新编-第4章土壤地球化学环境污染与防治课件

第四章土壤地球化学环境污染概述人类生产活动对土壤环境的污染土壤污染与净化污染物在环境中的迁移转化污染物对生态环境及人类健康的影响土壤污染的防治第四章土壤地球化学环境污染概述1一、概述1、定义土壤是位于陆地表面具有肥力的疏松土层。2、土壤的化学成分(1)土壤矿物质的化学成分(2)土壤中的营养元素(3)土壤中的微量元素一、概述23、土壤的生物学性质(1)土壤微生物：分解有机物，硝化、固氮、分泌抗菌素及帮助植物根须吸收养分等作用。(2)土壤动物：动物遗体增加土壤有机质；动物机械地粉碎植物残体，及通过硝化作用引起土壤中有机质的变化。(3)绿色植物：是土壤有机质的最重要来源，对土壤肥力的发展影响也最大。3、土壤的生物学性质34、母岩的风化作用风化作用：由于温度的变化，大气、水溶液及生物作用，使岩石或矿物在原地发生物理、化学变化的过程。(1)物理风化矿物和岩石的热胀冷缩地表岩石空隙中水的冻结和融化地表岩石空隙中盐的结晶和潮解4、母岩的风化作用4(2)化学风化氧化作用：低价铁氧化成高价铁水溶液的作用：溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用(3)生物风化作用生物机械风化作用：生物在生命活动中对岩石产生的机械破坏作用生物化学风化作用：生物新陈代谢和生物死亡后的遗体腐烂、分解腐蚀岩石(2)化学风化5二、人类生产活动对土壤环境的污染土壤污染是指由于自然及人类活动所产生的污染物质进入土壤，其数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度，使土壤的自然动态平衡遭到破坏、功能失调、质量恶化的现象。二、人类生产活动对土壤环境的污染6新编-第4章土壤地球化学环境污染与防治课件7新编-第4章土壤地球化学环境污染与防治课件81、使用肥料畜、禽粪尿的污染水体富营养化重金属污染1、使用肥料9新编-第4章土壤地球化学环境污染与防治课件102、使用农药(1)土壤会出现明显酸化(2)土壤养分（氮，磷，钾等）随污染程度加重而减少(3)土壤空隙度变小，从而造成土壤结构板结(4)农药杀死其它益虫，对土壤中的微生物、原生动物以及其它的动物产生不同程度的危害2、使用农药113、污水灌溉(1)重金属污染(2)地下水污染(3)影响农产品品质3、污水灌溉12不管是空气中的铅，还是污水里的镉、砷，在逐渐沉淀之后，最后的归属都是土地。科学研究表明，水稻的根系生长于25厘米之上的土壤表层中，而这一层也正好是重金属最富集的所在。日本富山神通川流域，正在修复的土壤。不管是空气中的铅，还是污水里的镉、砷，在逐渐沉淀之后，134、废气排放(1)重金属污染(2)酸性物质使土壤酸化(3)土壤中铅含量增加5、其他(1)工厂废渣和城市垃圾引起土壤污染(2)生活污水、粪便、垃圾、动植物尸体等在土壤中形成大量病菌

4、废气排放14新编-第4章土壤地球化学环境污染与防治课件15新编-第4章土壤地球化学环境污染与防治课件16三、土壤的污染与净化1、土壤污染物定义指妨碍土壤正常功能，降低作物产量和质量，有害于人体健康的物质。三、土壤的污染与净化17(2)分类按土壤污染物的物化特性分类：无机污染物：盐、碱、酸、F和Cl，以及Hg、Cd、Cr、As、Pb、Ni、Zn、Cu等重金属和Cs、Sr等放射性元素有机污染物：有机农药、石油类、酚类、氰化物，苯并芘、有机洗涤剂(2)分类182、土壤污染与净化土壤背景值又称土壤本底值，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。

