第六章-土壤环境污染研究中的几个问题
第六章设施土壤环境及调控
连作与自毒作用、土传病害间的关系
根系分泌物：通过根向生长基质中释放的有机物的总称。 根系分泌物的对土壤养分有效性的影响： （1）增加土壤与根系接触程度； （2）对养分有化学活化作用； （3）增加土壤团聚体结构的稳定性，改善根际缓冲性能。 但如果根系长期分泌同一种物质就会影响土壤中微生物 和化感物质的种类和数量，破坏土壤微生物相互间平衡。
化感作用：植物通过向环境释放特定的次生物质 从而对邻近其它生物(含微生物及其自身)生长发 育产生的有益或有害的影响。
• 化感物质影响作物的方式：
化感物质首先作用于植物根细胞的细胞膜， 通过细胞膜功能的改变进而影响植物的生理生化 代谢活动，最终抑制植物的生长发育。
• 化感物质进入环境的途径： 1、挥发：植物活体的地上部分或枯落物通过分解释放乙烯
• 微生物多样性分析发现，长时间连作后， 土壤有由细菌型向真菌型转变的特点
• 设施土壤微生物量较露地土壤有不同程度提高， 且变化幅度大 • 土壤微生物量碳、氮逐渐增加，在设施种植4年左 右达最高，此后则有不同程度的降低，而微生物 量磷在2年时即出现最大值。 • 设施土壤中速效养分含量过高，使土壤微生物生 长与活性受到了一定程度的抑制。 • 设施栽培中应该注意根据作物的需肥性及土壤养 分含量科学计算施肥量，并采取合理的耕作栽培 管理措施调节土壤微生态环境，促进微生物对速 效养分的吸收。
、萜类等挥发性物质的形式释放化感物质，直接或间接影响 其他生物生长。
2、淋溶：水溶性的化感物质经雾、降水或露水等淋洗或从
植物表面淋溶转移、扩散到土壤中，对其他植物生长产生直 接或间接作用。
3、分泌：植物通过根系分泌，将化感物质释放到根际土壤
中，直接或间接影响周围其他植物生长
4、腐释：植物残体经腐烂后直接释放出化感物质或由于土
第六章 污染土壤修复原理与方法-化学修复
因此，减少修复时间和处理费用。
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四 原位化学还原与脱氯修复技术
主要包括： l 概述； l 还原剂； l 系统设计； l 原位化学可渗透反应处理墙。
40
1 概述
Ø原位化学还原与脱氯修复技术（in-situ chemical reduction and reductive dehalogenation remediation）
l 过氧化氢 l 高锰酸盐 l 臭氧
27
28
Ø 氧化剂的分散技术
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氧化剂的分散技术
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氧化剂的分散技术
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3 H2O2 作为氧化剂的化学氧化修复技术
Ø双氧水曾一度作为一种氧源用于土壤生物修复以促进微生物 的生长，后来它又被用作氧化剂处理土壤中的有机氯化物。 Gates等将双氧水投加到含有TCE和PCE的酸性粘土中，虽然投 加量达到了25.5g／kg土，但反应后PCE的降解率只有48％， TCE的降解率低于72％。
Ø为了提高双氧水的氧化能力，人们开始尝试加入亚铁离子， 形成Fenton试剂，使其在酸性条件下发生以下反应生成 H0·自由基。H0·自由基是一种很强的氧化剂，具有很高的 电负性或亲电子性，可通过脱氢反应、不饱和烃加成反应、 芳香环加成反应及与杂原子氮、磷、硫的反应等方式与烷烃、 烯烃和芳香烃等有机物进行氧化反应
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49
50
Ø 反应墙的构筑
处理墙既可以是简单的反应室，也可以是烟囱-门形状。
a) Continuous Barrier (CRB)
b) Funnel-and-gate (F&G) system 51
第六章 环境污染的生物监测
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2、监测氟化氢的植物有：杏树（Prunus armeniaca）、北美黄杉
（Pseudotsuga menziesii）、美国黄松（Pinus ponderosa）、唐菖蒲 （Gladiodus hortulanus）、小苍兰（Freesia hybrida）以及地衣等。
举例：在磷肥厂附近放置氟化物监测植物唐菖蒲，监测磷肥厂周围大 气的氟污染状况。如果几天以后，唐菖蒲出现了典型的氟化物危害症 状（叶片先端和边缘产生淡棕黄色片状伤斑），表明该厂周围已被氟
水渗出并起皱。这几种症状可以单独出现，也可能同时出现。
随着时间推移，症状继续发展，成为比较明显的失绿斑，呈灰 绿色，然后逐渐失水干枯，直至出现显著的坏死斑。
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2、监测二氧化硫的植物有一年生早熟禾、芥菜、堇菜、百日草 （Zinnia eleguns）、欧洲蕨（Idium pter）、苹果树（Malus）、 颤 杨 （ Populus tremuloides ） 、 美 国 白 蜡 树 （ Fraxinus americana ） 、 欧 洲 白 桦 （ Betula pendula ） 、 紫 花 苜 蓿
最广的方法。
需要区分的两个概念
指对环境中的污染物能产生各种定
指示植物
性反应，指示环境污染物的存在。
监测植物
不仅能够反映污染物的存在，而且能 够反映污染物的量。
