土壤学——国家级精品课程

1、第十三章 土壤污染与防治土壤污染与防治1234主要内容主要内容 (重点重点)：教学目标与要求：教学方式与手段：课时安排与进度：1.1.土壤污染的概念土壤污染的概念 2.2.土壤污染物的来源及危害（重点）土壤污染物的来源及危害（重点） 3.3.土壤组成和性质对污染物毒性的土壤组成和性质对污染物毒性的影响影响( (重点重点) ) 4.4.酸性沉降对土壤的影响酸性沉降对土壤的影响 （重点）（重点）5.5.土壤污染的防治土壤污染的防治 掌握土壤污染、土壤自净能力的概念；掌握土壤污染、土壤自净能力的概念；了解土壤污染物的来源与危害特点；了解土壤污染物的来源与危害特点；深入污染物在土壤中的转化与影响因深入

2、污染物在土壤中的转化与影响因素；了解酸雨的危害、土壤污染的治素；了解酸雨的危害、土壤污染的治理原则。理原则。幻灯，动画演示；举例分析；问卷调查；幻灯，动画演示；举例分析；问卷调查；课时数：课时数：4课时课时第十三章第十三章 土壤污染与防治土壤污染与防治第十三章第十三章 土壤污染与防治土壤污染与防治我国遭受不同程度污染的农田已达我国遭受不同程度污染的农田已达10001000万万hmhm2 2. .粮食减产达粮食减产达 1.3 1.310101010kg;kg;我国单位耕地面积化肥用量为世界平均用量的我国单位耕地面积化肥用量为世界平均用量的 2.92.9倍倍. . 在我国北方地区在我国北方地区 ,

3、14,14个县市的个县市的 6969个点位的调查表明个点位的调查表明 ，3737 个点位的地下水个点位的地下水-3-3含量已高达含量已高达 5050/ /。19941994年年 , ,我国农药的施用量已超过我国农药的施用量已超过 2.2 2.2 10 105 5, ,占世界占世界 农药总产量的十分之一。农药总产量的十分之一。据估计据估计 , ,我国受农药污染的土地已达到我国受农药污染的土地已达到 1.3 1.3 10 10 8 82 2 . .第十三章第十三章 土壤污染与防治土壤污染与防治施用的农药有 20% -70%长期残留在土壤中 。残留农药对土壤中的硝化细菌、根瘤菌和根际微生物影响较大。

4、由于高交通量造成的道路两旁土壤环境的多环芳烃及铅污染 ;城市污水的农业利用及城市垃圾、有毒废弃物的堆放、处置带来的重金属及其他有毒物污染 ;第十三章第十三章 土壤污染与防治土壤污染与防治土壤背景值在理论上应该是土壤在自然成土过程中，构成土壤自身的化学元素的组成和含量。即未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组成和含量。 即严格按照土壤背景值研究方法所获得的尽可能不受或少受人类活动影响的土壤化学元素的原始含量。 1、农田施肥；2、土壤污染评价3、计算土壤环境容量；4、应用于医疗卫生；土壤自净是指进入土壤的污染物，在土壤矿物质、有机质和土壤微生物的作用下，经过一系列的物理、化学及生物化学反应过程，降

5、低其浓度或改变其形态，从而消除污染物毒性的现象。n物理自净物理自净n化学和物理化学自净化学和物理化学自净n生物化学自净生物化学自净指的是在一定条件下环境对污染物最大容纳量。 被定义为：“土壤环境单元一定时限内遵循环境质量标准，既保证农产品产量和生物学质量、同时也不使环境污染时，土壤所能允许承纳的污染物的最大数量或负荷量”。 Cso=M(Ci-Cbi) CdPbAsCa黑土1.4253042298厌钙土2.3030025110黄棕壤0.305865199砖红壤0.632434580赤红壤0.462873845红壤0.5634547104潮土0.6436635104紫色土（中性）0.7443011

