土壤污染与可持续发展.

1、第七讲：土壤污染与可持续发展问题之一，也是全球世界普遍关注和研究的主要环境问题。土壤 污染对环境和人类造成的影响与危害在于它导致土壤的组成.结 构和功能发生变化，进而影响植物的正常生长发育，造成有害物 质在植物体内积累，并可通过食物链进入人体，以至危害人体健 康。土壤污染的最大特点是，一旦土壤受到污染，特别是受到重 金属或有机农药的污染后，其污染物是很难消除的。因此，要特 别注意防止重金属等污染物污染土壤。对于己被污染的土壤，应 积极釆取措施，以避免和消除它可能对动植物和人体带来的有害 影响。7-1 土壤污染源及污染物土壞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

2、的容纳和同化能力，而使土壤的性质. 组成和性状等发生变化，并导致土壤的自然功能失调，土壤质量 恶化的现象。土壤污染的明显标志是土壤生产力下降。7.1.1 土壤污染源土壤污染物的来源极为广泛，其主要来自工业（城市）废水 和固体废气物.农药和化肥.牲畜排泄物以及大气沉降。K工业（城市）废水和固体废气物在工业（城市）废水中，常含有多种污染物。当长期使用这 些灌溉农田时，便会使污染物在土壤中积累而引起污染。利用工 业废渣和城市污泥作为肥料施用于农田时，常常会使土壤受到重 金属、无机盐、有机物和病原体的污染。2、农药和化月巴现耗农业生产大量施用的农药、化肥和除草剂也会造成污染。 如有机污染杀虫剂DDT.

3、六六六等在土壤中长期残留，并在生 物体内富集。氮.磷等化学肥料，凡未被植物吸收利用的都在根 层以下积累或转入地下水，成为潜在的环境污染物。3、牲畜排泄物和生物残体禽畜饲养场的积肥和宰猪场的废物中含有寄生虫、病原体和 病毒，当利用这些废物做肥料时，如果不进行物理和生化处理 便会引起土壤或水体污染，并可通过农作物危害人体健康。4、大气沉降物大气中的二氧化硫.氮氧化物和颗粒物可通过沉降或降水而 进入农田。如北欧的南部、北美的东南部地区，雨水酸度大，引 起土壤酸化.土地烟碱化和土壤盐基饱和度下降。5、放射性物质它们主要来自核爆炸的大气散落物，工业、科研和医疗机构 产生的液体或固体放射性废弃物。它们释放

4、出来的放射性物质进 入土壤，能在土壤中积累，形成潜在的威胁。如由核裂变产生的 两个重要的长半衰期放射性元素是90锯。空气中的放射性90锂可 被雨水带入土壤中。此外，90锂还吸附于土壤的表层，经雨水冲 刷也将随泥土流入水体。137锂在土壤中吸附得更为牢固。有些 植物能积累137艳，因此，高浓度的放射性137锂，能随这些植物进 入人体。此外，造成土壤污染的还有自然污染源。例如，在含有重金 属或放射性的矿床附近，由于这些矿床的风化和分解作用，也会 使周围土壤污染。7.1.2 土壤污染物凡是进入土壤并影响到土壤的理化性质和组成的，而导致土 壤的自然功能失调的S 土壤质量恶化的物质统称为土壤污染物。 土

5、壤污染物的种类繁多，按污染物的性质一般分为四类：有机污 染物、重金属、放射性物质和病原微生物。1、有机污染物土壤有机污染物主要是化学农药，目前大量使用的化学农药 约50种。其中主要包括有机磷农药、有机氯农药等。此外，石油. 多环芳烧、甲烷等也是在土壤中常见的有机污染物。2、重金属使用含有重金属的废水进行灌溉是重金属进入土壤的一个重 要途径。重金属进入土壤的另一条途径是随大气沉降落入土壤。 重金属主要有汞、铜.锌、钳、碎等。由于重金属不能被微生物 分解，而且可为生物富集，土壤一旦被重金属物污染，其自然净 化过程和人工治理都是非常困难的。此外，重金属可以被生物富 集，因而对人类有较大的潜在危害。有

