环境科学概论08土壤环境污染防治与土壤生态保护

原生矿物质（各种岩石受到程度不同的物理 土壤 风化而未经化学风化的碎屑物 ）—— 四类： 硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物 矿物质 和磷酸盐类矿物
岩石化学风化(氧化、水解和酸性水解)
土壤的 组成
次生矿物质 （由原生矿物经化学风化后
形成的新矿物 ）——三类：简单盐类、三 氧化物类和次生铝硅酸盐类 土壤有机质 ：土壤中含碳有机化合物的总称（占固相 总重量的10％ 以下 ）。分为非腐殖物质和腐殖质两大类。
滴滴涕在全球环境中的迁移、转化和富集过程简图
农药对人体健康的影响 急性毒作用 对神经的影响 致癌作用 诱发突变 慢性中毒 对内分泌系统的影响 农药对除虫害带来的问题 ○对害虫的天敌和其他益虫、益鸟有杀伤作用 ○使害虫产生抗药性
防止农药污染的途径
采取综合防治的方法 搞好农药安全性评价和安全使用标准的制定 工作 安全合理地使用现有的农药 发展高效、低毒、低残留的化学农药来代替 剧毒和残留性高的农药 加强生物防治并推广无公害的农药
土壤酸化的原因： •化学原因——主要是矿物的风化过程产生的无机酸或 大量二氧化碳；土壤弱酸盐的水解；无机肥料残留的酸 根；重金属和有机物对土壤的污染；酸雨的影响；土壤 胶体吸附的H+、Al3+等被其它阳离子交换：
土壤酸化的第二个原因是微生物对有机物降解。
土壤的碱化
土壤溶液中OH-离子的主要来源是 CO32-和 HCO3-的 碱金属（Na、K）及碱土金属（Ca、Mg）的盐类。 交换性阳离子的水解 ：
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
体系 铁体系 锰体系 硫体系 氮体系
2 土壤环境污染与防治
2.1 基本概念
土壤环境背景值：土壤的环境要素在未受到明 显污染时，其化学元素的正常含量，以及环境中能 量分布的正常值为环境背景值，又称作环境本底值。 土壤环境容量是在人类生存和自然生态不致受害 的前提下，土壤壤环境所能容纳的污染物的最大负 荷量。 由于人类活动使土壤性状发生了不利于人类的 改变，叫土壤污染
土壤污染的特点
• 隐蔽性和潜伏性 • 不可逆性
2.2 土壤污染的来源 •工业和城市废水及固体废体 •农药和化肥
•牲畜排泄物和生物残体
•大气沉降物
污染物在土壤环境中的迁移转化
1、物理过程 2、化学过程 （1）溶解和沉淀 （2）氧化和还原 （3）络合-螯合 （4）中和
3、物理化学过程 吸附与解吸 4、生物过程
合理管理和使用水资源；

合理规划和使用耕地和草地。控制农垦、防止
过枚，因地制宜地营造防风固沙林、种灌植草，
建立生态复合经营模式。
水土流失
• 土壤侵蚀系指主要在水、风等营力作 用下，土壤及其疏松母质(特别是表土层)被 剥蚀、搬运，堆积(或沉积)过程。根据其营 力作用，又将土壤侵蚀分为水蚀和风蚀两 大类型。
◎ 世界土地荒漠化的基本状况

荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半潮湿、湿润 地区，由于气候变化和人类活动的各种因素所造 成的土地退化，土地生物和经济生产减少，甚至 基本丧失。

