土壤环境污染防治与土壤生态保护

1、第第八八章章土壤环境污染防治土壤环境污染防治 与与土壤生态保护土壤生态保护 第一节 概述 第二节 土壤环境污染及其防治 第三节 土壤生态保护与土壤退化的防治 第四节 土壤环境质量评价、规划与管理 第一节 概 述 一、土壤的基本结构与特性 二、土壤环境元素背景值和土壤环境容量 三、主壤在地球表层环境系统中的地位和作用 一、土壤的基本结构与特性 (一) 土壤的结构和组成 (二) 土壤的特性 土壤作为独立的自然体 , 是指位于地球 陆地地表 , 包括具有浅层水地区的具有肥力、 能生长植物的疏松层。 所谓土壤环境也系指这一位于陆地地表的 土壤圈层而言。土壤是由矿物质、有机质、水 分和空气等物质组成 ,

2、 是一个非常复杂的系统。 土壤土壤是自然环境自然环境中各种因素相互作用的产物，是地理环境派 生的自然体自然体。同时，它也是自然地理环境的一个组成要素组成要素。 是结合无机界和有机界的纽带纽带，是联系其他要素的关键环节关键环节 ；或者说土壤在整个自然环境中起着重要的作用；土壤在整个自然环境中起着重要的作用；或者说土土 壤是有机界和无机界相互联系、相互作用的产物；壤是有机界和无机界相互联系、相互作用的产物；或者说土土 壤是自然环境中物质循环和能量转换的主要环节和活跃的场壤是自然环境中物质循环和能量转换的主要环节和活跃的场 所所 （1 1）为陆生植物：营养物质、立地条件； （2）为河水、海水：盐份等

3、物质； （3）形成沉积物、沉积矿床； （4）与大气圈进行热量和物质交换。 所以说土壤在自然地理环境中起着重要作用土壤在自然地理环境中起着重要作用. . ( (一) ) 土壤的结构和组成 1. 土壤的剖面构型 土壤环境从地面垂直往下 , 是由不同土层构成 的 , 此土壤垂直断面称为土壤剖面构型。 属非均匀物质体系。 一般来说 , 土壤是由 腐殖质表 层 (A层 ), 淀积层 (B层 ) 和母质层 (C层 ) 构成的。 2. 2. 土壤的组成 各土层是由不同的固、液、气态三相物质组成的复杂体系。 固相物质包括无机矿物和有机物两大部分 （有机物可分为有机质和活性有机体） 土壤溶液 ( 液相 ) 和土

4、壤空气 ( 气相 ) 状况则决 定于土壤团聚体结构和土壤质地 3. 3. 土壤质地和团聚体结构 土壤质地（土壤的机械组成） 是指土壤矿物质部分 各矿物颗粒粒级 ( 砂粒、粉砂粒和粘粒 ) 的重量百分比。 团聚体构体 土壤大多以非单粒形式存在 , 有机质与 矿物质往往聚合为各种形态的团聚体 , 称为土壤结构体。 形状：可为团粒状、块状、片状、核状和柱状。 土壤结构和质地决定土壤总孔隙度、毛管孔隙和非毛管孔隙度等土 壤孔隙状况 , 从而成为影响土壤水分、温度状况的主要因素。） 土壤环境是一个复杂多 变的环境要素。 对土壤环境的最基层 单元单个土体进行解 剖可知, 土壤环境不仅是 由多相物质、多土层

5、组成 的非均匀疏松多孔体系 , 而且在土壤环境内部及其 与其他环境要素之间都存 在着复杂的物质与能量的 迁移和转化 ( 图 8-2) ( (二) ) 土壤的特性 1.1.土壤具有肥力 具有连续不断地供应植物生长所需要的水分和营养元 素。 2.2. 土壤还具有同化和代谢外界输人物质的能力 , , 亦即土壤具有净化作用 它能够消纳部分污染物质 , 减少其对土壤环境的污染。 二、土壤环境元素背景值和土壤环 境容量 (一) 土壤环境元素背景值 (二) 土壤环境容量 1、概念 土壤背景值是指未受人类污染影响的情况 下，土壤在自然界存在和发展过程中其本身原 有的化学组成、化学元素和化合物的含量，也 称本底

6、值。 土壤中污染物的累积量超过土壤背景值即为土 壤污染。 2、土壤背景值的重要性 环境中有害物质的自然背景值（本底值）是环境科 学的一项基本资料，只有掌握了环境的背景值，才 能判断是否存在污染以及估计污染的程度。 土壤背景值的数量是评价环境质量、计算机污染物 质的土壤环境容量和进行土壤污染预测预报的基础， 是研究制定土壤污染指标和拟定土壤污染防治措施 的基本依据。 3、土壤背景值的相对性 目前在全球环境受到污染的条件下，要寻找绝对不受污染的背景值是很困难的。因此，土壤背景值实际上 是在时间和空间上的相对概念，是表示相对不受污染的情况下土壤的基本化学组成和数量。农业土壤更是 如此。 4、土壤背景