6、110由人类的活动向土壤添加有害物质，此时土壤即受到了污染。 另一种是以特定的参照数据来加以判断的，如以土壤背景值加二倍标准差为临界值，如超过此值，则认为该土壤已被污染。 第三种定义是不但要看含量的增加，还要看后果，即当加入土壤的污染物超过土壤的自净能力，或污染物在土壤中积累量超过土壤基准量，而给生态系统造成了危害，此时才能被称为污染。n含含 量：量：土壤中土壤中0.010.70 mg/kg,平均平均 0.097mg/kg。n来来 源：源：冶炼厂冶炼厂 电镀厂电镀厂 电池电池 、磷肥等。、磷肥等。n毒毒 性：性：积蓄性，潜伏积蓄性，潜伏10-30年，影响植物对磷钾的吸收。年，影响植物对磷钾的吸

7、收。n污染实例：污染实例：日本的镉米事件。日本的镉米事件。n病病 症：症：疼痛病。疼痛病。n含含 量：量：我国土壤小于我国土壤小于80 mg/kg. 80 mg/kg. 一般为一般为505060 mg/kg60 mg/kg。n污污 染染 源：源：炼钢厂、铬矿、电镀、鞣革、颜料、合金、油漆、印染、胶炼钢厂、铬矿、电镀、鞣革、颜料、合金、油漆、印染、胶印。印。n毒毒 性：性：腐蚀皮肤、造血障碍等。腐蚀皮肤、造血障碍等。n污染实例污染实例河北省文安县电镀村儿童发铬的含量明显高与对照村，其体河北省文安县电镀村儿童发铬的含量明显高与对照村，其体内免疫蛋白的水平明显降低。内免疫蛋白的水平明显降低。n含含

8、量：量：0.065mg/kg.（n=4041)n污污 染染 源源 ：金矿炼金，生产含汞制品的工厂，包括：日光灯、体温计，金矿炼金，生产含汞制品的工厂，包括：日光灯、体温计，血压表、气压计、整流器等，其他如升汞、中药中的轻粉、血压表、气压计、整流器等，其他如升汞、中药中的轻粉、红粉、制造雷管的雷汞等红粉、制造雷管的雷汞等n毒毒 性：性：在心、脑中蓄积，导致神经损伤。在心、脑中蓄积，导致神经损伤。n污染案例：污染案例：闻名世界的闻名世界的“水俣病水俣病”。在日本九洲熊本县水俣湾，曾发。在日本九洲熊本县水俣湾，曾发生生“海藻枯萎、鸟死猫疯，人群耳聋，手指颤抖，精神错海藻枯萎、鸟死猫疯，人群耳聋，手指

9、颤抖，精神错乱，瘫痪致死乱，瘫痪致死”医生束手无策的怪病，后经多年调查，才医生束手无策的怪病，后经多年调查，才找到元凶找到元凶汞中毒。汞中毒。20年间，水俣湾年间，水俣湾3000余人染病，余人染病，200多人丧命。多人丧命。n含含 量：量：2100mg/kg, 平均平均 20-30mg/kg。n污污 染染 源源 ：铜矿，煤的燃烧、城市污泥。含铜农药。印刷电路板厂。铜矿，煤的燃烧、城市污泥。含铜农药。印刷电路板厂。n毒毒 性：性：影响光合作用，引起缺铁；在人的肝脏积累。影响光合作用，引起缺铁；在人的肝脏积累。n污染实例：污染实例：计算机主板厂。计算机主板厂。n数数 量：量：2200mg/kg，一

10、般为，一般为1342mg/kg。背景值。背景值16ppm.n污污 染染 源：源：铅锌矿开采铅锌矿开采 、含铅汽油、蓄电池、青铜冶炼颜料、釉彩、含铅汽油、蓄电池、青铜冶炼颜料、釉彩、涂料、医药、化学试剂等涂料、医药、化学试剂等n毒毒 性：性：影响光合作用，抑制养分吸收；贫血、高血压、智力衰退影响光合作用，抑制养分吸收；贫血、高血压、智力衰退等等n污染实例：污染实例：我国曾有用含铅的容器盛放食品和饮用水而引起中毒的的我国曾有用含铅的容器盛放食品和饮用水而引起中毒的的事故。一些专家认为，用铅容器盛放食品和饮用水使古罗事故。一些专家认为，用铅容器盛放食品和饮用水使古罗马统治阶级中毒，加速了他们的灭亡。

