脱无机胶体：粘土矿物（高岭石、伊利石、蒙脱

8、石）及蛭石、海泡石和铁、铝、锰氧化物。石）及蛭石、海泡石和铁、铝、锰氧化物。(3)有机无机复合胶体：由矿物胶体和腐殖质胶有机无机复合胶体：由矿物胶体和腐殖质胶体通过金属离子的桥键或水分子氢键结合形成。体通过金属离子的桥键或水分子氢键结合形成。2 2）土壤胶体性质）土壤胶体性质(1)(1)具有巨大的比表面和表面能具有巨大的比表面和表面能 表面能：胶体表面分子由于受到不表面能：胶体表面分子由于受到不均衡的分子引力而产生的剩余能量。均衡的分子引力而产生的剩余能量。(2)(2)电荷性质电荷性质 80%80%以上土壤电荷集中在胶体部分。胶体所以上土壤电荷集中在胶体部分。胶体所带电荷性质主要决定于胶体面固

9、定离子的性质。带电荷性质主要决定于胶体面固定离子的性质。等电点：土壤从酸性到碱性，胶体电荷由正等电点：土壤从酸性到碱性，胶体电荷由正变到负，在这一变化过程中，出现两性胶体呈变到负，在这一变化过程中，出现两性胶体呈电中性，胶体失去电性，这时就称为胶体的等电中性，胶体失去电性，这时就称为胶体的等电点。电点。(3)(3)凝聚性和分散性凝聚性和分散性 胶体微粒分散在水中成为胶体溶液称为溶胶体微粒分散在水中成为胶体溶液称为溶胶；胶体微粒相互凝聚呈无定形的凝胶体称为胶；胶体微粒相互凝聚呈无定形的凝胶体称为凝胶。由溶胶凝聚成凝胶的作用称凝聚作用。凝胶。由溶胶凝聚成凝胶的作用称凝聚作用。由凝胶分散成溶胶的作用

10、称为分散作用。由凝胶分散成溶胶的作用称为分散作用。阳离子对土壤负胶体的凝聚能力：阳离子对土壤负胶体的凝聚能力：随离子价数增高、半径增大而增大。随离子价数增高、半径增大而增大。常见阳离子凝聚能力大小顺序为：常见阳离子凝聚能力大小顺序为：Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+凝聚点：电解质引起胶体凝聚的浓度值，亦称凝凝聚点：电解质引起胶体凝聚的浓度值，亦称凝聚极限。聚极限。二价阳离子的凝聚能力比一价阳离子大二价阳离子的凝聚能力比一价阳离子大25倍；三价阳离子又比二价阳离子大倍；三价阳离子又比二价阳离子大10倍。倍。3、土壤的吸附与交换性、土壤的吸附与交换性1）土壤吸附作用）土壤吸附作用

11、机械阻留机械阻留物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附物理化学吸附物理化学吸附生物吸收生物吸收2）离子交换作用）离子交换作用阳离子交换阳离子交换阴离子交换阴离子交换4、土壤酸碱性、土壤酸碱性 反映土壤溶液中反映土壤溶液中H+和土壤胶体上交换性和土壤胶体上交换性H+/Al+3离子数量状况的化学性质。离子数量状况的化学性质。(1)(1)活性酸：活性酸：由土壤溶液游离由土壤溶液游离H+所引起。土壤溶所引起。土壤溶液液pH随盐基度而变，盐基饱和度高，随盐基度而变，盐基饱和度高，pH值大。值大。土壤酸度分级：土壤酸度分级：强酸性（强酸性（pH8.5）(2)(2)潜在酸：潜在酸：由胶体吸附由胶体吸附H+及及Al

12、3水解所产生水解所产生的酸。的酸。(3)(3)交换性酸：交换性酸：用过量的盐类（用过量的盐类（KCl、NaCl或或BaCl2）与土壤胶体发生交换，将）与土壤胶体发生交换，将H+及及Al3交交换转入溶液所表现出来的酸度。换转入溶液所表现出来的酸度。(4)(4)水解性酸：水解性酸：用弱酸强碱盐（用弱酸强碱盐（NaAc）溶液处）溶液处理土壤时，交换的理土壤时，交换的H+所表现出的酸性。所表现出的酸性。土壤碱度：土壤碱度：由碳酸盐和重碳酸盐导致土壤碱性的程由碳酸盐和重碳酸盐导致土壤碱性的程度，以度，以cmol/kg为单位。为单位。碱化度（钠饱和度）：碱化度（钠饱和度）：交换性钠离子占阳离子交换交换性钠