6、毒化学物质污染的土壤一令人触目惊心!3、放射性元素放射性元素主要来自大气层核试验的沉降物，以及原子能和 平利用过程中所排放的废气.废渣个废水。放射性的元素主要有 Sr. Cs. 11等含有放射性元素的物质不可避免地随自然沉降. 雨水冲刷和废气物的堆放而污染土壤。土壤一旦被放射性物质污 染就难以自行消除，只能靠自然衰变为稳定元素，而消除其放射 性。放射性元素也通过食物链进入人体。4.病源微生物土壤中的微生物可以直接或间接地影响人体健康。它主要包 括病原菌和病毒等。来源于人畜的粪便及用于灌溉的污水（未经 处理地生活污水，特别是医院污水）。人类若是直接接触含有微 生物地土壤，可能对健康会带来影响；若

7、食用被土壤污染地蔬菜 或水果则间接受到污染。11 土壤中常見的畀綿頻動拥LZU7.2 土壤污染的影响和危害土壤污染直接使土壤的组成和理化性质发生变化，破坏土壤 的正常功能，并可通过植物的吸收和食物链的积累等过程，进而 对人体健康构成危害。7. 2. 1 土壤污染对植物的影响当土壤中污染物含量超过植物的忍耐限度时，会引起植物的 吸收和代谢失调：一些污染物在植物体内残留，会影响植物的生 长发育，甚至导致遗传变异。1、无机污染物的影响土壤长期施用酸性肥料或碱性肥料会引起土壤的pH的变化， 降低土壤的肥力，减少作物的产量。土壤受Cu、Ni、Co等元素的污染，能引起植物的生长和发育 障碍；受到才Cd、H

8、g等元素的污染，一般不引起植物的生长发育 障碍，但它们能在植物可食部位积蓄。用含锌的污水灌溉农田，会对农作物特别是小麦的生长产生 较大的影响，造成小麦出苗不齐、植株矮小、叶片发黄。过量的 Zn还会使土壤酶失去火性，细菌数目减少，土壤中的微生物作用 减弱。在污染的土地上长不大长不高的庄稼2、有机毒物的影响利用未经处理的含油.酚等有机毒物的污水灌溉农田，会使 植物生长发育受到障碍。例如，我国沈阳抚顺灌区曾用未经处理 的炼油厂废水灌溉，结果水稻严重矮化。初期症状是叶片披散下 垂，叶尖变红；中期症状是抽穗后不能开花受粉，形成空壳，或 者根本不抽穗；正常成熟期后仍在继续无效分菓。植物生长状况 同土壤受有

9、机毒物污染程度有关。一般认为水稻矮化现象是石油 污水中油.酚等有毒物和其他因素综合作用的结果。农田在灌溉和施肥过程中，极易受三氯乙醛（植物生长紊乱 剂）及其在土壤中转化产物三氯乙酸的污染。三氯乙醛能破坏植 物细胞原生质的极性结构和分化功能，使细胞和核的分裂产生紊乱，形成病态组织，阻碍正常生长发育，甚至导致植物死亡。小 麦最容易遭受危害，其次是水稻。据研究，每公斤栽培小麦的土 壤中三氯乙醛含量不得超过0. 3mgo大量施肥的农民给土壤带来了灾难!研究结果显示农药可能导致帕金森病3、土壤生物污染的影响土壤生物污染是指一个或几个有害的生物种群，从外界环境侵入土 壤，大量繁衍，破坏原来的动态平衡，对人

10、体和生态系统产生不良影响。 造成土壤生物污染的污染物主要是未经处理的粪便.垃圾.城市生活污 水和饲养场。其中危害性最大的是传染病医院未经处理的污水和污物。一些土壤中长期存活的植物病原体能严重地危害植物，造成农业 减产。例如，某些植物致病细菌污染土壤后能引起番茄、茄子.辣椒等 百余种茄科植物的青枯病，能引起果树的细菌性溃疡和根癌病。某些致 病真菌污染土壤后能引起大白菜.油菜.萝卜.甘蓝等100多种蔬菜的 根肿病，引起茄子.郴花.黄瓜.西瓜等多种植物的枯萎病，以及小麦. 大麦、燕麦.高粱.玉米.谷子的黑穗病等。此外，甘薯茎线虫，黄麻. 花生.烟草根结线虫，大豆包囊线虫，马铃薯线虫都能经土壤侵入植物

