第14章土壤污染修复类型 环境土壤学

1、第第1313章章 污灌、工矿和设施农业污灌、工矿和设施农业土壤污染修复土壤污染修复第一第一节节 污水灌溉对土壤的污染与污水灌溉对土壤的污染与防治防治第二第二节节 工矿区工矿区污染土壤修复与利用污染土壤修复与利用第三第三节节 设施设施农业土壤质量规划与防治农业土壤质量规划与防治第一节第一节 污水灌溉对土壤的污染与防治污水灌溉对土壤的污染与防治 污水灌溉污水灌溉：一般指使用经过一定处理的污水灌溉农田、森林和草地，污水灌溉可分为纯污水灌溉、清污混灌和间歇污水灌溉。一、国内外污水灌溉现状一、国内外污水灌溉现状2.12.1中国的污水灌溉现状中国的污水灌溉现状u 我国自1957年开始污水灌溉实验工作，北京

2、、天津、西安、抚顺、石家庄等城市先后开辟了大型污水灌溉区。随着废污水排放量日益增多，以及农业用水日渐紧张，许多大、中城市近郊和工矿区附近的农田越来越多利用污水灌溉。u由于污水灌溉管理工作跟不上，大部分灌区灌溉的废污水（特别是乡镇企业）未经处理即直接利用，造成了部分农田严重污染，对土壤生态环境构成了威胁。u污水灌溉的农田主要集中在水资源严重短缺的海、辽、黄、淮四大流域，约占全国约占全国污水灌溉面污水灌溉面积的积的85%85%。大型污水灌区有北京污灌区、天津武宝宁污灌区。污水灌区占耕地面积比例虽然不大，但往往是我国人口密度最大的地区，是粮食、蔬菜、水果等农产品的主产区。n我国污灌发展阶段我国污灌发

3、展阶段u50年代末-60年代初，初步阶段，4.2万hm2u60年代后期-70年代初中期，初步发展阶段，全国污水灌溉增加到18万hm2 ；u70年代后期到1995年，迅速发展阶段，达到361.8万hm2 ，占全国灌溉总面积的7.3%；u1995年至今，稳定发展阶段，污水灌溉面积有所下降。1.21.2国外的污水灌溉现状国外的污水灌溉现状u国外一些缺水国家把城市污水再生利用作为解决水资源短缺的重要途径。城市污水处理后，用于工业生产、农田灌溉、牧草灌溉、市政绿化、生活杂用、回灌地下水及补充地表水源等方面。美国、日本和以色列等国家污水灌溉技术相比较成熟。u美国是污水再利用最早的国家之一，20世纪70年代

4、开始大规模建设污水处理厂，随后开始回用污水。美国城市污水处理等级基本在二级以上，再生水已成为城市水资源的重要组成部分。u为了改进农村生活环境和水源水质，日本从1977年开始实行农村污水处理计划，并高度重视污水灌溉。日本在乡镇建有许多小型污水处理厂，处理系统多为日本农村污水处理协会研制的JATUS 模式，出水各项指标都达到污水处理水质标准。将处理过的污水排入河流作为河流的基流或排入灌排系统中进行淡化后再引入农田灌溉农作物，并且对灌溉水质要求严格，必须不伤害作物和土壤。u以色列是严重缺水国家，为缓和水资源短缺对经济发展的制约，采取了一系列措施推进城市污水再生利用。目前，91%的工业和生活污水由下水

5、道收集，57%的污水经过净化处理后通过国家输水管道用于农业灌溉和园林草地灌溉。其中大约3亿立方米处理过的再生水用于农业灌溉，计划2010年全国三分之一的农业灌溉将使用处理过的废污水。由于拥有污水处理、回用经验和先进的灌溉方法，以色列已成为污水回用于农业灌溉的领先者。1.3.1.3.污水灌溉的效益污水灌溉的效益u提供灌溉水源u提高土壤肥力u净化污水物理化学交换吸附和交换吸附生物氧化作用化学和光化学降解作用植物吸收和代谢作用二、污二、污水灌溉对土壤的影响水灌溉对土壤的影响2.12.1、灌溉污水中的主要污染物质、灌溉污水中的主要污染物质 污染物组成及来源污染物组成及来源1固体污染物固体污染物 泥沙、

