4.第四章 土壤环境与健康
第四章土壤环境化学(SoilEnvironmentalChemistry)
可交换性盐基总量 盐基饱和度（%） 100 阳离子交换量
（2）土壤胶体的阴离子交换吸附
带正电荷的胶体吸附的阴离子与土壤溶 液中的阴离子交换。 吸附顺序：
F- > C2O42- > 柠檬酸根 > PO43- > HCO3-> H2BO3- > Ac- > SCN- > SO42- > Cl- > NO3-
代换性酸度：
用过量中性盐（KCl、NaCl等) 溶液 淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+、 Al3+发生离子交换作用：
|土壤胶体|-H+ + KCl → |土壤胶体|-K+ + HCl |土壤胶体|-Al3++ 3KCl→|土壤胶体|-3K+ + AlCl3 AlCl3 + H2O → Al(OH)3 + 3HCl
形成过程：由地壳的岩石、矿物经过风化作用形成的。 按成因类型分类： 原生矿物
Soil)
次生矿物
原生矿物：
土壤中原先存在的岩石颗粒，受到不同
程度物理风化后形成的。
类别：
硅酸盐（石英、长石、云母等）；
氧化物（SiO2 、Al2O3、 TiO2、 Fe2O3）；
硫化物 (FeS)；
磷酸盐如氟磷灰石Ca5(PO4)3F等。
有机质和低价金属离子。
土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧 化还原电位（Eh）来衡量。 根据土壤Eh值可以确定土壤中有机物和
无机物可能发生的氧化还原反应和环境行为。
一般旱地土壤的氧化还原电位(Eh)为 +400—+700mV;水田的Eh值在-200—300mV。
004.2土壤环境化学-土壤污染(重金属)
而不同种类的重金属，在土壤和农作物系统中迁移转化规律明 显不同。
重金属在土壤中的含量和植物吸收累积研究的结果为： Cd、As较易被植物吸收， Cu、Mn、Se、Zn等次之， Co、Pb、Ni等难于被吸收， Cr极难被吸收。
研究春麦受重金属污染状况后发现， Cd是强积累性元素， 而Pb的迁移性则相对较弱； 铬和铅是生物不易积累的元素。������
5
（3）土壤环境容量：
土壤环境单元所容许承纳的污染物质的最大 允许量或负荷量(土壤环境静容量).
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(土壤环境动容量)。
6
（4）当土壤中含有害物质过多，超过土壤的自净能 力，就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化， 微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在 土壤中逐渐积累，通过“土壤→植物→人体”， 或通过“土壤→水→人体” 间接被人体吸收，达 到危害人体健康的程度，就是土壤污染。
4.放射性污染物
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（6）重金属污染土壤的特点：
重金属不被土壤微生物降解，可在土壤中 不断积累，也可以为生物所富集，并通过食物 链在人体内积累，危害人体健康。
重金属一旦进入土壤就很难予以彻底的 清除。日本的“痛痛病”，我国沈阳郊区张 士灌区的“镉米”事件等是重金属污染的典 型实例。
10
•克山病 •大骨节病 •水俣病 •痛痛病 •黑脚病
第四章 土壤环境化学
Chapter 4. Soil Environmental Chemistry
补充掌握
土壤污染概述
（1）土壤背景值 土壤本身含有微量的金属元素，其中很
多是作物生长必需的微量营养元素，如Mn、 Zn、Cu等。不同地区土壤中重金属的种类和 含量也有很大差别。
环境学概论(刘培桐)第四章知识要点
第四章土壤环境一名词解译1．原生矿物：是直接来源于岩石受到不同程度的物理风化作用的碎屑，其化学成分和结晶构造未有改变。
2.次生矿物：岩石风化和成土过程中新生成的矿物，包括各种简单盐类，次生氧化物和铝硅酸盐类矿物等统称次生矿物。
次生矿物是土壤矿物质中最细小的部分（粒径<0.001mm）具有胶体特性，影响土壤许多物理化学特性。
3.土壤质地（土壤的机械组成）：自然界的土壤都是由很多大小不同的土粒，按不同的比例组合而成的，各粒级在土壤中所占的相对比例或重量百分数称为土壤的机械组成，也叫做土壤质地。
4．土壤结构：一般把土壤颗粒的空间排列方式及其稳定程度，孔隙的分布和结合的状况称为土壤的结构。
5．土壤胶体：土壤中颗粒直径小于2微米或1微米，具有胶体性质的微粒。
6.土壤污染：人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象。
具体地说，污染物质是指与人为活动有关的各种对人体和生物有害的物质，包括化学泻药、重金属、放射性物质，病原菌等。