2、土壤污染与净化19(1)污染物的累积过程(2)土壤净化过程物理净化作用物理化学净化作用：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。化学净化作用生物净化作用(1)污染物的累积过程20四、污染物在环境中的迁移转化1、重金属在土壤中的迁移转化重金属在土壤中的结合态可交换态碳酸盐结合态铁锰氧化物结合态有机结合态残渣态四、污染物在环境中的迁移转化21重金属在土壤—植物中迁移的影响因素土壤的理化性质重金属的种类、浓度及其在土壤中的存在形态植物的种类、生长发育期等复合污染施肥重金属在土壤—植物中迁移22迁移转化方式机械迁移和转化化学、物理化学迁移和转化生物迁移和转化迁移转化方式23(4)几种主要重金属在土壤中的迁移转化汞（Hg）汞进入土壤后95%以上可被土壤持留或固定，土壤黏土矿物和有机质强烈吸附汞。非微生物转化：2Hg+=Hg2++Hg0微生物转化：HgS(硫杆菌)→Hg2+(抗汞菌)→Hg0

(4)几种主要重金属在土壤中的迁移转化24汞的甲基化：在有氧或好氧条件下，微生物使无机汞盐转变为甲基汞，称汞的生物甲基化。这些微生物是利用机体内的甲基钴氨蛋氨酸转移酶来实现汞的甲基化的。汞的甲基化：25生成的甲基汞具有亲脂性，能在生物体内积累富集，其毒性比无机汞大100倍。烷基汞中只有甲基、乙基和丙基汞为水俣病的致病性物质。Hg2+（甲烷形成菌）→CH3Hg+→CH3-Hg-CH3生成的甲基汞具有亲脂性，能在生物体内积累富集，其毒性比无26铅(Pb)可溶态的含量很低，主要以Pb(OH)2、PbCO3、PbSO4铅的难溶盐形式存在Pb2+可以置换黏土矿物上的Ca2+，在土壤中很少移动易与铁、锰氢氧化物发生专性吸附有效性受PH影响很大，酸性土壤活性高铅(Pb)27植物吸收主要在根部，大气中的铅可通过叶面上的气孔进入植物体内，如蓟类植物能从大气中被动吸附高浓度的铅，现已确定作为铅污染的指示作物。植物吸收主要在根部，大气中的铅可通过叶面上的气孔进入植物体内28镉(Cd)存在：在0-15厘米土壤表层积累，主要以CdCO3、Cd3(PO4)2和Cd(OH)2的形式存在。在pH>7的土壤中分为可给态、代换态和难溶态。吸收：根>叶>枝>花、果、籽粒蔬菜类叶菜中积累多，黄瓜、萝卜、番茄中少，镉进入人体，在骨骼中沉积，使骨骼变形，骨痛症。镉(Cd)29微生物转化：微生物特别某些特定菌类对镉有较好的耐受性，可望用于工厂处理含镉废水（富集）微生物转化：微生物特别某些特定菌类对镉有较好的耐受性30铬（Cr)以含铬废水（物）进入土壤，85-90%残留土壤，难以迁移土壤胶体、氧化铁强烈吸附铬，随pH的升高吸附能力增强pH6.5-8.5时，MnO2起催化作用，三价铬被氧化4Cr(OH)2++3O2+2H2O→4CrO42-+12H+铬在作物中难以吸收和转化。铬（Cr)31砷(As)

