污染土壤的修复原理和技术

第一章 土壤环境污染概述第一节 土壤的组成与性质土壤是岩石圈表面能够生长动物、植物的疏松表层，是陆生生物生活的基质，能提供生物生活所必须的矿质元素和水分。一、土壤的基本结构和性质1、土壤的结构及组成土壤的剖面结构 固体（无机和有机） 土壤矿物质土壤的“骨架”土壤 液体 土壤有机质土壤的“肌肉” 气体 土壤液体 土壤的“血液” 生物（动物、植物、微生物）2、土壤的性质最基本性质就是具有肥力。土壤中各组分的组成及相互关系，形成了一定的土壤性质和土壤肥力，从而影响生物的生长。土壤肥力即土壤满足生物生长发育对水、肥、气、热要求的能力。二、土壤环境元素背景值和土壤环境容量1、土壤环境元素背景值又称土壤环境背景值。指未受到污染土壤的化学元素的自然含量。是自然成土因素和成土过程综合作用下的产物。不同类型土壤，其环境背景值差别很大，包括范围值、平均中中位值等。是土壤环境质量评价与管理的重要依据，是确定土壤环境容量、制定土壤环境标准的主要参考值。2、土壤环境容量是指在人类生存和自然生态不致受害的前提下，土壤环境所能容纳污染物的最大负荷量。是制定土壤环境标准的重要依据。三、土壤在地球表层环境系统中的地位和作用土壤是生态系统中生物与无机环境相互作用的产物，是物质与能量交换的重要场所。第二节 土壤环境污染及其特点一、土壤污染的定义什么是土壤污染？目前还没有统一的定义。一种看法认为，由于人类的活动向土壤添加有害化合物，此时土壤即受到污染。这个定义的关键是存在有可鉴别的人为添加污染物，可视作为“绝对性”定义。另一种是以特定的参照数据来加以判断的，如以背景值加两倍标准差为临界值，若超过了一数值，即认为该土壤为某元素所污染，这可视作为“相对性”定义。第三种定义是不但要看含量的增加，还要看后果即加入土壤的物质给生态系统造成了危害，此时才能称为污染，这可视作为”综合性”定义。这三种定义的出发点虽然不同但有一点却是相同的，即认为土壤中某种成分的含量明显高于原有含量时即构成了污染。综上所述，土壤污染是指人类活动所产生的污染物质通过各种途径进入土壤，其数量超过了土壤的容纳和同化能力，从而是土壤的性质、组成及性状发生变化，并导致土壤的功能失调，土壤质量恶化，从而影响植物的正常生长和发育，以及在植物体内积累，使作物产量和质量下降，最终影响人体健康。二、土壤污染的特点与大气和水体污染相比，土壤污染有两个明显不同的特点：1、隐蔽性和潜伏性直观性差、潜伏期长。水体和大气的污染比较直观，严重时通过人体感官即能发现。土壤污染则往往要通过农作物包括粮食，蔬菜、水果或牧草以及摄食的入或动物的健康状况才能反映出来。从遭受污染到产生后果有一个相当长的逐步积累过程，具有隐蔽性或潜伏性。日本的第二公害病痛痛病便是一个典型的例证。表1 张士灌区人体血、尿、发的Cd含量2、不可逆性和长期性污染物移动性低，稀释、降解慢。污染土壤不易恢复。沈阳张士灌区的土壤镉污染。3、后果的严重性。由于上壤污染的隐蔽性或潜伏性，以及它的不可逆性或长期性，因而往往通过食物链危害动物和人体健康。研究去明土壤和粮食的污染与些地区居民肝肿大之间有明显的剂量-反应关系，污灌引起的污染越严重，人群的肝肿大率越高。三、土壤污染源土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源。天然污染原是指自然界自行向环境排放有害物质或造成有害影响的场所，如正在活动的火山；人为污染源是指人类活动所形成的污染源。后者是土壤污染研究的主要对象。而在这些污染原中化学物质对土壤的污染是人们最关注的。