学习项目2土壤污染与防治.ppt

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1、学习项目二土壤污染与防治 第一节 土壤污染(soil pollution)概述,一、土壤污染的概念及特征 1、土壤污染的概念 人类活动产生的污染物（pollutant）进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象。,土壤被污染的程度主要决定于进入土壤的污染物的数量、强度和土壤自身的净化能力(clarifying capacity)大小，当进入量超过净化力(detergency)，就将导致土壤污染。,2、土壤污染特性(soil polluting property)（1）土壤污染的隐蔽性(invisibility)（2）土壤污染的持久性(persistence)（3）土壤污染的间接有害性(n

2、oxiousness),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，降低其浓度或改变其形态，从而消除污染物毒性的现象。,二、土壤的自净作用(self-purification),土壤自净作用主要有下面三种类型。1、物理自净作用 2、化学和物理化学(physical chemistry)自净作用 3、生物化学净化(biochemical purification)作用,三、土壤背景值(background value)1、土壤背景值的概念 土壤背景值只能代表土壤某一发展、演变阶段的一个相对意义上的数值，即严格按照土壤背景值研究方法所获得

3、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。,2、研究土壤背景值的意义 土壤背景值在土壤污染评价，污水灌溉(wastewaterirrigation)与作物施肥(fertilization)上是一个不可缺少的依据。环境质量评价(environmental quality evaluation)土地资源评价(land resource assessment)国土规划(territorial planning)环境医学(environmental medicine)食品卫生(food hygiene)。,重要的实用意义,3、土壤背景值的应用（见书27页表2-1）,农田施肥,土壤污染评价

4、,土壤环境容量(soil environment capacity),食品卫生(food hygiene),环境医学(environmental medicine),四、土壤环境容量(soil environment capacity)1、环境容量(environmental capacity)指在一定条件下环境对污染物最大容纳量。2、土壤环境容量,指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(Carrying capacity)。土壤环境容量实际上是土壤污染物的起始值和最大负荷量之差。,五、土壤污染的

5、发生及污染物的种类 1、土壤污染的类型 土壤中污染物的来源具有多源性，主要是工业废气、废水、废渣，以及化肥、农药、城市污泥、垃圾，偶尔还有原子武器散落的放射性微粒等。,根据污染物的来源，可将污染分为下列几种类型：（1）水体污染(water body pollution)（2）大气污染(atmospheric pollution)（3）农业污染(agricultural pollution)（4）生物污染(biological pollution)（5）固体废弃物污染(noxious waste pollution),2、土壤污染物的主要种类（1）重金属污染物(heavy metal pollu

6、tion)重金属主要指汞、镉、铅、铬、铜、锌。类金属砷和非金属氟也包括其中。（2）有机污染物(organic pollution)要有有机农药、三氯乙醛(酸)、矿物油类、表面活性剂、废塑料制品，以及工矿企业排放的含有机质的三废。（3）固体废物与放射性污染物(solid waste and radioactive contaminant)按其来源不同，可分为工业固体废物、农业固体废物，放射性固体废物和城市垃圾四类。,第二节 重金属对土壤的污染 及其在土壤中的变化,土壤污染物的种类很多，最突出而又很难降解的有两大类，一是重金属(heavy metal)，二是有机合成农药(synthetic org

7、anic pesticide)。土壤重金属污染物(heavy metal pollutant)主要有铜、铬、镉、砷、汞等。它们在土壤中的活性小，易于积累，土壤一旦被其污染则极难消除。其中镉和砷是极毒的；汞、铅、镍是中等毒性；硼、铜、锰、锌的毒性较低。土壤中的重金属来源主要是“三废”的排放所致。,一、几种主要重金属在土壤中的行为及危害,（一）镉(cadmium)金属镉无毒性，但镉的化合物毒性极大，而且属于积蓄型，引起慢性中毒的潜伏期可达1030年之久。土壤中的镉有水溶性(离子态和络合态)及非水溶性(化学沉淀和难溶络合态)两种，它们随环境条件的变动而互相转化。对作物起危害作用的主要是水溶性镉。在酸