7.土壤净化：是指土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化，氧化—还原、络合－螯合作用及化学沉淀等作用而使进入土壤的污染物的浓度降低，形态改变，难以被植物所吸收而暂时退出生物小循环，脱离食物链或被排出土壤之外的过程。
8.溶胶：胶体微粒分散在水中成为胶体溶液称为溶胶。
凝胶：胶体微粒相互凝聚呈无定形的凝胶。
凝聚作用：由溶胶凝聚成凝胶的作用。
分散作用：由凝胶分散成溶胶的作用。
9.环境背景值：是指环境中诸因素，如大气、水体、土壤以及植物、动物和人体组织等在正常情况下，化学元素的含量及其赋存形态。
10.土壤环境中重金属元素背景值：是指一定区域内自然状态下未受人为污染影响的土壤中重金属元素的正常含量。
11.活性酸度:由土壤溶液中的H+ 所引起的酸性和活性酸底。
酸度大小取决于溶液中的[H+ ]。
土壤胶体所吸附的可交换性H+及A13+水解所产生H+总称为潜在酸度（包括交换酸和水解酸）。
关于土壤环境保护与治理
关于土壤环境保护与治理1. 引言1.1 土壤环境保护与治理的重要性土壤是人类生存和发展的重要基础，是支撑农业生产、维护生态平衡的重要环境要素。
由于人类活动的持续加剧，土壤环境受到了严重的破坏和污染，土壤环境保护与治理显得尤为迫切和重要。
土壤是农业生产的重要载体，其质量直接关系到农产品的质量和产量。
而土壤污染会导致农产品质量下降、农业生产受到影响，从而影响人们的健康和生活质量。
保护土壤环境就是保护农业生产和粮食安全，是维护国民生活水平的基础。
土壤是生态系统的重要组成部分，它承载着大量的微生物、植物和动物。
土壤污染会破坏土壤中的微生物群落，影响植物的生长，进而影响整个生态系统的稳定。
保护土壤环境就是保护生物多样性，维护生态平衡，是维护地球生态系统的重要任务。
土壤环境保护与治理的重要性不言而喻。
只有加强对土壤环境的保护与治理，才能确保我们有一个清洁、肥沃的土壤，有一个健康、美丽的地球家园。
让我们共同努力，为土壤环境保护与治理贡献自己的力量。
1.2 土壤环境现状地球上90%的陆地被土壤覆盖着，土壤是生命的基础。
当前全球范围内土壤环境面临着严峻的挑战。
土壤环境现状十分严峻，主要表现在以下几个方面：土壤污染问题日益突出。
随着工业化和城市化进程的加快，大量工业废水、废气和固体废弃物排放到土壤中，使得土壤污染程度不断升级。
农业生产中过量施用化肥、农药等化学物质也造成了严重的土壤污染问题。
土地荒漠化现象加剧。
过度的土地开垦、过度的放牧和不合理的农业种植方式，导致土地贫瘠、水土流失加剧，土壤退化严重，大片土地变成了荒漠。
土壤侵蚀问题日益凸显。
水土流失、风蚀等侵蚀现象加剧了土壤的流失和贫瘠化，威胁到了农业生产和生态环境的平衡。
当前土壤环境现状十分严峻，如果不采取有效的措施加以治理和保护，将对人类生存和发展造成严重的影响。
迫切需要加强土壤环境保护与治理工作，为人类的可持续发展创造良好的土壤环境条件。
2. 正文2.1 土壤污染的成因土壤污染是当前土壤环境面临的一个严重问题，其成因主要包括以下几个方面。
土壤健康的表现与评价标准
土壤健康的表现与评价标准土壤是发育于地球陆地表面能够为植物生长发育提供必需养分和水分的疏松多孔表层，是陆生植物生活的基质。
土壤健康（soil health）是有机农业生产的必要条件，只有健康的土壤才可以培养出健康的植物，从而保障动物和人类的健康。
它不仅决定着农田环境质量和农业可持续发展，也深刻地影响植物、动物和人类的健康。
有机农业积极致力于利用天然物质和施用有机肥料培育肥沃土壤，使农业生产回归健康本源。
一、土壤健康的具体表现土壤健康是土壤维持其生产力、改善环境质量以及促进动植物健康生长的一种机能和状态；健康的土壤具有良好的结构、功能和缓冲性能，并始终能够保持这种良好结构和功能状态以及维持土壤生态系统的动态平衡。
土壤健康主要表现在土壤理化性状优越、土壤营养丰富、土壤生物活跃、土壤水分和空气含量适宜和生态系统健康稳定等几个方面。
1. 土壤理化性状优越：土壤理化性状指土壤物理性状和土壤化学性质。
土壤物理性状主要包括土壤质地和土壤结构等，土壤质地（soiltexture）是按土壤中不同粒径颗粒相对含量的组成而区分的粗细度，土壤结构（soilstructure）指土壤颗粒（包括团聚体）的排列与组合形式。
土壤化学性质主要包括土壤吸附性能、表面活性、酸碱性、氧化还原电位和缓冲作用等。
健康的土壤具有一定厚度和结构的土体，土壤固、液、气三相比例适当，土壤质地疏松，较高的水稳性团聚体含量，良好的土壤孔隙性，保水保肥性好，透气性好，土壤温度适宜，酸碱度适中，缓冲环境变化的能力强，耕性良好，能够为作物根系的生长提供相对稳定的环境。
2. 土壤营养丰富：土壤营养健康主要体现在土壤养分丰富，土壤肥力强劲。
土壤肥力是土壤为植物生长提供和协调营养条件和环境条件的能力，是土壤各种基本性质的综合表现，是土壤区别于成土母质和其他自然体的最本质特征，也是土壤作为自然资源和农业生产资料的物质基础。
按照成因，土壤肥力可分为自然肥力和人为肥力。
环境学概论(4-5章)
39
逐步降低污染物的浓度、减少毒性
毒 性 减 弱 或 转 变 为 营 养 物 质
生生生生 生 物物物物 物 化化化化 化 学学学学 学 降降降降 降 解解解解 解
