第三章 土壤污染概述分析

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土壤重金属污染的特点
积累性——一般易于在土壤表层积累 难治理性——不降解，一旦表现出毒害作用，
就难以消除
危害性——易在植物体内富集，影响作物生长、
农产品安全、人类健康；危害性强弱与重金属
形态有关
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二、主要重金属在土壤中的迁移转化
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一 汞
1 汞在土壤中的含量和形态
（1）含量
壤的重要污染源——
无铅汽油
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尘土样品中PAHs浓度(ng/g)
PAHs
Na
Ac
Fl 15.8
Phen 117
An
Flur Py
BaA Chry BeP BkF BaP
10-60 目 12.3 2.95 60 -150目 24.9 3.44 150目 37.0 6.23
5.90 98.4 72.2 26.3 39.2 59.9 1.65 33.5
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（3）土壤污染指标
a. 植株减产10%时土壤中污染物的浓度 b. 植物可食部分的污染物浓度达到国家食品卫生标准时土 壤中污染物的浓度 c. 土壤中污染物的背景值（X）加3倍的标准差（S），即 X+3S
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（4）土壤污染特点
• 隐蔽性
• 富集作用 • 主要通过植物表现毒性
• 持久性
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2、土壤净化
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镉中毒的防治
• 慢性镉中毒引起肾脏损害者﹐膳食中应增加 钙和磷酸盐的摄入，供给充足的锌和蛋白质， 金属络合剂依地酸二钠钙(caNa2EDTA)可增 加镉的排出﹐但可加重肾脏的损害﹐目前在 急﹑慢性中毒时均不主张使用。有报导口服 氮川三乙酸(NTA)能促使镉排出(主要经由粪 便)﹐从而降低在体内的蓄积﹐而不损害肾 脏功能。 • 镀镉器皿不能存放食品﹐特别是醋类等酸性 食品。
Cs147
NO3-
化学肥料
致病微生物
病原菌
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污染物分类
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第二节 土壤重金属污染

了解土壤重金属污染的特点 以汞为例，分析土壤中重金属的主要迁移转化 过程
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一、土壤中重金属的来源
土壤中常见重金属：
主要有汞、镉、铅、铜、砷、铬、镍等。 主要来源：
母岩、污水灌溉、农药、化肥
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岩石-土壤-植物中元素的相关性
主要吸附载体：
土壤有机质——腐殖质吸附的汞比粘土矿物吸附的汞高二 倍；土壤有机质增加1%，汞的固定率可提高30%；去除腐 殖质后，黑土和红壤对汞的固定率下降50%左右。 土壤粘土矿物——pH高时，汞主要被粘土矿物吸附；pH低 时主要被腐殖质吸附。
40
1 1 1 1 1
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主要吸附作用：
电性吸附（库仑力）——离子态汞易被粘土矿物吸附。 络合（配位）吸附——土壤中的R—SH和R—NH2等有机物 络合汞。
土壤酸化
• 活性酸 • 是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，其强度 用pH来表示。土壤pH越小，表示土壤活性酸 越强。
• 潜性酸 • 其由交换态的氢离子和铝离子等离子决定。当 这些离子处于吸附态时，潜性酸不显示出来。 当它们被交换入土壤溶液后，增加其氢离子浓 度，才显示出酸性来。是可逆的过程。
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第一节
废气 土 废水 壤 废渣
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（2）农业污染源
农药、化肥及农用塑料薄膜造成土壤污染，虽然主 要是工业产品造成，但主要仍由于农业活动所引起，所以， 称它们为农业污染源。
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化学农药
产量高——2000万吨（全球/年），我国50多万吨 品种多——500多种
化肥
产量高——7000万吨（我国，1991年数据） 利用率低——30%左右 有毒元素
土壤污染概述
第二节
第三节
土壤重金属污染
土壤有机污染
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第一节 土壤污染概述

土壤污染的概念及评价指标
土壤背景值、土壤环境容量的定义
土壤净化的含义及主要机理 了解土壤污染的来源、类型及主要污染物
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一、土壤污染与净化
1、土壤污染
（1）土壤污染定义——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。 污染物：
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二 镉