11、 根部引起线虫病。广义上讲，上述病虫害都可认为土壤生物污染所致。南京环保所一篇报道南京市的市售蔬菜几乎都受到一定程度的硝酸盐污染。其中, 大白菜和青菜的硝酸盐污染最重，其次为菠菜；萝卜的污染相对 较轻。北京.上海等大中城市蔬菜的硝酸盐污染超标现象也十分 普遍。土壤污染除影响食物的卫生品质外，也明显地影响到农 作物的其他品质。有些地区污灌已经使得蔬菜的味道变差，易烂, 甚至出现难闻的异味；农产品的储藏品质和加工品质也不能满足 深加工的要求。722 土壤污染物在植物体内残植物从土壤中吸取各种有机污染物物质，经过体内的迁移. 转化和再分配，有的分解为其他物质，有的部分或全部以残留的 形式积蓄在植物体

12、内的各个部位，特别是可食部分，对人体健康 造成潜在性危险。土壤中的污染物主要是以离子形式披植物根系吸收。植物从 土壤中吸收污染物的强弱，与土壤的类型.水分、空气等有关， 也与污染物在土壤中的数量、种类和植物品种有关。1、重金属在植物体内的残留植物对重金属吸收的有效性，受重金属在土壤中活动性的影 响。一般情况下，土壤中有机质.粘土矿物含量越多，盐基代换 量越大，土壤的pH值越高，则重金属在土壤中的活动性越弱，重 金属对植物的有效性越低，也就是植物对重金属的吸收量越小。 在上述的土壤因素中，最重要的可能是土壤的pH值。例如，在中 国水稻区，不同的土壤受到相同的重金属污染，但水稻籽实中重 金属含量按

13、下列次序递增：华北平原碳酸盐潮土(pH 8.0)远 小于东北草甸棕壤(pH=6.5-7.0),后者有远小于华南的红壤和 黄壤(pH60) o2、农药在植物体内残留农药在土壤中受到物理.化学和生物的作用，按照其被分解 的难易程度可分为两类：易分解类（如2, 4-D和有机磷制剂）和 难分解类（如2, 4, 5T和有机氯、有机汞制剂）。难分解的农药 成为植物毒害的可能性很大。植物对农药的吸收率因土壤质地不同而异，其从砂质土壤吸 收农药的能力要比英他粘土土壤高的多。不同类型的农药在吸收 率上差异较大，通常农药的溶解度越大，被作物吸收也越容易。 例如，作物对丙体666的吸收率压迫高于其他农药，因为丙体6

14、66 的 水溶性很大。不同种类的植物，对同一种农药中的有毒物质 的吸收量也不同的。例如，对有机氯农药种的艾氏剂和狄氏剂的 吸收最：洋葱 黄瓜萝卜胡萝卜。农药在土壤中可转化为其他 有毒物质，如DDT转化为DDD. DDE,它们都能成为植物残毒。一般 说来，块根类作物比茎叶类作物吸收要高；油料作物对脂溶性农 药如DDT. DDE等的吸收量比非油料作物要高；水生作物的吸收量 要比陆生植物髙。3、放射性物质在植物体内的残留放射性物质指重核铀和钎的裂变产物包括锌到箱等34种元素, 189种放射性同位素。当分析某一种核裂变产物的生物学意义 时，必须考虑它们的产率、放射能最.物理半衰期、放射性核素 的物理形