13、离子占阳离子交换量（量（cmol/kg）的百分比值。）的百分比值。轻度碱化土：钠饱和度轻度碱化土：钠饱和度5%-10%；中度碱化土：钠饱和度中度碱化土：钠饱和度10%-15%；强碱化土：钠饱和度强碱化土：钠饱和度15%-20%；碱土：钠饱和度碱土：钠饱和度20%。5、土壤的氧化还原性、土壤的氧化还原性土壤中的主要氧化剂：氧气、土壤中的主要氧化剂：氧气、N03-、高价铁、高价铁、锰离子、硫、硝酸离子；锰离子、硫、硝酸离子；土壤中的主要还原剂有：有机质、低价金属和土壤中的主要还原剂有：有机质、低价金属和氢离子等。氢离子等。土壤氧化还原电位土壤氧化还原电位(redox potential)：衡量：衡

14、量土壤氧化还原能力大小的参数（土壤氧化还原能力大小的参数（Eh）。）。旱地旱地Eh：400700 mV；水田；水田Eh：300-200 mV。土壤氧化还原体系：土壤氧化还原体系：土壤氧化还原体系：土壤氧化还原体系：有机体系：有机酸、酚醛和糖类物质等有机体系：有机酸、酚醛和糖类物质等 无机体系：氧、铁、锰、硫等无机体系：氧、铁、锰、硫等土壤氧化还原反应的特点：土壤氧化还原反应的特点：土壤氧化还原反应的特点：土壤氧化还原反应的特点：纯化学反应；生物化学反应；可逆、半可逆与纯化学反应；生物化学反应；可逆、半可逆与不可逆反应不可逆反应6、矿化与腐殖化作用、矿化与腐殖化作用 矿化作用（矿化作用（mine

15、ralization）：有机态化合物）：有机态化合物在化学或生物化学作用下转化为无机态化合物的在化学或生物化学作用下转化为无机态化合物的过程；过程；腐殖化作用（腐殖化作用（humification）：动植物残体在）：动植物残体在微生物作用下转变为腐殖质的过程微生物作用下转变为腐殖质的过程是非判断题：是非判断题：1、等电点是指两性胶体呈现电中性时的环境pH值。2、等电点是指土壤中两性胶体表面的电荷为零的状况。3、在一定范围内，土壤溶液pH与盐基度之间呈正相关性，盐基饱和度越高，pH值越大，酸性越强。4、酸性是指pH值小于7.0的状况。酸性强弱取决于介质中H+的浓度，H+浓度越高，pH值就会越低，

16、酸性则越强。复习思考题：复习思考题：1 1、什么是土壤胶体？土壤胶体具有哪些基本特、什么是土壤胶体？土壤胶体具有哪些基本特性？性？2 2“Soil Organic MatterSoil Organic Matter”和和“Soil Organic Soil Organic MaterialMaterial”的中文含义是什么吗？两者有何异同？的中文含义是什么吗？两者有何异同？第九章第九章 土壤污染与防治土壤污染与防治第一节第一节 土壤形成与作用土壤形成与作用第二节第二节 土壤组成与性质土壤组成与性质第三节第三节 土壤背景值和土壤环境容量土壤背景值和土壤环境容量第四节第四节 土壤污染土壤污染第五节

17、第五节 污染物在土壤中的迁移转化污染物在土壤中的迁移转化第六节第六节 土壤污染治理土壤污染治理（一）土壤环境背景值的概念（一）土壤环境背景值的概念（一）土壤环境背景值的概念（一）土壤环境背景值的概念 指未受或少受人类活动（特别是人为污染）影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。响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。一、土壤环境背景值一、土壤环境背景值（二）土壤环境背景值的分异特性（二）土壤环境背景值的分异特性1、地质地层空间分异、地质地层空间分异:母质母岩的化学组成2、地带性分异、地带性分异:生物地球化学作用、岩石风化强度、元素循环 3、土壤属性的分

18、异、土壤属性的分异:土壤pH、质地、有机质、地下水埋深及水位变化、土壤剖面构型（三）土壤环境背景值的应用（三）土壤环境背景值的应用1、作为制定土壤环境质量标准的依据、作为制定土壤环境质量标准的依据 2、在农业上的应用、在农业上的应用预测土壤有效态元素的含量预测土壤有效态元素的含量土壤元素有效含量元素背景值土壤元素有效含量元素背景值元素元素活性活性3、地方病防治、地方病防治低硒背景：克山病、大骨节病、白肌病（动物）低硒背景：克山病、大骨节病、白肌病（动物）低碘背景：地方性甲状腺肥大病低碘背景：地方性甲状腺肥大病低锌背景：人体矮小病（埃及）低锌背景：人体矮小病（埃及）高钼背景：痛风病（亚美尼亚）高