6、炉渣、铁屑、煤灰，来源选煤厂、钢铁厂、火力泥沙、炉渣、铁屑、煤灰，来源选煤厂、钢铁厂、火力发电厂等工业废水，以及生活污水和城市冲刷水；有机发电厂等工业废水，以及生活污水和城市冲刷水；有机固体废弃物，源于造纸厂、制糖厂、肉联厂、制革厂固体废弃物，源于造纸厂、制糖厂、肉联厂、制革厂2有机污染物有机污染物 碳水化合物、脂肪、蛋白质，生活污水和某些工业废水碳水化合物、脂肪、蛋白质，生活污水和某些工业废水 3有毒、有害物有毒、有害物质质 氰、汞、镉、铬、铅、砷、有机磷、酚、醛、苯、硝基氰、汞、镉、铬、铅、砷、有机磷、酚、醛、苯、硝基化合物，机械加工、化工、选矿化合物，机械加工、化工、选矿4植物营养物质植

7、物营养物质氮、磷、钾、微量营养元素、促进植物生长物质氮、磷、钾、微量营养元素、促进植物生长物质 5放射性污染物放射性污染物原子能工业、某些使用放射性物质的工业企业和医院排原子能工业、某些使用放射性物质的工业企业和医院排出的废水出的废水 6酸碱无机物酸碱无机物7生物污染物生物污染物蛔虫、蠕虫和其他类型的寄生虫和病菌，城市污水，工蛔虫、蠕虫和其他类型的寄生虫和病菌，城市污水，工业废水业废水8油类物质油类物质食品加工业、脂肪提炼与加工业、肥皂制造业、人造黄食品加工业、脂肪提炼与加工业、肥皂制造业、人造黄油和石蜡制造业油和石蜡制造业 2.22.2、灌溉污水中重金属对土壤的影响、灌溉污水中重金属对土壤的

8、影响(1)灌溉污水中重金属含量（2)不同污水类型灌区土壤中重金属累积量2.32.3、灌溉污水中有机污染物对土壤的影响灌溉污水中有机污染物对土壤的影响（1）灌溉污水中油脂类对土壤的影响u 一般容易被土壤微生物降解和土壤物理化学中溶解氧，导致水质恶化。但矿物油中的致癌物质苯并芘在土壤中的残留，绝大部分集中在0-15cm土层中，这是由于土壤黏粒部分对苯并芘具有强烈的吸附和结合能力。并且其随含矿物油污水增多而不断增加，并导致土壤上的植物中的残留量增加。(2)灌溉污水内酚类化合物对土壤的影响u 酚类化合物分为挥发性酚与不挥发性酚两大类。壤中的酚能被土壤微生物降解(3)灌溉油污水中苯对土壤的影响u苯在土壤

9、中净化快、残留少，苯被植物吸收、氧化而解除毒性，对作物生长无明显影响。但在薄土层尤以砂件土及土壤厚度不足1m以及地下水位高的地区，有地下水受苯污染的现象。(4)灌溉污水中三氯乙醛对土壤的影响u三氯乙醛是有机氯和有机磷农药厂以及其他一些化工厂的一种中间产物，在酸性条件下比较稳定，在碱性条件下则易分解。因此，可在废水中加入石灰或氨水等碱性物质，以减轻其毒性。三氯乙醛在动植物体内及土壤中可以很快转化成三氯乙酸。三氯乙酸在土壤中容易被微生物降解，不易发生累积现象，但容易对作物产生直接的毒害作用。2.42.4污污水灌溉对土壤理化性质的影响水灌溉对土壤理化性质的影响(1)污灌对土壤物理性质的影响u污灌可引