11、马统治阶级中毒，加速了他们的灭亡。n数数 量：量：土壤中土壤中10-300mg/kg。平均。平均100mg/kg。n污污 染染 源：源：电池、农业污泥、垃圾、农药、铅锌矿、煤等电池、农业污泥、垃圾、农药、铅锌矿、煤等n毒毒 性：性：50mg/kg时植物中毒。抑制光合作用，失绿症。时植物中毒。抑制光合作用，失绿症。n污染实例：污染实例：某电镀厂某电镀厂n含含 量：量：0-195mg/kg, 平均平均9.36mg/kg.n污污 染染 源：源：有色金属开采和冶炼、土法炼砷、含砷农药、磷肥、煤。有色金属开采和冶炼、土法炼砷、含砷农药、磷肥、煤。n毒毒 性：性：低浓度有刺激作用；高浓度茎叶受害；皮肤癌。

12、低浓度有刺激作用；高浓度茎叶受害；皮肤癌。n污染实例：污染实例：. 砷污染饮水引起砷中毒报告砷污染饮水引起砷中毒报告.caj某工厂生产磷肥和硫酸，由于将高砷磷矿石放置在距水井某工厂生产磷肥和硫酸，由于将高砷磷矿石放置在距水井（120m）附近（）附近（7m），导致饮用水源污染，致使），导致饮用水源污染，致使1052人中毒。人中毒。n数数 量：量：50-3467mg/kg，平均，平均 478mg/kg。n污污 染染 源：源：炼铝、炼钢、磷肥、含氟塑料等炼铝、炼钢、磷肥、含氟塑料等n毒毒 性：性：使人、畜、植物中毒。氟斑牙、大骨病等。使人、畜、植物中毒。氟斑牙、大骨病等。n污染实例：污染实例：我国报

13、头地区曾发生国近我国报头地区曾发生国近10万头羊氟中毒，造成严重的万头羊氟中毒，造成严重的经济损失。家蚕也对氟比较敏感。经济损失。家蚕也对氟比较敏感。1、农药2、三氯乙醛3、油类4、表面活性剂1、工业固体废弃物2、城市垃圾3、放射性物质（一）粘粒矿物对污染物毒性的影响（一）粘粒矿物对污染物毒性的影响n粘粒矿物的吸附行为显著影响污染物在土壤的活度和毒性。粘粒矿物的吸附行为显著影响污染物在土壤的活度和毒性。n水溶态和交换态的重金属元素的毒性较大，专性吸附态的重金水溶态和交换态的重金属元素的毒性较大，专性吸附态的重金属的毒性较小。属的毒性较小。n一般土壤质地愈粘，氧化含量越多，土壤对重金属的一般土壤

14、质地愈粘，氧化含量越多，土壤对重金属的专性吸附专性吸附作用越强，重金属的毒性越小。作用越强，重金属的毒性越小。（二）有机质对污染物毒性的影响（二）有机质对污染物毒性的影响n静电吸附、络合作用静电吸附、络合作用含氧官能团。含氧官能团。n当土壤当土壤pH上升时，生成的络合物稳定性增加。上升时，生成的络合物稳定性增加。n胡敏酸和富啡酸可以与金属离子形成可溶性的和不胡敏酸和富啡酸可以与金属离子形成可溶性的和不可溶性的络合（螯合）物，主要依赖于饱和度。可溶性的络合（螯合）物，主要依赖于饱和度。n富啡酸金属离子络合物比胡敏酸金属络合物的溶解富啡酸金属离子络合物比胡敏酸金属络合物的溶解度大。度大。 土壤溶液

15、中的大多数金属元素（包括重金属）在酸性土壤溶液中的大多数金属元素（包括重金属）在酸性条件下以游离态或水化离子态存在，毒性较大，而在条件下以游离态或水化离子态存在，毒性较大，而在中、碱性条件下易生成难溶性氢氧化物沉淀，毒性大中、碱性条件下易生成难溶性氢氧化物沉淀，毒性大为降低。为降低。 电荷形态、沉淀电荷形态、沉淀融解、吸附融解、吸附解吸、络合螯合等解吸、络合螯合等不同的不同的pH值条件下，重金属的形态也不同，值条件下，重金属的形态也不同，pH的变的变化可改变其吸附、沉淀、络合特性，也改变其毒性。化可改变其吸附、沉淀、络合特性，也改变其毒性。大多数有机氯农药在还原条件下才能加速代谢。大多数有机氯