监测生物必然是指示生物，同时它还 要回答环境中污染物多少的问题。
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第二节
大气污染的生物监测
大气污染的生物监测的慨念：利用生物对大气污染的这些
发育，并且加速植物组织的老化。
2、 监测C2H4的植物通常有兰花（Cattleya spp.）、麝香石竹 （Dianthus caryaphyllus）、黄瓜（Cucumis sativus）、西红柿 （Lycopersicon esculentum）、万寿菊（Tagetes erecta）、皂荚
第六章 环境质量评价概述
（3）几何型多因子环境质量评价指数：
I=
(maxIi ) * (aveIi )
I=
(maxIi ) 2+ (aveIi )2 2
第六章 环境质量评价
（4）环境质量综合评价指数： 均权型：
1 Q= ∑Ik n k=1
n
计权型：
∑ Q = WkIk
k=1
n
总结： I值越大环境质量越差；
I<1时符合标准； I>1时超标； I=1时处于临界状态。
第六章 环境质量评价
得分 项目 COD DO 总氰化物 挥发酚 石油类 总铅 总汞 总砷 总镉 铬
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 +
权重 0.18 0.01
+ + + + + + + + +
0.02 0.05 0.07 0.09 0.11 0.13 0.15 0.16
第六章 环境质量评价
第六章 环境质量评价
第六章 环境质量评价
一、环境质量的概念
（一）两种概念
（二）环境质量变化特征
第六章 环境质量评价
（一）两种描述
1、环境质量是环境状态惯性大小的表示
2、环境质量是环境状态品质优劣的表示
第六章 环境质量评价
（二）环境质量的变化动因
1、人类活动导致环境质量变化
环节：人为作用→环境参数变化→环境质量变异 作用类型：直接作用和间接作用 环境反作用：正负反馈效应（具有滞后性）
第六章 环境质量评价
五、环境质量评价方法
（一）污染源评价 （二）评价参数确定 （三）环境质量指数评价 （四）环境质量分级
第六章 环境有机污染物的色谱法分析
第六章 环境有机污染物的色谱法分 析
第一节 概述
一、我国优先控制的有机污染物
在我国环境优先控制污染物的“黑名单”中， 有卤代（烷、烯）烃类（10种）、苯系物类（6 种） 、氯代苯类（4种） 、多氯联苯类（1种） 、 酚类（6种） 、硝基苯类（6种） 、苯胺类（4 种） 、多环芳烃类（7种） 、酞酸酯类（3种） 、 农药类（8种） 、丙烯睛类（1种） 、亚硝胺类 （2种）共12类58种有机污染物，环境有机污染 物的分析主要是对这些物质的分析。
3. 载气及流速的选择 首先，必须考虑检测器的适应性。 TCD常用H2、He和N2作载气；FID 和FPD（常用N2作载气，H2作燃气，空气 作助燃气； ECD常用N2作载气。 其次，应考虑载气流速的大小。 在实验条件下，作一条塔板高度H和载 气流速μ曲线，在曲线最低点，找到最佳流 速μ最佳，此时，塔板高度H最小，柱效最 高。
若质谱库中没有这种化合物，还必须 配合其他分析手段，如元素分析、红外光 谱分析、核磁共振波谱分析等，才能得出 最终的结论。 质谱法的特点是鉴别能力强、灵敏度 高、响应速度快，不足之处是，它仅适于 作单一的纯样品的定性分析。而实际样品， 尤其是环境样品是很复杂的混合物，质谱 法不能直接对它们进行分析。
中应用有限。
《土壤污染与防治》资料
《土壤污染与防治》复习资料第一章绪论1.土壤污染危害的特点特点：①隐蔽性和滞后性②累积性和地域性③不可逆性和长期性（重金属及一些有机物）④治理难和周期长2.土壤污染危害对生态环境的影响①土壤污染对水质的影响土壤受到污染后，重金属以及可溶性污染物等容易在水力作用下，被淋洗进水体中，引起地下水污染，和生态系统退化等其他次生生态环境问题；另一些悬浮物及其他所吸持的污染物，可随地表径流迁移，造成地表水的污染。
②土壤污染对大气质量的影响土壤环境受到污染后，含污染物浓度较高的污染表土容易在风力的作用下进入到大气环境中，随风吹扬到远离污染源的地方，扩大了污染面，导致大气污染生态问题。
第二章土壤污染1.土壤自净作用土壤的自净作用：是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、物理化学和生物化学反应过程，降低其浓度或改变其形态，从而消除污染物毒性的现象。
类型：①物理净化作用②物理化学净化作用③化学净化作用④生物净化作用2.土壤基本理化性状与土壤污染物转化的关系（重点：土壤组成与污染物毒性，土壤酸碱性与污染物转化，土壤氧化还原状况与污染物转化和毒性）⑴土壤组成与污染物毒性污染物毒性和形态的一般关系：土壤中某污染物的水溶态或交换态有效浓度越大，其对生物的毒性较大，而专性吸附态、氧化物态或矿物固定态含量越高，则其毒性越小。
①黏粒矿物吸附与污染物毒性②有机质对污染物毒性的影响⑵土壤酸碱性与污染物转化和毒性⑶土壤氧化还原状况与污染物转化和毒性土壤是一个复杂的氧化还原体系，存在着多种有机、无机的氧化、还原态物质。
一般土壤空气中的游离氧、高价金属离子为氧化剂，土壤中的有机质及其厌氧条件下的分解产物和低价金属等为还原剂。
土壤氧化还原状况（Eh）影响土壤中的微生物活动、易分解有机质含量、易氧化和易还原的无机物质的含量、植物根系的代谢作用及土壤pH等。