1、来源
镉矿、镉冶炼厂；常与含锌矿物共存；燃油和轮胎
2、含量
未受污染土壤中镉的背景值约在0.0l~0.7毫克/千克（ 0.06）。
污染土壤含镉量可达10mg/kg，炼锌厂的土壤1700mg/kg。
3、危害
镉入植物体后，对某些酶的活性基团(——SH)有特别强的亲 和力，从而抑制或破坏酶活性，影响作物的正常生长。
16.4
35.8
122
213
5.83 89.3 77.2 26.5 45.8 71.3 1.7
33.1
10.6 181 132 47.6 79.3 127 5.08 66.4
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（4）生活污染源
生活废物的土地处理。
煤灰、煤渣，生活垃圾
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三、土壤污染发生类型
根据土壤污染的发生途径，可把土壤污染类型分为：
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升汞摄入急救常识
• 吸入：迅速脱离现场至新鲜空气处。保持呼 吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停 止，立即进行人工呼吸。就医。 • 误食：误服者用水漱口，给饮牛奶或蛋清。 就医。 • 皮肤接触：脱去被污染衣着，用肥皂水和清 水彻底冲洗皮肤。 • 眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐 水冲洗。就医。
o 日本学者馆捻，人工引入土壤的化学物质；
o 荷兰迪· 哈纳，土壤中出现的新的化合物，特别是有毒化合
物，土壤原来含有的化合物不应包括在内，主要是指合成 化合物； 污染物是指与人为活动有关的各种对人体和生物有害的物 质，包括化学农药、重金属、放射性物质、病原菌等
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（2）土壤环境容量
土壤背景值：指土壤在无污染或未污染时元素含量，特别是 有害元素的含量。是指一定区域和时间范围内土壤中某些成 分的代表性背景含量。
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土壤沙化
• 自然因素和人为活动共同作用的结果。我国北方降水稀少， 植被稀疏，加之全球气候变暖，持续干旱少雨，对土地沙 化起到了加剧作用。然而，人口增长对生态环境容量的压 力，“五滥”等人为因素是造成土地沙化扩展的根本原因： 滥牧，滥伐，滥挖，滥垦，水资源的无序利用。
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土壤盐碱化
• 土壤盐碱化，又称土壤盐渍化或土壤盐化，是指土壤含盐量太高（超 过0.3%），而使农作物低产或不能生长。 • 土壤中可溶性盐类随水向表层移动并积累下来，而使可溶性盐(如石膏) 含量超过0.1%或0.2%。 • 土壤中盐分的主要来源是风化产物和含盐的地下水。灌溉水含盐和施 用生理碱性肥料也可使土壤中盐分增加。 • 土壤盐碱化后，土壤溶液的渗透压增大，土体通气性、透水性变差， 养分有效性降低，植物不能正常生长。 6
壤的结构和功能
• 物理化学作用：土壤中有机和无机胶体的吸附、解吸、代换等过程 • 生物化学作用：土壤微生物和动物降解污染物，植物吸收积累污染物
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土壤被污染物污染的程度，决定于进 入土壤的污染物的数量、强度和土壤自身 净化能力的大小。
积累
净化
土壤污染
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二、土壤污染源
（1）、工业污染源 按产品分 冶金工业 化学工业 轻工业 石油工业 电力 纺织工业 机械工业 建材工业
痛痛病
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• 湖南浏阳镉污染
• 镉污染威胁湘江水质
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镉中毒的防治
• 吸入大量氧化镉烟雾所致的急性中毒﹐其治疗与一 般刺激性气体中毒的处理相同。关键在于防止肺水 肿。 • 应及早撤离出事现场﹑保持安静﹐卧床休息﹐吸入 氧气﹐保持呼吸道畅通﹐可用10%硅酮雾化吸入﹐ 以消除泡沫﹐肾上腺皮质激素能降低毛细血管通透 性﹐宜早期定量使用。限制液体入量﹐给予抗生素 防止继发感染﹐急性食入性镉中毒时主要采用对症 治疗﹐给予大量补液﹑注射阿托品用来止吐和消除 腹痛。
背景值： 未受污染土壤中汞的背景值约在0.0l~0.15毫克/千克。
影响含量的因素：
成土母质——沉积岩比火成岩易于富集; 成土过程——石灰岩风化的土壤0.047，花岗岩风化的土壤 0.026毫克/千克； 污染程度——城市土壤高于农村土壤 水俣病
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（2）形态
影响因素： pH值、氧化还原条件以及配位体有关。 存在形态：
作物——农作物生长后期的早衰，产品品质相对低 土壤理化性质——土壤肥力的降低，水分、养分、空 气、热量的传导受阻（薄膜碎片）。
塑料污染——土壤和农产品的污染问题。
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塑料污染
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（3）交通污染源
有机污染物：PAHs等；有机物热裂化、焦化、燃烧等过程
中生成。每燃烧1克的汽油可生成12—50.4微克的BaP。 无机污染物：Pb及其化合物；汽油添加剂（防爆）。在公 路两侧100米范围内，土壤中含铅量可高达1000ppm。全世 界有汽车两亿辆，所使用的四乙基铅达到40万吨，成为土
