土壤环境保护

主讲人：王晓农业土壤环境保护目录01土壤污染问题与土壤污染的紧迫性02土壤肥力保护03污染土壤修复技术研究现状1中国土壤污染问题与土壤保护紧迫性的紧迫性2土壤肥力保护3污染土壤修复技术研究现状土壤污染土壤污染是指进入土壤中的有害、有毒物质超出土壤的自净能力,导致土壤的物理、化学和生物学性质发生改变,降低农作物的产量和质量,并危害人体健康的现象。中国土壤污染问题现状全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧。据国家环保部最新通报：全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小；无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%。从污染分布情况看，南方土壤污染重于北方；长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大；镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。中国土壤污染问题现状农业土壤：土壤点位超标率为19.4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，主要污染物为镉、镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃。中国农业土壤污染的特点一,农业土壤的污染源复杂多样诸如农业生产活动中使用的农业化学药剂、化学肥料、农用地膜、工业生产过程中排放的"工业三废”,城市和农村居民生活所产生的生化垃圾等等污染物通过大气沉降和污染水源等等均会造成土壤污染,这说明农业土壤污染源防控是很困难的,由于污染源的复杂多样,使得农业土壤污染源防治困难中国农业土壤污染的特点二,农业土壤污染隐蔽性强农用地的土壤污染往往很难以被察觉,原因之一就是由于农业土壤污染并不像水污染和大气污染那样可以通过直观的视觉和嗅觉发现。其二就是即便是农业土壤污染已经影响到了农作物和牲畜的生长,人们也很难断定是由于何种原因造成农作物和牲畜的病变。中国农业土壤污染的特点三,农业土壤污染直接危害人类健康农业土壤的污染已经达到很严重的程度。当存在相当长的一段时间以后,己经开始影响到周边村民的正常生活或者引起区域性人体病变。中国农业土壤污染的特点四,农业土壤受污染后治理难由于农业土壤的污染源多样复杂,而且受污染后隐蔽性非常强,几乎都是累积到一定程度,对农业环境造成显著影响以后才会被发现,而此时土壤本身稳定的生态结构已经被打破,污染物质进入土壤就很难扩散或者稀释,土壤自身的自净能力已经失去了作用,此时土壤的污染治理已经非常难了。农业土壤污染的危害一、农业土壤污染对农业作物生长的影响最主要的是导致农业经济作物的产量跟质量下降。农业土壤受到污染后其内部的组成成分和物理化学性质都会发生变化,直接导致耕地质量降低引起农作物产量和质量不过关,造成土壤污染的有毒有害成分会在农作物生长过程中富集到农作物内,这就使得农产品质量无法达到安全标准,不仅影响食用者的安全,同时也会影响农产品的销售和出口,制约农业生产的经济发展。农业土壤污染对农产品食用安全的影响农业土壤污染对生态环境的影响农业土壤污染的危害二、农业土壤污染对农产品食用安全的影响农作物在受污染的土壤上时会逐渐将土壤中的有毒有害成分会通过水分和养料的吸收进自身体内,最终富集到果实内,直接影响农作物的食用安全,影响到食用者的身体健康,诸如农药残留问题便异常棘手,农药会残留于农作物表层,也会被吸收进农作物内部,如果残留的农药化学成分被人体吸收,会影响到人体内脏的正常生理机能失调,尤其是对于肝脏和肾脏的损害,几乎等同于慢性中毒,这也是为什么现在农村地区癌症高发的原因之一。