10、起土壤孔隙度明显下降u污灌对土壤三相物质组成比率的影响（反映出土壤通气、透水的状况）(2)污灌对土壤化学性质的影响u污灌对土壤有机质的影响 对土壤肥力有影响的主要是胡敏酸(H)和富里酸(F)的数量及其比值。一般情况下在我国北方地区土壤腐殖质的品质好，其H/Fl。一般土壤腐殖质的品质常H/F比值作为判断标准，有机质H/Fl品质较好，而H/Fl则品质差。其原因是胡敏酸分子大，稳定度高，与高价离子易于结合沉淀，对重金属离子的吸附固定能力强，并对促进土壤团粒结构的形成起到极为重要的作用。而富里酸分子小，活动性强，无论吸附低价或高价的金属离子仍保持水溶性，故易于促使重金属迁移，对环境引发二次污染的风险比

11、较大。u污灌对土壤氮素含量的影响 u污灌对土壤磷素含量的影响 连续不断地用含磷浓度较高的污水灌溉，会使土壤吸磷能力显著降低。因此，土壤长时间地用来净化污水，势必要降低其对磷的吸收能力，而让土壤作定期的休灌，则可恢复其吸收能力，并能增强土壤吸磷能力。u污灌对土壤盐基离子的影响 废水灌溉使Ca、Mg受到淋失，长期下去可能会使土壤Ca、Mg大量淋失，Na含量相对增加，最终导致土壤盐碱化，土壤理化性质变劣。2.52.5污污水灌溉对作物生长发育的影响水灌溉对作物生长发育的影响 水稻的叶片寿命低于清水灌溉，这对光合生产产生不利作用。营养元素使作物枝叶生长过快，果实减少。2.62.6污污水灌溉对作物产量的影

12、响水灌溉对作物产量的影响(1)灌溉水质和污灌历史长短对产量的影响（2）污灌对作物外观与加工品质的影响（3）污灌对作物营养品质的影响（4）污水灌区污染物在农产品中的残留三、国内外污水灌溉的研究现状 3.13.1污水中的污染物控制标准研究现状污水中的污染物控制标准研究现状u以色列uWHOuFAOu中国 3.23.2污染土壤修复标准的研究现状污染土壤修复标准的研究现状（1）污染物选择（2）分析监测方法（3）修复标准的分类四、典型污水灌溉区的污染现状四、典型污水灌溉区的污染现状p北京污灌区北京污灌区 金属类别金属类别西郊污水灌区西郊污水灌区东郊及南郊污水灌区东郊及南郊污水灌区北郊污灌区北郊污灌区Hg0

13、.001-0.0072未检出-0.025未检出-0.044Cd0.002-0.0184未检出-0.0216未检出-0.0033Pb0.212未检出-0.0038未检出-0.037Zn0.3800.1500-0.5700.050-1.600Cu0.0120-0.0210.0180-0.1900.0020-0.209Cr0.020-0.3000.0014-0.441未检出-0.026As痕-0.010未检出-0.025未检出-0.027p沈抚污灌区沈抚污灌区 白银污灌区白银污灌区 石家庄市污灌区石家庄市污灌区五五. .污水灌区土壤修复技术污水灌区土壤修复技术 5.15.1重金属污染土壤物理修复重金

14、属污染土壤物理修复物理分离修复工程措施热处理修复技术固定化/稳定技术电动法5.25.2污灌区重金属污染土壤化学修复技术污灌区重金属污染土壤化学修复技术土壤性能改良技术土壤性能改良技术土壤淋洗法土壤淋洗法污灌区重金属污染土壤生物修复技术污灌区重金属污染土壤生物修复技术植物修复植物修复微生物修复微生物修复5.35.3污灌区有机污染土壤修复技术污灌区有机污染土壤修复技术物理技术化学技术植物修复微生物修复微生物-植物联合修复101211131415161718967812345异位淋洗异位淋洗异位淋洗原位淋洗原位淋洗原位淋洗原位淋洗原位淋洗异位淋洗处理区直接改良直接改良甘肃白银市农田土壤工程修复项目（

