浙江大学《土壤与土壤污染》

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
(1)隐蔽性或潜伏性: 水体和大气的污染比较直观,严重时通过人的感
官即能发现。 而土壤污染则往往要通过农作物包括粮食、蔬菜、
水果或牧草以及摄食的人或动物的健康状况才能 反映出来,从遭受污染到产生恶果有一个相当长 的逐步积累过程,具有隐蔽性或潜伏性。 日本的第二公害病——痛痛病60年代发生于富山 县神通川流域,直至70年代才基本证实是镉污染 土壤所生产的“镉米”所致。
高岭石是由一层硅氧四面体 和一层铝氢氧八面体组成一 晶层,属于1:1型晶格。每 一晶层的一面是铝氢氧八面 体上的OH原子组,另一面 是硅氧四面体上的氧原子, 晶层与晶层之间由氢键连接 ,甚为紧密,层间空隙不大 ,层间距离难以扩大,所以 遇水不易膨胀。这类矿物极 少发生同晶取代。
高岭石的基本结构单元:硅氧层和水铝石层构成的单网层
土壤与土壤污染
第一节 土壤
土壤是由固相、液相和气相共同组成的一个较为疏松的三相 体系,广泛覆盖于地表。
土壤: 砂土、泥土、黏土; 砂土粒径:<2mm; 黏土粒径: <0.002mm; 土壤的特性是由作为 其构成成分的岩石的 特性和气候条件来决 定的。 由于雨水向下冲刷的 物质较多,湿润气候 地区的土壤往往要较 厚一些。
3.3 土壤中污染物的来源
大气沉降(土壤酸化、多环芳烃和二噁英等) 污水排灌(重金属、多环芳烃等) 化肥农药施用(硝酸盐、PCB、DDT等) 固体废物堆放处置(各种污染物) 工业生产(石油、多环芳烃和重金属污染等) 交通运输(TCE三氯乙烯等) 全球物质循环
Munic ipal w ater w e ll
1960年以前骨痛病患者就开始出现,直到1961年才有人查明,神通 川两岸骨痛病患者与三井金属矿业公司神冈炼锌厂的废水有关。该公司 把炼锌过程中未经处理净化的含镉废水连年累月地排放到神通川中,两 岸居民引水灌溉农田,使土地含镉量高达(7-8)ug/g,居民食用的稻 米含铜量达(l-2)ug/g。饮用含镉的水,久而久之体内积累大量的镉 毒而生骨痛病。进入体内的镉首先破坏了骨骼内的钙质,进而肾脏发病 ,内分泌失调,经过10多年后进入晚期而死亡。三井矿业公司工人因镉 中毒生病者也不在少数。但是,在此确凿事实面前,日本三井金属公司 仍以缺乏依据为借口,拒不承认。直到1968年,经调查才证实富山骨痛 病是三井金属公司排出镉造成的。同年日本厚生省公布的材料指出,痛 痛病发病的主要原因是当地居民长期饮用受镉污染的河水,并食用此水 灌溉的含镉稻米,致使镉在体内蓄积而造成肾损害,进而导致骨软化症 。妊娠、哺乳、内分泌失调、营养缺乏(尤其是缺钙)和衰老被认为是 痛痛病的诱因。但这时的骨痛病已开始在日本各地蔓延了。后来日本骨 痛病患区已远远超过神通川,而扩大到黑川、铅川、二迫川等7条河的 流域,其中除富山县的神通川之外,群马县的碓水川、柳濑川和富山的 黑部川都已发现镉中毒的骨痛病患者。
3.2 污染土壤的特点
(3)后果的严重性: 由于土壤污染的隐蔽性或潜伏性、以及它的不可
逆性或长期性,因而往往通过食物链危害动物和 人体的健康。 研究表明,土壤和粮食的污染与一些地区居民肝 肿大之间有着明显的剂量—反应关系,污灌引起 的污染越严重,人群的肝肿大率越高。
3.2 污染土壤的特点
(3)后果的严重性: 三氯乙醛的污染是一个比较典型的事例,它 是由于施用含三氯乙醛的废硫酸生产的普通 过磷酸钙肥料所引起。其中万亩以上的污染 事故在山东、河南、河北、辽宁、苏北、皖 北等地曾多次发生,轻则减产,重则绝收, 损失十分惨重。
(3)土壤胶体性质和阳离子交换
土壤胶体是指1~200nm的固体颗粒,分为矿物胶体(粘粒 矿物)和有机胶体(腐殖质)。