7、值的表示方法 土壤背景值的表示方法，目前我国通常采用测 定值的算术平均值加减一个标准差来表示。它 不仅表示土壤中某一污染物的平均含量，同时 还说明了该污染物的含量范围。（异常值的判 断方法） Xo=XS (单位：mg/kg) 式中Xo为污染起始值，X为测定平均值，S为标 准差。 ( (二) ) 土壤环境容量 所谓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 , 土壤环境所能 容纳的污染物的最大负荷量。 三、土壤在地球表层环境系统中 的 地位和作用 土壤在维护和保持地球表层环境系统的自然生态平衡和环 境质量中起着不容忽视的重要作用 是地球表层环境系统的一个重要组成要素 是无机界和有机界联系

8、的纽带 是地球表层环境系统中物质与能量迁移和转化的重要环节 土壤不仅是唯系地球上大多数动物、植物生长、发育的基 础 , , 也为人类的发展提供了必要的条件 人们不仅向土壤索取了大量的粮食 , 还利用土壤的净化作用 , 消纳了各种污染物质 , 使其成为处理及处置各种废物的场所。 1、土壤环境污染物 进入土壤环境中的污染物的种类十分繁多，我们把进入土壤环境中凡是影响 土壤环境正常功能，恶化土壤质量，降低作物产量，有害生物及人体健康的 物质，统称为土壤环境污染物质。 第二节第二节 土壤环境污染及其防治土壤环境污染及其防治 污染土壤的物质 通过“土壤植物人体”， 或通过“土壤水人体” 或“土壤植物生物

9、人体” 间接被人体吸收，达到危害人体健康的程度。 土壤污染通过土壤对污染物的富 集作用和生物生活状况来表现其 危害。 2、土壤环境污染物质分类 污染物的分类主要依据污染物的物化性质、存在的形 态、范围和广度。 （1）按土壤污染物的理化生物特性分类： 无机物主要有盐、碱、酸、F 和Cl，以及Hg、Cd、 Cr、As、Pb、Ni、Zn、Cu 等重金属和Cs、Sr 等放 射性元素； 有机物主要有：有机农药、石油类、酚类、氰化物， 苯并芘、有机洗涤剂、病原微生物和寄生虫卵等。 阳离子态：Hg、Cd、Pb、Cu、Zn、Mn、NH4、硝基 物等。 阴离子态：氰化物、氟化物、硫化物、磷化物、氧化物。 分子态

10、：SO2、CO、CO2、Cl2、NO2 。 简单有机物：酚、苯、芳烃、醛、六六六、洗涤剂。 复杂有机物：3，4-苯并芘、石油、多氯联苯、蒽、萘。 颗粒物：烟尘、金属尘、矿尘、粉尘、碳粒、有机粉尘。 （1）按土壤污染物的来源将土壤污染源分类 自然污染源：包括生物污染源（鼠、蚊、蝇、霉素、 病原体等）和非生物污染源（火山、地震、泥石流、 矿藏等）。 人为污染源：包括生产性污染源（工业、农业、交 通、科研等）和生活性污染源（住宅、学校、医院、 宾馆等）。 3、土壤污染的来源 (2) 按土壤污染物的来源将人为污染源分类 工业污染源：包括冶金、动力、化工、造纸、纺织印 染、食品等工业产生的固体和液体等的

11、废弃物。 农业污染源：包括农药、化肥、农业废弃物等。 交通污染源：括汽车、火车、飞机、轮船等。 生活污染源：包括住宅、医院、宾馆、饭店等产生的 生活垃圾、医院产生的一些带有致病病毒、病原体、 细菌等的医用垃圾。 (3)按土壤污染物的形态特征将土壤污染源 分类 点源：固定源。 面源：固定源。 线源：移动源或固定源。 类金属砷也可归类于重金属污染物。 表 土壤中的主要污染物质 4、土壤污染的类型 (1)、水质污染型 主要是工业废水、城市生活污水经过污灌后造成的 土壤污染。 经过合理处理的废水和污水进行灌溉，一般可有增 产的效果，同时也节省了灌溉用水，但是，如果不 经处理就直接施入到土壤中，很容易造

12、成污染。 这种污染的特点是，污染物首先集中在表层，然后 随着污灌时间的延长，可溶性的污染物质就会从表 层向下扩展，甚至进入地下水。 (2)、大气污染型 由于污染大气导致的土壤环境污染，称为大 气污染型。大气污染物通过降雨、降雪、降 尘等，沉降到土壤表面，导致土壤污染。 这种污染的特点是污染物质主要集中在土壤 表层，大概是0-5cm左右。 (4)、农业污染 型 由于农业生产的需要，在化肥、农药、垃圾堆肥的长期使用过程中 造成的土壤污染。（白色污染 ） (5)、综合污染型 受到多种因素的影响导致的污染。 影响土壤污染的因素，的最终源头就一个 人类 5 5、 土壤污染的特点 1. 1. 隐蔽性和潜伏