15、2011.4-2012.10）总平布置图总平布置图修复费用非常高5.45.4污水灌溉技术措施的研究污水灌溉技术措施的研究u灌溉技术的研究u灌溉制度的研究六、污六、污水灌水灌区土壤污区土壤污染防治染防治与污水资源与污水资源 化化利用准则利用准则6.16.1污污水灌区土壤污染防治措施水灌区土壤污染防治措施l全面调查，科学规划，统一管理l推行灌溉污水预处理技术，控制污水水质，禁止用原污水直接灌溉l重视开展污水灌溉技术和污水土地利用的科学研究l加强监测管理，建立健全污水灌溉的规范化管理体系6.26.2污污水灌区污水资源化利用准则水灌区污水资源化利用准则u 根据污灌区土壤环境容量、自净能力及水文地质特点

16、将整个污水灌区细分为不宜污灌区、控制污灌区和适宜污灌区，因地制宜，分类采取措施，进行科学解决。u 对污灌区所引用的城市污水根据污水类型确定灌水定额和灌溉作物，对不符合国家农灌水标准(GB50842005)的污水最好用于林地和绿化草坪及花卉的灌溉，以最大限度地降低污染物通过食物链危害人体健康的风险。u 对于干旱严重地区，污灌水水质不能达到国家农灌水质标准的(GB508492)，可采用清水和污水混合灌溉的方式，这样既可降低因干旱缺水对农业的损失，又可避免因污水中有毒有害污染物浓度过高污染土壤和农产品。第第2 2节节 工矿区污染土地的合理工矿区污染土地的合理利用与复垦利用与复垦一、工矿区的概念及范围

17、一、工矿区的概念及范围 工矿区是工程建设区、工厂和矿区的总称，是指国土范围内修筑公路、铁路、水利工程、开办矿山、电力、化工、石油等工业企业以及采矿、取石、挖砂等建设活动的场地。二、煤矿区土壤污染的来源高速公路建设贵溪冶炼厂是目前国内规模最大、技术最先进的闪速炼铜厂，但冶炼过程中产生的废渣约20万t/a。周围农田受到废气、渗漏水和废水等的污染面积达2000-3000亩。厂厂渣渣冶冶贵贵贵溪冶炼厂修复工程项目（2012.1-2013.12）项目中标价格项目中标价格：1572.36万元江西省领导视察并给予高度评江西省领导视察并给予高度评价价江铜贵冶周边区域九牛岗土壤修复示范项目贵冶周边Cu/Cd土壤

18、集成修复示范工程修复前修复中修复后贵溪窜山垅老灌区修复区水稻测产（2012,10,09）处处理理株高（cm）穗长（cm）每亩株数（万）每株有效穗每亩有效穗（万）每穗粒数每穗实粒数结实率（%）千粒重（g）亩产（折合干重、公斤）对对照照100.423.41.0710.110.81591469232.5338单单改改剂剂90.825.51.0715.316.323120689.529.5448综综调调剂剂107.226.61.1317.419.7224202 90.5631.0504窜山垅老灌区修复区水稻稻米中铜镉含量处理大米铜（mg/kg）大米镉（mg/kg）未施用7.250.562单修复剂5.190.232单+综合调理剂5.080.22食品卫生标准10.00.2主要修复单元区修复前后土壤有效态铜镉含量核心修复区巨菌草长势第三节第三节 设施农业土壤质量退化及防治设施农业土壤质量退化及防治一、我国设施农业概况l我国设施农业栽培面积达到86.7万公顷，按绝对面积计算为世界第一。其中塑料中小棚40.7万公顷，占46.9；塑料大棚23.3万公顷，占269；温室22.7万公顷，占26.2。l设施农业在我国各地得到了广大推广，目前