土壤中砷的形态：水溶态、吸附态和难溶态前二者又称可给态砷，可被植物吸收吸收：有机态砷→被植物吸收→体内降解为无机态→通过根系、叶片的吸收→体内集中在生长旺盛的器官如：水稻，根>茎叶>谷壳>糙米砷(As)32毒性：甲基化砷>H3AsO3>H3AsO4微生物转化毒性：甲基化砷>H3AsO3>H3AsO433微生物还可以参加无机砷的转化：微生物还可以参加无机砷的转化：342、化学农药在土壤中的迁移和转化土壤对化学农药的吸附土壤胶体的吸附2、化学农药在土壤中的迁移和转化35化学农药在土壤中的扩散和迁移挥发到大气中，在大气中扩散迁移随水淋溶在土壤中扩散迁移随地表径流进入水体被生物体吸收通过降水、灌溉等发生扩散迁移化学农药在土壤中的扩散和迁移36化学农药在土壤中的降解作用光化学降解化学降解微生物降解化学农药在土壤中的降解作用37化学农药在土壤中的残留残留量残留期化学农药在土壤中的残留38五、污染物对生态环境及人类健康的影响1、施用农药对环境的危害(1)污染大气、水体、土壤、农作物和食品(2)破坏食物链(3)通过食物进入人体，危害人体健康五、污染物对生态环境及人类健康的影响392、污水灌溉对环境的影响重金属污染地下水污染影响农产品品质2、污水灌溉对环境的影响403、固体废弃物对环境的影响侵占土地污染土地在河南省义马市区4公里处的铬渣场，图中黄色物质十分醒目，它便是铬渣遇水后产生的剧毒物质“六价铬”。这处数十万吨的铬渣已封存26年3、固体废弃物对环境的影响在河南省义马市区4公里处的铬渣场，41污染水体污染大气污染水体42影响环境卫生4、烟尘及废气对农业生产的影响影响环境卫生43六、土壤污染的防治1、控制和消除工业“三废”排放2、控制化学农药的使用、发展生态学农业3、施加抑制剂4、控制氧化还原条件5、增施有机肥，改良砂性土壤6、改变耕作制7、换土、深翻、刮土六、土壤污染的防治44第四章土壤地球化学环境污染概述人类生产活动对土壤环境的污染土壤污染与净化污染物在环境中的迁移转化污染物对生态环境及人类健康的影响土壤污染的防治第四章土壤地球化学环境污染概述45一、概述1、定义土壤是位于陆地表面具有肥力的疏松土层。2、土壤的化学成分(1)土壤矿物质的化学成分(2)土壤中的营养元素(3)土壤中的微量元素一、概述463、土壤的生物学性质(1)土壤微生物：分解有机物，硝化、固氮、分泌抗菌素及帮助植物根须吸收养分等作用。(2)土壤动物：动物遗体增加土壤有机质；动物机械地粉碎植物残体，及通过硝化作用引起土壤中有机质的变化。(3)绿色植物：是土壤有机质的最重要来源，对土壤肥力的发展影响也最大。3、土壤的生物学性质474、母岩的风化作用风化作用：由于温度的变化，大气、水溶液及生物作用，使岩石或矿物在原地发生物理、化学变化的过程。(1)物理风化矿物和岩石的热胀冷缩地表岩石空隙中水的冻结和融化地表岩石空隙中盐的结晶和潮解4、母岩的风化作用48(2)化学风化氧化作用：低价铁氧化成高价铁水溶液的作用：溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用(3)生物风化作用生物机械风化作用：生物在生命活动中对岩石产生的机械破坏作用生物化学风化作用：生物新陈代谢和生物死亡后的遗体腐烂、分解腐蚀岩石(2)化学风化49二、人类生产活动对土壤环境的污染土壤污染是指由于自然及人类活动所产生的污染物质进入土壤，其数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度，使土壤的自然动态平衡遭到破坏、功能失调、质量恶化的现象。二、人类生产活动对土壤环境的污染50新编-第4章土壤地球化学环境污染与防治课件51新编-第4章土壤地球化学环境污染与防治课件521、使用肥料畜、禽粪尿的污染水体富营养化重金属污染1、使用肥料53新编-第4章土壤地球化学环境污染与防治课件542、使用农药(1)土壤会出现明显酸化(2)土壤养分（氮，磷，钾等）随污染程度加重而减少(3)土壤空隙度变小，从而造成土壤结构板结(4)农药杀死其它益虫，对土壤中的微生物、原生动物以及其它的动物产生不同程度的危害2、使用农药553、污水灌溉(1)重金属污染(2)地下水污染(3)影响农产品品质3、污水灌溉56不管是空气中的铅，还是污水里的镉、砷，在逐渐沉淀之后，最后的归属都是土地。科学研究表明，水稻的根系生长于25厘米之上的土壤表层中，而这一层也正好是重金属最富集的所在。日本富山神通川流域，正在修复的土壤。不管是空气中的铅，还是污水里的镉、砷，在逐渐沉淀之后，574、废气排放(1)重金属污染(2)酸性物质使土壤酸化(3)土壤中铅含量增加5、其他(1)工厂废渣和城市垃圾引起土壤污染(2)生活污水、粪便、垃圾、动植物尸体等在土壤中形成大量病菌

