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文档简介
土壤污染与防治1土壤污染现状与特点耕地土壤
2006年全国受污染的耕地约有1.5亿亩,污水灌溉污染耕地3250万亩,固体废弃物堆存占地和毁田200万亩,合计约占耕地总面积的1/10以上。全国每年因重金属污染的粮食达1200万吨,造成的直接经济损失超过200亿元。2土壤污染现状与特点城市土壤 经济发达的地区土壤不同程度地受到重金属(如Pb、Cu、Zn、Cr等)、持久性有机污染物(如PAHs、PCBs等)和挥发性有机污染物(如石油烃、溶剂、助剂、苯系物、苯酚类等)的污染,主要分布在工业企业(包括搬迁、遗弃的场地)及其周边土壤。3土壤污染现状与特点矿区土壤 矿产资源的开采、冶炼和加工造成的土地破坏和土壤污染相当严重。据估计,我国受石油污染的土壤面积达500万公顷,受工业废渣污染的农田已超过10万公顷,累计工矿破坏土地约400万公顷,其中受采矿污染的土壤面积至少有200万公顷。4土壤污染现状与特点污染的特点具有隐蔽性和滞后性累积性不可逆转性难治理性污染的总体情况污染的面积在增加污染物种类在增加污染的类型在增加污染物的含量在增加5土壤污染物来源对土壤产生不良影响的重要污染物有重金属、POPs、农药、石油、放射性物质、病原微生物等。土壤污染物主要来自污染的大气沉降,污水灌溉,工业废渣和城市垃圾,以及农药施用等。61.污水灌溉废水中含有铬、铅、砷、挥发酚、氰化物、石油类、氨氮等有毒有害物质2.大气污染工业活动排放的废气和颗粒物通过干、湿沉降的方式对土壤造成严重污染73.农药化肥的施用84.固体废物(工业固废和城市垃圾)9土壤是自然环境要素的重要组成之一,它是处在岩石圈最外面的一层疏松的部分,具有支持植物和微生物生长繁殖的能力,被称为土壤圈。土壤圈处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带,是联系有机界和无机界的中心环节。
土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系。
土壤由固相(矿物质、有机质)、液相(水分、溶液)和气相(空气)等三相物质四种成分组成。按重量计,矿物质可占固相部分的95%以上,有机质约占5%左右。按容积,土壤液相、气相容积共占三相组成的50%,矿物质约占38%,有机质约占12%。土壤的组成:固体部分(50%)孔隙部分
1无机体45%,即矿物质(最多)2有机体5%(有机质,土壤生物)(最少)3液体——水分25%孔隙部分4气体——空气25%从化学元素看常量元素:C、H、O、Si、N、P、K、S、Al、Fe、Ca、Mg12种微量元素:B、Cl、Cu、Mn、Mo、Na、V、Zn8种土壤的组成:15土粒毛管上升水示意图地下水位毛细管水CompanyLogo2.土壤的物理性质土壤剖面:
从地面垂直向下的土壤纵断面。16CompanyLogo
土壤具有两个重要的功能一是土壤作为一项极其宝贵的自然资源,是农业生产的基础,二是土壤对于外界进入的物质具有同化和代谢能力。由于土壤具有这种功能,所以人们肆意开发土壤资源,同时将土地看作人类废物的垃圾场,而忽略了对土地资源的保护。一、土壤污染的定义(一)土壤背景值土壤背景值是指未受或少受人类活动,特别是人为污染影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。研究土壤背景值具有重要的实践意义:因为污染物进入土壤环境之后的组成、数量、形态和分布变化,都需要与环境值比较才能加以分析和判断,所以土壤背景值是土壤环境质量评价,特别是土壤污染综合评价的基本依据;是研究和确定土壤环境容量,制定土壤环境标准的基本数据;也是研究污染元素和化合物在土壤环境中的化学行为的依据。一、土壤污染的定义(二)土壤环境容量土壤环境容量是针对土壤中的有害物质而言的。它是指在人类生存和自然生态不致受害的前提下,土壤环境单元所容许承纳的污染物质的最大数量或负荷量。简而言之,土壤环境容量实际上是土壤污染起始值和最大负荷值之间的差值。(二)土壤环境容量土壤环境容量能够在土壤环境质量评价,制订污水灌溉水质标准、污泥施用标准、微量元素累积施用量等方面发挥作用。