农业土壤污染的危害三、农业土壤污染对生态环境的影响土壤是生态系统中一个重要的环节,当土壤受到污染后,农业生产土壤中的污染成分会随着降雨等进入到河流里造成水污染,也会因为水污染灌溉造成土壤污染,进入一个循环沉积污染物质的怪圈,土壤污染成分还会随着雨水下渗,到达深部土层,进而引发地下水污染，而地下水正是农业灌溉,城市生活用水的重要水源,其受到污染将直接影响城市饮用水安全。土壤污染引发的地表河流水域污染也会直接影响我国渔业发展。土壤肥力土壤肥力是土壤的基本属性和本质特征，是土壤为植物生长供应和协调养分、水分、空气和热量的能力，是土壤物理、化学和生物学性质的综合反应。四大肥力因素:营养因素：养分、水分；环境条件：空气、热量土壤评价指标分为三类：物理指标、化学指标、生物指标土壤肥力土壤肥力土壤肥力保护研究物理指标余学祥、吴锦松对安庆市耕地的土壤质地情况做了调查，结果显示壤质土砂、粘比例适当,肥力较好;粘质土养分含量高。但通气不良,水、气、热不协调;砂质土土体松散,保、供肥、水能力差。由此他们提出了一系列改善的措施。卢永旺、林雷通等分析了福建武平烤烟产区不同质地的土壤，他们发现不同质地土壤各肥力因子间表现出不同的相关性，具体表现为砂土各肥力因子之间的相互影响较大，而壤土和黏土各肥力因子间的相互影响较小．易湘生、李国胜等研究了黄河源区草地的土壤持水性，得出结论毛管持水量、饱和含水量、田间持水量与土壤理化性质关系密切，主要受容重、总碳、有机质和总氮这8个因素影响。土壤肥力保护研究化学指标沈润平、王海辉、连楚楚等研究了稻田土壤有机质氧化稳定性与土壤肥力关系，他们发现稻田土壤有机质氧化稳定性与土壤肥力有着密切的关系,反映了有机质动态质量,作为有机质品质指标的土壤易氧化有机质含量及有机质氧化稳定系数,可用来衡量稻田土壤肥力及培肥水平。张国印、茹淑华等在河北省农林科学院农业资源环境研究所试验田进行了长期肥料定位试验，结果发现以氮磷、氮磷钾、氮磷钾锰锌配合处理冬小麦籽粒产量最高，而且这3个处理间无明显差异。以氮磷钾锰锌配合夏玉米籽粒产量最高，其次为氮磷钾配合施用的处理。土壤肥力保护研究生物指标姚庆端研究表明杉木与巨尾桉混交后促进了杉木的生长,大大提高了林分生产力,生物多样性高,混交模式效果很好,同时巨尾桉又具有用途广泛和经济价值较高的特性。唐玉姝、慈恩等对太湖地区试验稻麦两季土壤酶活性与土壤肥力关系进行了研究，发现稻麦两季土壤肥力水平在不同程度上受土壤酶活性影响,土壤酶活性与土壤各肥力因子的线性相关程度显著。稻麦两季的脲酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、β-葡糖苷酶和芳基硫酸酯酶活性与肥力因子大都具有不同程度的显著线性相关关系,特别是和土壤Ｃ、Ｐ循环密切相关的酸性磷酸酶和β-葡糖苷酶。如何保持和提高土壤肥力一、增施有机肥通过施用人、畜的粪、尿肥及堆肥、沤肥、绿肥等有机质含量高的农肥来增加和保持土壤有机肥含量，有条件的地方可大量施肥（河泥、草碳等），对提高土壤有机质含量有明显作用。二、秸秆还田秸秆还田是改良土壤，增加土壤生产能力的有效措施。一是秸秆经过堆沤后施入土壤；另一种是在作物收获后，把秸秆切碎撒在地表后用犁翻压，直接还田，这样能够改善土壤的物理性质，促进土壤团粒结构形成，增加透气、透水、保肥能力，从而提高土壤肥力。如何保持和提高土壤肥力三、合理轮作合理轮作是用地养地的耕作方式，在轮作中注意两点：一是适当增加豆科作物种植面积，在轮作过程中四年左右种一茬豆科作物可增加土壤中氮素含量，同时豆科绿肥作物经翻压入土后，大量的根、茎、叶能够增加土壤有机质，改善土壤理化性质，提高土壤肥力；二是种植耗地力作物要控制年限，如甜菜要七年轮一次，葵花要四年轮一次，豆类和瓜类作物不重茬、不迎茬，要五年以上轮作，这样有利于恢复地力，又防治病害。如何保持和提高土壤肥力四、种草肥田应大力提倡种植豆科牧草来培肥地力，增加经济产量。目前可种植的牧草有草木犀、紫花苜蓿等，以此来改善土壤，培肥地力，提高土壤生产能力。