挥发、扩散、分解 挥发、扩散、分解 挥发、扩散、分解 挥发、扩散、分解 挥发、扩散、分解 挥发、扩散、分解
分分 分 分分 分 解解 解 解解 解 、、 、 、、 、 汽汽 汽 汽汽 汽 化化 化 化化 化 进 入 大 气
土壤有机质的 意义
2.对重金属、农药等各种有机、 无机污染物的行为有显著的影响
3.土壤有机质对保持肥力、保护环 境和农业可持续发展具有重要的作 用
17
土壤有机质的化学组成：
糖类
木质素 木栓质
有机氮
角
脂 肪
蜡 质 灰 分
单 宁
质 有机磷
18
土壤中的有机质组成及作用4-3P112
19
（四）、土 壤 空 气
13
书P112图4-3
14
（三）、土壤有机质
植物、动物、微生物
分解转化
腐殖质
土壤有机质（10%）
15
1.以有机、无机复合体存在
腐殖质在土壤中 的存在方式：
2.与粘粒结合 3.游离的腐殖酸 4.腐殖酸盐类 5.以Fe、Al的凝胶态存在
16
1.含有植物生长所需营养元素， 是土壤微生物生命活动的能源
44
（三）、土壤污染物质
土壤污染物质是指进入土壤中并影响土壤正常作 用的物资，即会改变土壤的成分、降低农作物的数量 或质量，有害于人体健康的物资。 按污染物的性质分为： 1.有机物类 2.重金属污染物
3.放射性物质
4.化学肥料 5.致病的微生物
45
第4章 土壤环境与人体健康
4. 农药对土壤的影响 农药施用不当，会引起土壤污染。喷施于作物体上 的农药（粉剂、水剂、乳液等），约有一半左右散落于农 田，这一部分农药与直接施用于田间的农药构成农田土壤 中农药的基本来源。农作物从土壤中吸收农药，在农产品 中积累，通过食物、饲料危害人体和牲畜的健康。 5. 固体废物对土壤的污染 工业废物和城市垃圾是土壤的固体污染物。例如， 各种农用塑料薄膜作为大棚、地膜覆盖物被广泛使用，如 果管理、回收不善，大量残膜碎片散落田间，会造成农田 “白色污染”。这样的固体污染物既不易蒸发、挥发，也不 易被土壤微生物分解，是一种长期滞留土壤的污染物。
3.微生物： 土壤微生物的种类很多，有细菌、真菌、放线菌、 藻类和原生动物等；土壤微生物的数量也很大，1克土壤 中就有几亿到几百亿个。土壤越肥沃，微生物越多。 微生物在土壤中的主要作用：有机质矿化和腐殖化， 分解矿物质，固定氮素等。
土壤水 土壤是一个疏松多孔体，其中布满着大大小小蜂窝状的 孔隙。直径0.001-0.1毫米的土壤孔隙叫毛管孔隙。存在于 土壤毛管孔隙中的水分能被作物直接吸收利用，同时，还 能溶解和输送土壤养分。 进入土壤中的水在不断地运动中：有些可以被植物吸收 利用；吸附水和毛管水留在土体里，重力水容易流出土体。 适宜的土壤水分是维持植物正常生长和获得高产的前提。 水 入渗
2.有机质： • 土壤中的有机物质。 • 土壤有机质含量的多少是衡量土壤肥力高低的一个重要 标志。在一般耕地耕层中有机质含量只占土壤干重的0.52.5％，但它的作用却很大：作物养分的主要来源，增强 土壤的吸水、保肥能力，改良土壤物理性质，促进土壤微 生物的活动，刺激作物生长发育，对土壤重金属、有机污 染物的吸附固定等。
自20世纪中叶以来，一方面全球人口迅速增长对粮食的 需求不断增加，农业集约化生产加快，对土壤的开发强度越 来越大，肥料、农药等各类农业化学品投入剧增；另一方面 工业快速发展，直接或间接的向土壤排放污染物也越来越严 重，导致土壤污染，不但直接导致农作物的污染和减产，降 低农产品品质，并通过食物链危害人畜健康。 土壤中的污染物还会在水力和风力的作用下分别进入大 气和水体恶化人类的生存环境，引发其他生态环境问题。工 农业生产带来的环境、生态、人类健康等问题已经极为严峻。
土壤环境与健康PPT课件
deficiency
disorders,IDD ） 地方性氟中毒（endemic fluorosis） 地方性砷中毒（endemic arseniasis）
三类必需微量元素（WHO）
人体必需微量元素，共10种，包括锰、 碘、锌、硒、氟、铜、钼、铬、钴及铁。 人体可能必需的元素，共4种，包括硅、 硼、矾及镍。 具有潜在的毒性，但在低剂量时，可能 具有人体必需功能的元素，共7种，包括 铅、镉、汞、砷、铝、锡和锂。
土壤污染与疾病
土壤与人类健康有密切关系：
﹡粪便、垃圾的 无害化处理：
﹡污水处理： ﹡合理使用农药和化肥：
土壤的卫生防护原则
土壤的卫生防护原则
针对土壤污染物的种类，种植有较强吸收力的植 物，降低有毒物质的含量（例如羊齿类铁角蕨属 的植物能吸收土壤中的重金属）； 通过生物降解净化土壤（例如蚯蚓能降解农药、 重金属等）； 施加抑制剂改变污染物质在土壤中的迁移转化方 向，减少作物的吸收（例如施用石灰），提高土 壤的pH，促使镉、汞、铜、锌等形成氢氧化物沉 淀； 通过增施有机肥、改变耕作制度、换土、深翻等 手段，治理土壤污染。
土壤环境与健康
第六节
土壤环境与健康
概
述
自然环境的构成
地球上所有生物可涉及的空间。包括大气 下层、岩石圈上层、整个的水圈和土壤圈。
土壤(soil)岩石圈
气圈 水圈 生物圈
土壤地质环境与疾病