8、性条件下，镉化合物的溶解度增大，毒性增强；在碱性条件下，则形成氢氧化镉沉淀。在氧化条件下，镉的活性或毒性增强。镉在土壤中常会与羟基、氯化物形成络合离子而提高活性。,（二）铬(chrome)金属铬无毒性，三价铬有毒，六价铬毒性更大，还有腐蚀性。对皮肤和粘膜表现为强烈的刺激和腐蚀作用，还对全身有毒性作用。铬对种子萌发，作物生长也产生毒害作用。土壤中的有机质可促进对铬的吸附与螯合作用，同时还有助于土壤中六价铬还原为三价铬。有机质对六价铬的还原作用随土壤pH值的升高而减弱。土壤中粘土矿物对铬有较强的吸附作用，粘土矿物对三价铬的吸附能力为六价铬的30-300倍，且这种吸附作用随pH的升高而减弱。土壤pH

9、值及氧化还原电位均可改变铬的化合物形态。在低Eh值时，Cr6+被还原成Cr3+；而在中性和碱性条件下，Cr3+可以Cr(OH)3 形态沉淀。,（三）砷(arsenic)土壤中的砷多呈砷酸形态，包括砷酸盐(五价)和亚砷酸盐(三价)。无机或有机砷化合物都有毒性，但有机砷对植物的可给性或毒性较弱，且易在土壤中转化为无机态。无机态亚砷酸盐类的毒性比砷酸盐类强。土壤中砷的可给性受pH值的影响很大，在接近中性的情况下，砷的溶解度较低。土壤中的砷酸和亚砷酸随氧化还原电位的变化而相互转化。,（四）铅(plumbum)铅对人体神经系统、血液和血管有毒害作用，并对卟啉转变、血红素合成的酶促过程有抑制作用。早期症状

10、为细胞病变。引起慢性中毒后，出现贫血、高血压、生殖能力和智能减退（特别是儿童脑机能减退）等症状。铅急性中毒的症状为便秘，腹绞痛，伸肌麻痹等。在中性至碱性条件下形成的Pb3(PO4)2和PbCO3 的溶解度很小，植物难以吸收，故在石灰性及碱性土中，铅的污染实际上并不严重。土壤的粘土矿物及有机质对铅也起者强吸附作用，且随土壤pH的增高而增强。,（五）汞(hydrargyrum)汞对作物生长发育的影响主要有抑制光合作用、根系生长和养分吸收、酶的活性、根瘤菌的固氮作用等。植物根系和叶子均可吸收Hg，比较容易吸收的汞有金属汞、Hg2+、乙基汞和甲基汞。无机汞在土壤中的化学沉淀作用很强，因此，无机汞对植物

11、的毒害不很明显。但汞的化合物被还原为金属汞，而以汞蒸气出现时，它就可以自叶面气孔进入植物体。无机汞化合物在嫌气细菌的作用下，可以转化为有机汞化合物，被植物吸收，增强其对植物的汞污染。,(六)锌(zincum)、铜(cuprum)、镍(nickel)、锰(manganese)土壤pH值、有机质含量以及氧化还原条件等显著影响着锌、铜、镍、锰在土壤中的变化。在pH6.5,同时,土壤通气良好时,它们可分别形成植物不易吸收的氧化物或氢氧化物而沉淀。粘土矿物可牢固的吸附锌、铜、镍而使它们失去活性。有机质能对这些离子进行鏊合，从而增加了它们的移动性，植物的吸收可能增加。有机质对它们鳌合能力的大小为铜镍锌锰。

