土壤环境污染防治与土壤生态保护安徽理工.ppt

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1、第十一章第十一章 土壤环境污染土壤环境污染防治与土壤生态保护防治与土壤生态保护 1 1 土壤的结构和性质土壤的结构和性质 2 2 土壤污染及防治土壤污染及防治3 3 土壤退化及其保护土壤退化及其保护1 土壤的结构和性质 1.1土壤的组成土壤的组成土壤是由固土壤是由固土壤是由固土壤是由固体、液体和体、液体和体、液体和体、液体和气体三相共气体三相共气体三相共气体三相共同组成的多同组成的多同组成的多同组成的多相体系，具相体系，具相体系，具相体系，具有疏松的结有疏松的结有疏松的结有疏松的结构。构。构。构。土壤的土壤的土壤的土壤的组成组成组成组成 土壤土壤土壤土壤矿物质矿物质矿物质矿物质土壤有机质土壤有

2、机质土壤有机质土壤有机质：土壤中含碳有机化合物的总称（占固相土壤中含碳有机化合物的总称（占固相总重量的总重量的10以下以下）。分为非腐殖物质和腐殖质两大类。）。分为非腐殖物质和腐殖质两大类。土壤水分土壤水分土壤水分土壤水分土壤溶液土壤溶液土壤中的空气土壤中的空气土壤中的空气土壤中的空气主要成分都是主要成分都是N2、O2和和CO2。与空。与空气比较，土壤空气中；气比较，土壤空气中；CO2含量比大气中高得多；含量比大气中高得多；O2的含的含量低于大气；水蒸气的含量比大气中高得多；还含有少量还量低于大气；水蒸气的含量比大气中高得多；还含有少量还原性气体原性气体原生矿物质（各各种种岩岩石石受受到到程程

3、度度不不同同的的物物理理风风化化而而未未经经化化学学风风化化的的碎碎屑屑物物）四四类类：硅硅酸酸盐盐类类矿矿物物、氧氧化化物物类类矿矿物物、硫硫化化物物类类矿矿物物和和磷酸盐类矿物磷酸盐类矿物次生矿物质（由由原原生生矿矿物物经经化化学学风风化化后后形形成成的的新新矿矿物物）三三类类：简简单单盐盐类类、三三氧氧化物类和次生铝硅酸盐类化物类和次生铝硅酸盐类岩石化学风化岩石化学风化(氧化、水解和酸性水解氧化、水解和酸性水解)伊利石（或水云母）伊利石（或水云母）（OH）4Ky（A14Fe4Mg4Mg6）（）（Si8-yAly）O20蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石Al4Si4O10（OH）81.21.2土壤的

4、特性土壤的特性土壤的特性土壤的特性 酸碱性我国土壤的我国土壤的我国土壤的我国土壤的pHpH大多在大多在大多在大多在4.54.58.58.5范围内，并有由南范围内，并有由南范围内，并有由南范围内，并有由南向北向北向北向北pHpH值递增的规律性。值递增的规律性。值递增的规律性。值递增的规律性。土壤的酸碱性首先决定于土壤的组成：土壤的酸碱性首先决定于土壤的组成：我国长江（北纬我国长江（北纬330）以南的土壤，）以南的土壤，Si,Al,Fe含含量较高，三者占土壤总量的量较高，三者占土壤总量的95%以上，土壤多为酸以上，土壤多为酸性和强酸性，如华南、西南地区广泛分布的红壤、性和强酸性，如华南、西南地区广

5、泛分布的红壤、黄壤，黄壤，pH值大多在值大多在4.55.5之间，有少数低至之间，有少数低至3.63.8；华中华东地区的红壤，；华中华东地区的红壤，pH值在值在5.56.5之之间；长江以北的土壤（如华北、西北的土壤）大多间；长江以北的土壤（如华北、西北的土壤）大多含含 CaCO3，多为中性或碱性，多为中性或碱性，pH值一般在值一般在 7.58.5之间，少数强碱性土壤的之间，少数强碱性土壤的 pH高达高达10.5。土壤酸化的原因：土壤酸化的原因：化学原因化学原因主要是矿物的风化过程产生的无机酸或大主要是矿物的风化过程产生的无机酸或大量二氧化碳；土壤弱酸盐的水解；无机肥料残留的酸根；量二氧化碳；土壤

6、弱酸盐的水解；无机肥料残留的酸根；重金属和有机物对土壤的污染；酸雨的影响；土壤胶体重金属和有机物对土壤的污染；酸雨的影响；土壤胶体吸附的吸附的H+、Al3+等被其它阳离子交换：等被其它阳离子交换：土壤酸化的第二个原因是微生物对有机物降解。土壤酸化的第二个原因是微生物对有机物降解。土壤的碱化土壤的碱化土壤溶液中土壤溶液中OH-离子的主要来源是离子的主要来源是 CO32-和和 HCO3-的的碱金属（碱金属（Na、K）及碱土金属（）及碱土金属（Ca、Mg）的盐类。）的盐类。交换性阳离子的水解交换性阳离子的水解：吸附性 土壤胶体的性质：土壤胶体的性质：具有巨大的比表面和表面能具有巨大的比表面和表面能；

