1-第一章 绪论2014

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与水质直接有关的土壤性质指标包括：
①可浸蚀性，影响水体沉积物的负荷或混浊程度； ②阳离子交换量 (CEC) 和养分储量，影响淋溶强度 和可溶性物质的负荷；
③土壤有机质的含量，影响淋溶容量。
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2、土壤对水体中污染物的控制

①土壤是一种含有固体、气体和水的不均匀物质，这些固体 具有独特的物理和化学性质，具有一定的化学活性，从而影 响水中有害物质的浓度；
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3、土壤是最珍贵的自然资源Biblioteka Baidu
土壤资源的再生性与质量的可变性 治之得宜，地力常新。

土壤资源数量的有限性 土壤资源的破坏＝吃祖宗的饭，断子孙的路。

土壤资源空间分布上的固定性 土壤具有地带性分布规律

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表 1.2 中国土壤资源的总量，人均占有量及其与世界和部分国家比较 中国的总 土地类型 土地总面积(hm2 ) 耕地与园地面积(hm ) 永久草地面积(hm2 ) 森林和林地面积(hm2 )

⑥土壤体系中可能有多种反应同时出现，对许多有害物质来 说，土壤是一个复杂的缓冲体系。
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土壤对水中有害物质浓度控制示意图(参见 Dragun，1988)
原生矿物 次生矿物 无定形矿物 有机质
土壤表面反应
水中有害物质的浓度
溶液化学反应
微生物降解
土壤气体
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（二）土壤与大气环境质量
土壤圈与大气圈之间不断地进行着固、液、气三相物质的交换。
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环境科学与土壤污染与防治
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一、土壤在环境中的作用和地位 **
（一）土壤质量与水质
1、土壤与水质的关系
土壤性质与过程 直接影响 母质 有机质含量 土壤结构与可蚀性 CEC 厌氧生活（Anaerobiosis） 质地 间接影响 耕作方法 化学品输入 农作制度 排水 对水质的影响 盐浓度，软硬度 色度 浊度 可溶物负荷 BOD,COD 悬浮物负荷 沉积物浓度与悬浮物负荷 可溶物负荷，富营养化 生物量 可溶物负荷
（3）农业生产的自身污染。如高残留农药的广泛、 大量施用；化肥的不合理使用；污水灌溉；污泥农 业利用；垃圾堆肥及施用等。
( )场地-棕色地块
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土壤污染的现状
污染面积(万公顷) 损失粮食（亿公斤/年） 重金属污染: 94.3（污灌：90.6） 25+50 Cd >1 0.5 Hg 3.2 1.2 塑料污染: 113 农药化肥污染: 907 1400 其它有机污染： ？ 1200 总计: 1000 100 1000

地质学家: 土壤是在地球上陆地表面的一个疏松的薄层，它主要是 由近代地质作用所形成的地壳风化产物。其厚度差异较大，一般山 区土层较薄，厚度只有几十厘米；平原地区土层较厚，从几米到十 几米，有的地方甚至可达几十米。
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生态学家：从生物地球化学观点出发，认为土壤是地球系 统中生物多样性最丰富、能量交换和物质循环最活跃的层 面； 环境科学家：土壤是重要的环境要素，是具有吸附、分散、 中和、降解环境污染物功能的缓冲带和过滤器。 随着科学的发展，人们对土壤的认识和理解不断地深化与 拓展，运用当代“土壤圈物质循环”的观点，认为土壤是 指位于地球陆地表面的疏松土壤圈，它处于大气圈、水圈、 岩石圈和生物圈的交接地带，既是陆生生态系统物物质和 能量循环的枢纽，也是联接有机界和无机界的中心环节。
中国土壤学会于1991年在苏州召开“土壤环境与污染防 治研讨会”，并于1993年初成立“中国土壤学会土壤环 境污染与防治专业委员会”，该专业委员会于1996年更 名为“土壤环境专业委员会”。 1994年国家自然科学基金委将土壤污染化学列为环境化 学的一个分支学科，标志土壤环境化学的学科位置得到了 应有的承认。 。。。。。。
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2009年11月25日，中国环境科学学会“土 壤与地下水环境”专业委员会在北京成立 2011年12月，中国环境科学学会“重金属 污染防治专业委员会 ”成立 2012年中国环境修复产业联盟成立