19、钼背景：痛风病（亚美尼亚）高硒背景：贫血、泛力、脱甲、关节损害（日本、英高硒背景：贫血、泛力、脱甲、关节损害（日本、英国）国）高铜、铬、铅背景：高癌症发病率（马里兰）高铜、铬、铅背景：高癌症发病率（马里兰）4、找、找 矿矿 一些吸附型稀土元素可在岩石风化过程中一些吸附型稀土元素可在岩石风化过程中逐渐富集，导致土壤化学元素背景值异常。异逐渐富集，导致土壤化学元素背景值异常。异常背景值可以为区域找矿提供参考。常背景值可以为区域找矿提供参考。（一）土壤环境容量的概念（一）土壤环境容量的概念（一）土壤环境容量的概念（一）土壤环境容量的概念 土壤环境单元所能容许乘纳污染物质的最大数土壤环境单元所能容许乘

20、纳污染物质的最大数量或负荷量。量或负荷量。土壤污染起始值与最大负荷值之间的差值。土壤污染起始值与最大负荷值之间的差值。二、土壤环境容量二、土壤环境容量土壤背景值土壤背景值土土壤壤环环境境土壤环境容量土壤环境容量l 若以土壤环境标准作为土壤环境容量的最大允若以土壤环境标准作为土壤环境容量的最大允许值，则该土壤的环境容量的计算值便是土壤环境许值，则该土壤的环境容量的计算值便是土壤环境标准值减去土壤背景值。标准值减去土壤背景值。土壤环境标准土壤环境标准谁的环境容量大？谁的环境容量大？水环境容量水环境容量土壤环境容量土壤环境容量Hg 0.1 g/LHg 0.5 mg/kg（二）土壤环境容量的理论依据（

21、二）土壤环境容量的理论依据（自净、缓冲）（自净、缓冲）1、土、土壤的自壤的自净功能净功能污染物从土壤向大气、污染物从土壤向大气、水和生物环境输出水和生物环境输出土壤内部的物质迁移转化土壤内部的物质迁移转化土壤生物和植物对污染土壤生物和植物对污染物的吸收、降解、转化物的吸收、降解、转化物理化物理化学、化学、化学作用学作用物理作物理作用用生物作生物作用用自净：自净：自净：自净：在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，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、浓度和形态发使污染物在土壤环境中的数量、浓度和形态发生变化，活性和毒性降低的过程。生变化，活性和毒性降低的过程。2、土壤

22、环境的缓冲功能、土壤环境的缓冲功能定义：定义：定义：定义：土壤因水分、温度、时间等外界因素的变化，抵御其组分浓（活）度变化的性质。l土壤缓冲性的主要机理是土壤的吸附与解吸、沉淀与溶解。（三）土壤环境容量的确定（三）土壤环境容量的确定（三）土壤环境容量的确定（三）土壤环境容量的确定确定土壤环境容量的因素确定土壤环境容量的因素1、土壤类型：类型或质地相同的土壤具有相近的环境容、土壤类型：类型或质地相同的土壤具有相近的环境容量；量；2、污染元素与化合物的特性、污染元素与化合物的特性形态特征：污染物在土壤中的形态转化特征形态特征：污染物在土壤中的形态转化特征吸附与解吸机制吸附与解吸机制3、作物和土壤生

23、物生态效应、作物和土壤生物生态效应4、环境效应（对相邻环境的影响）、环境效应（对相邻环境的影响）体系体系土壤植物体系土壤植物体系土壤微生物体系土壤微生物体系土壤水体系土壤水体系内容内容农产品卫农产品卫生质量生质量作物效应作物效应生化指标生化指标微生物计微生物计数数环境效应环境效应地下水地下水地面水地面水目的目的防止污染防止污染食物链，食物链，保证人体保证人体健康健康保持良好保持良好的生产力的生产力和经济效和经济效益益保持土壤生态处于良保持土壤生态处于良性循环性循环不引起次生水环境污不引起次生水环境污染染标准标准国家或部国家或部门颁发的门颁发的粮食卫生粮食卫生标准标准卫生指标卫生指标或产量降或产