7、电性电性；凝聚性和分散性凝聚性和分散性；土壤胶体的离子交换吸附土壤胶体的离子交换吸附 阳离子交换吸附阳离子交换吸附 阴离子交换吸附阴离子交换吸附 氧化还原性 氧化还原体系氧化还原体系体系体系 氧化态氧化态 还原态还原态铁体系铁体系 Fe(III)Fe（II）锰体系锰体系 Mn（IV）Mn（II）硫体系硫体系 SO42-H2S氮体系氮体系 NO3-NO2-NO3-N2NO3-NH4+有机碳体系有机碳体系 CO2CH4土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位（土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位（Eh）来衡量来衡量 2 土壤环境污染与防治 2.1基本概念基本概念土土壤壤环环境境背背

8、景景值值：土土壤壤的的环环境境要要素素在在未未受受到到明明显显污污染染时时，其其化化学学元元素素的的正正常常含含量量，以以及及环环境境中中能能量分布的正常值为环境背景值，又称作环境本底值。量分布的正常值为环境背景值，又称作环境本底值。土壤环境容量是在人类生存和自然生态不致受害土壤环境容量是在人类生存和自然生态不致受害的前提下，土壤壤环境所能容纳的污染物的最大负的前提下，土壤壤环境所能容纳的污染物的最大负荷量。荷量。由由于于人人类类活活动动使使土土壤壤性性状状发发生生了了不不利利于于人人类类的的改变，叫土壤污染改变，叫土壤污染 土壤污染的特点隐蔽性和潜伏性不可逆性2.2土壤污染的来源土壤污染的来

9、源 工业和城市废水及固体废体工业和城市废水及固体废体 农药和化肥农药和化肥牲畜排泄物和生物残体牲畜排泄物和生物残体大气沉降物大气沉降物污染物在土壤环境中的迁移转化1、物理过程2、化学过程（1）溶解和沉淀（2）氧化和还原（3）络合-螯合（4）中和3、物理化学过程吸附与解吸4、生物过程2.3农药污染农药污染农药的分类农药的分类农药对环境的影响农药对环境的影响农药对环境的影响农药对环境的影响 对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染；对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染；对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染；对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染；对生物及人类的危害对生物及人类的危害对生物

10、及人类的危害对生物及人类的危害化学农药在土壤环境中的迁移转化1、随空气和水体迁移2、农药的降解（1）光化学降解（2）化学降解（3）生物降解3、农药的吸附（1）物理吸附（2）物理化学吸附滴滴涕在全球环境中的迁移、转化和富集过程简图滴滴涕在全球环境中的迁移、转化和富集过程简图 农药对人体健康的影响农药对人体健康的影响急性毒作用急性毒作用对神经的影响对神经的影响 致癌作用致癌作用 诱发突变诱发突变 慢性中毒慢性中毒 对内分泌系统的影响对内分泌系统的影响农药对除虫害带来的问题农药对除虫害带来的问题对害虫的天敌和其他益虫、益鸟有杀伤作用对害虫的天敌和其他益虫、益鸟有杀伤作用使害虫产生抗药性使害虫产生抗药

11、性防止农药污染的途径防止农药污染的途径q采取综合防治的方法采取综合防治的方法q搞好农药安全性评价和安全使用标准的制定工作搞好农药安全性评价和安全使用标准的制定工作q安全合理地使用现有的农药安全合理地使用现有的农药q发展高效、低毒、低残留的化学农药来代替剧毒和残留性高发展高效、低毒、低残留的化学农药来代替剧毒和残留性高的农药的农药q加强生物防治并推广无公害的农药加强生物防治并推广无公害的农药2.4重金属污染重金属污染 污染土壤的修复（一）排土、客土（二）生物改良措施（三）施加抑制剂3 土壤退化及其保护 土壤退化由于自然的，特别是人为的原因，由于自然的，特别是人为的原因，使土壤生态系统的组成、结构

12、和功能受到影响或使土壤生态系统的组成、结构和功能受到影响或破坏（如，自然植被的破坏或丧失、土壤生物区破坏（如，自然植被的破坏或丧失、土壤生物区种群组成的明显变化、物种的消失；土壤侵蚀、种群组成的明显变化、物种的消失；土壤侵蚀、荒漠化、盐渍化、沼泽化或潜育化、酸化、肥力荒漠化、盐渍化、沼泽化或潜育化、酸化、肥力下降等）而使土壤固有的物理、化学和生物学特下降等）而使土壤固有的物理、化学和生物学特性和状态发生改变，导致土壤生态系统功能、生性和状态发生改变，导致土壤生态系统功能、生产潜力和环境质量的等级或状况下降，均属土壤产潜力和环境质量的等级或状况下降，均属土壤退化现象退化现象。世界土地荒漠化的基本