第三章无机物污染物对土壤的污染1.土壤重金属污染特点①形态多变②易积累③不能被降解而消除2.Tessier定义的土壤中重金属的形态及提取方法①水溶态，以去离子水提②交换态，以1mol/LMgCl2溶液为提取剂（室温振荡1小时）③碳酸盐结合态，以1mol/L NaAc-HAc（pH5.0）缓冲液为浸提剂④锰铁氧化结合态，以0.04mol/LNH2OH·HCl为浸提剂⑤有机结合态，以0.02mol/LHON3+30%H2O2溶液为浸提剂⑥残留态，以HClO4-HF消化3.汞、镉、铬和砷在土壤环境中存在的主要形态及其毒性比较⑴汞土壤中的汞按其化学形态可以分为金属汞、无机化合态汞、有机化合态汞。
06第六章土壤溶液与土壤反应
pH ＜5.0 5.0-6.5 6.5-7.5 7.5-8.5 ＞8.5
级别 强酸 酸性 中性
碱性 强碱
1998年全国科学技术名词审定委员会公布的土壤 学名词中规定：酸性土 pH值＜6.5，中性土pH值 6.5～7.5，碱性土pH值＞7.5。
我国土壤酸碱反应的地区性差异 “南酸北碱” 。
2、潜在酸度
第六章 土壤溶液与土壤反应
第一节 土壤溶液及其组成 第二节 土壤酸碱反应及其调节 第三节 土壤氧化还原反应 要点：
❖土壤溶液、组成及影响因素 ❖土壤酸碱性的成因、衡量指标、影响因素 ❖土壤酸度的类型 ❖土壤的缓冲作用 ❖土壤氧化还原过程及其影响因素 ❖土壤酸碱性、氧化还原状况与土壤肥力的关系
第一节 土壤溶液及其组成
植 物 养 分 有 效 性 与 p
H 关 系
（二） 土壤酸碱性对土壤物理性质的影响 土壤过酸或过碱，结构性变差，粘重，土壤水、气、 热不协调。 （三） 土壤酸碱性对土壤生物的影响
❖细菌放线菌较适宜中性至微碱 ❖多数植物适于中性至微酸性 水稻6.0～7.5 麻类6.0～7.0 小麦6.5～7.5 花生6.0～7.5 棉花6.0～8.5 芝麻6.0～7.5 油菜6.0～7.5 烟草5.0～7.5 玉米6.0～7.5 瓜类6.0～8.5 红苕6.0～7.5 蕃茄6.0～7.0 土豆4.5～7.5 茶树4.5～6.0 豆类6.0～8.5 油茶4.5～6.0
（一）土壤酸的来源 1、土壤中H＋的来源
❖（1）水的解离：解离常数小为什么能进行？吸附 ❖（2）碳酸解离：从哪里来？ ❖（3）有机酸的解离：草酸、柠檬酸、富里酸等？ ❖（4）酸雨： ❖（5）其它无机酸：生理酸性肥料、细菌分解
2、气候对土壤酸化的影响
气候条件是影响土壤酸碱性最主要的因素，其中温 度和雨量直接影响着土壤物质的转化，也影响植物 和微生物的活动。特别是降雨量的多少，淋溶作用 的强弱，对土壤是否酸化起着主导作用。
环境工程学实验教案
环境工程学实验教案第一章：环境工程学实验安全与规范1.1 实验安全教育介绍实验安全的重要性，强调实验过程中安全操作的必要性。
讲解实验室内的安全设施和急救设备的使用方法。
1.2 实验操作规范讲解实验操作的基本规范，包括实验衣着、个人防护装备的使用。
强调实验过程中的注意事项，如遵守实验流程、正确使用实验仪器等。
第二章：水环境污染实验2.1 污水水质分析学习使用化学分析方法对污水中的主要污染物进行定量分析。
实践操作污水采样、样品处理和分析实验。
2.2 污水处理技术实验学习并操作常见的污水处理技术，如沉淀、过滤、生物处理等。
探讨不同处理技术对水环境污染物的去除效果。
第三章：大气环境污染实验3.1 空气质量监测学习使用便携式空气质量监测设备进行大气污染物浓度的测定。
实践操作大气采样、样品处理和分析实验。
3.2 空气质量模拟实验通过模拟实验，研究不同来源的大气污染物对空气质量的影响。
探讨空气污染物的迁移、转化和控制策略。
第四章：固体废物处理与资源化实验4.1 固体废物特性分析学习使用物理、化学方法对固体废物进行特性分析。
实践操作固体废物的采样、样品处理和分析实验。
4.2 固体废物处理技术实验学习并操作常见的固体废物处理技术，如压实、破碎、焚烧等。
探讨不同处理技术对固体废物的资源化和减量化效果。
第五章：噪声环境污染实验5.1 噪声级测量实验学习使用噪声计测量噪声级，并分析不同噪声源的特性。
实践操作噪声采样、数据记录和分析实验。
5.2 噪声控制技术实验学习并操作常见的噪声控制技术，如隔声、吸声、消声等。
探讨不同控制技术对噪声环境污染的减轻效果。
第六章：土壤环境污染实验6.1 土壤采样与预处理学习土壤采样的方法和技术，了解土壤污染物的种类和来源。
实践操作土壤样品的采集、处理和分析实验。
6.2 土壤污染物分析学习使用化学分析方法对土壤中的污染物进行定量分析。
探讨土壤污染物的迁移转化规律及其对环境的影响。
第七章：环境监测与评价实验7.1 环境监测方法学习环境监测的基本方法，包括样品采集、分析方法和数据处理。
第六章环境工程的伦理问题董恒
第六章环境工程的伦理问题国家教指委-专硕公共必修课（首届）主讲人：董恒单位：环境科学与工程学院E-mail ：dongheng@主要内容6.1 环境工程伦理问题的产生6.2 环境工程中的生产安全与公共安全6.3 环境工程中的社会公正与环境生态安全6.4 经济发展与环境工程师的社会责任6.5 环境人的职业精神与科学态度6.1.1环境工程的演变及特点人类在同环境污染作斗争、保护和改善生存环境的过程中逐步形成了环境工程学。
u水资源开发与保护u给排水工程u饮用水净化u污水处理u大气污染控制u固体废物处理环境工程是研究和从事防治环境污染和提高环境质量的科学技术，是人类为减少工业化生产过程和人类生活过程对环境的影响进行污染治理的工程手段，依托环境污染控制理论、技术、措施和政策，通过工程手段改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
6.1.2环境工程伦理问题的产生环境工程不仅可以解决环境污染、资源利用等环境问题，还会带来可观的社会效益和一定的经济效益。