24、量降低程度低程度凡一种以凡一种以上的生化上的生化指标在指标在7天以上出天以上出现的变化现的变化微生物计微生物计数指标在数指标在7天以上天以上出现的变出现的变化化不导致地不导致地下水超标下水超标不导致地不导致地面水超标面水超标标准级别标准级别仅仅1种种减产减产10 25 50仅仅1种种仅仅1种种 15 30减产减产20 1015 1015确定重金属土壤临界含量的依据确定重金属土壤临界含量的依据确定重金属土壤临界含量的依据确定重金属土壤临界含量的依据（四）土壤环境容量的应用（四）土壤环境容量的应用（四）土壤环境容量的应用（四）土壤环境容量的应用1、制定土壤环境标准、制定土壤环境标准2、制定农田灌溉

25、用水水质和水量标准、制定农田灌溉用水水质和水量标准3、制定污泥施用量标准、制定污泥施用量标准4、区域土壤污染物预测和土壤环境质量评价、区域土壤污染物预测和土壤环境质量评价 第九章第九章 土壤污染与防治土壤污染与防治第一节第一节 土壤形成与作用土壤形成与作用第二节第二节 土壤组成与性质土壤组成与性质第三节第三节 土壤背景值和土壤环境容量土壤背景值和土壤环境容量第四节第四节 土壤污染土壤污染第五节第五节 污染物在土壤中的迁移转化污染物在土壤中的迁移转化第六节第六节 土壤污染治理土壤污染治理一、土壤污染的概念一、土壤污染的概念 土壤污染是指，人类活动产生的污染物土壤污染是指，人类活动产生的污染物进入

26、土壤并积累到一定程度，引起土壤进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量质量恶化、恶化、功能功能降低的现象。降低的现象。二、土壤污染物质二、土壤污染物质1、有机物类：、有机物类：农药、除莠剂、酚、苯并芘、油类等。2、化学肥料：、化学肥料：氮、磷、微量营养元素。3、重金属：、重金属：镉、汞、铅、镍、铬、砷、铜、锌。4、放射性物质：、放射性物质：铯-137、锶-90等。5、致病微生物：、致病微生物：肠细菌、肠寄生虫、结核杆菌。三、土壤污染类型与来源三、土壤污染类型与来源1 1、土壤污染类型、土壤污染类型、土壤污染类型、土壤污染类型（1）水污染型：）水污染型：污灌污染（2）气污染型：）气污染型：干湿沉降

27、污染（3）固体废弃物污染型：）固体废弃物污染型：工矿业废渣、垃圾、淤泥污染（4）农业污染型：）农业污染型：化肥农药污染2 2、土壤污染来源、土壤污染来源、土壤污染来源、土壤污染来源（1）工业污染源：）工业污染源：工业“三废”物质排放。（2）农业污染源：）农业污染源：化肥、农药、畜禽粪便。（3）生活污染源：）生活污染源：城乡生活废水、农家肥等。（4）其它污染源：）其它污染源：废弃物焚烧等四、土壤污染的特点四、土壤污染的特点四、土壤污染的特点四、土壤污染的特点 1 1、隐蔽性和滞后性、隐蔽性和滞后性 2 2、累积性：持久性有机污染物（、累积性：持久性有机污染物（POPsPOPs）多氯）多氯联苯（联

28、苯（PCBsPCBs）、多环芳烃（）、多环芳烃（PAHsPAHs）、多氯代二苯并二）、多氯代二苯并二噁英（噁英（PCDDsPCDDs）和重金属等）和重金属等 3 3、不可逆性、不可逆性/持久性：难降解性污染物持久性：难降解性污染物 4 4、环境迁移与扩散影响、环境迁移与扩散影响 5 5、食物链污染、食物链污染五、土壤重金属污染五、土壤重金属污染（一）土壤重金属来源、分布与有效性（一）土壤重金属来源、分布与有效性 土壤重金属污染是伴随工业革命的产生而土壤重金属污染是伴随工业革命的产生而发生的环境问题。发生的环境问题。土壤重金属的来源：大气沉降、污水灌溉、土壤重金属的来源：大气沉降、污水灌溉、工业