13、状况世界土地荒漠化的基本状况v荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半潮湿、湿润地荒漠化是指在干旱、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，甚至基本丧土地退化，土地生物和经济生产减少，甚至基本丧失。失。v受荒漠化最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙古、受荒漠化最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度巴基斯坦和印度我国国土荒漠化的数据：q 全国全国全国全国1/41/41/41/4以上的国土荒漠化；以上的国土荒漠化；以上的国土荒漠化；以上的国土荒漠化；q 每年因荒漠化造成的直接经济损失达每

14、年因荒漠化造成的直接经济损失达每年因荒漠化造成的直接经济损失达每年因荒漠化造成的直接经济损失达540540540540亿元；亿元；亿元；亿元；q 荒荒荒荒漠漠漠漠化化化化潜潜潜潜在在在在发发发发生生生生区区区区域域域域面面面面积积积积331.7331.7331.7331.7万万万万平平平平方方方方公公公公里里里里(占占占占国国国国土土土土面积面积面积面积34.6%)34.6%)34.6%)34.6%)；发菜与羊绒发菜与羊绒发菜与羊绒发菜与羊绒 q 荒荒荒荒漠漠漠漠化化化化土土土土地地地地面面面面积积积积262262262262万万万万平平平平方方方方公公公公里里里里(占占占占国国国国土土土土面

15、面面面积积积积27.3%)27.3%)27.3%)27.3%)；q 荒荒荒荒漠漠漠漠化化化化涉涉涉涉及及及及18181818个个个个省省省省、市市市市、自自自自治治治治区区区区的的的的471471471471个个个个县县县县、旗旗旗旗、市；市；市；市；q 荒荒荒荒漠漠漠漠化化化化面面面面积积积积前前前前三三三三位位位位：新新新新疆疆疆疆(39.8%)(39.8%)(39.8%)(39.8%)，内内内内蒙蒙蒙蒙古古古古(25.1%)(25.1%)(25.1%)(25.1%)，西藏，西藏，西藏，西藏(16.6%),(16.6%),(16.6%),(16.6%),总占总占总占总占81.5%81.5%

16、81.5%81.5%2.2.土地荒漠化的成因和危害土地荒漠化的成因和危害 成因成因：自然因素：指异常的气候条件，特别是严重自然因素：指异常的气候条件，特别是严重自然因素：指异常的气候条件，特别是严重自然因素：指异常的气候条件，特别是严重的干旱条件；的干旱条件；的干旱条件；的干旱条件；人为因素：主要是指过度放牧、乱坎滥伐、人为因素：主要是指过度放牧、乱坎滥伐、人为因素：主要是指过度放牧、乱坎滥伐、人为因素：主要是指过度放牧、乱坎滥伐、开垦草地。开垦草地。开垦草地。开垦草地。危害危害：土地生产力的下降和随之而来的农牧业减产，：土地生产力的下降和随之而来的农牧业减产，：土地生产力的下降和随之而来的农

17、牧业减产，：土地生产力的下降和随之而来的农牧业减产，严重的会产生生态难民严重的会产生生态难民严重的会产生生态难民严重的会产生生态难民防治荒漠化的基本途径和策略防治荒漠化的基本途径和策略防治荒漠化的基本途径和策略防治荒漠化的基本途径和策略 制定经济发展和资源保护一体化政策；制定经济发展和资源保护一体化政策；制定经济发展和资源保护一体化政策；制定经济发展和资源保护一体化政策；逐步建立合理的土地使用权制度体系；逐步建立合理的土地使用权制度体系；逐步建立合理的土地使用权制度体系；逐步建立合理的土地使用权制度体系；合理管理和使用水资源；合理管理和使用水资源；合理管理和使用水资源；合理管理和使用水资源；合

18、理规划和使用耕地和草地。控制农垦、防止合理规划和使用耕地和草地。控制农垦、防止合理规划和使用耕地和草地。控制农垦、防止合理规划和使用耕地和草地。控制农垦、防止过枚，因地制宜地营造防风固沙林、种灌植草，过枚，因地制宜地营造防风固沙林、种灌植草，过枚，因地制宜地营造防风固沙林、种灌植草，过枚，因地制宜地营造防风固沙林、种灌植草，建立生态复合经营模式。建立生态复合经营模式。建立生态复合经营模式。建立生态复合经营模式。水土流失 土壤侵蚀系指主要在水、风等营力作用下，土壤及其疏松母质(特别是表土层)被剥蚀、搬运，堆积(或沉积)过程。根据其营力作用，又将土壤侵蚀分为水蚀和风蚀两大类型。土壤侵蚀不仅使肥沃表