环境工程活动中的伦理问题，与其他工程类似，同样会面临公共安全、生产安全、社会公正、环境与生态安全问题、社会利益公正对待问题、工程管理制度的道义性以及工程师的职业精神与科学态度问题。
其中，最大的环境工程伦理问题就是环境保护与经济发展的统一和对立问题。
经济活动所造成的负面效应，其直接原因是由于环境的经济价值没有被计算到经济成本中，以及由此产生的环境经济观指导着人类的经济活动。
6.1.2环境工程伦理问题的产生环境道德作为调节人与人、人与社会之间关于生态环境利益关系的规范，其基本原则就是生态整体利益和长远利益高于一切，也就是实现人类和自然生态系统的可持续发展。
1.环境保护工程的公益性环境问题具有整体性，会对不特定的多数人造成影响，有明显的公益性。
实施环境保护工程的单位往往并不是直接受益方，基于环境保护的重要意义而进行的环境工程，可能不会带来直接的经济效益或社会效益，而是长远的环境效益。
第六章生态环境影响评价
式中p ， h为前后环境质量指标
关键是建立环境因子的评价函数曲线
景观生态学方法
空间结构分析
模块的确定 优势度的计算 生物恢复力分析 异质性分析 种群源的持久性和可达性分析 景观组织的开放性分析
功能与稳定性分析
系统发现法
专家咨询法 层次分析法 模糊综合评判法 综合排序法 系统动力学方法 灰色关联法
工程调查
工程资料的收集； 项目可行性研究报告或项目建议书； 工程设计资料； 工程的平面图； 区域规划资料和图件。
工程分析
（1）拟建主、辅工程简要描述及分析； （2）施工规划； （3）同类工程的调查分析； （4）生态影响源强分析，包括施工人员施工活动、机械 设备使用等使植被、地形地貌改变，使土地和水体生 产能力及利用方向发生改变，以及由于生态因子的变 化使自然资源受到影响等。可定量者给出定量数据如 占地（耕地、湿地、林地）、植被破坏量、淹没面积、 移民数量、水土流失量等。 （5）主要污染物排放量 （6）替代方案：工程选线、选址的合理性比较
（2）影响的程度：影响发生的范围大小、剧烈程度，持续 时间的长短，是否影响到生态系统的主要组成因素等。
重要生境识别
2、评价等级
（1）生物群落变化情况 （2）区域环境变化情况 （3）水和土地变化情况 （4）是否敏感区 （5）工程影响范围
评价工作级别
主要生态影响及其变化情况 >50km2 生物群落：生物量减少小于50% 生物量减少大于等于50% 异质性程度降低 相对同质 物种多样性减少小于50% 物种多样性减少大于等于50% 2 1 2 1 2 1 工程影响范围 20-50km2 3 2 3 2 3 2 <20km2 / 3 / 3 / 3
污染土壤修复技术研究与应用
污染土壤修复技术研究与应用第一章：引言土壤是地球上重要的自然资源之一，对农业生产、环境保护和人类社会发展都起着重要的作用。
然而，随着城市化和工业化进程的快速发展，土壤污染问题日益突出，对人类健康和生态系统造成了巨大威胁。
为了保护土壤资源并实现可持续发展，污染土壤修复技术得到了广泛关注与研究。
第二章：污染土壤的类型与成因污染土壤主要分为有机污染土壤和无机污染土壤两大类。
有机污染土壤主要是由于工业废弃物、农药、石油及其衍生产品等有机物的排放导致的，而无机污染土壤则主要是由于重金属、放射性物质等无机元素的积累所致。
这些污染主要源自工业排放、农田施肥和垃圾堆放等多种原因，严重威胁到土壤质量和农产品安全。
第三章：污染土壤修复技术分类与原理污染土壤修复技术主要包括物理修复、化学修复和生物修复三类。
物理修复技术主要包括土壤挖掘、覆土和侵蚀等手段，通过改变土壤的物理性质来降低污染物的浓度。
化学修复技术主要是利用吸附剂、氧化剂和还原剂等化学物质与污染物发生反应，降低其毒性和迁移性。
生物修复技术则是利用植物、微生物等生物体降解、吸收或转化污染物，修复土壤的生态系统功能。
第四章：常用污染土壤修复技术目前，常用的污染土壤修复技术包括植物修复、微生物修复和化学修复等。
植物修复是利用植物吸收并转移土壤中的污染物，通过植物的生理机制降低土壤中污染物的浓度。
微生物修复是利用微生物降解、吸附或还原污染物，从而恢复土壤的生态功能。
化学修复则是通过添加化学物质改变土壤环境，降低污染物的毒性和迁移性。
第五章：污染土壤修复技术的应用案例污染土壤修复技术在实际应用中取得了一定的成果。
以植物修复为例，利用某些耐污染植物如杂草等植物种植于污染土壤中，有效地减少土壤中重金属的含量。
在微生物修复方面，通过添加特定细菌和土壤增殖剂，成功将某些有机污染物降解为无毒或低毒的物质。
化学修复技术中，添加改性石灰石或其他吸附剂可有效吸附土壤中的石油类物质。
第六章：污染土壤修复技术面临的挑战与展望虽然污染土壤修复技术取得了一些进展，但仍面临着一些挑战。
土壤污染与防治-辛佳
中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：专业知识，课程性质：必修一、课程介绍1. 课程描述《土壤污染与防治》是一门土壤学与环境科学交叉融合的综合性课程，在具有理论性的基础上还具有较强的应用性。
本课程主要讲授土壤的基本物质构成、孔隙结构、主要地球化学过程等基础理论知识、土壤的野外调查技术、风险评价方法和污染土壤修复措施。
本课程引导学生在掌握基础理论知识的基础上，来探讨和理解土壤修复技术原理及其应用。