13、性 土壤污染是污染物在土壤中长期积累过程 , 一般要通过对土壤污染 物、植物产品质量分析监测 , 植物生态效应 , 植物产品产量 , 以及 环境效应监测。其后果要通过长期摄食由污染土壤生产的植物产品的人 体和动物的健康状况才能反映出来。 2. 2. 不可逆性和长期性 污染物进入土壤环境后 , 便与复杂的土壤组成物质发生一系列迁 移转化作用。其中 , 许多污染作用为不可逆过程 , 污染物最终形成难 洛化合物沉积在土壤中。土壤一旦遭受污染极难恢复。 6 6、 土壤污染程度量化指标 土壤污染程度的确定是以土壤环境背景值、作物和土 壤生物的生态效应、士壤环境效应、土壤环境基准或 环境标准为重要依据。

14、目前尚没有一个统一的标准。 但一般认为 , 土壤中污染物累积总量 , 达到土壤环境背景值加 2 倍或 3 倍标准差时 , 说明土壤中该污染元素或化合物含量已属异常现 象 ,可分为轻度污染；中度土壤污染；重度土壤污染 7、土壤环境的自净作用 由于土壤对有机的和无机的污染物具有吸附固定作 用，因此，土壤可以降低污染物质的有效性。 土壤自净作用在自然因素的作用下，通过土壤 自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度 和毒性降低的过程。 按照自净作用的机理，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。 A、土壤自净作用的机理 （1）物理净化作用： 土壤是一个疏松的多孔体，因

15、此，进入土壤中 的污染物可以被土壤中的水分稀释，减小毒性。 还有一些污染物可以转化为气态物质，这些气 体在土壤空隙中迁移和扩散，以至迁移进入大 气中。这样也可以减少土壤中污染物质的浓度 和毒性。 土壤的物理净化能力和土壤孔隙、土壤质地、 土壤含水量以及土壤温度等因素有关。 土壤的物理净化作用其实质是污染物的迁移 。 （2）物理化学净化作用 物理化学净化作用是指污染物的阳离子和阴离子与土 壤上原来吸附的离子发生相互交换的作用。 阳离子交换作用 因为土壤有这样的作用，所以，污染物的离子可以和 原来离子进行交换，这样也降低了污染物质在土壤溶 液中的浓度，相对减轻了有害离子对植物生长的不利 影响。由于

16、一般来讲，土壤中带有的负电荷比较多， 因此，对阳离子或者带有正电荷的污染物的净化能力 较高。 这种自净作用也是暂时和短暂的。 （3）化学净化作用 污染物进入土壤后，可能会和土壤中的其他物质发生一 系列化学反应。也可能会由于太阳辐射和紫外线引起光 化学降解作用等。通过这些反应，可以将污染物转化成 难溶性的或者难解离性物质，降低了他们的危害程度和 毒性，也可能会分解成为一些无毒的物质。这些过程称 为化学净化作用。 土壤的化学净化作用反应机理很复杂，不同的物质有着 不同的反应过程。其中特别引起人们关注的是化学降解 和光化学降解作用，因为这两种反应，可以将污染物转 化为无毒的物质，可以从根本上解决污染

17、物的累积问题。 而其他的反应仍然是仅仅降低了污染物在土壤中的浓度。 （4）生物净化作用 土壤中存在大量的依靠有机物质生活的微生物，比如， 细菌、放线菌和真菌等，这些生物有氧化分解有机物 质的巨大能力，污染物中有很多是无机物，当这些污 染物进入土壤后，在这些微生物的作用下，可以发生 一系列的分解反应，并最终形成对生物没有毒性的残 留物和二氧化碳。微生物的这种作用是土壤环境自净 作用中最主要的净化途径。 但是，微生物不能净化土壤中的重金属，这也是重金 属成为土壤环境的最危险污染物的根本原因。 生物净化作用的能力，主要取决于： 土壤中微生物的种群、数量、活性 土壤水分、土壤通气性、土壤温度等等 B、

18、影响土壤自净作用的因素 （1）内因 土壤质地 土壤阳离子交换量 氧化还原电位(Eh) 土壤有机质 pH 水分运动情况 （2）外因 气候因素 土壤退化 矿石开采与加工 8 8、 污染物在土壤环境中的迁移转化 物理过程 由于土壤是一个多相的疏松多孔体系 , 因而 , 污染物质在土壤中 可产生挥发、扩散、稀释和浓集等反应 , 从而降低其在土壤中的浓度。 化学过程 (1) 溶解和沉淀 ；(2) 络合螯合作用 ；(3) 中和作用 物理化学过程 (1) 吸附与解吸；(2) 氧化 -还原作用 生物过程 土壤的正常功能和生态平衡遭到破坏、生物污染以致使植物产品的 数量和质量下降。 9 9、重金属污染 重金属污