五、合理调整农、林、牧用地比例林业的发展恢复是平衡生态，改善气候条件，变恶性循环为良性循环的有利措施。合理的畜牧发展可以为土壤提供大量有机质，是培肥地力，提高农作物产量的直接措施。污染土壤修复土壤污染修复指通过物理、化学、生物、生态学原理，并采用人工调控措施，使土壤污染物浓度降低，实现污染物无害化和稳定化，以达到人们期望的解毒效果和技术措施。其重点是研究土壤污染物的控制、缓解、消除、净化并恢复土壤功能。其机理是将局部集中的污染物通过适当的途径扩散到广阔的环境之中（污染物含量均在高端阈值之下），或通过各种物理化学手段固化或净化土壤中的污染物，以减轻污染物对生物的危害。污染土壤修复技术研究现状污染土壤修复技术的研究起步于20世纪70年代后期。在过去的30年期间,欧、美、日、澳等国家纷纷制定了土壤修复计划,巨额投资研究了土壤修复技术与设备,积累了丰富的现场修复技术与工程应用经验,成立了许多土壤修复公司和网络组织,使土壤修复技术得到了快速的发展。我国的污染土壤修复技术研究起步较晚,在“十五”期间才得到重视,列入了高技术研究规划发展计划,其研发水平和应用经验都与美、英、德、荷等发达国家存在相当大的差距。经过近十多年来全球范围的研究与应用,包括生物修复、物理修复、化学修复及其联合修复技术在内的污染土壤修复技术体系已经形成,并积累了不同污染类型场地土壤综合工程修复技术应用经验,出现了污染土壤的原位生物修复技术和基于监测的自然修复技术等研究的新热点。污染土壤修复技术简介一、原位修复技术原位修复技术是指对未挖掘的土壤进行治理的过程，对土壤基本没有扰动。优点：比较经济有效，就地进行污染物的降解和解毒，无需建设和购买各种运输和地面工程设施，操作维护简单。缺点：难以控制处理过程中产生的“三废”实例一、生物通风（Bioventing）技术描述：生物通风法是一种强迫氧化的生物降解方法。即在受污染土壤中强制通入空气，将易挥发的有机物一起抽出，然后用排入气体处理装置进行后续处理或直接排入大气中。此法常用于地下水层上部透气性较好而被挥发性有机物污染土壤的修复，但也适用于结构疏松多孔的土壤，以利于微生物的生长繁殖。毛丽华、刘菲等生物通风堆肥法修复原油污染土壤的实验研究隋红、李鑫钢等生物通风修复多种有机污染物体系的模拟分析二、植物修复（Phytoremediation）技术描述：植物修复技术即利用植物能忍耐和超量积累环境中污染物，利用植物的生长来清除环境中污染物的方法。由于植物毒性问题，一般来说，植物修复只用于低污染水平的区域。蜈蚣草海州香薷东南景天遏蓝菜三、玻璃化（Vitrification）技术描述：原位玻璃化技术是指通过向污染土壤插入电极，对污染土壤固体组分给予1600～2000℃的高温处理，使有机污染物和一部分无机化合物如硝酸盐、硫酸盐和碳酸盐等得以挥发或热解从而从土壤中去除的过程。其中，有机污染物热解产生的水分和热解产物由气体收集系统进行进一步处理。熔化的污染土壤冷却后形成化学惰性的、非扩散的整块坚硬玻璃体，有害无机离子得到固定化。

污染土壤修复技术简介二、异位土壤修复技术异位土壤修复技术是指对挖掘后的土壤进行修复的过程。优点：对处理过程的条件控制较好，与污染物的接触较好，容易控制处理过程中产生的“三废”排放。缺点：需要挖土和运输，影响处理过的土壤的再使用，且费用较高。实例一、堆肥（Composting）技术描述：堆肥是一种受控制的生物过程，将有害物质通过微生物生物降解成无害、稳定的副产品，一般在提高的温度下进行。在大多数情况下，可使用本土微生物。将土壤挖掘，并与膨松剂和有机物改良剂混合，如木屑、动物粪便，以增强混合物的渗透性。在堆肥中使用三种处理方法：需氧静态堆肥（堆肥以鼓风机或真空泵通风)，容器中机械搅动堆肥（堆肥在容器中混合和充气）以及料堆堆肥（置于长堆中，定期与以活动设备混合）。二、玻璃化（Vitrification）技术描