人体是由60多种元素所组成。 根据元素在人体内的含量不同，可分为宏量元 素和微量元素两大类。 宏量元素是指占人体重量的99.95％的11种元 素。如氢、碳、氮、氧、磷、硫、钙、镁、钾、 钠、氯。 微量元素是占人体总重量的0.01％以下的元素， 如铁、锌、铜、锰、铬、硒、钼、钴、氟等。
第四章 土壤环境化学习题解答
第四章土壤环境化学一、名词解释1、土壤环境背景值：是指在不受或很少受人类活动影响和不受或很少受现代工业污染与破坏的情况下，土壤原来固定有的化学组成和结构特征。
2、原生矿物与次生矿物：地壳中最先存在的，经风化作用后任然遗留在土壤中的一类矿物，其原有的化学组成和晶体结构均未改变。
主要的原生矿物有：石英、长石类、云母类、辉石、角闪石、橄榄石、方解石、赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、黄铁矿等；在土壤的形成过程中，由原生矿物转化形成的新矿物，统称次生矿物。
包括各种简单的盐类（碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐和氯化物）、游离硅酸、三氧化物（R2O3•XH2O）；次生铝硅酸盐（蒙脱石、伊利石、高岭石）等。
或原生矿物是指各种岩石受到不同程度的物理风化，而未经化学风化的碎屑物，其原有的化学组成和结晶构造均未改变。
次生矿物是在岩石或矿石形成之后，其中的矿物遭受化学变化而改造成的新生矿物，其化学组成和构造都经过改变而不同于原生矿物。
3、活性酸度：土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，通常用pH表示。
活性酸度的来源主要是CO2溶于水形成的碳酸和有机物质分解产生的有机酸，以及土壤中矿物质氧化产生的无机酸，还有施用的无机肥料中残留的无机酸，如硝酸、硫酸和磷酸等。
此外，由于大气污染形成的大气酸沉降，也会使土壤酸化，所以它也是土壤活性酸度的一个重要来源。
潜性酸度：土壤潜性酸度是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+的反映。
当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们通过离子交换作用进入土壤溶液之后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值降低。
只有盐基不饱和土壤才有潜性酸度，其大小与土壤代换量和盐基饱和度有关。
活性酸度与潜性酸度的关系：活性酸度与潜性酸度是同一个平衡体系的两种酸度。
二者可以互相转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。
土壤活性酸度是土壤酸度的根本起点和现实表现。
土壤胶体是H+和Al3+的贮存库，潜性酸度则是活性酸度的贮备，土壤的潜性酸度往往比活性酸度大得多，二者的比例，在砂土中约为1000；在有机质丰富的粘土中则可高达1×104—1×105。
环境化学试题库
《环境化学》试题库第一章绪论一、填空1、造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三方面，其中化学物质引起的约占________。
2、污染物的性质和环境化学行为取决于它们的和在环境中的。
3、环境中污染物的迁移主要有、和三种方式。
4、人为污染源可分为____________、____________、____________、和____________。
二、选择题1、属于环境化学效应的是A热岛效应 B温室效应 C土壤的盐碱化 D噪声2、五十年代日本出现的痛痛病是由______污染水体后引起的。
A CdB HgC PbD As3、五十年代日本出现的水俣病是由______污染水体后引起的。
A CdB HgC PbD As三、问答题1、环境中主要的化学污染物有哪些？2、举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。
第二章大气环境化学一、填空1、出下列物质的光离解反应方程式（1）NO2 + hν+（2）HNO2 + hν +或HNO2 + hν +（3）HNO3 + hν +（4）H2CO + hν + 或H2CO + hν +（5）CH3X + hν +2、大气中的NO2可以转化成、和。
3、碳氢化合物是大气中的重要污染物，是形成烟雾的主要参与者。
4、乙烯在大气中与O3的的反应机理如下：O3 + CH2 == CH2H2CO+H2COO5、大气颗粒物的去除与颗粒物的和有关，去除方式有和。
6、制冷剂氯氟烃破坏臭氧层的反应机制是：CFmCln + hv CFmCln-1 ++ O3O2 ++O O2 + Cl7、当今世界上最引人瞩目的几个环境问题_________、__________、__________等是由大气污染所引起的。
8、许多大气污染事件都与逆温现象有关，逆温可分为________、________、________。
9、SO2的催化氧化速度与________、________和________有关。