……
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目前主要的土壤污染问题
（1）能源的开发利用导致的土壤环境污染问题。如 能源燃烧过程中产生各种有害气体（SO2、CO2、CO、 NH3、HF、NO、CH、O3、Cl2、F2和酸蒸气、煤焦油、 酚、苯等气体）和粉尘（煤尘、粉煤灰、铅尘等） 的干湿沉降。例如我国有267×104hm2的耕地遭受酸雨的威胁 （2）工业的发展出现三废超标排放，导致土壤资源 的污染。如有机污染、重金属污染等。
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(摘 自“土壤学 ” ，黄昌勇主编)
人均占有量 中国 0.91 0.10 0.27 0.13 美国 3.92 0.80 1.01 1.11 巴西 6.28 0.56 1.22 4.15 印度 0.43 0.22 0.02 0.09
中国人均占有量与世 界人均量比率(%) 32.9 32.3 40.9 15.5


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土壤的特征：

具有生产力 含有植物生长所必需的营养元素、 水分等适宜条件；建筑物的基础和工程材料； 具有生命力 生物多样性最丰富、能量交换、物 质循环最活跃的地球表层； 具有环境净化力 是具有吸附、分散、中和、降 解环境污染物功能的环境仓；



具有交换力 土壤是由矿物颗粒、有机质、水、 空气和生物组成的地球表层，它是一个开放系统， 是自然环境要素的中心环节。

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土壤污染（Soil Pollution)：

第一种看法：由人类的活动向土壤添加有害物质， 此时土壤即受到了污染，可视为“绝对性”定义。 第二种看法：是以特定的参照数据来加以判断的， 如以土壤背景值加二倍标准差为临界值，如超过此 值，则认为该土壤已被污染，可视为“相对性”定 义。 第三种看法：不但要看含量的增加，还要看后果， 即当加入土壤的污染物超过了土壤的自净能力，或 污染物在土壤中积累量超过土壤基准量，而给生态 系统造成了危害，此时才能被称为污染.
环境土壤学
环境科学与工程系
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绪
论
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一、土壤 不同的学科有不同的定义： 工程专家：将土壤看作建筑物的基础和工程材料的来源； 水利学家: 为土壤是贮水和输水的多孔介质; 经典土壤学和农业科学家：强调土壤是植物生长的介质，含有植物 生长所必需的营养元素、水分等适宜条件，将土壤定义为“地球陆 地表面能生长植物的疏松层，具有不断地、同时地为植物生长提供 并协调营养条件和环境条件的能力”；
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（一）我国土壤污染与防治的研究发展历程
1、起步阶段(20世纪50-60年代末)


50年代：土地资源开发利用 提高生产研究 60年代：水土保持、盐碱地改良 土地环境资源保护研究；污水灌溉、 使用农药等，土壤环境污染防治调查研究
2、发展阶段(20世纪70-80年代末)