12、,重金属污染,二、土壤性质与土壤重金属污染,1、pH的影响 当土壤中pH值降低某些重金属如铅、铜、锌、铬等易转化为水溶性的重金属盐类，pH值越低其活动度越大，越易于迁移；pH增高，某些重金属则转化为难溶性化合物如CdS、HgS等，pH值越高，它们越易于趋于固定而减低其活性，在土壤中容易积累。类金属砷例外。2、Eh的影响 土壤Eh主要影响在土壤中的各重金属价态变化，以致影响到重金属在土体中的富集量和毒性。3、有机-无机胶体的吸附作用。,第二节 土壤的农业污染(agricultural pollution),一、农药污染(pesticide pollution)1、土壤农药的污染概述 农药在防治植

13、物病、虫、草害和防治传染病害等方面起着重要的作用。土壤是农药的主要承受者，大量而连续地施用，就会造成土壤污染。根据农药防治对象的不同，可将其分为(1)杀虫剂(2)杀菌剂(3)除草剂(4)灭鼠剂,2、农药在土壤中的转化(1)土壤对化学农药的吸附作用。(2)农药在土壤中的挥发、扩散和迁移。(3)化学农药在土壤中的降解作用。,农药对环境的影响 对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染；对生物及人类的危害,滴滴涕在全球环境中的迁移、转化和富集过程简图,农药对人体健康的影响 急性毒作用 对神经的影响 致癌作用 诱发突变 慢性中毒 内分泌系统的影响,农药对除虫害带来的问题对害虫的天敌和其他益虫、益鸟有杀伤

14、作用 使害虫产生抗药性,防止农药污染的途径采取综合防治的方法 搞好农药安全性评价和安全使用标准的制定工作 安全合理地使用现有的农药 发展高效、低毒、低残留的化学农药来代替剧毒和残留性高的农药 加强生物防治并推广无公害的农药,二、化肥污染,1、氮肥对环境的污染（1）对土壤及作物的影响(硝酸盐及亚硝酸盐的毒性)（2）造成水体的富营养化(eutrophication),2、磷肥对环境的污染 施入土壤中的磷肥除少部分被作物吸收利用外，大部分被土壤所固定，磷肥因其本身含有各种污染物质，从而造成土壤、作物的污染。主要有以下几种：（1）重金属污染（2）氟污染（3）放射性污染（4）造成水体的富营养化,第三节

15、土壤污染的防治,土壤污染的防治要贯彻以防为主的方针：首先控制和消除土壤污染源，即控制工业和城市“三废”的排放，合理施用农药、化肥等农用物资。其次，对已污染的土壤，要采取一切措施，消除土壤中的污染物或者提高土壤环境容量，控制土壤中污染物的迁移转化，使之不能进入或微量进入食物链，不致造成对人体健康和农业生产的危害。,一、土壤污染的预防措施(preventive measure)执行国家有关污染物的排放标准 建立土壤污染监测、预测与评价系统 发展清洁生产,清洁生产,清洁生产是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。内涵清洁生产从本质上来说，就是对生产过程与产

16、品采取整体预防的环境策略，减少或者消除它们对人类及环境的可能危害，同时充分满足人类需要，使社会经济效益最大化的一种生产模式。,二、污染土壤的治理措施 1、重金属污染土壤的治理措施 土壤中重金属的显著化学行为是不移动性、累积性，具有不可逆性的特点。因此，对受重金属污染土壤的治理要根据污染程度的轻重进行改良。从降低重金属的活性，减小它的生物有效性入手，加强土、水管理。,重金属污染土壤的治理措施：（1）通过农田的水分调控，调节水田土壤Eh值来控制土壤重金属的毒性（2）施用石灰、有机物质等改良剂 重金属的毒性与土壤pH关系密切。（3）客土（4）生物修复(biological reserve),2 有机