15、态和化学组成，以及由土壤转移到植物的能力，生物半 衰期和有效半衰期等因素。放射性物质进入土壤后能在土壤中积累，形成潜在的威胁。 由核裂变产生的两个重要的长半衰期放射性元素是锯和锚。空 气中的放射性锯可被雨水带进土壤中。因此，土壤中锯的浓度常 与当地的降雨量成正比。锂在土壤中吸附得更为牢固。有些植物 能积累锂，所以高浓度的放射性锂能通过这些植物进入人体。7. 2- 3 土壤污染对人体健康的影响K病原体对人体健康的影响病原体是由土壤生物污染带来的污染物，其中包括肠道致病 菌、肠道寄生虫、破伤风杆菌、霉菌和病毒等。病原体能在土壤 中生存较长时间，如痢疾杆菌能在土壤中生存22-142do2、重金属对人

16、体健康的影响土壤重金属被植物吸收以后，可通过食物链危害人体。例如, 1955年日本富山县发生的“镉米”事件，即“痛通病”事件。 其原因是农民长期食用神通川上游铅锌冶炼厂的含镉废水灌溉农 田，导致土壤和稻米中的镉的含量增加。当人们长期食用这种稻 米，使得镉在人体内积累，从而引起全身性神经痛.关节痛.骨 折，以致死亡。据测定，日本因镉慢性积累中毒而致死者体内镉 得残毒量：肋骨11 472微克/克，肝为7 051微克/克，肾4 903 微克/克。3、放射性物质对人体健康的影响放射性物质主要是通过食物链经消化进入人体，其次是经呼 吸道进入人体的，通过皮肤吸收的可能性很小。腮和艳是对人体危害较大的长寿命

17、放射性核素。放射性腮的 化学物质性质痛元素钙相似，均参与骨组织的生长代谢，并在体 内同一部位蓄积。放射性物质进入人体后，可造成内照射损伤， 使受害者头昏、疲乏无力、脱发、白细胞减少或增多，发生癌变 等。此外，长寿命放射性核素因衰变周期长，一旦进入人体，其 通过放射性裂变，而产生各种射线，对人体有破坏作用。7-3中国土壤污染状况及特点73-1 土壤污染状况目前我国受镉、碎、钻、铅等重金属污染的耕地面积近2000万公顷， 约占总耕地面积的1/5；其中工业“三废”污染耕地1000万公顷，污水 灌溉的农田面积已达330多万公顷。例如：某省曾对47个县和郊区的259 万公顷耕地（占全省耕地面积的五分之二

18、）进行过调查。其结果表明， 75%的县已受到不同程度的重金属污染的潜在威胁，而且污染趋势仍在 加重。污水灌溉等废弃物对农田已造成大面积的土壤污染。例子：如沈阳张士灌区用污水灌溉20多年后，污染耕地2500多公顷， 造成了严重的镉污染，稻田含镉57mg/kgo天津近郊因污水 灌溉导致23万公顷农田受到污染。广州近郊因为污水灌溉而污染 农田2700公顷，因施用含污染物的底泥造成1333公顷的土壤被污 染，污染面积占郊区耕地面积的46%。80年代中期对北京某污灌 区进行的抽样调査表明，大约60%的土壤和36%的糙米存在污染 问题。另一方面，全国有13001600万公顷耕地受到农药的污染。 除耕地污染

19、之外，我国的工矿区.城市也还存在土壤（或土地） 污染问题。7.3.2 土壤污染的特点1. 土壤污染具有隐蔽性和滞后性大气污染、水污染和废弃物污染等问题一般都比较直观，通 过感官就能发现。而土壤污染则不同，它往往要通过对土壤样品 进行分析化验和农作物的残留检测，甚至通过研究对人畜健康状 况的影响才能确定。因此，土壤污染从产生污染到岀现问题通常 会滞后较长的时间。如日本的“痛痛病刀经过了 1020年之后才 被人们所认识。2. 土壤污染的累积性污染物质在大气和水体中，一般都比在土壤中更容易迁移。 这使得污染物质在土壤中并不象在大气和水体中那样容易扩散和 稀释,因此容易在土壤中不断积累而超标，同时也使