This course will introduce the interdiscipline knowledge of soil and environmental science. It will provide students with the basic concepts, monitoring and remediation strategies to deal with the soil pollution control and remediation issues. Topics will include module I-soil basic knowledge (soil parent materials and minerals, soil organic matter, soil colloids, soil porosity, soil water, soil chemical reactions), module II-soil monitoring and risk assessment methods, and module III-polluted soil remediation strategies.2. 设计思路：课程内容分课上和课外两个模块进行。
课上理论学习部分旨在教授土壤学、土壤污染修复的基本理论知识，让学生了解我国土壤污染修复领域的现状，为学生搭建土壤污染修复理论知识的基本框架。
《环境化学》第6章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
第一节 重金属元素（Heavy Metals）
一、汞
Mercury
二、镉
Cadmium
三、铬
Chromium
四、砷
Arsenic
6-3
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
一、汞 (Hg) Mercury
1. 环境中汞的来源、分布与迁移
6-22
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
第一节 重金属元素（Heavy Metals）
一、汞
Mercury
二、镉
Cadmium
三、铬
Chromium
四、砷
Arsenic
6-23
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
三、铬 Chromium
1. 来源与分布
1953年在日本熊本县水俣湾附近的渔村，发现一种 中枢神经性疾患的公害病，称为水俣病。经过十年研究 于1963年从水俣湾的鱼、贝中分离出CH3HgCl结晶。并 用纯CH3HgCl结晶喂猫进行试验，出现了与水俣病完全 一致的症状。1968年日本政府确认水俣病是由水俣湾附 近的化工厂在生产乙醛时排放的汞和甲基汞废水造成的。 这是世界历史上首次出现的重大重金属污染事件。
6-11
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
甲基钴氨素的再生：水合钴氨素（H2OCoB12+）被辅 酶FADH2还原，使其中钴由三价降为一价，然后辅酶甲 基四氢叶酸(THFA-CH3)将正离子CH3+ 转移给钴，并从 钴上取得两个电子，以CH3-与钴结合，完成了甲基钴 氨素的再生，使汞的甲基化能够继续进行。
第六章-土壤环境影响评价
教学重点： 教学重点： 了解土壤的主要特征，土壤污染的特点和危害，了解土壤环境影响识别类型，土壤环境质量变化分析，影响土 壤环境质量的主要因素。 教学内容：一、土壤特征和影响土壤环境质量的主要因素 教学内容 二、土壤环境影响识别 三、土壤及其环境现状的调查与评价 四、土壤环境影响预测 五、土壤环境影响评价 水、气、土是维系人类生存的最基本、最重要、不可替代的三种环境要素。本章与第四、五章共同构成了以环 境要素为导向的环境影响评价体系。 本章正是基于土壤环境在人土壤环境影响人类生存环境系统中所占据的特殊地 位，主要介绍了重大建设项目对土壤环境影响的识别方法，以及土壤污染和土壤退化的预测和评价方法。 第一节 土壤特征和影响土壤环境质量的主要因素 教学重点和难点： 教学重点和难点： 1.土壤的主要特征 2.影响土壤环境质量的主要因素 土壤是位于地球陆地表面能生长植物的疏松表层。它是人类环境的重要组，成要素，是为人类提供食物的生产 资料，是人类社会最基本、最重要、不可替代的自然资源。 一、土壤的主要特征 人类环境系统是由围绕人类的各种因素，包括大气、水体、土壤、岩石、植被等构成的整体。 人类环境系统 人类环境系统是一个多阶层等级系统，按空间尺度大小，可大至全球环境、宇宙环境，小至一个城市环境、聚 落环境等；按组成要素，可划分为大气环境、水环境、土壤环境等。 土壤既是人类环境系统的重要组成要素，又是人类环境系统的亚系统，土壤存在的位置特点及其变化，必然深 土壤 刻影响环境系统的结构和状态，从而影响整个人类环境系统。 由于土壤处于地球陆地表面，其上界面与大气圈、生物圈相接，下界面与岩石圈、水圈相连，而作为生物圈主 要组成部分的植物叉植根于土壤之中， 可见土壤在人类环境系统中占据着特有的空间地位——处于大气圄、 生物圈、 岩石圈和水圈的交结地带，成为人类环境系统中介于生物界与非生物界的中心环节，联结无机环境与有机环境的纽 带，是各种物理的、化学的以及生物的过程、界面反应、物质与能量交换、迁移转化过程最为复杂、最为频繁的地 带。 土壤具有肥力，是指土壤具有能够不断供应和协调植物生长所必需的养分、水分、空气和热量的能力，这是土 土壤具有肥力 壤区别于其他自然体的本质特征。在人类环境中，土壤具有这种生产植物产品的独特功能，为人类生活、生产提供 必须的食物和生产赞料。是不可替代的、重要的自然资源。 土壤具有缓冲性，因而能抵抗、减缓土壤中酸性物质和碱性物质的作用，对大气降水和气温有调节和缓冲的作 土壤具有缓冲性 用，并有调节和平衡向大气环境中释放 CO2、CH4、N2O、SO2 等温室气体的能力。 