17、物（农药）污染土壤的防治 对于有机物、农药污染的土壤，除合理施用农药、采用病虫害综合防治，改进农药剂型等以预防为主的系列技术措施外，对污染土壤的治理应从加速土壤中农药的降解入手。其中采取以下措施：（1）增施有机肥料，提高土壤对农药的吸附量，减轻农药对土壤的污染。（2）调控土壤pH和Eh,加速农药的降解。,土壤退化及其保护,土壤退化由于自然的，特别是人为的原因，使土壤生态系统的组成、结构和功能受到影响或破坏（如，自然植被的破坏或丧失、土壤生物区种群组成的明显变化、物种的消失；土壤侵蚀、荒漠化、盐渍化、沼泽化或潜育化、酸化、肥力下降等）而使土壤固有的物理、化学和生物学特性和状态发生改变，导致土壤生

18、态系统功能、生产潜力和环境质量的等级或状况下降，均属土壤退化现象。,世界土地荒漠化的基本状况荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半潮湿、湿润地区，由于气候变化和人类活动的各种因素所造成的土地退化，土地生物和经济生产减少，甚至基本丧失。受荒漠化最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度,我国国土荒漠化的数据：全国1/4以上的国土荒漠化；每年因荒漠化造成的直接经济损失达540亿元；荒漠化潜在发生区域面积331.7万平方公里(占国土面积34.6%)；荒漠化土地面积262万平方公里(占国土面积27.3%)；荒漠化涉及18个省、市、自治区的471个县、旗、市；荒漠化面积前三位：新疆(39.8%)，内

19、蒙古(25.1%)，西藏(16.6%),总占81.5%,2.土地荒漠化的成因和危害 成因：自然因素：指异常的气候条件，特别是严重 的干旱条件；人为因素：主要是指过度放牧、乱坎滥伐、开垦草地。危害：土地生产力的下降和随之而来的农牧业减产，严重的会产生生态难民,防治荒漠化的基本途径和策略 制定经济发展和资源保护一体化政策；逐步建立合理的土地使用权制度体系；合理管理和使用水资源；合理规划和使用耕地和草地。控制农垦、防止过牧，因地制宜地营造防风固沙林、种灌植草，建立生态复合经营模式。,水土流失,土壤侵蚀系指主要在水、风等营力作用下，土壤及其疏松母质(特别是表土层)被剥蚀、搬运，堆积(或沉积)过程。根据

20、其营力作用，又将土壤侵蚀分为水蚀和风蚀两大类型。,土壤侵蚀不仅使肥沃表土层减薄，养分流失，蓄水保水能力减弱，最终将使表土层直至全部土层被侵蚀，成为贫瘠的母质层，甚至成为岩石裸露的不毛之地。土壤侵蚀还使区域生态恶化，影响河流水质和水库的寿命。,防治土壤侵蚀的措施有：因地制宜地开展植树造林，植灌和植草与自然植被保护和封山育林相结合，生物措施与工程措施相结合；水土保持与合理的经济并发相结合，并以小流域为治理单元逐步进行综合治理。,土壤盐碱化,土壤盐渍化或盐碱化作为一种土壤退化现象，系指由于自然的或人为的原因，使地下潜水水位升高、矿化度增加、气候干旱、蒸发增强，而导致的土壤表层盐化或碱化过程增强，表层

21、盐渍度或碱化度加重的现象。它主要发生于干早、半干旱、半湿润和滨海平原的洼地区。,盐碱土和次生盐渍化的防治措施有：实施合理的灌溉排水制度；调控地下水位，精耕细作；多施有机肥；改善土壤结构；减少地表蒸发；选择耐盐碱作物品种；此外，对碱土增施石膏等，不但可防治次生盐渍化，而且发挥盐碱土资源的潜力，扩大农用土地面积，改善盐碱地区的生态环境。,土壤沼泽化,土壤沼泽化或潜育化是指土壤上部土层 l m内，因地表或地下长期处于浸润状态下，土壤通气状况变差有机质因不能彻底分解而形成一灰色或蓝灰色潜育土层，称为沼泽化或潜育化。它是常发生于我国南方水稻种植地区的土壤退化现象。,土壤沼泽化降低了有机质的转化速度，使土