20、土壤污染具 有很强的地域性。3. 土壤污染具有不可逆转性重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程，许多有 机化学物质的污染也需要较长的时间才能降解。譬如：被某些重 金属污染的土壤可能要100200年时间才能够恢复。4. 土壤污染很难治理如果大气和水体受到污染，切断污染源之后通过稀释作用和 自净化作用也有可能使污染问题不断逆转，但是积累在污染土壤 中的难降解污染物则很难靠稀释作用和自净化作用来消除。因此, 土壤污染一旦发生，仅仅依靠切断污染源的方法则往往很难恢复, 有时要靠换土.淋洗土壤等方法才能解决问题，其他治理技术可 能见效较慢。鉴于土壤污染难于治理，而土壤污染问题的产生又 具有明显的隐

21、蔽性和滞后性等特点，因此土壤污染问题一般都不 太容易受到重视。（堆放着白色垃圾和大量废渣的红土壤）7.4 土壤污染问题的解决尽管我国的土壤污染问题也很突出，但是目前对土壤污染问题并没 有象大气污染和水污染那样重视。近年来，我国在“三废”处理.污灌 控制.低毒新农药应用等方面做出了显著的成绩，但是预期在近期内土 壤污染问题一-尤其是在城郊和乡镇企业密集区和化肥.农药用量较大 的地区仍将呈逐渐加重的趋势。另一方面，随着环境意识和生活水 平的提高，目前国内对土壤污染和食品污染问题也更加关注。1、加强宜传.监督和管理工作各级部门应加大对土壞污染的监督和管理力度并同时加强宣传工 作，提高公众的环保和健康

22、意识，以此来促进土壤环境保护工作的深入 开展。建立和完善土壤污染防止.控制和治理的有关法规和政策措施。 2加强土壤污染的调査和监测工作在通过调査模清我国土壤污染总体状况的基础上，研究和建 立适合我国国情的土壤环境质量评价和监测标准，制定我国土壤 污染防止和治理的战略、对策。3.重视实用技术的开发，增加治理经费的投入过去对土壤污染问题虽然进行了许多理论研究，但由于经费 投入和管理政策等多方面原因，在土壤污染的控制和治理技术方 面至今仍缺乏成本低廉.简单易行的实用技术。今后应该增加有 关的科研和治理投入，重点开发治理土壤污染的实用技术。7.5治理土壤污染的新途径7. 5.1植物修复重金属在土壤中的

23、自然净化过程十分漫长，一般需要上千年 时间，因此其污染具有隐蔽性、不可逆性和长期性等特点。针对 土壤污染的治理曾是国际性的难题。植物修复是一种主要利用植 物去除和消减污染物的环境治理技术。譬如：在污染土壤中种植 对重金属具有特殊耐性和富集能力的“超富集植物”,则可以迅 速将大量的污染物吸收和富集到植物体中并运输到植物上部，通 过收获植物，焚烧后回收重金属，从而降低土壤或水体中重金属 的含量，实现治理目标。与传统的化学修复、物理和工程修复等技术手段相比，它具 有投资和维护成本低.操作简便.不造成二次污染、具有潜在或 显在经济效益等优点。由于植物修复更适应环境保护的要求，因 此越来越受到世界各国政

24、府.科技界和企业界的高度重视和青睐。 自从20世纪80年代问世以来，植物修复已经成为国际学术界研 究的热点问题，并且开始进入产业化初期阶段。目前，植物修复 技术的市场以每年翻一番的速度迅速发展。7.5.2污染土壤的植物修复实施情况美国.英国、德国、荷兰等国家己经把治理土壤污染问题摆 在与大气污染和水污染问题同等重要的位置，而且己从政府角度 制定了相关的修复工程计划。但是，目前我国对土壤污染的严重 性和治理工作的紧迫性未引起足够的重视。典型地区的调査结果 表明，我国的土壤污染问题已经相当严重，并且对水环境质量和 农产品质量构成明显的威胁。无论是从投资成本还是管理等多方 面考虑，采用植物修复技术都是一条非常适合我国国悄的土壤污 染治理途径。我国有广袤的国土.丰富的植物资源.复杂多样的地理地质 条件，因而可能蕴藏着大量超富集植物，为我国开展有关研究提 供了良好