19、染 是指由人类活动使重金属在土壤中的累积量 , 明显高于土壤环境背 景值 , 致使土壤环境质量下降和生态恶化的现象。毒害性较大的 Hg 、 Cd、Pb 、Cr 以及类金属 As ( (一) ) 土壤中重金属迁移转化的一般特征 ( (二) ) 有毒重金属在土壤中的迁移转化 ( (一) ) 土壤中重金属迁移转化的一般特征 1. 1. 重金属形态 土壤重金属形态分为 : 水溶态 ( 以去离子水提取 ); 交换态 或吸附交换态 ( 以 MgCl2 洛液为提取剂 ); 碳酸盐结合态 ( 以 NaAc-HAc 为提取剂 ); 铁锰氧化物结合态 ( 以 NH40H-HCl 为浸提 剂 ); 有机结合态 (

20、以 H202 为浸提剂 ); 残留态 ( 以 HCl04- HF 消化 ,1：1HCl 浸提 ) 。其中以水溶态和交换态重金属的迁移转化 能力最高 , 其活性 , 毒性和对植物的有效性也最大。 2. 2. 土壤中重金属污染物的主要迁移转化过程 土壤粘土矿物对重金属阳离子的吸附顺序 , 一般是 CU2+ Pb2+ Ni2+ C02+ Zn2+ Ba2+ Rb2+ Sr2+ Ca2+ Mg2+ Na+ Li+ 3. 3. 土壤环境中重金属污染的生物效应 土壤重金属污染对植物的影响或对植物的有效性 , 是受 多种因素控制的。 一、土壤重金属污染的特点一、土壤重金属污染的特点 形态多变 金属有机态毒性

21、大于无机态 价态不同毒性不同 金属羰基化合物常剧毒 迁移化形式多 物理化学行为多具可逆性，属于缓冲型污染 产生毒性效应的浓度范围低 微生物不能降解，反而会毒害微生物或者使之有机化， 增强毒性 对人体的毒性是积累性的 二、重金属在土壤和植物体系中的迁移重金属在土壤和植物体系中的迁移 重金属的土壤化学行为 ：土壤氧化-还原条件与 重金属的迁移转化 、土壤酸碱度与重金属迁移转 化 、土壤胶体的吸附作用与重金属迁移转化 、 土壤中重金属的络合螯合作用 、土壤微生物对 重金属的固定和活化 、土壤根际的富集和降毒 （根际氧化还原屏障形成 、根际pH屏障形成 、 根系分泌物的络合作用 ）、 三、主要的重金属

22、污染 土壤重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、 锌等，砷虽不属于重金属，但因其行为与来源以及危害都与重 金属相似，故通常列入重金属类进行讨论。就对植物的需要而 言，可分为两类：一类是植物生长发育不需要的元素，而对人 体健康危害比较明显，如镉、汞、铅等；另一类是植物正常生 长发育所需元素，且对人体又有一定生理功能，如铜、锌等， 但过多会发生污染，妨碍植物生长发育。 汞：汞：土壤的汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、土壤的汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、 汞冶炼厂和汞制剂厂（仪表、电气、氯碱工业）的排汞冶炼厂和汞制剂厂（仪表、电气、氯碱工业）的排 放。含汞颜料的应用、用汞做原料的工厂

23、、含汞农药放。含汞颜料的应用、用汞做原料的工厂、含汞农药 的施用等也是重要的汞污染源。的施用等也是重要的汞污染源。 土壤中汞的存在形态有无机态与有机态，并在一土壤中汞的存在形态有无机态与有机态，并在一 定的条件下互相转化。无机汞有定的条件下互相转化。无机汞有g g4 4、g g（ ）2 2、g g2 2、g g，它们因溶解度低，在土，它们因溶解度低，在土 壤中迁移转化能力很弱，但在土壤微生物作用下，汞壤中迁移转化能力很弱，但在土壤微生物作用下，汞 可向甲基化方向转化。在好氧条件下主要形成脂溶性可向甲基化方向转化。在好氧条件下主要形成脂溶性 的甲基汞，可被微生物吸收、积累，而转入食物链造的甲基汞

24、，可被微生物吸收、积累，而转入食物链造 成对人体的危害；在厌氧条件下，主要形成二甲基汞，成对人体的危害；在厌氧条件下，主要形成二甲基汞， 在微酸性环境下，二甲基汞可转化为甲基汞。在微酸性环境下，二甲基汞可转化为甲基汞。 汞对植物的危害因作物的种类和生育而异。汞在汞对植物的危害因作物的种类和生育而异。汞在 一定浓度下使作物减产，在较高浓度下甚至使作物死一定浓度下使作物减产，在较高浓度下甚至使作物死 亡。亡。 镉主要来源于镉矿、镉冶炼厂。因镉与锌同族，常 与锌共生，所以冶炼锌的排放物中必有n、d ，它们挥发性强，以污染源为中心可波及数千米 远。镉工业废水灌溉农田也是镉污染的重要来源。 土壤中镉的存