按照污染物进入土壤的途径划分，土用污染源可分为：污水灌溉、固体废物的利用、农药和化肥、大气沉降物等。1、污水灌溉。由灌水，特别是污灌常可引起土壤污染。污水灌溉一般是指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。城市污水通常是指含有大量生活污水和商业污水以及少量工业废水的混合污水，也有全部用上业废水(主要指农产品加工废水)进行灌溉的。我国污水的处理率低(表2)，排放达标率目前仅在50左右，因而大量污水未加处理而直接倾注于环境中，用这样的污水灌溉后，使一些灌区上壤中有毒有害物质有明显的累积现象。表2 我国废水排放量和处理率2、固体废物的利用。固体废物包括工业废渣、污泥、城市垃圾等多种来源。由于污泥中含有一定的养分，因而可用来作为肥料使用，城市生活污水处理厂的污泥含氮量为0.8-0.9%，含磷量为0.3-0.4%，含钾量为0.2-0.35%，有机质含量为16-20%。如混入工业废水或工业废水处理广的圬泥，其成分较生活污泥要复杂得多，特别是重金属的含量很高，这样的污泥在农田中施用不当，势之造成土壤污染。表3 施用垃圾肥对土壤、稻谷中重金属含量的影响3、农药和化肥的施用。农药在生产、贮存、运输、销售和使用过程中都会产生污染，施在作物上的杀虫剂大约有一半左右流入土壤中。进入土壤中的农药虽然在生物、光解和化学作用下，可有一部分降解，但对于像有机氯这样的长效农药来说，那是十分缓慢的。化肥对土壤的污染是不合理的过量施用，促使上壤养分平衡失调；农田大量使用氮肥，城市和农村生活污水都把大量氮素排入土壤，有的直接从土壤表面挥发进入大气，有的经土壤微生物作用转化成氮气和氮氧化物进入大气，可能破坏臭氧层。有的随地表径流和地下水排入水体中，使地下水源受到氮的污染。河川、湖泊、海湾的富营养化，使藻类等水生植物生长过多。磷肥中的重金属，特别是Cd也是一个不容忽视的问题。世界各地磷矿含Cd量一般在1-110 mg/kg，但也有个别磷矿含Cd量达上千mg/kg。我国每年随磷肥带入土壤的Cd约37t, 因而，含Cd磷肥是一种潜在污染源。表4 我国及世界一些国家磷矿含Cd量表5 我国及一些国家磷肥含Cd量4、大气沉降物。气源重金属微粒是土壤重金属污染的途径之一它的构成主要是金属飘尘。在金属加工过程中，在交通繁忙的地区，往往伴随有金属尘埃进入大气，其种类视污染源的不同而异。这些飘尘自身降落或随着雨水接触植物体或进人土壤后随之为植物或动物所吸收。在大气污染严重的地区，作物亦有明显的污染。酸沉降本身既是一种土壤污染源又可加重其他有毒物质的危害，我国长江以南大部分地基本来说是酸性土壤，在酸雨的作用下，土壤进一步酸化，养分淋溶、结构破坏、肥力降低、作物受损，从而可破坏土壤生产力。表6 冶炼厂周围水稻中一些元素的含量四、土壤污染物1、无机污染物2、有机污染物表7 土壤环境主要污染物第三节 土壤环境污染的危害第四节 土壤的自净作用土壤的自净作用，即上壤环境的自然净化作用（或净化功能的作用过程)是指在自然因素的作用下，通过上壤自身的作用，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；可见，土壤自净作用的含义所包括的范围很广。根据其作用机理的不同可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四个方面。1、物理净化作用2、物理化学净化作用3、化学净化作用4、生物净化作用第五节 土壤污染的治理途径一、土壤重金属污染的调控措施表8 施用石灰对三叶草重金属含量的影响总之把施用石灰当作降低重金属对植物的毒性