10、大气中最重要的自由基为_______。
环境化学第四章土壤
价交换和受质量作用定律支配外，各种阳离子交换能力的强
弱，主要依赖于以下因素： 电荷数，离子电荷数越高，阳离子交换能力越强；
离子半径及水化程度，同价离子中，离于半径越大，水
化离子半径就越小，因而具有较强的交换能力。
第二节 土壤的性质
土壤中一些常见阳离子的交换能力顺序如下： Fe3+＞Al3+＞H+＞Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Mg2+＞Cs+＞Ru+＞
第二节 土壤的性质
b.潜性酸：
其来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离
子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们通过离子交 换作用进入土壤溶液之后，即可增加土壤溶液的 H+ 浓度， 使土壤 pH 值降低。只有盐基不饱和土壤才有潜性酸度，其 大小与土壤代换量和盐基饱和度有关。据测定土壤潜性酸
②水解性酸度： 用弱酸强碱盐 (如醋酸钠)淋洗土壤，溶液中金属离子可
以将土壤胶体吸附的 H+ 、 A13+ 代换出来，同时生成某弱酸
(醋酸)。此时，所测定出的该弱酸的酸度称为水解性酸度。
第二节 土壤的性质
③活性酸与潜性酸的关系：
土壤的活性酸与潜性酸是同一个平衡体系的两种强度，
二者可以互相转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。土 壤活性酸度是土壤酸度的根本起点和现实表现。土壤胶体
第二节 土壤的性质
一般土壤缓冲能力的大小顺序是： 腐殖质土＞枯土＞砂土。 土壤的可变电荷越多，缓冲能力越强。土壤缓冲能力 越大，对酸碱污染物的容量就越大。但是，土壤的缓冲能 力的大小是有一定限度的，超出这个限度，土壤的酸碱度 会发生强烈的变化。
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浙教版科学八年级下册第四章课件-4.6保护土壤
1 2
建立土壤监测网络
通过建立覆盖全国的土壤监测网络，实时监测土 壤质量状况，及时发现和解决土壤污染问题。
制定土壤治理标准
制定严格的土壤治理标准，明确土壤污染物的排 放标准和土壤修复标准，为土壤治理提供依据。
3
实施土壤治理措施
针对不同类型的土壤污染，采取相应的治理措施， 如生物修复、化学修复、物理修复等，以恢复土 壤健康。
生态平衡
土壤是生态系统的重要组 成部分，对维持生态平衡 起着重要作用。
休闲娱乐
土壤还是人们休闲娱乐的 场所，如野餐、露营等户 外活动。
02 土壤污染及其影响
土壤污染的来源
工业生产
工业生产过程中产生的废气、废 水、废渣等污染物，未经处理或 处理不当直接排放，导致土壤污
染。
农业生产
过度使用化肥、农药和地膜等农业 化学品，以及不合理的土地利用方 式，如污水灌溉和污泥施用等，都 会导致土壤污染。
城市生活垃圾
城市生活垃圾处理不当，如垃圾填 埋、焚烧等，产生的有害气体和液 体泄漏，会污染土壤。
土壤污染的类型
重金属污染
重金属如汞、镉、铅等在工农业生产 和城市生活中的排放，导致土壤重金 属污染。
有机物污染
放射性污染
核设施、核实验和核废料处理等产生 的放射性物质，可能导致土壤放射性 污染。
有机废弃物和农药等有机化学品的滥 用，导致土壤有机物污染。
05 土壤保护的未来展望
土壤保护技术的发展趋势
土壤修复技术
利用生物、化学和物理方法修复受损土壤，恢复 其生态功能和生产能力。
土壤质量监测技术
利用现代信息技术和遥感技术，实现土壤质量实 时监测和预警。
土壤生态修复技术
通过生态工程和生物技术手段，恢复受损土壤的 生态平衡和生物多样性。
★4土壤环境及保护
土壤环境及其保护历年真题一、填空题1、根据土壤污染发生的途径，可把土壤污染归纳为等四类型。
（九八，二，5）二、名词解释1、土壤环境背景值（98，一，3）2、土地处理系统（04，一，6）3、土壤胶体（07，一，7）（08，一，3）（09，一，5）（11，一，5）4、环境本底值（00，二，4）、（02，二，2）（09，一，1）（11，一，1）也称环境背景值，指组成各要素，如大气、水体、岩石、土壤、植物、农作物、水生生物和人体组织中与环境污染有关的各种化学元素的含量及其基本的化学成分。
5、土地处理系统（04，一，6）是利用土地及其中微生物和植物根系对污水（废水）进行处理，同时又利用其中水分和肥分促进农作物、牧草或树木生长的工程设施。
6、共代谢（08，一，8）微生物转化某一物质时，另一种物质也被降解，但此物质并不参与其正常代谢过程，微生物并不从中获得能源和营养物。
三、简答题1、何为环境土壤环境容量？简要介绍目前我国土壤环境存在的主要问题，试述污水处理厂污泥用于农林业生产的利弊。