29、废渣、城市垃圾、农用化学品工业废渣、城市垃圾、农用化学品 1 1、土壤重金属污染来源、土壤重金属污染来源、土壤重金属污染来源、土壤重金属污染来源1）工业污染源：工业）工业污染源：工业“三三废废”物质排放。物质排放。2）农业污染源：化肥、农）农业污染源：化肥、农药、畜禽粪便。药、畜禽粪便。3）生活污染源：城乡生活）生活污染源：城乡生活废水、农家肥等。废水、农家肥等。4）其它污染源（废弃物焚）其它污染源（废弃物焚烧等）烧等）重金属中的重金属中的“五毒五毒”元素元素:镉镉、汞、铅、铬、砷、汞、铅、铬、砷镉是五毒之首！镉是五毒之首！镉进入土壤后，优先与碳酸盐结合，具有较大的移镉进入土壤后，优先与碳酸盐

30、结合，具有较大的移动性和植物有效性动性和植物有效性。As、Cr、Hg和和Pb进入土壤后，进入土壤后，能被胶体强烈吸附，不易被植物吸收；能被胶体强烈吸附，不易被植物吸收；镉从植物根部向作物可食部分的转移效率显著高于镉从植物根部向作物可食部分的转移效率显著高于Pb、Cr等重金属；等重金属；许多作物在镉污染环境下不表现毒害症状，即使植许多作物在镉污染环境下不表现毒害症状，即使植物体累积的物体累积的Cd达到了对人体和动物食物链有毒的水达到了对人体和动物食物链有毒的水平，因此，农民通常不会对土壤和作物镉污染有足平，因此，农民通常不会对土壤和作物镉污染有足够和及时的警觉。够和及时的警觉。是非判断题：是非判

31、断题：1 1、土壤环境背景值是指未受或少受人类活动影、土壤环境背景值是指未受或少受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，响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。因此，土壤环境背景值是一个恒定值，即无论哪种土壤，只土壤环境背景值是一个恒定值，即无论哪种土壤，只要没有受到污染，其环境背景值就是相同的。要没有受到污染，其环境背景值就是相同的。2 2、土壤环境容量是指土壤单元所能容许承纳污、土壤环境容量是指土壤单元所能容许承纳污染物质的最大数量或负荷量。染物质的最大数量或负荷量。3 3、土壤环境缓冲功能是指土壤因水分、温度、土壤环境缓冲功能是指土壤因水分、温度、时间等外界因素的变化，

32、抵御其组分浓（活）度变化时间等外界因素的变化，抵御其组分浓（活）度变化的性质。的性质。2 2、重金属在土壤环境中的分布特征、重金属在土壤环境中的分布特征l背景值的空间分异特征（母质和成土过程影背景值的空间分异特征（母质和成土过程影响）响）l土壤剖面分布特征（化学和生物迁移转化影土壤剖面分布特征（化学和生物迁移转化影响）响）l与污染源的空间关系与污染源的空间关系土壤土壤土壤土壤CuZnPbCdCuZnPbCd总量与污染源距离关系总量与污染源距离关系总量与污染源距离关系总量与污染源距离关系沿土壤剖面的沿土壤剖面的Pb含量变化含量变化3 3、重金属在土壤中的存在形态与有效性、重金属在土壤中的存在形态

33、与有效性 形态：结构形态、结合形态形态：结构形态、结合形态 有效性：化学活性、生物可利用性有效性：化学活性、生物可利用性重金属在土壤中的形态重金属在土壤中的形态可溶态可溶态可交换态可交换态碳酸盐结合态碳酸盐结合态铁锰态铁锰态有机结合态有机结合态残渣态残渣态可用不同提取可用不同提取剂连续提取剂连续提取方法获得方法获得生生物物有有效效性性依依次次降降低低与与土土壤壤结结合合程程度度增增加加1、对土壤生物和酶活性的影响、对土壤生物和酶活性的影响（1）土壤微生物生物量 降低土壤微生物的数量和活性，改变土壤微生物群落特性，影响土壤呼吸速率。（二）重金属污染危害（二）重金属污染危害（2 2）土壤酶活性）土

34、壤酶活性 抑制土壤酶的活性，干扰土壤中正常的生物抑制土壤酶的活性，干扰土壤中正常的生物化学反应过程，如土壤有机质的分解矿化过程。化学反应过程，如土壤有机质的分解矿化过程。讨论：讨论：讨论：讨论：在某粉末冶金企业污染地区，调查测得方园在某粉末冶金企业污染地区，调查测得方园3.5 km范围内农田耕作层范围内农田耕作层土壤中土壤中Cd含量与该企业含量与该企业130 m高架烟囱的距离的关系、土壤高架烟囱的距离的关系、土壤Cd含量与土壤有含量与土壤有机质含量的关系分别如图机质含量的关系分别如图1和图和图2所示，请对该调查结果进行科学解释：所示，请对该调查结果进行科学解释：图图1 1 土壤土壤CdCd含量