16、农药在还原条件下才能加速代谢。大多数重金属都亲硫，故在还原条件下易生产成硫化大多数重金属都亲硫，故在还原条件下易生产成硫化物而降低其毒性，通气后其毒性增强。水稻抽穗前淹物而降低其毒性，通气后其毒性增强。水稻抽穗前淹水使水使Cd转化为转化为CdS，可降低米中镉的数量。，可降低米中镉的数量。但在还原和酸性条件下，砷的毒性较强。铁、锰氧化但在还原和酸性条件下，砷的毒性较强。铁、锰氧化物可降低其毒性。物可降低其毒性。二氧化锰可氧化土壤中的三价铬，而有机质可把六价二氧化锰可氧化土壤中的三价铬，而有机质可把六价的铬还原成三价铬。的铬还原成三价铬。分解DDT适宜的Eh值为0250mV，艾氏剂也只有在Eh5.

17、0）为游离为游离CaCO3与交换性盐基缓冲与交换性盐基缓冲控制带；控制带；n第二段第二段（pH4.05.0，以至于以至于pH3.0）为交换性盐为交换性盐基缓冲带基缓冲带:n第三段第三段（pH4.0）主要为活性铝缓冲控制带。主要为活性铝缓冲控制带。 酸雨对土壤的酸化导致铝的活化和释放。当酸性溶液酸雨对土壤的酸化导致铝的活化和释放。当酸性溶液pH4.5时时,土壤铝溶出量开始增加，当土壤铝溶出量开始增加，当pH MgNaK土壤酸化降低钼的有效性。土壤酸化降低钼的有效性。城市或市郊土壤一般不缺硫，而边远地区会缺硫南方怕酸，北方不怕酸。固氮菌、硝化菌、氨化菌对酸度极为敏感。固氮菌、硝化菌、氨化菌对酸度极

18、为敏感。酸化土壤对硝化细菌的抑制效应比氨化细菌更强，酸化土壤对硝化细菌的抑制效应比氨化细菌更强，pH4时硝化作用完全停止。时硝化作用完全停止。pH小于小于3.6的森林土壤已检测不出固氮菌的活性。的森林土壤已检测不出固氮菌的活性。土壤污染的特点：土壤污染的特点：n渐近性、长期性、隐蔽性和复杂性。渐近性、长期性、隐蔽性和复杂性。被污染的土壤就是被破坏的自然资源。就是对地球和被污染的土壤就是被破坏的自然资源。就是对地球和人类的犯罪。人类的犯罪。土壤污染是环境污染的一部分，与其他污染密切相关土壤污染是环境污染的一部分，与其他污染密切相关.深刻认识土壤健康的重要性；深刻认识土壤健康的重要性；土壤健康就是

19、人类的健康！土壤健康就是人类的健康！土壤污染是土壤污染是人类的活动人类的活动的恶果的恶果1、以防为主，且不要先污染后治理；、以防为主，且不要先污染后治理；2、严格执法，依法管理各种土壤污染源的排放；、严格执法，依法管理各种土壤污染源的排放；3、实行清洁生产，减少污染物的产生；、实行清洁生产，减少污染物的产生；4、建立先进的土壤污染监测、预测与评价系统、建立先进的土壤污染监测、预测与评价系统 ； 重金属污染特点重金属污染特点 难移性 累积性 不可逆性（一）重金属污染土壤的治理措施（一）重金属污染土壤的治理措施 n1、施用改良剂、施用改良剂 使用改良剂、抑制剂降低重金属的活性和毒性。使用改良剂、抑制剂降低重金属的活性和毒性。 沉淀剂：石灰性物质、硫化物、磷酸盐等沉淀剂：石灰性物质、硫化物、磷酸盐等 吸附或抑制剂：膨润土或合成沸石等吸附或抑制剂：膨润土或合成沸石等 n2、工程措施、工程措施清洗法清洗法 EDTA 清洗治理清洗治理Cd污染。或表面活性剂。污染。或表面活性剂。清洗清洗1-2次，次， 可使土壤中的可使土壤中的Cd含量下降含量下降83% （EDTA 30kg/100m2 用量用量) 美国路易斯安那州立大学出一种净化污染土壤的美国路易斯安那州立大学出一种净化污染土壤的电化电化学方法学方法。 通过参土、