70年代：区域性的土壤环境评价及污染综合防治研究 80年代：土壤环境背景容量及基准，土壤-植物系统净化功能及其应用研 究
土 壤 圈
土壤圈的地位
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(1)对生物圈：支持和调节生物过 程，提供植物生长的养分、水分与 适宜的物理条件；决定自然植被的 气圈 分布与演替。 释放CO2、CH4、H2S、 (2)对大气圈：影响大气圈化学组 N2O，吸收O2 成，水分与热量平衡；吸收O2，释 重新水分 放CO2、CH4、H2S、N2O等，对全球 支持生物 分配、水 生物圈 过程，提 土壤圈 循环与水 水圈 大气变化有明显影响。 供生物养 平衡 分、水分 (3)对水圈：影响降水在陆地和水 体的重新分配；影响元素的生物地 地球保护层 球化学行为，水分平衡、分异、转 地质循环 化及水圈的化学组成。 岩石圈 (4)对岩石圈：作为地球的“皮 肤”，对岩石圈具有一定的保护作 土壤圈的功能 用，以减少其遭受各种外营力破坏； 与岩石圈进行互为交换与地质循环。
1976 年成立了第一个从事土壤环境保护研究的专业 机构 —— 中国科学院南京土壤研究所环境保护研究。
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3、逐渐完善阶段(20世纪90年代以后)
90年代：土壤-植物系统污染生物地球化学、无公害农业及绿色食品 生产技术和流域及湖泊水污染治理关键技术 长期定位研究和应用技 术研究。 当前：土壤污染生态过程与生态安全
mg/kg Cu >2000
Zn >3000
Pb >1000 Cd >30
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Ni >100
AS >100
Mined land (>2 M ha in China)
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Petroleum-polluted land (5 M ha in China)
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农业部监测系统24省市调查结果 (2000-2002)
土壤在植物生长中的特殊作用*** 1、营养库的作用 2、养分转化和循环作用 3、雨水涵养作用 4、生物的支撑作用 5、稳定和缓冲环境变化的作用
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2、土壤是陆地生态系统的重要组 成部分
土壤圈是地球系统的重要组成部 分，其位臵处于气圈、水圈、 生物圈与岩石圈的交接界面， 它既是这些圈层的支撑者，又 是它们长期共同作用的产物。 (1)最活跃与最富生命力的圈层, 永恒的物质与能量交换。 (2)“记忆块”的功能。 (3)时空限制特征。 (4)仅部分为可再生资源。
土壤通过绿色植物固定大气中的C02，释放出O2；通过固氮植物固定大 气中的N2.
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土壤的重要性
1、土壤是农业最基本的生产资料 2、土壤是陆地生态系统的重要组成部分 3、土壤是最珍贵的自然资源

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1、土壤是农业最基本的生产资料

在人类赖以生存的物质生活中，人类消耗 的约80％以上的热量，75％以上的蛋白质 和大部分的纤维都直接来源自土壤。
民以食为天，食以土为本

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土壤的重要
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一些概念

土壤(soil) ：陆地表面具有肥力特征、能够生长
植物的疏松表层。
土壤肥力(soil fertility) ：土壤从营养条件和环境 条件方面，供应和协调植物生产的能力。：土壤
具有供应与协调植物生长发育所需的水分、养分、 空气和热量的 能力。（无毒害物质的能力）
四大肥力因子：水、肥、气，热
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800 600 400 200 0 1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004 Ä ê · Ý
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截至2006年10月31日
全国耕地面积为 18.27亿亩
国土资源部，2006年度全国土地利用变更调查结果报告显示：比 上年度末的18.31亿亩净减少460.2万亩。这意味着，我国目前人 均耕地只有1.39亩。
占有量(%) 世界 2.77 6.8 9.0 0.31 0.66 0.84
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土壤的主要功能**
生产功能----人类农业生产的基地 生态功能----陆地生态系统的基础 环境功能----环境的缓冲净化体系 工程功能----工程基地与建筑材料 社会功能----支撑人类社会生存发展的最珍 贵的自然资源
国务院总理温家宝在今年的政府工作报告中明确指出， “一定要守住全国耕地不少于18亿亩这条红线。” ？？
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Mining areas damaged by metal pollutants
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Agricultural land polluted by heavy metal-containing wastewater irrigation
污染面积：910万亩，占20% 产品超标率：18.5%，重金属占80%
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广东的土壤污染
总污染面积 3.32% 农业用地 (约 100,000 ha) 重金属污染: 粤北地区: 矿业区 部分土壤严重污染（ Pb, Zn, Cd）
广州: 26% (约4,000 ha, Cd and Hg)
珠江三角洲: 叶菜超标 (20-30%)
②土壤是具有大表面积的固体，可作为多种物理和化学反应 的媒介，如水解、氧化、还原、键合残留和多种固定反应； ③土壤含有大量的水，因而在土壤中亦可发生许多水化学反 应



④土壤含有大量的微生物，它们所具有的各种各样的酶可催 化有机和无机分子的转化与降解；
⑤土壤具有一定的孔隙度，是许多挥发性有害物质的通路；
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“土壤”和“土地”概念的区别: 在一般人脑海中，“土壤”和“土地”，“土” 和“地”都是同一事物，事实上，“土壤”和 “土地”不是同一范畴的概念。 土壤是土地的物质组成部分，而土地不仅包括土 壤要素，还包括地形、植被、水文、人文等要素。 打个比方说：你可以到"地"里挖"土"，而不能说 到"土"中挖"地"。