35、与高架烟囱距离的关系含量与高架烟囱距离的关系图图2 土壤有机质与土壤土壤有机质与土壤Cd含量的关系含量的关系干扰植物体内离子间的平衡，造成正常离子在吸收、运输、渗透和调节等方面的障碍，使代谢过程紊乱与核酸、蛋白质和酶等大分子物质结合，取代某些酶和蛋白质在行使其功能时所必需的一些特定元素，使其变性或活性降低 2 2、对植物的毒害效应、对植物的毒害效应毒害反应：毒害反应：分子水平亚细胞和细胞水平组织器官水平植株水平 3 3、植物对重金属的吸收、积累、植物对重金属的吸收、积累与食物链危害与食物链危害 镉的生物半衰期为镉的生物半衰期为4040天（血）天（血）2020年（肝、肾）年（肝、肾）积累在神经组

36、织和肾表层中，导致肾、肝组织中酶系统功能积累在神经组织和肾表层中，导致肾、肝组织中酶系统功能受损降，低机体的免疫功能，引起肾性高血压；干扰微量元素受损降，低机体的免疫功能，引起肾性高血压；干扰微量元素的代谢；引起神经和肾功能异常，尿蛋白增加，骨质脱钙，导的代谢；引起神经和肾功能异常，尿蛋白增加，骨质脱钙，导致骨骼病变（山根靖弘，致骨骼病变（山根靖弘，1981）WHOWHO（19721972年）规定，每人每周镉最大摄入量为年）规定，每人每周镉最大摄入量为400400500g/kg500g/kg镉食物链污染危害问题镉食物链污染危害问题 图图1 1为镉污染土壤盆栽水稻试验结果。请简要阐述图中所示结果

37、，为镉污染土壤盆栽水稻试验结果。请简要阐述图中所示结果，并对土壤镉污染的危害特点进行评述。并对土壤镉污染的危害特点进行评述。注：实心点为稻米注：实心点为稻米CdCd含量（含量（mg/kgmg/kg）；空心点为稻米的相对产量（）；空心点为稻米的相对产量（）；我国稻米食品卫生标准为；我国稻米食品卫生标准为CdCd0.2 mg/kg0.2 mg/kg。六、土壤化学农药污染1、化学农药种类、化学农药种类杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂化学杀虫剂化学杀虫剂（1）有机氯农药（）有机氯农药（DDT、六六六）：、六六六）：化学性质稳定，残效期长，抗分

38、解，易溶于脂肪，食物链污染严重。（2）有机磷农药（）有机磷农药（1059、1605、敌敌畏、乐果、马拉、敌敌畏、乐果、马拉硫磷、杀虫威）：硫磷、杀虫威）：水解性强，残留性小。（3）氨基甲酸酯类农药（呋喃丹、代森锌）：）氨基甲酸酯类农药（呋喃丹、代森锌）：残效短，选择性强。（4）拟除虫菊酯类农药：）拟除虫菊酯类农药：高效、低毒、低残留、无污染2、化学农药的危害问题、化学农药的危害问题抗药性问题抗药性问题药害问题药害问题产品残留问题产品残留问题人畜和野生动物伤害问题人畜和野生动物伤害问题天敌伤害问题天敌伤害问题环境污染问题环境污染问题 第九章第九章 土壤污染与防治土壤污染与防治第一节第一节 土壤形

39、成与作用土壤形成与作用第二节第二节 土壤组成与性质土壤组成与性质第三节第三节 土壤背景值和土壤环境容量土壤背景值和土壤环境容量第四节第四节 土壤污染土壤污染第五节第五节 污染物在土壤中的迁移转化污染物在土壤中的迁移转化第六节第六节 土壤污染治理土壤污染治理一、重金属在土壤中的迁移转化一、重金属在土壤中的迁移转化物理性迁移、化学溶解、生物富集、植物吸收物理性迁移、化学溶解、生物富集、植物吸收1 1、氧化还原反应与重金属的迁移转化、氧化还原反应与重金属的迁移转化、氧化还原反应与重金属的迁移转化、氧化还原反应与重金属的迁移转化O2-H2O体系（脱水氧化、根圈氧化）S体系：S2-SO42-土壤利用类型