水体污染型：沿河流或干支渠呈枝形片状分布
大气污染型：以污染源为中心呈环状或带状分布，长轴
沿主风向伸长
农业污染型：与化肥、农药的数量、种类、利用方式及
耕作制度有关。
固体废弃物污染
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四、土壤中主要污染物
有机物类
农药、多环芳烃（PAHs）等
重金属
放射性物质
Cd、Cr、Hg、Pb、Zn、Cu、Ni
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农用塑料薄膜
塑料薄膜覆盖技术的优点
始于70年代，提高地温，保持土壤水分，抑制杂草生长， 调节土壤营养，抑制盐碱上升等功能。在各种蔬菜、农 作物、苗木培育、改良盐碱地等方面均取得极其明显的 效果——增产增收。塑膜面积已达226.67万公顷，农用薄 膜数量超过百万吨。
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塑料薄膜覆盖技术的问题
氧气充足
海水
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（5）挥发作用
受微生物群体所调节，如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌 和几种特殊的假单胞菌族能将Hg2+还原为元素汞，使元素 汞因蒸汽压升高而挥发掉。
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升汞泄露急救常识
• 泄漏：隔离泄漏污染区，限制出入。建议应 急处理人员戴自给式呼吸器，穿防毒服。不 要直接接触泄漏物。 • 小量泄露：避免扬尘，用洁净的铲子收集于 干燥、洁净、有盖的容器内。 • 大量泄露：用塑料布、帆布覆盖，减少飞散。 然后收集、回收或运至废物处理场所处置。
（1）土壤净化的含义
指土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化，而使土壤污
染物的有效浓度降低，直至消失的过程
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（2）土壤净化的机理：
• 物理作用：挥发、稀释、扩散；决定因素有温度、湿度、土壤质地和
结构、污染物特性
• 化学作用：溶解、氧化还原、化学降解、化学百度文库淀作用，使污染物迁
出土壤外，转化为其它物质，或变成难溶物不被植物吸收，而不改变土
离子吸附和共价吸附的汞（被粘土矿物和腐殖质所吸附）、 可溶性汞、难溶性汞（如磷酸汞、碳酸汞和硫化汞）。 按化学组成存在有金属汞、无机汞和有机汞。
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2 汞在土壤中的迁移转化
在正常的土壤Eh和pH值范围内，汞能以元素汞存在， 是土壤中汞的重要特点。 硫化汞可看作为土壤汞化物转化的最终产物。
（1）吸附固定
吸附的汞积聚在土壤表层。土壤对汞的吸附是相当牢固的，
用水或EDTA络合剂都很难把吸附的汞浸提出来。
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（2）氧化还原
汞有三种价态：0、+1、+2。
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（3）甲基化作用
不溶性的无机汞——易被生物吸收的有机汞
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人体
食物链
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（4）络合与螯合作用
土壤溶液中存在的无机和有机配位体，最常见的无机配 位体有Cl-、SO42-．HCO3-、OH-，在某些情况下还有氟、 硫化物和磷酸盐等，能与汞生成络离子。自然环境中最常 见的是Cl-和OH-。 可提高汞的溶解度和迁移能力
第三章 土壤污染概述
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土壤环境问题
土壤生态环境破坏问题
土壤侵蚀 水土流失
土壤沙化
土壤盐碱化 土壤酸化等
土壤污染问题
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土壤侵蚀
• 土壤侵蚀是指土壤或成土母质在外力（水、风）作 用下被破坏剥蚀、搬运和沉积的过程。 • 广泛应用的“水土流失”一词是指在水力作用下， 土壤表层及其母质被剥蚀、冲刷搬运而流失的过程。
土壤酸化
• 土壤吸收性复合体接受了一定数量交换性氢离子或铝 离子，使土壤中碱性(盐基)离子淋失的过程。 • 酸化是土壤风化成土过程的重要方面，导致pH值降低， 形成酸性土壤，影响土壤中生物的活性，改变土壤中 养分的形态，降低养分的有效性，促使游离的锰、铝 离子溶入土壤溶液中，对作物产生毒害作用。 7
无污染与未污染是相对于污染环境而言的，它指距污染
源很远，污染物不易达到、而且生态条件正常的地区。
区域：母质 时间：历史
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土壤背景值意义：
• 环境科学的基础工作
• 为农业、牧业服务 • 地方病的诊治
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土壤环境容量：土壤中的有害物含量从背景值起到达污染水
平值之间的浓度范围就是土壤的环境容量。是针对土壤中的 有害物质而言的。 污染水平：在生物开始表现受害症状时的土壤有害物质浓度 称为临界浓度或称土壤达到了污染水平。 对于耐性强的植物，土壤的污染水平就应当以其体内有 害物达到卫生标准时的土壤浓度作为土壤污染的标准。 影响因素： 土壤条件 生物条件