土壤污染是指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,而给生态系统乃至人类造成危害的现象。土壤环境中污染物的输入、积累和土壤环境的自净作用是两个相反而又同时进行的对立、统一的过程,在正常情况下,两者处于一定的动态平衡。(三)土壤污染的定义
一、土壤污染的定义(三)土壤污染的定义从土壤污染概念来看,判断土壤发生污染的指标:一是土壤自净能力,二是动植物直接、间接吸收而受害的临界浓度。污染判定:从土壤污染的概念来看,判断土壤是否发生污染有两个指标:一是土壤背景值(或本底值):土壤中某元素的平均含量超过背景值,即发生了土壤污染。二是生物指标,土壤中某有害元素或污染物含量较高时,被植物吸收的量也相应增加,可引起植物的一系列反应,土壤微生物区系会发生变化,受污染的植物被人们食用后会对人体健康产生不良影响,上述植物、微生物及人体受到的危害程度等均可作为度量污染的生物指标。按土壤自净作用机理的不同,可分为:物理净化作用(如农药的挥发扩散)物理化学净化作用(如离子交换吸附)化学净化作用(如酸的中和)生物净化作用(如有机物的生物降解)26土壤的自净能力1.物理净化作用土壤是一个多相的疏松多孔体,犹如天然的大过滤器,固相中的胶态物质——土壤胶体又具有很强的表面吸附能力,因而,进入土壤中的难溶性固体污染物可被土壤机械阻留,而可溶性污染物又可被土壤水分稀释从而使得毒性减小,或被土壤固相表面吸附(指物理吸附),也可能随水迁移至地表水或地下水层;某些污染物可挥发或转化成气态物质在土壤孔隙中迁移、扩散,有时甚至迁移入大气。这些净化作用都是物理过程。272.物理化学净化作用指污染物的阳、阴离子与土壤胶体上原来吸附的阳、阴离子之间的离子交换吸附作用。污染物的阳、阴离子被交换吸附到土壤胶体上,降低了土壤溶液中这些离子的浓度,并相对减轻了有害离子对植物生长的不利影响。一般土壤中带负电荷的胶体较多,因此,一般土壤对阳离子或带正电荷的污染物的净化能力较强。283.化学净化作用凝聚与沉淀反应、氧化还原反应、配合—螯合反应、酸碱中和反应、置换反应、水解、分解和化合反应,或者由太阳辐射能和紫外线等能流引起的光化学降解作用等。通过这些化学反应,污染物或者转化成难溶性、难解离性物质而危害程度和毒性减小,或者分解为无毒物或营养物质,这些净化作用统称为化学净化作用。294.生物净化作用土壤中存在着大量依靠有机物生活的微生物,如细菌、真菌、放线菌等,它们有氧化分解有机物的巨大能力。当进入土体后,污染物在这些微生物体内酶或分泌酶的催化作用下,会发生各种各样的分解反应,这些反应统称为生物降解作用,这是土壤环境自净作用中最重要的净化途径之一。30(一)土壤环境污染物土壤环境污染物:把输入到土壤环境中的足以影响土壤环境正常功能,降低作物产量和生物学质量,有害于人体健康的物质,统称为土壤环境污染物质。根据污染物的性质,把土壤环境污染物质大致分为无机污染物和有机污染物两大类。31无机污染物无机污染物主要有重金属和放射性核素物质,以及有害的氧化物、酸、碱、盐、氟等。重金属和放射性物质污染最难彻底清除,对人体最具潜在危害性。重金属:重金属指比重大于5.0g/cm3的金属元素。一般指汞、镉、铅、铬、锌、铜、钴、镍、锡、钡、锑等,从毒性角度通常把砷、铍、锂、硒等也包括在内。