受荒漠化最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙 古、巴基斯坦和印度
我国国土荒漠化的数据：
全国1/4以上的国土荒漠化； 每年因荒漠化造成的直接经济损失达540亿元； 荒漠化潜在发生区域面积331.7万平方公里(占国 土面积34.6%)； 发菜与羊绒 荒 漠 化 土 地 面 积 262 万 平 方 公 里 ( 占 国 土 面 积 27.3%)； 荒漠化涉及18个省、市、自治区的471个县、旗、 市； 荒 漠 化 面 积 前 三 位 ： 新 疆 (39.8%) ， 内 蒙 古 (25.1%)，西藏(16.6%),总占81.5%
土壤盐碱化
• 土壤盐渍化或盐碱化作为一种土壤退 化现象，系指由于自然的或人为的原因， 使地下潜水水位升高、矿化度增加、气候 干旱、蒸发增强，而导致的土壤表层盐化 或碱化过程增强，表层盐渍度或碱化度加 重的现象。它主要发生于干早、半干旱、 半湿润和滨海平原的洼地区。
•
盐碱土和次生盐渍化的防治措施有：实 施合理的灌溉排水制度；调控地下水位， 精耕细作；多施有机肥；改善土壤结构； 减少地表蒸发；选择耐盐碱作物品种；此 外，对碱土增施石膏等，不但可防治次生 盐渍化，而且发挥盐碱土资源的潜力，扩 大农用土地面积，改善盐碱地区的生态环 境。
土壤环境规划
区域土壤环境结构与功能分析。 区域土壤环境质量评价。 区域土地利用类型及其变化预测。 区域土壤环境规划目标。
土壤酸化
• 土壤酸化系指由于人为活动使土壤酸度增强的现 象，叫做土壤酸化。 • 土壤酸化结果，首先使土壤溶液中H+浓度增加。 土壤pH值下降，继而增强了钙、镁、磷等营养元 素的淋浴作用；其次，随着溶液中H+数量增加， H+开始交换吸附性A1+等，而使A1+等重金属离子 的活性和毒性增加，导致土壤生态环境恶化。
土壤沼泽化
• 土壤沼泽化或潜育化是指土壤上部土层 l m内，因地表或地下长期处于浸润状态下， 土壤通气状况变差．有机质因不能彻底分 解而形成一灰色或蓝灰色潜育土层，称为 沼泽化或潜育化。它是常发生于我国南方 水稻种植地区的土壤退化现象。
•
土壤沼泽化降低了有机质的转化速度，使土 壤中还原性有害物质增加，土壤温度降低、通气 性差，土壤微生物活性减弱等。 • 防治土壤沼泽化的途径，应首先从生态环境 治理人手，如开沟排水、消除渍害；第二，多种 经营，综合利用，因地制宜。其治理模式有稻田水产养殖系统；水旱轮作；合理施用化肥，多施 磷、钾、硅肥。
吸附性
土壤胶体的性质： 具有巨大的比表面和表面能 ； 电性 ； 凝聚性和分散性 ；
土壤胶体的离子交换吸附 阳离子交换吸附 阴离子交换吸附
氧化还原性 氧化还原体系
氧化态 还原态 Fe(III) Fe（II） Mn（IV） Mn（II） SO42H2S NO3NO2NO3N2 NO3NH4+ 有机碳体系 CO2 CH4
•
土壤侵蚀不仅使肥沃表土层减薄，养 分流失，蓄水保水能力减弱，最终将使表 土层直至全部土层被侵蚀，成为贫瘠的母 质层，甚至成为岩石裸露的不毛之地。土 壤侵蚀还使区域生态恶化，影响河流水质 和水库的寿命。
防治土壤侵蚀的措施有： • 因地制宜地开展植树造林，植灌和植草与 自然植被保护和封山育林相结合，生物措 施与工程措施相结合； • 水土保持与合理的经济并发相结合，并以 小流域为治理单元逐步进行综合治理。
2.3 农药污染
农药的分类
农药对环境的影响 对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染； 对生物及人类的危害
化学农药在土壤环境中的迁移转化
• • • • • • • • 1、随空气和水体迁移 2、农药的降解 （1）光化学降解 （2）化学降解 （3）生物降解 3、农药的吸附 （1）物理吸附 （2）物理化学吸附
土壤水分 ——土壤溶液 土壤中的空气 ——主要成分都是N2、O2和CO2 。与空
气比较，土壤空气中；CO2含量比大气中高得多； O2的含 量低于大气；水蒸气的含量比大气中高得多；还含有少量 还原性气体
1.2 土壤的特性 酸碱性
◎我国土壤的pH大多在4.5－8.5范围内，并有由南 向北pH值递增的规律性。
2.土地荒漠化的成因和危害
成因：
自然因素：指异常的气候条件，特别是严重 的干旱条件； 人为因素：主要是指过度放牧、乱坎滥伐、 开垦草地。
危害：土地生产力的下降和随之而来的农牧业减
产，严重的会产生生态难民
◎防治荒漠化的基本途径和策略

制定经济发展和资源保护一体化政策；

逐步建立合理的土地使用权制度体系；
土壤的酸碱性首先决定于土壤的组成： 我国长江（北纬330）以南的土壤， Si,Al,Fe含量较高，三者占土壤总量的95% 以上，土壤多为酸性和强酸性，如华南、西 南地区广泛分布的红壤、黄壤，pH值大多在 4.5－5.5之间，有少数低至3.6－3.8；华中 华东地区的红壤，pH值在5.5－6.5之间；长 江以北的土壤（如华北、西北的土壤）大多 含 CaCO3，多为中性或碱性，pH值一般在 7.5－8.5之间，少数强碱性土壤的 pH高达 10.5。
对土壤酸化要针对原因进行防治， • 对施酸性肥料引起的酸化，要合理施肥，不施 偏酸性化肥； • 对因矿山废弃物而引起的土壤酸化，要采取妥 善处理尾矿，消灭污染源，以及施石灰中和等 措施； • 对因酸沉降而引起的土壤酸化，要从根本上控 制酸性物质的排放量，即控制污染源。 • 对酸化土壤的重要改良措施是施加石灰，中和 其酸性和提高土壤对酸性物质的缓冲性； • 水旱轮作、农牧轮作也是较好的生态恢复措施。
第八章 土壤环境污染防 治与土壤生态保护
1 土壤的结构和性质 2 土壤污染及防治 3 土壤退化及其保护
1 土壤的结构和性质
1.1 土壤的组成
土壤是由固 体、液体和 气体三相共 同组成的多 相体系，具 有疏松的结 构。
伊利石（或水云母）[（OH）4Ky（A14· 4· 4· 6）（Si8-y· y）O20] Fe Mg Mg Al 蒙脱石 高岭石［Al4Si4O10（OH）8］
2.4 重金属污染
ຫໍສະໝຸດ Baidu
污染土壤的修复
• （一）排土、客土 • （二）生物改良措施 • （三）施加抑制剂
3 土壤退化及其保护
土壤退化——由于自然的，特别是人为的原因，
使土壤生态系统的组成、结构和功能受到影响或 破坏（如，自然植被的破坏或丧失、土壤生物区 种群组成的明显变化、物种的消失；土壤侵蚀、 荒漠化、盐渍化、沼泽化或潜育化、酸化、肥力 下降等）而使土壤固有的物理、化学和生物学特 性和状态发生改变，导致土壤生态系统功能、生 产潜力和环境质量的等级或状况下降，均属土壤 退化现象。