40、土壤利用类型 发育层发育层剖面剖面(cm)(cm)CdCd含量含量(mg/kg)(mg/kg)稻稻 田田 耕作层耕作层0 0181818.618.6犁底层犁底层181827273.423.42粘粒淀积层粘粒淀积层272747470.4490.449底土层底土层 47470.7480.748玉玉 米米（水改旱（水改旱5 5年）年）耕作层耕作层0 020209.209.20犁底层犁底层2020282823.623.6粘粒淀积层粘粒淀积层282836363.653.65FeFe锰结核层锰结核层363648482.252.25底土层底土层 48481.451.45水型污染农田土壤水型污染农田土壤水型污

41、染农田土壤水型污染农田土壤CdCdCdCd的垂直分布特征的垂直分布特征的垂直分布特征的垂直分布特征 2、酸碱反应与重金属的迁移转化、酸碱反应与重金属的迁移转化土壤土壤pH与重金属盐的溶解度（溶度积理论）与重金属盐的溶解度（溶度积理论）直接相关，对于多数重金属盐类化合物而言，直接相关，对于多数重金属盐类化合物而言，溶解度随溶解度随pH升高而降低。升高而降低。3、吸附反应与重金属的迁移转化、吸附反应与重金属的迁移转化物理吸附、化学吸附、交换吸附、同晶替代、微生物吸附、根系吸收等。4、络合螯合反应与重金属的迁移转化、络合螯合反应与重金属的迁移转化重金属与有机配位体上的羟基、Cl-络合；与氨基、亚氨基

42、、酮基、羟基、羧基和巯基等基团螯合。二、化学农药在土壤中的迁移转化二、化学农药在土壤中的迁移转化1 1、土壤对农药的吸附作用、土壤对农药的吸附作用多数人工合成的农药在土壤溶液中都能离解为有机阳离子形式，或发生质子化而转化成带正电荷的离子，被带负电荷的土壤胶体吸附。土壤吸附能力影响因素：土壤吸附能力影响因素：土壤胶体、胶体的阳离子组成、农药性质、土壤pH 2、农药在土壤环境中的降解、农药在土壤环境中的降解（1）光化学降解光化学降解：因受太阳辐射能和紫外线能而引起的分解过程。（2 2）化学降解化学降解：包括催化和非催化两种反应过程。非催化反应又包括水解、氧化、异构化、离子化等作用。（3 3）微生物

43、降解：）微生物降解：土壤微生物利用有机农药为能源，在体内酶和分泌酶的作用下，使农药降解为CO2等简单化合物的过程。包括脱卤作用、氧化还原作用，脱烷基作用、水解作用、环裂解作用等。3 3、农药在土壤中的迁移、农药在土壤中的迁移 农药在土壤中以蒸气和非蒸气的形式进行迁移。通过挥发进入大气，随水（土）迁移进入水体，通过植物吸收进入生物体，通过食物链浓缩导致人体和动物危害。4 4、农药在土壤中的残留、农药在土壤中的残留 半衰期：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：残留期：土壤中的农药因降解等原因含量减少75100所需要的时间。高残留性农药高残留性农药（有机氯类）

44、：残留土壤数年到数十年稳定性农药稳定性农药（三氮杂苯类、取代脲类和苯氧乙酸类）：残留土壤数月至一年左右低残留性农药低残留性农药（有机磷、氨基甲酸酯类）：在土壤中的残留期只有数天或几周各类农药在土壤中的半减期各类农药在土壤中的半减期 农药种类农药种类半减期半减期（年）（年）农药种类农药种类半减期半减期（年）（年）含铅、铜、汞含铅、铜、汞或砷等农药或砷等农药1030有机磷农药有机磷农药0.020.2有机氯农药有机氯农药24氨基甲酸酯氨基甲酸酯类农药类农药0.020.1是非判断题：是非判断题：1 1、半衰期是指导致生物产量降低、半衰期是指导致生物产量降低1/21/2时的环境时的环境污染物浓度。污染物

45、浓度。2 2、土壤退化是指在人为因素影响下，土壤肥力、土壤退化是指在人为因素影响下，土壤肥力下降的现象下降的现象,由大风和暴雨造成的风蚀和水蚀过程由大风和暴雨造成的风蚀和水蚀过程不属于土壤退化的范畴。不属于土壤退化的范畴。3 3、土壤酸化是土壤酸中和能力下降的过程。、土壤酸化是土壤酸中和能力下降的过程。复习思考题：复习思考题：1 1、土壤重金属污染有哪些基本特征？、土壤重金属污染有哪些基本特征？2 2、土壤自净的机制是什么？、土壤自净的机制是什么？3 3、影响土壤环境缓冲性能的主要因素有哪些？、影响土壤环境缓冲性能的主要因素有哪些？第九章第九章 土壤污染与防治土壤污染与防治第一节第一节 土壤形

