第04章 土壤污染及其控制技术

作业： 1、何谓土壤的离子交换与离子吸附？它们之间有何联系？ 2、假定某一农田土壤的Cr6＋的背景值为0.1ppm，农田土壤 的环境标准值为1ppm，农田土壤通过吸附、转化等作用对 Cr6＋的净化率为15%，试求该土壤的年容量与绝对容量？ 3、土壤防治的基本措施有哪些？
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4.2 土壤环境容量
定义：在特定条件下，考虑了污染物对土壤生态系统的 结构和功能的影响，以及土壤系统结构和功能方面的要求 ，土壤所允许承纳污染物的最大负荷量称为土壤的环境容 量。
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土壤环境容量的确定
土壤绝对容量（净容量）
(2) 化肥在土壤中的转化
①氮肥的转化 了解土壤中有机氮的矿化作用（三个过程：氨基化作 用、氨化作用和硝化作用）； 掌握土壤氮的保持、固定与损失。 ②磷钾的形态与转化
了解土壤中磷、钾的形态，掌握它们的转化规律。
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3.3其他污染物在土壤环境中的迁移转化
①酚的迁移与转化 了解酚类物质在植物生命活动中的作用及其各器官含 量；掌握土壤微生物对酚类的降解速率规律，以及常规的 化学氧化、挥发作用。
其中以水溶态和交换态重金属的迁移转化能力最强， 对植物的有效性也越大，最小的是残留态重金属。
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②重金属在土壤中的一般迁移转化规律 重金属的累计和迁移，一般取决于重金属在土壤中的存 在形态、含量以及环境条件变化等因素。 土壤胶体对重金属的累积和吸附粘土矿物对重金属离子 的吸附顺序，其他土壤胶体吸附顺序。
②氰在土壤中的迁移转化
了解氰的分类（有机和无机），来源（无机氰主要是 含氰工业废水）。 掌握氰的化学转化，如微生物的分解、挥发、植物吸 收等。
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4土壤背景值与土壤环境容量 4.1土壤背景值
定义：是指不受人类或少受人类污染的情况下，土壤保 持其化学成分的自然含量。 影响背景值分析 每一种土壤的背景值与当地的气候、地形、时间、土 壤类型（性质和状态）、母质等密切有关.
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本章的主要内容：
1 土壤环境中的化学条件与元素迁移 2 土壤环境中的胶体与元素迁移 3 土壤污染与净化
4 土壤中污染物质的迁移转化规律
5 土壤背景值与土壤环境容量 6 土壤污染的防治
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1 土壤环境概述
土壤是地壳中的岩石经过长期风化而形成的，一般是 指地球陆地表面平均厚度约为2米的具有肥力的疏松层。 1.1 土壤环境中的化学条件与元素迁移 元素在土壤中迁移由以下性质决定： P 1）原子结构本身固有的性质，如质量，放射性， 形成化合物的性质等
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①重金属在土壤中的行为特征 最新的研究结果表明，按不同浸提剂连续提取可将重 金属的形态分为：
(1) 水溶性（以去离子水提取）； (2) 交换态或吸附态（以MgCl2溶液为提取剂）； (3) 碳酸盐结合态（以NaAc-Hac为提取剂）； (4) 铁锰氧化态结合态（以NH3·2O－HCl为提取剂）； H (5)有机结合态（以H2O2为提取剂）；残留态（以HclO4-HF消化
*土壤的离子吸附：是指将溶液中的溶质在固液界面附近或胶体表 面上浓度的改变。 *土壤的离子交换：（注意与离子吸附的区别与联系） *土壤的聚集（电荷中和）和消散（电荷相同，排斥）现象是由于 土壤的胶粒颗粒的作用。 ■
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2 土壤污染与净化 2.1 土壤污染物质的来源和种类
④农业污染型
过度施用化肥和不良方式造成的影响。
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2.3 土壤污染与土壤净化
①土壤污染
指人类活动所产生的物质（污染物），通过多种途径 进入土壤，其数量和速度超过土壤容纳的能力和土ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ净化 的速度，因而使土壤的性质、组成及性质等发生变化，使 污染物质的积累逐渐占据优势，破坏了土壤的自然平衡， 从而导致土壤自然功能失调，土壤质量恶化，影响作物的 生长发育，造成产量和质量的下降，并可通过食物链引起 生物和人类的直接危害，甚至造成有机生命的死亡。
土壤绝对容量（净容量）与土壤年容量（动容量）关系：
WA＝K·Q W
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5 土壤污染的防治
5.1 控制和消除土壤污染源
(1)控制和消除工业“三废”的排放（点）
(2)控制化学农药的适用、合理适用化学肥料（面） (3)加强土壤污灌区的监测与管理
5.2 增加土壤环境容量和提高土壤净化能力
①影响农药在土壤中行为的因素
土壤的自身性质，环境因素等
②农药的水、气迁移作用(挥发、扩散、渗透 ) ③土壤对农药的吸附作用
物理吸附和物理化学化学（离子交换吸附）
④农药在土壤中的降解作用
光化学降解（太阳光辐射） 化学降解（催化和非催化反应如水解、氧化等） 生物降解 ■