（06，一，7）2、土壤中重金属的迁移转化过程主要有哪些？土壤重金属污染有哪些生态效应？（07，三，4）（08，三，1）答：城市土壤重金属对人体的健康风险及生物效应：城市土壤尤其是表层土壤中的重金属极易进入人体,直接对人体健康造成威胁, 对于重金属元素,有些是人体生命活动不需要的,如Pb、Hg等,而有些则是正常人体生命活动所必需的,但当摄入过量时,又会对人体产生一定的毒害作用，而且不同重金属元素对人体所产生的毒害及其机理存在差异。
当重金属元素在人体内积累达到一定程度,便会引起人体各项生理特征的变化,从而表现为“三致”效应。
同时,一些重金属还会对人体的内分泌系统造成干扰, 当人体摄入或吸入过量的Cd,会引起身体各器官一系列的病变,生活在Cd污染区的一般人群可发生以骨矿密度降低和骨折发生率增加为特征的骨效应,当人体长期暴露于低剂量的Cd环境中可引起肾功能损伤、骨矿密度降低、钙排泄增加及生殖毒性。
环境化学第四章土壤环境化学
环境化学第四章土壤环境化学第四章土壤环境化学1、土壤圈：处于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。
是联系有机界和无机界的中心环节，还具有同化和代谢外界进入土壤的物质的能力。
主要元素O、Si、Al、Fe、C、Ca、K、Na、Mg、Ti、N、S、P等。
2、土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系。
其本质属性是具有肥力土壤固相包括土壤矿物质和土壤有机质。
土壤矿物质：是岩石经过物理和化学风化的产物，由原生矿物和次生矿物构成。
土壤有机质：土壤中含碳有机物的总称，是土壤形成的标志，土壤肥力的表现。
土壤水分：来自大气降水和灌溉土壤中的空气：成分与大气相似，不连续，二氧化碳比氧气多。
3、土壤具有缓和其酸碱度发生激烈变化的能力，它可以保持土壤反应的相对稳定，称为土壤的缓冲性能。
4、土壤中存在着由土壤动物、土壤微生物和细菌组成的生物群体。
5、典型土壤随深度呈现不同层次，分别为覆盖层、淋溶层、淀积层和母质层。
6、土壤的显著特点是具有：隐蔽性、潜在性和不可逆性。
7、岩石化学风化分为氧化、水解和酸性水解三个过程。
8、什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？根据土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。
（1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称有效酸度，通常用pH表示。
（2）潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。
当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值降低。
根据测定潜性酸度的提取液不同，可分为代换性酸度、水解性酸度：代换性酸度：用过量的中性盐（KCl、NaCl等) 淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+、Al3+离子交换。
用强碱弱酸盐淋洗土壤，溶液中金属离子可将土壤胶体吸附的H+、Al3+离子代换出来，同时生成弱酸，此时测定该弱酸的酸度称水解性酸度。
环境化学课后答案(戴树桂)主编-第二版(4-7章)
第四章土壤环境化学1．什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？试用它们二者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的原因。
根据土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。
（1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称有效酸度，通常用pH表示。
（2）潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。
当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值降低。
南方土壤中岩石或成土母质的晶格被不同程度破坏，导致晶格中Al3+释放出来，变成代换性Al3+，增加了土壤的潜性酸度，在一定条件下转化为土壤活性酸度，表现为pH值减小，酸度偏高。
2．土壤的缓冲作用有哪几种？举例说明其作用原理。
土壤缓冲性能包括土壤溶液的缓冲性能和土壤胶体的缓冲性能：（1）土壤溶液的缓冲性能：土壤溶液中H2CO3、H3PO4、H4SiO4、腐殖酸和其他有机酸等弱酸及其盐类具有缓冲作用。
以碳酸及其钠盐为例说明。
向土壤加入盐酸，碳酸钠与它生成中性盐和碳酸，大大抑制了土壤酸度的提高。
Na2CO3 + 2HCl2NaCl + H2CO3当加入Ca(OH)2时，碳酸与它作用生成难溶碳酸钙，也限制了土壤碱度的变化范围。
H2CO3 + Ca(OH)2CaCO3 + 2H2O土壤中的某些有机酸（如氨基酸、胡敏酸等）是两性物质，具有缓冲作用，如氨基酸既有氨基，又有羧基，对酸碱均有缓冲作用。