目前最受关注的5种重金属元素是汞、砷、镉、铅、铬。32CompanyLogo有机污染物有机污染物主要有人工合成的有机农药、酚类物质、氰化物、石油、稠环芳烃、洗涤剂,以及有害微生物、高浓度耗氧有机物等;有机氯农药、有机汞制剂、稠环芳烃等是性质稳定不易分解的有机物,在土壤环境中易积累并造成污染危害。33(二)土壤环境污染源根据污染物的来源不同,污染源大致分为:工业污染源:指工矿企业排放的废水、废气、固体废物(工业“三废”)。一般直接由工业“三废”引起的土壤污染属点源污染。而引起的大面积土壤污染往往是间接的、复杂的,并需经长期作用使污染物在土壤环境中积累才能造成。如将固体废物、污泥等作为肥料施入农田,或由于大气、水体污染所引起的土壤环境二次污染等会使大面积土壤污染。农业污染源:主要指由于农业生产本身的需要而人工施入土壤的化学农药、化肥,以及残留于土壤中的农用地膜等。生物污染源:指含有致病的各种病原微生物和寄生虫的生活污水、医院污水、垃圾以及被病原菌污染的其他水体等。34二、土壤污染的类型和来源
(一)土壤污染物的分类
1.化学污染物2.物理污染物3.生物污染物4.放射性污染物二、土壤污染的类型和来源(二)污染物的来源
1.污水灌溉2.酸雨和降尘
3.化肥农药4.固体废物5.汽车尾气三、土壤污染的特点
土壤污染的特点主要有四个:首先,是具有隐蔽性和滞后性。
其次,是具土壤污染有累积性和地域性。
第三,是土壤污染具有不可逆性。第四,是土壤污染治理的艰难性。
四、土壤污染的危害
土壤是各种污染物最终的“宿营地”,土壤通过对污染物的吸附、固定形成了对污染物的富集作用。世界上90%的污染物最终滞留在土壤内。
四、土壤污染的危害植物从土壤中选择吸收必须的营养物,同时也被动地、甚至被迫地吸收土壤释放出来的有害物质。土壤污染主要是通过它的产品—植物表现其危害。
四、土壤污染的危害土壤污染的危害主要有以下:
1.土壤污染导致食物品质不断下降2.土壤污染危害人体健康3.土壤污染导致严重的经济损失4.土壤污染导致其他环境问题
土壤污染及其治理
第二节土壤污染及治理第二节土壤污染及治理一、我国土壤污染现状1.土壤重金属污染污水灌溉是我国土壤重金属污染的主因。据我国农业部进行的全国污灌区调查,在约140万hm2的污水灌区中,遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%,其中轻度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,严重污染的占8.4%。第二节土壤污染及治理一、我国土壤污染现状2.土壤有机污染
六六六和DDT作为高残留率农药于1983年已停止生产,随着时间的推移,土壤中已几乎检测不到这两种剧毒农药的残留,但在鱼类身上检测出的含量却比土壤中高出了近100倍,而到了夜鹭、白鹭的鸟卵中,这个含量被放大了100~200倍。
第二节土壤污染及治理一、我国土壤污染现状3.土壤的放射性污染随着核技术在工农业、医疗、地质、科研等各领域的广泛应用,越来越多的放射性污染物进入到土壤中,这些放射性污染物除可直接危害人体外,还可以通过生物链和食物链进入人体,在人体内产生内照射,损伤人体组织细胞,引起肿瘤、白血病和遗传障碍等疾病。第二节土壤污染及治理一、我国土壤污染现状4.汽车尾气对土壤的污染汽车尾气中的含铅物质对土壤的污染逐渐加重,在道路两侧尤为严重。
铅污染主要集中在表层30厘米的土壤,而这一深度往往正是农作物根系生长的深度,这直接导致蔬菜等农作物中铅含量严重超标。
第二节土壤污染及治理二、土壤污染治理
第二节土壤污染及治理二、土壤污染治理
(二)土壤污染治理措施1.科学地进行污水灌溉2.合理使用农药,重视开发高效低毒低残留农药3.合理施用化肥,增施有机肥4.施用化学改良剂第二节土壤污染及治理