46、成与作用土壤形成与作用第二节第二节 土壤组成与性质土壤组成与性质第三节第三节 土壤背景值和土壤环境容量土壤背景值和土壤环境容量第四节第四节 土壤污染土壤污染第五节第五节 污染物在土壤中的迁移转化污染物在土壤中的迁移转化第六节第六节 土壤污染治理土壤污染治理一、土壤污染防治的一般原则一、土壤污染防治的一般原则1、切断污染源：控制和消除工业、切断污染源：控制和消除工业“三废三废”排放，排放，推广闭路循环和无毒工艺推广闭路循环和无毒工艺2、加强土壤污染区的监测和管理，防止二次污、加强土壤污染区的监测和管理，防止二次污染和食物链危害染和食物链危害3、增加土壤环境容量，提高土壤自净能力、增加土壤环境容量

47、，提高土壤自净能力4、改进农药施用技术、改进农药施用技术二、土壤农药污染的治理二、土壤农药污染的治理1、生物修复：利用土壤中的各种生物（尤其是微、生物修复：利用土壤中的各种生物（尤其是微生物）的吸收、结合、转化作用，将土壤中的有机生物）的吸收、结合、转化作用，将土壤中的有机农药降解为无机物（农药降解为无机物（CO2和和H2O）的过程。）的过程。2、农艺措施：翻耕、施肥、灌溉、调节土壤、农艺措施：翻耕、施肥、灌溉、调节土壤pH值值三、土壤重金属污染的治理三、土壤重金属污染的治理（一）土壤重金属污染治理策略（一）土壤重金属污染治理策略 1 1、净化策略净化策略 Purification 2、钝化策

48、略、钝化策略 Inactivation 3、稳定化策略、稳定化策略 Stabilization 4、避害策略、避害策略 harm avoidance 净净化化策策略略:清清除除土土壤壤中中的的重重金金属属，使使土土壤壤恢复清洁。恢复清洁。技技术术措措施施:清清除除表表土土、化化学学淋淋洗洗、电电化化学学分分离离、生物修复生物修复、重金属污染生物修复技术重金属污染生物修复技术 广义：利用植物、动物和特异微生物消除土壤、水体或空气中重金属及有机污染物危害的技术，包括植物萃取、根际过滤、植物微生物挥发、植物和微生物固定等。狭义：利用超积累植物将重金属富集到地上部茎叶组织中，通过收割这些植物来降低土壤

49、重金属含量，最终达到净化污染土壤的目的（植物萃取）。重金属污染生物修复技术重金属污染生物修复技术 超富积植物超富积植物 植物叶片或地上部分金属含量（干重）：植物叶片或地上部分金属含量（干重）：100 mg/kg100 mg/kg：CdCd 1000 mg/kg1000 mg/kg：Ni Co Cu PbNi Co Cu Pb 10000 mg/kg10000 mg/kg：Zn MnZn Mn 在自然界的在自然界的400400多种重金属超积累植物中，多种重金属超积累植物中，73%73%为镍（为镍（NiNi）超积累植物；）超积累植物；生物量小、适应性差、萃取效率低、修复时间生物量小、适应性差、萃取

50、效率低、修复时间长。长。生物萃取的限制生物萃取的限制植物萃取修复技术的发展趋势植物萃取修复技术的发展趋势强化吸收强化吸收基因改良基因改良常规植物萃取修复常规植物萃取修复 钝钝化化策策略略:降降低低土土壤壤重重金金属属溶溶解解性性、移移动动性性及及其其植植物有效性。物有效性。技技术术措措施施:玻玻璃璃化化、土土壤壤改改性性剂剂（石石灰灰、有有机机肥肥、海泡石、碱性炉渣、海泡石、碱性炉渣、）主主要要限限制制:烧烧结结破破坏坏土土壤壤自自然然属属性性、改改性性剂剂效效果果不稳定、维持时间短不稳定、维持时间短 适应性适应性:特殊污染场地、轻度污染农田土壤特殊污染场地、轻度污染农田土壤 稳稳定定化化策策