（2）土壤胶体的缓冲作用：土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。
对酸缓冲（M－盐基离子）：对碱缓冲：Al3+对碱的缓冲作用：在pH小于5的酸性土壤中，土壤溶液中Al3+有6个水分子围绕，当OH－增多时，Al3+周围的6个水分子中有一、二个水分子离解出H+，中和OH-：2Al(H2O)63＋+ 2OH－[Al2(OH)2(H2O)8]4+ + 4H2O3．植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么？不同种类的植物对重金属的耐性不同，同种植物由于其分布和生长的环境各异可能表现出对某种重金属有明显的耐性。
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生物地球化学性疾病：
由于某地区地壳中元素分布不均衡，导致 当地水、土壤、植物中某种微量元素过高或缺 乏，使当地人和动物从外界环境中获得该元素 的量不能满足或超过机体正常需要而引起的疾 病称为生物地球化学性疾病 （biogeochemical disease），又称化学元 素性地方病（endemic disease）
5 土壤污染对健康的危害
生物性污染的危害
引起肠道传染病和寄生虫病：人-土壤-人
引起钩端螺旋体病和炭疽病：动物-土壤-人 引起破伤风和肉毒中毒：土壤-人 重金属污染的危害 农药污染的危害
化学性污染的危害
痛痛病 1931年起，日本富山县神通川流域出 现了一种怪病，使许多妇女自杀。论 经济、家庭、人缘，她们都无可挑剔。 为何自杀呢？是由于得了骨痛病，又 叫痛痛病，表明痛得厉害，用一个痛 字还不足以形容。这种病一开始是在 劳动过后腰、手、脚等关节疼痛，在 洗澡和休息后则感到轻快；延续一段 时间后，全身各部位都神经痛、骨痛 尤烈，进而骨骼软化萎缩，以致呼吸、 咳嗽都带来难忍之苦，因而自杀。 日本富山县神通川上游的铅、锌矿选 矿
镉污染与痛痛病
病因： 含镉废水排入农田污染了稻米
发病机制：肾小管损害为主的肾功能障碍
钙磷代谢障碍，尿钙增多 骨骼脱钙，引起骨骼的病变 主要临床表现 ： 早期腰背疼，膝关节痛，以后遍及 全身的刺痛 ，四肢、脊柱变形，骨软化和骨质疏松， 行动困难 治疗：本病无特效疗法，死亡率很高
农药污染危害 农业生产大量反复使用农药使土壤遭受污染。 施用农药时仅30%粘附于作物上，其余大部分 落于土壤中；农药拌种、浸种、除草等则直接 施于土壤。 现多使用低残留农药，但也有高残留农药如有 机氯农药。尽管土壤中农药含量一般均较低， 但可通过食物链发生富集，使生物体内的浓度 大大增加。
河南-褐土，潮土区
云南-黄壤，黄棕壤
黄壤，黄棕壤文化
上有天堂，下有苏杭； 长江中下游平原-----鱼米之乡； 苏杭多美女；西施，柳如是，董小宛，陈圆圆， 秋瑾 人杰地灵；岳飞，唐伯虎
四川-紫色土
人间的天府之国：紫色土植被
红土植被
《从北京到广州》-陈毅
现在我们看看，土壤给我们带来 了什么？
第一节 土壤环境概述
宏量元素（11种） 99.95﹪ ：碳、氢、氧、氮、硫 、磷、钠、钾、钙、镁、氯。
微量元素 < 0.01﹪：铁、铜、锌、锰、钴、铬、钼
、钒、镍、锡、碘、硒、氟、硅、砷、汞、镉、 铅、铝、锶、锂、锗、铊、钡、硼
1 土壤污染与健康 土壤污染和疾病
问题1 这位男子的主要问题是什么？
问题2 可能的病因是什么？
第三节 地质环境与健康 一、地方性氟中毒
（一）地方性氟中毒（endemic fluorosis） 定义：是由于一定地区的外环境中氟元素过多，
使生活在该环境中的居民长期摄入过量氟所引 起的以氟骨症（skeletal fluorosis）和氟斑牙 （dental fluorosis）为特征的一种慢性全身 性疾病，又称地方性氟病
第二节 土壤环境与地方病
二、地方病病(疫)区的基本特征
发生生物源性地方病的地区称为地方病疫区，发生化学元 素性地方病的地区称为地方病病区，两者的基本特征相同。 1、地方病病(疫)区内，该地方病发病率和患病率都显著高 于非地方病病(疫)区，或在非地方病病(疫)区内无该病发生。
2、地方病病(疫)区的自然环境中存在着引起该种地方病的 自然因素。
4、地方性氟中毒的流行病学特征
病区类型和分布
饮水型病区：
①浅层潜水高氟区：在我国分布在长白山以西，长江以北的广大区域 内，包括东北西部平原、华北平原、西北干旱盆地以及华东、中 原、新疆、青海、西藏的部分地区。 ②深层高氟地下水地区 ：这类地区特点通常是存在分散型分布，但 也有连结成片的，最典型的就是渤海湾一带。如天津的塘沽、大 港，河北的沧州，南至山东的德州，北至辽宁的锦县等一些流行 省市。 ③富氟岩石和氟矿床地区 ：这类地区主要是与当地存在的萤石矿、 磷灰石矿或冰晶石矿有直接关系，如辽宁义县、浙江义乌市、武 义县，河南洛阳市、信阳市，内蒙赤峰市，山东烟台，四川的石 祁、冕宁，云南的昆明市，贵州的贵阳市以及新疆的温宿、拜城 等地区。 ④地热和温泉高氟水地区 ：主要是地壳环境中的地热和温泉水含氟 量几乎也都很高。在我国从东北到南方沿海地区几乎都有散在的 分布。