土壤具有净化功能，土壤是一个多相的疏松多孔体，存在多种性质的化合物、无机及有机胶体和微生物，能与 土壤具有净化功能 进入土壤的有毒有害物质，通过物理的、化学的、物理化学的和生物学的多种过程和作用，使有毒有害物质在土壤 中的浓度、数量或活性、毒性降低。 土地处理系统主要根据土壤的缓冲性和净化功能， 利用土壤特性及其中的微生物和植物根系对污水和污泥以及 固体废弃物进行净化处理，土壤是土地处理系统中的主体部分。 土壤中有毒有害物质的输入、积累与土壤的自净作用是两个方向相反、同时存在的过程，在正常情况下两者处 于动态平衡状态，此时不会发生土壤污染，但在输入土壤的有毒有害物质数量和速度超过土壤的自净能力时，打破 了这种动态平衡，使有毒有害物质的积累占据优势，则可发生土壤污染，导致土壤正常功能失调、土壤环境质量下 降。 对土壤的利用不当可加速土壤的退化和破坏。土壤退化 土壤退化一般是指土壤沙化、盐渍化、沼泽化和土壤侵蚀等引起 土壤退化 的土壤肥力下降的现象；土壤破坏 土壤破坏主要指土壤资源的损失。在自然状况下，纯粹由自然因素也能引起土壤退化和土 土壤破坏 壤破坏现象，但一般进行的速度非常缓慢，表现很不明显，而且其中一些过程，如土壤侵蚀，常和自然土壤形成过 程处于相对稳定的平衡状态，保持了一定的土壤厚度和完整的土壤剖面，土壤侵蚀难以发现。
第6章 环境质量评价
我国目前使用的空气质量指数（Air Quality Index，AQI）也是按照该原理建立的每天向社会 上报告的。
（1）污染参数的选取
根据我国空气污染的特点和污染防治重点，目前 计入空气质量指数的项目定为： PM10、SO2、NO2、 CO、O3。
（2）空气质量指数分级及其浓度限值(见表） 表中各参数的浓度限值为:必测参数的日均值是 日报告周期内各小时浓度的平均值;CO、O3的小时 均值是指日报报告周期内小时浓度最大值。 空气质量指数的范围从0到500，其中50、100、 200分别对应于我国空气质量标准中日均值的一、 二、三级标准的污染物浓度限值，500点则对应于 人体健康产生明显危害的污染水平。
浓度的乘积共六项参数。 各污染物的分指数与其实测浓度呈分段线性关系，并以美国的大
气质量标准、大气污染事件基准值（分为警戒、警报和紧急三级 水平）、以及显著危害水平规定的浓度值作为分段线性函数的几 个折点。 各污染物实测浓度相当于大气质量标准时，其分指数PSI定义为 100，与PSI值相应的污染物浓度见表。 当获得污染物的浓度后，可查出各污染物的分段指数Ii值。 选择其中的最高值作为该日的PSI。PSI=max[I1，I2，……I6]
若单个因子的评分为ai ，则全部因子的踪迹分值为：M= ∑ai，i=1，2，……n 根据M值确定环境质量标准。积分值越高，环境质量越好。
优缺点：思想清晰、方法简单易行，但不能确切反应各个 因子的相对重要性。
W值法
规定凡符合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级环境质量标 准的环境因子被评为10、8、6、4、2分，不能满 足最低一级环境质量的因子评为0分。
选取符合地区特征的环境参数 （八）环境污染趋势预测研究：运用模式，结合经济
发展及污染治理水平 （九）提出区域环境污染综合防治建议
土壤污染防治条例
第一章总则第二章标准、调查、监测、评估与规划第三章土壤污染预防第四章土壤污染治理第一节农用地第二节建设用地第五章土壤污染防治经济措施第六章土壤污染防治的监督管理第七章法律责任第八章附则第一章总则第一条【立法目的】为保护和改善土壤环境，防治土壤污染，保障农产品质量安全和公众健康，推进生态文明建设，根据《中华人民共和国环境保护法》、国务院《土壤污染防治行动计划》等有关法律法规，结合本省实际，制定本条例。
第二条【适用范围】本条例适用于本省行政区域内从事农用地、建设用地和未利用地土壤污染防治及相关监督管理活动。
第三条【基本原则】土壤污染防治坚持保护优先、预防为主、分类管理、风险管控、安全利用、综合治理、公众参与、污染担责的原则。
第四条【政府责任】县级以上人民政府应当对本行政区域内的土壤环境质量负责，将土壤污染防治工作纳入国民经济和社会发展规划，制定土壤污染防治政策和措施，加大土壤环境污染防治的财政投入，提高监督管理能力，改善土壤环境质量。
乡镇人民政府、街道办事处应当依据法律法规及上级人民政府有关部门的委托，开展有关土壤污染防治工作。
村（居）民委员会应当协助做好土壤污染防治相关工作。
第五条【污染防治责任制】本省实行土壤污染治理与修复终身责任制。
企业事业单位和其他生产经营者应采取有效措施保护和改善土壤环境，防止土壤污染。
造成土壤污染的单位或个人应承担土壤环境质量状况调查、风险评估、风险管控、土壤修复以及损害赔偿的主体责任。
污染责任主体因改制、合并或分立发生变更的，由变更后继承其债权、债务的单位或个人承担相关责任；污染责任主体无法认定或消亡的，由所在地县级人民政府依法承担相关责任；土地使用权依法转让的，由土地使用权受让人或双方约定的责任人承担相关责任；土地使用权终止的，由原土地使用权人对其使用该地块期间所造成的土壤污染承担相关责任。
土地使用权人和集体土地所有权人对企业事业单位和其他经营者造成土壤污染有重大过失的，承担被污染土壤修复的连带责任。
环境卫生学――第六章 土壤卫生
环境卫生学――第六章土壤卫生基本概念土壤卫生的基本任务：研究土壤环境对居民健康的影响;制订土壤卫生标准和卫生要求;进行土壤各种物质或元素背景值研究和土壤卫生监督与监测;制订保护土壤自净能力和清洁状态的措施以及有效地处理各种废弃物的措施等。
土壤中元素的背景值，亦称本底值，是指该地区未受污染的天然土壤中各种元素的含量。