19、土层减薄，养分流失，蓄水保水能力减弱，最终将使表土层直至全部土层被侵蚀，成为贫瘠的母质层，甚至成为岩石裸露的不毛之地。土壤侵蚀还使区域生态恶化，影响河流水质和水库的寿命。防治土壤侵蚀的措施有：因地制宜地开展植树造林，植灌和植草与自然植被保护和封山育林相结合，生物措施与工程措施相结合；水土保持与合理的经济并发相结合，并以小流域为治理单元逐步进行综合治理。土壤盐碱化 土壤盐渍化或盐碱化作为一种土壤退化现象，系指由于自然的或人为的原因，使地下潜水水位升高、矿化度增加、气候干旱、蒸发增强，而导致的土壤表层盐化或碱化过程增强，表层盐渍度或碱化度加重的现象。它主要发生于干早、半干旱、半湿润和滨海平原的洼地

20、区。盐碱土和次生盐渍化的防治措施有：实施合理的灌溉排水制度；调控地下水位，精耕细作；多施有机肥；改善土壤结构；减少地表蒸发；选择耐盐碱作物品种；此外，对碱土增施石膏等，不但可防治次生盐渍化，而且发挥盐碱土资源的潜力，扩大农用土地面积，改善盐碱地区的生态环境。土壤沼泽化土壤沼泽化或潜育化是指土壤上部土层 l m内，因地表或地下长期处于浸润状态下，土壤通气状况变差有机质因不能彻底分解而形成一灰色或蓝灰色潜育土层，称为沼泽化或潜育化。它是常发生于我国南方水稻种植地区的土壤退化现象。土壤沼泽化降低了有机质的转化速度，使土壤沼泽化降低了有机质的转化速度，使土壤中还原性有害物质增加，土壤温度降低、土壤中还

21、原性有害物质增加，土壤温度降低、通气性差，土壤微生物活性减弱等。通气性差，土壤微生物活性减弱等。防治土壤沼泽化的途径，应首先从生态环防治土壤沼泽化的途径，应首先从生态环境治理人手，如开沟排水、消除渍害；第二，境治理人手，如开沟排水、消除渍害；第二，多种经营，综合利用，因地制宜。其治理模式多种经营，综合利用，因地制宜。其治理模式有稻田有稻田-水产养殖系统；水旱轮作；合理施用水产养殖系统；水旱轮作；合理施用化肥，多施磷、钾、硅肥。化肥，多施磷、钾、硅肥。土壤酸化土壤酸化系指由于人为活动使土壤酸度增强的土壤酸化系指由于人为活动使土壤酸度增强的现象，叫做土壤酸化。现象，叫做土壤酸化。土壤酸化结果，首先

22、使土壤溶液中土壤酸化结果，首先使土壤溶液中H H+浓度增加。浓度增加。土壤土壤pHpH值下降，继而增强了钙、镁、磷等营养值下降，继而增强了钙、镁、磷等营养元素的淋浴作用；其次，随着溶液中元素的淋浴作用；其次，随着溶液中H H+数量增数量增加，加，H H+开始交换吸附性开始交换吸附性A1A1+等，而使等，而使A1A1+等重等重金属离子的活性和毒性增加，导致土壤生态环金属离子的活性和毒性增加，导致土壤生态环境恶化。境恶化。对土壤酸化要针对原因进行防治，对土壤酸化要针对原因进行防治，对施酸性肥料引起的酸化，要合理施肥，不施偏酸性对施酸性肥料引起的酸化，要合理施肥，不施偏酸性化肥；化肥；对因矿山废弃物

23、而引起的土壤酸化，要采取妥善处理对因矿山废弃物而引起的土壤酸化，要采取妥善处理尾矿，消灭污染源，以及施石灰中和等措施；尾矿，消灭污染源，以及施石灰中和等措施；对因酸沉降而引起的土壤酸化，要从根本上控制酸性对因酸沉降而引起的土壤酸化，要从根本上控制酸性物质的排放量，即控制污染源。物质的排放量，即控制污染源。对酸化土壤的重要改良措施是施加石灰，中和其酸性对酸化土壤的重要改良措施是施加石灰，中和其酸性和提高土壤对酸性物质的缓冲性；和提高土壤对酸性物质的缓冲性；水旱轮作、农牧轮作也是较好的生态恢复措施。水旱轮作、农牧轮作也是较好的生态恢复措施。土壤环境规划区域土壤环境结构与功能分析。区域土壤环境质量评价。区域土地利用类型及其变化预测。区域土壤环境规划目标。