二、土壤污染治理
(三)土壤修复技术20世纪70年代后期,以土壤环境化学为基础的土壤治理技术应运而生。这项技术不仅对土壤污染进行治理使其不危及人类健康,更着力于恢复土壤的功能,因而名为土壤修复技术。第二节土壤污染及治理(三)土壤修复技术土壤修复利用物理、化学、数学、生物、信息和管理等科学技术原理和方法,主要研究土壤污染监测与诊断,污染土壤中污染物时空分布、环境行为及形态效应;研究污染土壤生态健康风险和环境质量指标;研究污染物容纳、遏制、消减,净化方法及其过程和机理;研究土壤修复的安全性、稳定性及标准;研究修复后提供污染土壤及其修复过程的风险评估方法和标准,创建土壤污染控制和修复理论、方法和技术及其工程应用于管理开发,为土壤资源可持续利用、农产品安全、环境保护、人类健康保障提供理论、方法、技术及工程示范。第二节土壤污染及治理(三)土壤修复技术土壤污染修复包括物理修复、化学修复和生物修复。从污染土壤的类型和优先修复的目标污染物上,重金属污染土壤修复和有机污染土壤修复是研究重点。51植物修复技术植物修复技术是指直接利用各种活体植物,通过提取、降解和固定等过程清除环境中的污染物,或者消除污染物的毒性,土壤的原位处理。52植物修复去除污染物的方式植物提取:植物直接吸收污染物并在体内蓄积,植物收获后才进行除处理植物降解:植物本身及其相关微生物和各种酶系将有机污染物降解为小分子的二氧化碳和水,或者转化为无毒的中间产物。植物稳定:植物在与土壤的共同作用下,将污染物固定并降低其生物活性,以减少其对生物与环境的危害。植物挥发:植物挥发时与植物吸收相连的,它是利用植物的吸收、积累、挥发而减少土壤的挥发性的污染物53二、植物修复金属污染的方式1)植物固定指利用植物和其他一些添加物使环境中的金属流动性降低,生物可利用性下降,降低金属对生物的毒性。该法只是暂时将金属固定,并没有彻底去除环境中的金属。2)植物挥发指植物将污染物吸收到体内后又将其转化为气态物质,释放到大气中。该法只适用于挥发性污染物。3)植物吸收指利用能耐受并可过量积累金属的植物吸收环境中的金属离子,将它们输送并贮存在植物体的地上部分。需要选择能耐受并可过量积累金属的植物种类。CompanyLogo54CompanyLogo55三、植物修复污染物的机理和过程植物对有机污染物的直接吸收作用植物释放分泌物和酶强化根区的矿化作用CompanyLogo56蜈蚣草CompanyLogo57超积累植物重金属超量,是指能够超量吸收和积累重金属的植物,超积累植物体内的重金属含量要达到一般植物的100倍以上CompanyLogo58蜈蚣草CompanyLogo59蜈蚣草CompanyLogo60蜈蚣草CompanyLogo61商陆CompanyLogo62商陆CompanyLogo63商陆CompanyLogo64东南景天广西农民通过种植东南景天来治理遭重金属污染的土壤CompanyLogo65东南景天CompanyLogo66东南景天CompanyLogo67CompanyLogo68东南景天CompanyLogo69华南植物园发现利用高生物量牧草籽粒苋修复镉污染农田效果显著CompanyLogo70华南植物园发现利用高生物量牧草籽粒苋修复镉污染农田效果显著CompanyLogo71CompanyLogo72CompanyLogo73龙葵CompanyLogo74龙葵CompanyLogo75植物修复总结——优点与传统的修复技术相比,植物修复是一种容易接受、成本低、技术要求低的修复方法,它可应用于空气、地表水、地下水、土壤中污染物的修复。植物修复技术可清除的污染物包括无机污染物如氮、磷、重金属等;有机污染物如农药、炸药、有机氯化物、杀虫剂、除草剂等。