25、在形态也很多，大致可分为水溶性镉 和非水溶性镉两大类。 镉对农业最大的威胁是产生“镉米”、“镉菜”， 进入人体后使人得骨痛病。另外，镉会损伤肾小管 ，出现糖尿病，还有镉引起血压升高，出现心血管 病，甚至还有致癌、致畸的报道。 镉镉 铅 铅是土壤污染较普遍的元素。污染源主要来自汽油里添 加抗爆剂烷基铅，随汽油燃烧后的尾气而积存公路两侧 百米范围内的土壤中，另外，铅字印刷厂、铅冶炼厂、 铅采矿场等也是重要的污染源，随着我国乡镇企业的发 展，“三废”中的铅已大量进入农田。 进入土壤中的铅在土壤中易与有机物结合，极不易溶解， 土壤铅大多发现在表土层，表土铅在土壤中几乎不向下 移动。 铅对植物的危害表现

26、为叶绿素下降，阻碍植物的呼吸及 光合作用。谷类作物吸铅量较大，但多数集中在根部， 茎秆次之，籽实中较少。因此铅污染的土壤所生产的禾 谷类茎秆不宜作饲料。 铅对动物的危害则是累积中毒。人体中铅能与多种酶结 合从而干扰有机体多方面的生理活动，导致对全身器官 产生危害。 污染源主要是电镀、制革废水、铬渣等。铬在土壤中主要 有两种价态：r6+和r3+。两种价态的行为极为不 同，前者活性低而毒性高，后者恰恰相反。r3+主 要存在于土壤与沉积物中，r6+主要存在于水中， 但易被e2+和有机物等还原。 植物吸收铬约留在根部。据研究，低浓度的r6+ 能提高植物体内酶活性与葡萄糖含量，高浓度时则阻 碍水分和营养

27、向上部输送，并破坏代谢作用。 铬对人体与动物也是有利有弊。人体中含铬过低会产生食 欲减退症状。但饮水中超标倍时，会发生口角 糜烂、腹泻、消化紊乱等症状。 铬 土壤砷污染主要来自大气降尘与含砷农药。燃煤是大气 中砷的主要污染源。土壤中砷大部分为胶体吸收或和有 机物络合螯合或和磷一样与土壤中铁、铝、钙离子 相结合，形成难溶化合物，或与铁、铝等氢氧化物发生 共沉淀。和值影响土壤对砷的吸附。值高 土壤砷吸附量减少而水溶性砷增加；土壤的氧化条件下， 大部是砷酸，砷酸易被胶体吸附，而增加土壤固砷量。 随降低，砷酸转化为亚砷酸，可促进砷的可溶性， 增加砷害。 砷对植物危害的最初症状是叶片卷曲枯萎，进一步是根

28、 系发育受阻，最后是植物根、茎、叶全部枯死。砷对人 体危害很大，它能使红血球溶解，破坏正常生理功能， 甚至致癌等。 砷 1我国重金属污染的现状 我国各省（市）城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展 较快地区的320个重点污染区中，污染超标的大田农作 物 种植面积为60.6万hm2,占监测调查总面积的20%；其 中 重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农 产品总量与总面积的80%以上，尤其是pb、Cr、Hg、 Cu及 其复合污染最为突出。据陈同斌、万洪富的资料，目前 我国重金属污染的耕地面积近2000 万亩，约占总耕 地面积的五分之一! 四. 土壤重金属污染的调控与修复土壤重金属污染的调控与

29、修复 2调整农业种植结 构 不同种类的植物遗传学、 形态学和解剖学特征或离 子运输机制的生理学特性 不同，对pb、Cr、Hg、 Cu等污染元素的吸收效应 存在一定的差异。根据不 同作物对重金属元素的吸 收效应的特点，针对土壤 重金属污染程度的不同， 有区别、有选择地种植作 物，有利于降低土壤重金 属对农产品的污染，使受 污染的农田得到合理的开 发利用。 3生物修复技术 重金属污染的特殊性在于 它不能被土壤微生物降解 而从环境中彻底消除，使 得治理环境 重金属污染成为一项 困难的工作。近年来，利 用植物修复技术对重金属 所造成的环境污染进行治 理，以其更 廉价、更易 实施及更易为公众所 接 受而

30、成为关注的热点 通过添加改良剂改变土壤性质，从而改善植物生长 条件，实现污染土壤的修复是一个可行的途径。玉米苗 期盆栽试验，施入有机肥后土壤中有效态Cd、Zn含量 明显降低。水溶态Cd 随石灰用量的增加而急剧减少施 用石灰是抑制Cd污染土壤上植株吸收Cd 的有效措施。 当前的研究重点 近期国内的研究重点是土壤重金属之间及其与土壤养分 元素之间的交互作用对不同作物的生物效应，在实验室 内进行的生物毒性试验。重金属复合污染的敏感指标是 目前的研究热点，其中对植物生理毒性指标的研究主要 涉及植物种子萌发、根生长和酶活性。 4改良剂法改良剂法 三、化学农药污染 (一) 研究意义 (二) 化学农药在土壤