土壤的污染与自净一、土壤的污染土壤污染在人类生产和生活活动中排出的有害物质进入土壤中，影响农作物的生长发育，直接或间接地危害人畜健康的现象，称为土壤污染。
土壤污染的主要来源有:（1）生活污染:包括人畜粪便、生活垃圾和生活污水等；（2）工业和交通污染:主要是工业废水、废气、废渣以及机动车废气污染；（3）农业污染:主要是农药和化肥污染。
土壤污染物种类繁多，主要有三大类：化学污染物（主要是一些重金属和农药）主要来自工业废水、废气、废渣和农业污染；生物性污染物（如病原体等）主要来自粪便、垃圾和污水；放射性污染物来自核试验、核电站和科研机构排出的废水、废气和废渣。
土壤污染物污染土壤的方式有3种:（1）气型污染，是由大气中污染物沉降至地面而污染土壤。
（2）水型污染，主要是工业废水和生活污水通过污水灌田而污染土壤。
（3）固体废弃物型污染，是工业废渣、生活垃圾粪便、农药和化肥等对土壤的污染。
二、土壤污染的自净土壤污染自净是指受污染的土壤通过物理、化学和生物学的作用，使病原体死灭，各种有害物质转化到无害的程度，土壤可逐渐恢复到污染前的状态。
（一）病原体的死灭病原微生物进入土壤后，受日光的照射，土壤中不适宜病原微生物生活的环境条件，微生物间的拮抗作用，噬菌体作用，以及植物根系分泌的杀菌素等许多不利因素的作用下而死亡。
（二）有机物的净化土壤中的有机污染物在微生物的作用下，便有机物逐步无机化或腐殖质化。
1．有机物的无机化含氮有机物在土壤微生物的作用下，分解成氨或氨盐，称为氨化阶段。
在充足氧气和亚硝酸菌的作用下，氨被氧化成亚硝酸盐，进一步在硝酸菌的作用下氧化成硝酸盐，称为硝化阶段。
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元素与人体健康的关系
元 素
过低的后果
过高的后果
水俣病
汞 未发现 镉 未发现
痛痛病、致癌、致心血管病、高血压、 肺肾损伤
砷 哺乳动物可能必需、仔动物缺可致 皮肤癌、肺癌、血管末稍病、皮肤角化 生长速度缓慢，皮毛较粗、细胞损 病 伤及脾肥大
铅 目前仅发现鼠类必需，可使鼠类患 中枢神经损伤，行走蹒跚，红细胞δ-氨 贫血症 基乙酸丙酸脱氢酶活性下降
我国地方病现状
上述重点地方病是我国主要的地方病，其病 情严重，危害极大，病区面积广泛，我国31 个省、自治区、直辖市都不同程度地存在地 方病的流行，受威胁人口超过5亿，各类病人 数千万，不仅给社会带来巨大经济负担，还 成为当地居民因病致贫、因病返贫的主要原 因之一。 由于目前我国地方病重病区主要分布在西部 地区，地方病成为拉大东西部差距，阻碍西 部经济发展的主要原因之一。
理想状态下
岩石母质—土壤与植物的背 景值之间有天然的联系
在稳定条件下土壤发育的时间序列示意图
（3）土壤背景值是特定地质、地理及
气候条件与因素的综合反映
成土过程受地质、地理及气候条件与因素 制约，同样影响土壤背景值。 土壤化学元素区域分布调查研究目的 ①服务于地方疾病研究和农业生产的区域 分布研究 ②服务于调查环境污染的区域分布研究
存在的分歧
观点一：土壤背景值指土壤在无污染时的元素 含量，特别是有害元素的含量
观点二：距污染源很远，污染物不易到达的而 且生态条件正常的地区土壤中元素的含量。 易于接受的概念：土壤环境背景值是在一定地 理位置、一定时期内相对稳定的、保证生态条 件正常的土壤元素含量及其赋存状态。
环境背景值比较容易获得，并且允许有一定程度的 人类活动的干扰，这就比较客观和现实地反映了当 代环境物质的一般水平
恶性贫血综合症，表现为中枢神经失常 恶性贫血综合症，表现为中枢神经失常 心肌病，血液、中枢神经、甲状腺等异常。 心肌病，血液、是枢神经、甲状腺等异常
心肌病，动物白肌病，克山病，大骨节病， 家畜蹒跚症，龋齿病，动物畸形 肌肉营养不良，心肌梗塞，致胃乳腺癌
地方性甲状腺肿，地方呆小病
甲状腺肿，甲状腺机能亢进
尺寸排斥色谱
高压液相色谱(HPLC)
阴离子交换色谱
阳离子交换色谱
金属形态分析中各种分析方法的应用
分析方法或技术 电泳 特点评估 应用举例
应用受到非元素特异性检测器 的限制
区分元素的不同氧化态；比较 适于分析含有腐殖酸和富里酸 的样品 用于分析不同元素的氧化态； 但灵敏度很低 很少应用 尽管受灵敏度限制，但是该方 法在定量分析中越来越得到广 泛应用
三、土壤中元素背景值的研究意义 和影响因素
1.研究意义 评价土壤环境质量，特别是评价土壤污染状 况，研究土壤环境容量，制定土壤环境标 准，确定土壤污染防治措施必须的前提。 （1）土壤背景值是土壤污染评价的基础
衡量一个区域是否受到污染，评价中最基本的参量
（2）土壤背景值是其他与之关联环境介质质 量评价的重要依据
土壤背景值研究程序和方法
(3）土壤的采取与分析 ① 以土壤类型为主，确定每个土类应采集的样品数。
同时考虑成土母质和地形单元等因素进行布点。
② 同一类型的土壤应考虑其典型性和代个性。 ③ 样点的布设应远离工厂、城镇、铁路与公路 等有明显污染源的地方。 ④ 要避免在人为活动而打乱土壤层次的地方及 其附近设点，如宅基地、堤坝、沟渠与坟地等。
复杂样品中As和Se形态的分 离；肌肉中Hg的分析；分离 金属酶和蛋白质
金属硫因分析；锡的形态分 析 测定含有腐殖酸和富里酸的 Cd和Cu的形态；测定Al存在 下的F离子 测定抗坏血酸和氧存在下生 物样品中的铁形态 锕的形态分析；环境和地质 样品中Al的形态分析
极谱法和循环伏安法
离子选择电极法ISE 俄歇电子能谱法AES和电子 顺磁共振法EPR 核磁共振法NMR
二、元素化学形态及其分析 方法
1.元素存在形式划分： （1）可交换态 （2）与碳酸盐结合态 （3）与铁锰氧化物结合态 （4）与硫化物及有机物结合态 （5）残渣态或硅酸盐态 即指可能包含在矿物晶格中，一般不会释放到到土壤 溶液中