CompanyLogo76植物修复总结——缺点要求植株具有高的生物量;对污染物的耐受性要高;受植物根系分布的限制;受气候、土质等的影响;清除污染物所需的时间长;转基因技术的应用可能会造成潜在的环境污染等等。但随着各方面研究和实践的深入,它必将得到广泛推广与应用,并为环境保护和治理工作带来新的前景与希望。CompanyLogo77第三节化学氧化技术化学氧化修复技术是利用氧化剂的氧化性能,使污染物氧化分解,转变成为无毒或者毒性较小的物质,从而消除土壤和水环境中的污染。常用氧化剂:高锰酸钾、臭氧、过氧化氢、Fenton试剂CompanyLogo78二、高锰酸钾氧化技术CompanyLogo79三、臭氧氧化技术臭氧氧化有机污染物的机理:
臭氧分子的直接氧化反应1、打开双键发生加成反应
2、亲电反应3、亲核反应自由基反应:臭氧在碱性环境中,产生活泼的自由基,与污染物发生反应
CompanyLogo80四、过氧化氢及Fenton氧化技术过氧化氢:绿色氧化剂,其分解产物为水和二氧化碳,不产生二次污染。无论在酸性和碱性环境中都是强氧化剂。Fenton试剂:在天然或者人为添加的亚铁离子,与过氧化氢发生作用,能够产生高反应活性的羟基自由基的试剂。CompanyLogo81CompanyLogo82影响Fenton反应的主要条件pH值的影响过氧化氢浓度的影响催化剂(Fe2+)的影响反应温度的影响CompanyLogo83
利用电动力学原理对受污染土壤进行修复的方法称为电动力学修复。将电极插入受污染的地下水及土壤区域,施加直流电,形成直流电场,污染物向两极迁移,最终富集在电极区得到集中处理或分离。
电动力学修复:CompanyLogo84可渗透反应格栅技术是以活性填料组成的构筑物,垂直立于地下水水流方向,污水流经反应格栅,通过物理的、化学的及其生物的反应,使污染物得以有效去除的地下水净化的技术。物理过程:吸附机理。活性填料:硅酸盐、铝硅酸盐矿物、沸石、煤飞灰、活性碳、粘土、橡胶屑、聚乙烯高分子材料。
生物过程
活性填料:堆肥材料、泥炭、活性污泥、锯木屑CompanyLogo85Fe—PRB以零价Fe为反应活性填料依靠化学过程去除污染物,可用于可还原性有机污染物、可还原无机阴离子,如:硫酸根、硝酸根及重金属离子的去除。
反应机理:还原降解、还原沉淀、吸附、共沉淀、表面络合等化学过程。CompanyLogo86表面活性剂及其共溶剂淋洗技术化学清洗法:利用水力压头推动清洗液通过污染土壤而将污染物从土壤中清洗出去,然后再对含污染物的清洗液进行处理。清洗液为:某种络合剂、表面活性剂及共溶剂,或者就是清水。
1、利用表面活性剂的增溶、增流作用2、利用相似相溶的原理,共溶剂CompanyLogo按商業原則合組公司經營跨境基建
我們認為,以商業原則,以入股方式組成公司,經營珠三角或跨境的基建發展項目,是既有效率而又可避開各種繁文縟節的可行方法,其優點如下。基建項目屬於資本投資,大部分都可以按商業原則計算成本、回報和風險,如果以這些原則作為商討基礎,中方和港方都可以避開各種政治問題,在商言商探討合作的可行性,雙方既有明確目標,也有清晰的談判標準,比起空泛地討論協調要有效益得多。按商業原則合組公司經營跨境基建正如上述,基建是一個地區能否向前發展的關鍵,涉及龐大利益;說到底,珠三角地區和香港合作,不能純粹談原則,更重要的是雙方怎樣才能均沾利益,達到雙贏目標。要令利益分配均勻、合理,應該用入股方式決定粵港兩地在某一個項目內所佔的權益。成立公司共同管理基建項目,按商業機構的方式經營,也可避免官方的對等談判或公文往來,而且,當基建項目「公司化」之後,粵港雙方可以聘用專業人士而非政府官員出任管理層,為股東謀取最大利益。按商業
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