31、环境中的迁移转化 ( (一) ) 研究意义 化学农药对防治病虫害 , 消灭杂草 , 提高粮、棉、油、果的产量, 以 及有关林、牧、副业生产中的重要作用是不容置疑的。但是, 由于长期、 广泛和大量地使用化学农药, 导致土壤环境中农药残留与污染问题 , 已 危及到动植物的生长和人类的健康。 化学农药是指能防治植物病虫害、消灭杂草和调节植物生长的化学药剂。 目前世界生产的农药品种达 1300 余种 ,农业上常用的有 250 种以上。 按其主要用途可分为：杀虫、杀菌、除草、杀蹒、杀鼠、杀线虫剂以及 植物生长调节剂和土壤处理剂等。按其化学成分可分为 : 有机氯、有机 磷、氨基甲酸醋类、拟除虫菊醋、有机柔

32、和有机呻农药等。 研究和了解化学农药在土壤中的迁移转化、残留、土壤对农药的净化 , 对控制和预测土壤与环境农药污染都具有重要意义。 1农药对环境的污染 （1）有机氯农药不仅对害虫有杀伤毒害作用，同时对害虫的“天敌”及传粉昆虫等益虫 益鸟也有杀伤作用，因而破坏了自然界的生态平衡。 （2）长期使用同类型农药，使害虫产生了抗药性，因而增加了农药的使用量和防治次数， 也大大增加了防治费用和成本。 （3）长期大量使用农药，使农药在环境中逐渐积累，尤其是在土壤中，产生了农药污染 环境问题。 （4）农药被农作物吸收、进入动物体内，经过生物富集浓缩，使其毒性更大，这就不仅 使得害虫的天敌更易受到毒害作用，而且

33、会通过食物链威胁人体的健康。 2主要的农药类型 人工合成的化学农药，按化学组成可以分为有机氯、 有机磷、有机汞、有机砷、氨基甲酸酯类等制剂； 按农药在环境中存在物理状态可分为粉状、可溶 性液体、挥发性液体等；按其作用方式可有胃毒、 触杀、熏蒸等。 病、虫、杂草等有害生物，不论在形态、行为、生 理代谢等方面均有很大差异。因此，一种农药往 往仅能防治某一种病虫害，专用性很强。 ( (二) ) 化学农药在土壤环境中的迁移转 化 农药在土壤中迁移转化途径主要有 : 通过挥发随空气迁移 ; 经淋熔随水扩散迁移 ; 被土壤中微生物降解 ; 被土壤吸附而残留于土壤中等 1农药在土壤中的迁移转化 吸附：土壤是

34、一个由无机胶体、有机胶体以及有机吸附：土壤是一个由无机胶体、有机胶体以及有机- -无机无机 胶体所组成的胶体体系，其具有较强的吸附性能。在酸胶体所组成的胶体体系，其具有较强的吸附性能。在酸 性土壤下，土壤胶体带正电荷，在碱性条件下，则带负性土壤下，土壤胶体带正电荷，在碱性条件下，则带负 电荷。进入土壤的化学农药可以通过物理吸附、化学吸电荷。进入土壤的化学农药可以通过物理吸附、化学吸 附、氢键结合和配位价键结合等形式吸附在土壤颗粒表附、氢键结合和配位价键结合等形式吸附在土壤颗粒表 面。农药被土壤吸附后，移动性和生理毒性随之发生变面。农药被土壤吸附后，移动性和生理毒性随之发生变 化。所以土壤对农药

35、的吸附作用，在某种意义上就是土化。所以土壤对农药的吸附作用，在某种意义上就是土 壤对农药的净化。但这种净化作用是有限度的，土壤胶壤对农药的净化。但这种净化作用是有限度的，土壤胶 体的种类和数量，胶体的阳离子组成，化学农药的物质体的种类和数量，胶体的阳离子组成，化学农药的物质 成分和性质等都直接药性到土壤对农药的吸附能力，吸成分和性质等都直接药性到土壤对农药的吸附能力，吸 附能力越强，农药在土壤中的有效性越低，则净化效果附能力越强，农药在土壤中的有效性越低，则净化效果 越好越好。 影响土壤吸附能力的一些因素 土壤胶体 、胶体的阳离子组成 、农药性质 、土壤pH 2 2化学农药在土壤中的挥发、扩散

36、和迁移化学农药在土壤中的挥发、扩散和迁移 农药除以气体形式扩散外，还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；二是被吸附于土壤固体细粒表面上随水分移动而进行机 械迁移。一般来说，农药在吸附性能小的砂性土壤中容易移动，而在粘粒 含量高或有机质含量多的土壤中则不易移动，大多积累于土壤表层30cm 土层内。因此有的研究者指出，农药对地下水的污染是不大的，主要是由 于土壤侵蚀，通过地表径流流入地面水体造成地表水体的污染。 3 3农药在土壤中的降解农药在土壤中的降解 农药在土壤中的降解，包括光化学降解、化学降解和微生物降解等 在评价一种农药是否对环境有污染作用时，不仅要看药剂本身的毒性，