2. 土壤中元素化学形态研究法
形态分离技术---化学提取法 ①单一萃取法 ②连续萃取法
2.土壤环境背景值的影响因素
1）成土母岩及成土过程 2）地理气候条件 3）人为活动
四、土壤背景值研究的具体程序
1. 采样点部署
(1) 研究范围的确定 研究范围取决于研究目的。确定研究范围的目的， 一方面是设计样点数，另一方面是设计样点的布 局。因此，在明确研究疆界的基础上，需要进一 步明了该区域内的自然地理条件，土壤类型及其 分布。 (2) 样点的设计与布局 样点设置有不同层次的考虑。一是样点总数的设 置，这要看被测物质含量变异情况而定。变异大 者，样点数自然比变异小者为多，否则统计结果 的可靠性差。 土壤背景值的布点，必需遵循以下原则：
镍 对于动物，生长缓慢，皮毛变粗，繁
殖力下降；人类可能导致消化不良和 肝肾疾病 呼吸道癌
铬 必需、致低血糖、糖尿病、心血管病、 皮肤和肺损害，可能导致肺癌
高脂血症、主动脉血小板形成增强
元素与人体健康的关系
元 素 铜 锌
过低的后果
白血球减少症，贫血症，骨质非矿化 等。 发育差，矮小，性发育不完全，味觉 功能下降，伤口愈合慢，腹泻，脱 毛，肠病性肢皮炎，口周皮疹，性 腺机能减退，胎儿消瘦畸形。 龋齿
地方病定义
在某些特定地区内相对稳定并经常发生的、呈地方 性发病特点的一类疾病，通称地方病。
中国是地方病（endemic disease)病情严重的国家， 全国各省份至少有1种以上的地方病，迄今，地方病
仍是严重威胁我国人民身体健康和生命的疾病，构
成了我国广大农村最主要的公共卫生问题之一。
我国地方病现状
过高的后果
肺纤维损害，肝坏死，肾损伤
口、咽喉和胃有紧束感及烧灼感，恶心、呕 吐、腹痛、腹泻、腹泻，出冷汗、口腔 粘膜充血，有人因胃肠粘膜腐蚀而糜烂， 因吐泻而脱水，休克，严重者还出现穿 孔性腹膜炎和心、肾、血管损害等。 氟骨症，韧带和腱质钙化，跛足
氟
锰
钴 钼 硒 碘
动物骨胳畸形，步履蹒跚，生殖功能障碍。 假震颤性麻痹，假精神分裂
3.数据处理 背景值采样分析结果各自代表所在样 点的成分含量。但作为整个区域的数值 代表，就需进行统计处理，可以用算术 平均值和几何平均值，作为代表性的背 景值。
第二节 土壤中元素的化学形态
第一节 概 述 一、化学形态概念 化学形态(chemical speciation)一词,目前 并无统一的定义，国内外学者对“化学 形态”有不同的解释。 Sturnm认为化学形态是指某一元素在环 境中实际存在的离子或分子形式。
土壤背景值在空间和时间上的---20世纪40年代…… 二战后…..
处在现代社会发展条件下的土壤元素含量， 不仅有自然条件的区域性，而且有明显的 社会与科技发展的区域性与时代特征。
二、土壤中元素背景值与土壤污染 和地方病
地球上的生物都是在地壳上生长繁育 起来的。据研究结果表明，人体血液 与地壳中的18种元素（铁、锌、碘、 钴、钒、锰、铬、钼、硒、铜、铝、 砷、锑、铅、锡、镉、镍、汞）含量 呈显著性相关。 某元素的丰缺会在人身体上反映出来。
金属形态分析中各种分析方法的应用
分析方法或技术 气相色谱(GC) 通常使用反相液相色谱，UV-Vis检测器 灵敏度低，应用较少；荧光检测器或电化 学检测器应用更多。 特点评估 可以配备不同检测器，通常没有选择性。 应用举例 检测环境样品中Ge、Sn、Pb、Sb、 As、Se、Hg等元素的有机化合物； 分离金属卟啉 分析环境样品中的Al、Cr、V、Hg、 Se等元素的形态。 动物肝和肾组织中有机金属硫化物； 检测血清中与蛋白质结合的金属如Al 和Se；海洋生物体内的Cd、Cu和Zn 的金属硫因；原油中的V和Ni的卟 啉；药物中的铁蛋白、血红蛋白、肌 红蛋白、细胞色素等。 Cd硫因分析；尿液中Se(IV)，Se(VI) 和甲基硒检测；环境样品中As的形态 分析。 水样中Se、Hg、Sn的形态分析；海 洋食品中As的形态分析；生物样品中 Cr的形态分析。
第六章 土壤环境污染中的几个 问题
第一节 土壤中元素的背景含量 背景值/本底值
一、土壤中元素背景含量的根源及其不同认识 土壤环境背景值 定义：指在未受人为活动污染 情况下，岩石、土壤、水体、天然植物、农作 物等的天然化学组成。
相对污染条件下，未受或少受污染的环境要素的 基本化学成分。 当人类发现环境受到污染和自身健康受到威胁时 才意识到环境背景及环境容量的重要。
具体体现
（1）环境中的元素可能以不同的形态存在，这是客观 现象 （2）同一元素不同形态表现不同的化学行为。 （3）促使人们重视元素存在形态研究另一直接原因， 是对环境质量的科学评价
例子一、砷化氢>亚砷酸盐>三氧化二砷>砷酸盐
>五价砷>砷化物>元素砷。 （4）环境治理中，元素形态研究十分重要 不同的形态决定治理措施的选择 例二、Pb2+很少由于降水作用被淋溶而迁移，而Pb4+则容 易流失，显然，仅以Pb的总量来研究森林土壤中Pb的迁 移行为是不科学的。
地方病按其致病原因分为5类： 地球化学性疾病、地方性寄生虫病、与特定生产方式有关的 疾病和原因未明的地方病，其中原因未明的地方病，一旦查 清病因，也将归入上述四类中。 1. 地球化学性疾病：碘缺乏病、饮水型地氟病、饮水型地 砷病、地方性硒中毒、克山病、地方性急性钡中毒（痹病） 等; 2. 自然疫源性疾病：血吸虫病、鼠疫、森林脑炎、布鲁氏 菌病等; 3. 地方性寄生虫病：疟疾、丝虫病、包虫病等; 4. 与特定生产生活方式有关的疾病：燃煤型氟中毒、饮砖 茶型氟中毒、燃煤型砷中毒、库鲁病（食人所致）、烧热病 （食用棉籽油致棉酚中毒）、肉毒中毒（主要食用自制豆制 品和其它发酵食物中毒）； 5. 原因未明地方病：大骨节病、趴子病、乌脚病等。