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(2) 土壤的缓冲性：是指抵抗土壤溶液中H＋或OH－离子 浓度的变化。原因在于土壤是一个混合的复杂体系 。 (3) 土壤的氧化还原性对微生物的代谢、有机物的分 解、金属离子的转化有重要作用。
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(4) 土壤的吸附性能 是指土壤具有吸收和截留某些物质的能力。
吸附的五种形式：
增加土壤有机质和粘粒数量；分离培育新的微生物品种。
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5 土壤污染的防治
5.3 防止土壤污染的措施
①采用生物防治，利用植物吸收去除重金属
②施加抑制剂，抑制不利转化 ③控制氧化还原条件，同样控制重金属的转化
④改变耕作制度、深翻等
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是某一种环境（常用单位质量的土壤）所能容纳某种 污染物的最大负荷量，与时间无关。
其计算公式为：WQ ＝M（WS－B） WQ表示绝对容量； M为每亩耕层的土壤质量；
WS 表示土壤环境标准；mg/kg（ppm），它 的确定可根据采样统计和单因子或复合因子盆载试验，确 定污染物使作物受阻或食品中毒的含量。
重金属与土壤复杂成分的配位作用；
土壤中的重金属沉淀与溶解条件（溶度积常数和PH值）
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③主要重金属在土壤中的迁移转化规律
不同重金属元素（如Cd、Hg、Se、Cr、Pb等 )的转化规律）。
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3.2农药、化肥在土壤中的迁移转化 (1)农药在土壤中的吸附和降解
(1) 土壤污染物质的来源 污染物的来源分类：工业、城市、农村的固废
大气的污染物在迁移转化中进入土壤
水体污染物进入土壤。 (2) 土壤污染物质的种类 主要有无机污染物（重金属、酸、碱、盐等） 有机污染物（有机氯、磷类、苯环类）。
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2.2土壤污染的主要发生途径
①机械吸收 ②物理吸收 ③化学吸收 ④物理化学吸收 ⑤生物吸收
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1.2土壤环境中的胶体与元素迁移
(1)土壤的胶体性质 土壤是一种多类胶体微粒共存的分散体系，包括各类粘 土矿物微粒，腐殖质、蛋白质，铝、铁、锰、硅等水合氧 化物。
*土壤胶体的性质：比表面性（吸附现象）、电化学性（电泳现象 ）、光化学性（丁则尔现象）。
B表示土壤环境的背景值；单位同上
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土壤年容量（动容量） 是某一土壤环境在污染物的积累浓度不超过环境标准规定 的最大允许值情况下，每年所容纳的某种污染物的最大负 荷量。由定义可知，土壤年容量的大小除了同环境标准规 定值和背景值有关外，还考虑了土壤的净化能力。 其计算公式为：WA＝K（WS－B） WA表示绝对容量； K为某种污染物在土壤中的年净化率；
土壤净化能力的影响因素：土壤的性质和组成（绿色植 物和微生物群落），化学物质的性质，同时还受气候及其 他环境条件决定。
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3 土壤中污染物质的迁移转化规律 3.1 土壤的重金属污染及其迁移转化
(1) 土壤的重金属污染
重金属是生物体必须具备的物质，但过量会造成危害 (2)重金属元素在土壤中的迁移转化 是指重金属元素在自然环境中空间位置的移动和存在 形态的转化，以及由此引起的富积和分散问题。
P 活性酸度（H＋对土壤中的化学过程起直接作用，即 测定的pH值）
潜在酸度（土壤中的H＋往往是以胶粒吸附态存在， 只有经过离子代换后产生H＋离子才起作用，因此采取不同 的浸提剂，将潜在的H＋代换出来）
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土壤碱性的分类： 碱性（7.5-8.5）土壤，大多由于土壤中含有碳酸钙 所造成。 强碱性（大于8.5，最高可达10.5）土壤，即碱化土 或碱土。
①大气污染型
以大气污染源为中心呈环状或带状，沿风向延伸。主要集中在 土壤表层，如是二氧化硫形成的酸雨对土壤的污染。
②水污染型
主要是工业废水和生活污水，作农用灌溉，产生的污染物主要 有重金属、无机盐、有机物、病原体等。污染的特点是呈渠道片状分 布
③固体废物污染型
主要是工业废渣和生活垃圾，通过食物链影响到人畜安危。
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②土壤净化 土壤净化的四方面含义：
1 是指进入土壤的物质，通过稀释和扩散可以降低其浓度； 2 或者被转化为不溶性化合物，或被胶体较牢固地吸附，从而 对食物链影响小； 3 或者通过生物和化学的降解作用转化为无毒或毒性小的物质 甚至是营养物质； 4 或经过挥发和淋溶从土壤中迁移到大气和水体中再处理。
2）土壤的物理化学条件，如T，P，C，Eh，pH等
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土壤的化学条件：是指影响土壤中各种过程（包括化 学的、物理化学的、生物化学的以及生物学的）进行的各 项化学性质，包括土壤的酸碱度、土壤的缓冲性、氧化还 原性质、吸收性等。 (1) 土壤的酸碱度（pH值），土壤反应