37、而且还要注意降解产物是否有潜在 危害性。 4 4农药在土壤中的残留及其毒害农药在土壤中的残留及其毒害 农药一旦进入土壤生态系统，残留是不可避免的，尽管 残留的时间有长有短，数量有大有小，但有残留并不等 于有残毒，只有当土壤中的农药残留积累到一定程度， 与土壤的自净效应产生脱节、失调、危及农业环境生物， 包括农药的靶生物与非靶环境生物的安全，间接危害人 畜健康，才称其具有残留积累毒害。一般说来，土壤化 学农药的残留积累毒害主要表现在两方面：残留农药的 转移产生的危害；残留农药对靶生物的直接毒害。 四、土壤典型有机物及其他污染物四、土壤典型有机物及其他污染物 1土壤石油污染及其修复 石油污染土壤的

38、主要途径：污灌、大气污染、溢油事件、车辆污染 石油对土壤的污染：粘着在土壤根部，影响根呼吸，引起烂根；进入食物链；抑制 微生物的活性 2石油污染的微生物修复 原位生物修复技术 ：原位处理方法是将受污染土壤在原地 处理。处理期间，土壤基本不被搅动，最常见的就地处理 方式是土壤的水饱和区进行生物降解。除了要加入营养盐， 氧源（多为H2O2）外；还需引入微生物以提高生物降解 的能力。这种方法因受温度和土壤类型的影响而具有一定 的局限性。 异位生物修复技术 异位生物修复主要包括现场处理法、预制床法、堆制处 理法、生物反应器和厌氧生物处理法。 植物修复技术：植物生物修复是一项利用太阳能动力的处 理系统，

39、具有处理费用低，减少场地破坏等优点而受到普 遍重视。植物生物修复是利用植物体内对某些污染物的积 累、植物代谢过程对某些污染物的转化和矿化，植物根圈 与根茎的共生关系增加微生物的活性的特点，加速土壤污 染物降解速度的过程。 五土壤有毒有机物污染 酚污染 苯并a芘的污染 多氯联苯（PCBs）的污染 二恶暎污染 六大气酸沉降对土壤的影响 酸沉降包括干、湿沉降。湿沉降一般系指pH值低于5.6 的天然降雨以及酸雪、酸雾等。干沉降是指硫氧化物 和氮氧化物以及包含硫、氮氧化物的颗粒随风而降。 而现在很多情况下把酸雪酸雾和酸性粉尘降落物都统 称为“酸雨”。酸雨或酸沉降导致的环境酸化与危害 是21 世纪最大的环

40、境问题。 七污水灌溉对土壤的影响七污水灌溉对土壤的影响 污水灌溉的生态效益：污水含有一定的有机物质和营养成 分，如直接排放到江、河、湖泊中，会引起水体”富营 养化”，而且，污水中的有害物质如排放到水体中，会 引起污染，使水质变坏严重影响水产养殖业的发展和人 类健康。污水用于农田灌溉，不仅可以大大节省水资源 ，还可为农作物生长提供丰富的养分，使农作物增产。 特别是在水资源不足情况下，如干旱、半干旱地区或干 旱季节，污水的利用则显得尤为重要 污水灌溉的污染问题 污水中大量是属于工业废水，不可避免地会带有许多有毒的工业废物，灌 溉农田会使这些有毒物质在土壤中积聚，造成污染。生活污水中常带有一 些病原

41、菌和寄生虫卵，也会污染农田和水源。这些污染物被农作物吸收， 积累在农产品中或污染食品，进入人畜食物链，长期食用超标的食物，会 发生中毒现象或感染疾病，严重影响人类的健康。 主要污染物：重金属物 ；有机化合物氰、酚、多环芳烃、烷基苯、磺酸 盐、苯并(a)芘等都是有害的有机化合物，其中很多是三致物质 ；生物污 染物主要是病毒、病菌和寄生虫卵等. 八生活垃圾对土壤的影响 1概况： 国家城乡建设部1987年的统计，我国生活垃圾的 构成成分，按全年平均数统计：大城市无机物占56， 有机物占36以上，其他占8；中小城市无机物占78 ，有机物占17，其他占5。在无机物中主要是煤灰 和渣土。 垃圾中含有对农业

42、十分有用的有机物质和植物营养物 质，改良土壤，培肥地力的作用显著。 生活垃圾中也含有许多有毒有害的物质。未经处 理的城市垃圾，特别是人畜粪便和医疗单位的废弃物中 含有大量的病原体，施到土壤后能存活相当长的时间。 垃圾中的重金属如汞、铅、镉、锌、锰和有机污染物等 是造成化学污染的重要原因 。城市垃圾处置不当，也容 易引起大气和水源的污染。 城市垃圾处置不当，也容易引起大气和水源的污 染。 九农用化肥对土壤的影响 1概况：我国是化肥使用大国，1996年我国化肥施用量3800万吨，居世界 第一位，单位面积用量居世界中等水平，但我国化肥利用率平均只有30- 35。也就是说，每年有1100多万吨的肥份流