东北-黑土
东北文化-二人转
二人转是东北地区广泛流行的民间 艺术，具有表演形式简单、演出季 节性强、表演风格热烈火爆、粗犷 豪放等特点，这是东北地区平原广 阔、地广人稀、气候寒冷、环境闭 塞以及文化积淀贫瘠等多方面地域 文化特征的反映。
北京的褐土潮土-花岗岩风化
北京文化
北京风水说： 北京精神： 兼容并蓄，文化引领
地方病的特点
疾病的发生有明显的地区性，且与该地区中某 种化学元素之间关系密切 疾病的发生与地质中某种化学元素之间有明显 相关
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
疾病的发生与当地人群某种化学元素的总摄入 量之间存在摄入量-反应关系
1、氟在自然界中的分布
岩石 地下水 空气 食物 煤炭 茶叶
2、氟的生理作用
农业污染：
农药和化肥污染土壤
3 土壤污染物种类
化学污染物 工业废水、废气、废渣和农业污染 生物性污染物 粪便、垃圾和污水 放射性污染物 核试验、核电站和科研机构排出
4 土壤污染物污染土壤的方式
气型污染 大气中污染物沉降至地面 水型污染 工业废水和生活污水通过污水灌田 固体废弃物型污染 工业废渣、生活垃圾粪便、农药和化肥
土壤是指地球陆地表面的疏松部分，由岩石风
化和生物作用形成，是矿物质、有机质、水分
和空气等组成的复杂综合体 。
在人类生产和生活活动中排出的有害物质进入
土壤中，影响农作物生长发育，直接或间接危
害人畜健康的现象称为土壤污染。
2 土壤污染来源
工业污染：
工业三废及汽车废气
生活污染：
生活垃圾、人畜粪便和生活污水
第四章 土壤环境安全与健康（3学时）
教学要求
了解土壤环境的组成及其功能；
掌握土壤污染的来源、类型及其特点； 熟悉土壤中污染的来源及其对人体健康的危害； 掌握农业环境的污染及其改良、保护措施。
土生万物 一方水土养育一 方人
新疆土壤-风沙土，棕漠土，棕钙土
新疆认知：
早穿棉袄午穿纱，抱着火炉吃西瓜； 新疆出门三件宝：干馕、葫芦、大皮袄； 玉石、红枣、小羊羔是新疆的三件宝； 达坂城的石路硬又平啦，西瓜大又甜啦，那里住的姑 娘辫子长啊，两个眼睛真漂亮，你要是嫁人，不要嫁 给别人，一定要嫁给我……王洛宾的歌曲唤起大家对 铁路边达坂城的思恋
﹡污水处理： ﹡合理使用农药和化肥：
第二节 土壤环境与地方病
一、地方病的分类
地方病：发生在某一特定地区，同一定的自然环
境有密切关系的疾病。
化学性地方病
地方病 生物性地方病
第二节 土壤环境与地方病
生物地球化学性地方病 (化学性地方病)(geo-chemical disease):是由于地壳表面各种化学元素分布不均匀，造成 地球上某一地区的水和土壤中某种化学元素过多或不足或比 例失常，再通过食物和饮水作用于人体而引起的疾病。常见 的有元素缺乏性地方病（如碘缺乏病）和元素中毒性地方病 (如地方性氟中毒、地方性砷中毒、地方性硒中毒、 地方性铜中毒等)。 生物性地方病:病因为微生物和寄生虫，是一类传染性的地 方病，如鼠疫、布鲁菌病、乙型脑炎、森林脑炎、流行性出 血热、钩端螺旋体病、血吸虫病、疟疾、黑热病、肺吸虫病、 包虫病等。
（一）急性中毒: 主要是由于不正确使用农药、误服、自杀等最 常见。对蔬菜、水果喷洒农药，引起中毒事故 的也较常见。最常见的是有机磷农药中毒，因 其毒性高，后果严重。
(二)慢性中毒 有机磷农药慢性中毒，常见胆碱酯酶活性持续 性降低。 有机氯农药慢性中毒已不太常见，但有机氯在 环境中的残留所引起的慢性危害（具有雌激素 样作用，能干扰正常的内分泌功能 ），已受 到人们的高度重视
3、健康人进入地方病病(疫)区，同样有患该病的可能，属 于危险人群。
第二节 土壤环境与地方病
4、从地方病病(疫)区迁出的健康者(潜伏者除外)不会 再患该种地方病，迁出的患者其症状也不再加重， 并可能逐渐减轻甚至痊愈。
5、地方病病(疫)区内的某些易感动物也可罹患某种地 方病。 6、根除某种地方病病(疫)区自然环境中的致病因子， 地方病病(疫)区可转变为健康化地区。
氟对人体健康具有双重作用，适量的氟是 人体必需的微量元素，而长期大量摄入氟可引 起氟中毒。 构成骨骼和牙齿的重要成分 促进生长发育和生殖功能 对神经肌肉的作用
3、氟中毒的流行区域
世界上：主要流行于印度、苏联、波兰、捷克 斯洛伐克、德国、意大利、英国、美国、阿根 廷、墨西哥、摩洛哥、日本、朝鲜、马来西亚 等国 中国：主要流行于贵州、陕西、甘肃、山西、 山东、河北、辽宁、吉林、黑龙江等省。
土壤是如何而来的？
母质 生物 水 时间 温度 几种因素共同作用下，使得岩石不断风化， 最后形成不同土壤类型。
案例
某男，湖北省西部某山区农民，45岁，因全身关节和骨骼疼痛1 个月，前来就诊。病人称早上起床时，感觉全身关节和骨骼疼痛， 外出活动和劳动后减轻。无重大疾病史。病人轻微驼背。牙齿有少 量断裂缺损，釉面有色素（深褐色）沉着。心、肺、中枢神经系统 均正常。X线检查显示腰椎骨小梁均匀变粗、致密，骨皮质增厚，骨 髓腔变窄或消失；膝关节软骨发生退变坏死，关节面增生凹凸不平， 关节间隙变窄，关节边缘呈唇样增生。血液和尿液常规检查未发现 异常。