4、废气排放58新编-第4章土壤地球化学环境污染与防治课件59新编-第4章土壤地球化学环境污染与防治课件60三、土壤的污染与净化1、土壤污染物定义指妨碍土壤正常功能，降低作物产量和质量，有害于人体健康的物质。三、土壤的污染与净化61(2)分类按土壤污染物的物化特性分类：无机污染物：盐、碱、酸、F和Cl，以及Hg、Cd、Cr、As、Pb、Ni、Zn、Cu等重金属和Cs、Sr等放射性元素有机污染物：有机农药、石油类、酚类、氰化物，苯并芘、有机洗涤剂(2)分类622、土壤污染与净化土壤背景值又称土壤本底值，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。

2、土壤污染与净化63(1)污染物的累积过程(2)土壤净化过程物理净化作用物理化学净化作用：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。化学净化作用生物净化作用(1)污染物的累积过程64四、污染物在环境中的迁移转化1、重金属在土壤中的迁移转化重金属在土壤中的结合态可交换态碳酸盐结合态铁锰氧化物结合态有机结合态残渣态四、污染物在环境中的迁移转化65重金属在土壤—植物中迁移的影响因素土壤的理化性质重金属的种类、浓度及其在土壤中的存在形态植物的种类、生长发育期等复合污染施肥重金属在土壤—植物中迁移66迁移转化方式机械迁移和转化化学、物理化学迁移和转化生物迁移和转化迁移转化方式67(4)几种主要重金属在土壤中的迁移转化汞（Hg）汞进入土壤后95%以上可被土壤持留或固定，土壤黏土矿物和有机质强烈吸附汞。非微生物转化：2Hg+=Hg2++Hg0微生物转化：HgS(硫杆菌)→Hg2+(抗汞菌)→Hg0

(4)几种主要重金属在土壤中的迁移转化68汞的甲基化：在有氧或好氧条件下，微生物使无机汞盐转变为甲基汞，称汞的生物甲基化。这些微生物是利用机体内的甲基钴氨蛋氨酸转移酶来实现汞的甲基化的。汞的甲基化：69生成的甲基汞具有亲脂性，能在生物体内积累富集，其毒性比无机汞大100倍。烷基汞中只有甲基、乙基和丙基汞为水俣病的致病性物质。Hg2+（甲烷形成菌）→CH3Hg+→CH3-Hg-CH3生成的甲基汞具有亲脂性，能在生物体内积累富集，其毒性比无70铅(Pb)可溶态的含量很低，主要以Pb(OH)2、PbCO3、PbSO4铅的难溶盐形式存在Pb2+可以置换黏土矿物上的Ca2+，在土壤中很少移动易与铁、锰氢氧化物发生专性吸附有效性受PH影响很大，酸性土壤活性高铅(Pb)71植物吸收主要在根部，大气中的铅可通过叶面上的气孔进入植物体内，如蓟类植物能从大气中被动吸附高浓度的铅，现已确定作为铅污染的指示作物。植物吸收主要在根部，大气中的铅可通过叶面上的气孔进入植物体内72镉(Cd)存在：在0-15厘米土壤表层积累，主要以CdCO3、Cd3(PO4)2和Cd(OH)2的形式存在。在pH>7的土壤中分为可给态、代换态和难溶态。吸收：根>叶>枝>花、果、籽粒蔬菜类叶菜中积累多，黄瓜、萝卜、番茄中少，镉进入人体，在骨骼中沉积，使骨骼变形，骨痛症。镉(Cd)73微生物转化：微生物特别某些特定菌类对镉有较好的耐受性，可望用于工厂处理含镉废水（富集）微生物转化：微生物特别某些特定菌类对镉有较好的耐受性74铬（Cr)以含铬废水（物）进入土壤，85-90%残留土壤，难以迁移土壤胶体、氧化铁强烈吸附铬，随pH的升高吸附能力增强pH6.5-8.5时，MnO2起催化作用，三价铬被氧化4Cr(OH)2++3O2+2H2O→4CrO42-+12H+铬在作物中难以吸收和转化。铬（Cr)75砷(As)

土壤中砷的形态：水溶态、吸附态和难溶态前二者又称可给态砷，可被植物吸收吸收：有机态砷→被植物吸收→体内降解为无机态→通过根系、叶片的吸收→体内集中在生长旺盛的器官如：水稻，根>茎叶>谷壳>糙米砷(As)76毒性：甲基化砷