43、入水体，其中氮肥损失率 最高。这不仅造成了巨大的经济损失，而且对环境产生了严重污染，对水 体、土壤、大气、生物及人体健康造成严重危害。如造成江河湖及地下水 源的污染 、造成江河湖及地下水源的污染 、影响人类健康、破坏土壤结 构。 2化肥污染的控制与防治对策 控制其施用量，又要严格执行使用规程 ，具体方法有： 1.科学施用钾肥 2.科学施用磷肥 3.广泛施用有机肥 4.积极推广微生物肥料 5.积极推广垃圾堆肥 四、污染土壤的修复 (一) 排土、客土改良 ( 物理改良措施 ) (二) 生物改良措施 (三) 施加抑制剂 ( 化学改良剂 ) 第三节 土壤生态保护与土壤退化的防 治 一、土壤生态系统 二

44、、土壤退化及其成因 三、土壤退化类型及其防治 一、土壤生态系统 土壤生态系统指地球陆地地表一定地段的土壤生物与土壤及其 他环境要素之间相互作用、相互制约 , 并趋向于生态平衡的相对稳定 的系统整体。 土壤生态系统中的生物组成部分 生产者即主要指含有叶绿素能利用太阳辐射能和光能合成有机 质的高等绿色植物 消费者即以生物有机体为食的异养性生物 , 包括土壤动物在内 的所有草食动物和肉食动物 分解者指土壤中依靠分解有机质维持生命的土壤微生物群。 土壤生态系统的结构（划分为垂直与水平结构） 垂直结构可分为以下三个主要层次 : 地上生物群体层 土被生物群落层 土被底层与风化壳生物群体层 土壤生态系统平衡

45、 系指当系统的能量和物质输入和输出较均衡的情况 F , 系统 中第一性生产者、消费者和分解者 , 以及诸生物体与无机环境间 都保持着相对稳定的平衡状态。 地上生物群体层地上生物群体层 l-2 变形虫， 3-4 涡虫, 5 线虫， 6 轮虫， 7 蜒蚓， 8 蛭(蚂蟥)， 9 熊虫， 10 螺， 11 伪蝎， 12 蜘蛛， 13-l5 瞒， l6 马陆， 17 蜈蚣， 18 钩虾， l9 鼠 妇， 20 跳虫， 21 原尾虫， 22 双尾虫， 23 蚂蚁， 24 隐翅虫， 25 双翅目幼虫， 26 销翅目幼虫。 土土 被被 生生 物物 群群 落落 层层 二、土壤退化及其成因 土壤退化是土壤生态遭

46、受破坏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、生产潜力和环境质量的等级或状况下降 土壤退化背景和原因 自然背景和原因 人为活动影响的诸多直接和间接的原因 社会经济的发展 , 人口的持续增长 , 又增加了土壤的压力 三、土壤退化类型及其防治 据世界资源报道 , 自第二次世界大战以来 40 多年的时间里 , 全球 1/10 的耕地退化。受其影响的 土地总面积约 12 10 10hmhm2 2 , 是令人震惊的数据。 我国是土壤退化严重的国家和地区之一。如 , 受 水土流失危害的耕地占我国耕地总面积的 1/3; 荒漠 化土地面积占我国土地总面积的 8 %8

47、% 。 土壤退化类型： (一) 荒漠化和沙化 (二) 土壤侵蚀 ( 或水土流失 ) (三) 土壤盐渍化或盐碱化 (四) 土壤沼泽化或潜育化 (五) 士壤酸化 荒荒 漠漠 化化 和和 沙沙 化化 干旱带来的水荒 荒漠化的草原 发生沙尘暴是荒漠化给人类带来的典型环境灾难。我国北方地区近 几年出现的严重沙尘暴就是土地大面积荒漠化的表现。 黄河边上的贫困孩子 土壤侵蚀土壤侵蚀 土地盐碱化使植被枯死 土壤沼泽化或潜育化 图4：酸雨对湖泊的危害 防治土壤退化的最重要的途径： 是因地制宜地建立不同类型、不同规 模的生态农业 , 形成农林牧副渔全面 发展的格局。 第四节 土壤环境质量评价、规划与管 理 一、土

48、壤环境质量评价 二、区域土壤环境规划与管理 一、土壤环境质量评价 (一) 基本概念和内容 (二) 土壤环境质量综合评价的框架和指标体系 ( (一) ) 基本概念和内容 土壤环境质量 系指土壤环境 ( 或土壤生态系统 ) 的组成、结构和功能特性及其 所处状态的水平。 包括 : 土壤环境的类型 影响土壤环境的外部环境因素 土壤污染和生态状况 土壤环境质量评价 是在研究土壤环境质量状态及其变化规律的基础上 , 对土壤环境质量 的高低与优劣进行定性与定量的评价 可分为土壤环境质量的现状评价和影响评价 依据其评价的内容又可分为土壤环境污染评价、土壤生态评价和综合 评价 ( (二) ) 土壤环境质量综合评价的框架 和 指标体系 目前 , 土壤环境质量评价多偏重于 土壤污染评价