22、壤中还原性有害物质增加，土壤温度降低、通气性差，土壤微生物活性减弱等。防治土壤沼泽化的途径，应首先从生态环境治理人手，如开沟排水、消除渍害；第二，多种经营，综合利用，因地制宜。其治理模式有稻田-水产养殖系统；水旱轮作；合理施用化肥，多施磷、钾、硅肥。,土壤酸化,土壤酸化系指由于人为活动使土壤酸度增强的现象，叫做土壤酸化。土壤酸化结果，首先使土壤溶液中H+浓度增加。土壤pH值下降，继而增强了钙、镁、磷等营养元素的淋浴作用；其次，随着溶液中H+数量增加，H+开始交换吸附性A1+等，而使A1+等重金属离子的活性和毒性增加，导致土壤生态环境恶化。,对土壤酸化要针对原因进行防治，对施酸性肥料引起的酸化，

23、要合理施肥，不施偏酸性化肥；对因矿山废弃物而引起的土壤酸化，要采取妥善处理尾矿，消灭污染源，以及施石灰中和等措施；对因酸沉降而引起的土壤酸化，要从根本上控制酸性物质的排放量，即控制污染源。对酸化土壤的重要改良措施是施加石灰，中和其酸性和提高土壤对酸性物质的缓冲性；水旱轮作、农牧轮作也是较好的生态恢复措施。,实验室质量保证,一、名词解释 准确度 精密度 灵敏度 空白试验 校准曲线 检测限 测定限,准确度,准确度是用一个特定的分析程序所获得的分析结果（单次测定值和重复测定值的均值）与假定的或公认的真值之间符合程度的度量。它是反映分析方法或测量系统存在的系统误差和随机误差两者的综合指标，并决定其分析

24、结果的可靠性。准确度用绝对误差和相对误差表示。,精密度,精密度是指用一特定的分析程序在受控条件下重复分析均一样品所得测定值的一致程度，它反映分析方法或测量系统所存在随机误差的大小。极差、平均偏差、相对平均偏差、标准偏差和相对标准偏差都可用来表示精密度大小，较常用的是标准偏差。,灵敏度,分析方法的灵敏度是指该方法对单位浓度或单位量的待测物质的变化所引起的响应量变化的程度，它可以用仪器的响应量或其他指示量与对应的待测物质的浓度或量之比来描述，因此常用标准曲线的斜率来度量灵敏度。灵敏度因实验条件而变。,空白试验,空白试验又叫空白测定,是指用蒸馏水代替试样的测定。其所加试剂和操作步骤与试验测定完全相同

25、。空白试验应与试样测定同时进行，试样分析时仪器的响应值（如吸光度、峰高等）不仅是试样中待测物质的分析响应值，还包括所有其他因素，如试剂中杂质、环境及操作进程的沾污等的响应值，这些因素是经常变化的，为了了解它们对试样测定的综合影响，在每次测定时，均进行空白试验，空白试验所得的响应值称为空白试验值。,校准曲线,校准曲线是用于描述待测物质的浓度或量与相应的测量仪器的响应量或其他指示量之间定量关系的曲线。校准曲线包括“工作曲线”（绘制校准曲线的标准溶液的分析步骤与样品分析步骤完全相同）和标准曲线（绘制校准曲线的标准溶液的分析步骤与样品分析步骤相比有所省略，如省略样品的前处理)。,检测限,某一分析方法在给定的可靠程度内可以从样品中检测出的待测物质的最小浓度或最小量。所谓检测是指定性检测，即断定样品中确定存在浓度高于空白值的待测物质。,测定限,测定限分测定下限和测定上限。测定下限是指在测定误差能满足预定要求的前提下，用特定方法能够准确地定量测定待测物质的最小浓度或量；测定上限是指在测定定误差能满足预定要求的前提下，用特定方法能够准确地定量测定待测物质的最大浓度或量。,课堂练习,下列数据有几位有效数字,5.096（）1.5*104（）6500000（）0.001026（）13.0620（）PH=11.02（）,