土壤胶体有吸附离子并与溶液中离子进行交换的性能。 常见阳离子交换能力顺序: Fe3+>Al3+>H+>Ba2+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+ 不同胶体阳离子交换量为: 有机胶体>蒙脱石>水云母>高岭石>含水氧化铁、铝
1955年以后,在河流两岸如群马县等地出现一种怪病。患者一开 始是腰、手、脚等各关节疼痛,延续几年之后,身体各部位神经 痛和全身骨病,使人不能行动,以至呼吸都带来难以忍受的痛苦 ,最后骨胳软化萎缩,自然骨折,一直到饮食不进,在衰弱疼痛 中死去,有的甚至因无法忍受痛苦而自杀。由于病人经常“哎唷 ——哎唷”地呼叫呻吟,日本人便称这种奇怪的病症为“哎唷— —哎唷病”,即“痛痛病”。经骨痛病尸体解剖,有的骨折达73 处之多,身长缩短了30厘米,病态十分凄惨。
(2)土壤质地(soil texture) 由不同粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况,称为 土壤质地(或称机械组成)。
对修复的影响: 土壤质地差异形成不同的土壤结构和通透性状,对污染物 的截流、迁移、转化产生不同的效应。 粘质土类能吸附污染物,使污染物转移困难;砂质土类则 相反。
(3)土壤中的粘土矿物 土壤矿物分为原生矿物和次生矿物; 次生矿物分为:简单盐类、三氧化物类和次生铝硅酸盐类; 三氧化物和次生铝硅酸盐粒径一般小于0.25μm,一般称之为 次生粘土矿物;
3.2 污染土壤的特点
(2)不可逆性和长期性: 土壤一旦遭到污染后极难恢复,重金属元素对土
壤的污染是一个不可逆过程,而许多有机化学物 质的污染也需要一个比较长的降解时间。
3.2 污染土壤的特点
(2)不可逆性和长期性: 1966年冬至1977年春,沈阳—抚顺污水灌区发生 的石油、酚类以及后来土灌区的镉污染,造成大 面积的土壤毒化、水稻矮化、稻米异味、含镉量 超过食品卫生标准。经过十余年的艰苦努力,包 括施用改良剂、深翻、清灌、客土、选择品种等 各种措施,才逐步恢复其部分生产力,付出了大 量的劳力和代价。
伊利石是由二层硅氧四面体夹 一层铝氢氧八面体结合而成一 晶层,属2:1型晶格。 在两晶层之间通过K离子相连 ,使晶层间距离比较固定,不 易改变,因此膨胀性小。 晶格中硅铝原子可发生同晶取 代,但不显著。
蒙脱石也属2:1型晶格,但晶层之 间主要靠弱的分子间力连接,故 晶层间的连接不紧密,层间空隙 大,水分子容易进入,层间的距 离也可随水分子的进入而扩大。 因此所成晶体较小,膨胀性大。 晶格中的硅、铝原子也易被同晶 离子所取代。
粘粒矿物与土壤的吸湿性、可塑性、膨胀性和离子吸附性等 理化性状密切相关,对土壤生物生长和繁殖有很大影响。
ห้องสมุดไป่ตู้
典型粘土矿物:
伊利石:或称水云母,颗粒直径小于2μm,膨 胀性较小,具有较高阳离子代换量,富含钾( K2O,4%~7%)。 蒙脱石:为伊利石进一步风化产物,颗粒直径 小于1μm,分散度高,吸水性强,膨胀性大, 阳离子代换量极高。它所吸收的水分生物难以 利用。 高岭石:为风化程度极高的矿物,脱盐脱硅迅 速,颗粒直径为0.1-5.0 μm,膨胀性小,阳离子 代换量低。富含高岭石的土壤透水性良好,生 物可获得有效水分多,但供肥保肥能力低。
3.1 污染土壤的定义
“绝对性”定义:由人类的活动向土壤添加有害化 合物,此时土壤即受到了污染。这个定义的关键 是存在有可鉴别的人为添加污染物。
“相对性”定义:以特定的参照数据来加以判断, 如以背景值加两倍标准差为临界值,若超过这一 数值,即认为该土壤为某元素所污染。
“综合性”定义:不但要看含量的增加,还要看 后果,即加入土壤的物质给生态系统造成了危害。
(4)土壤有机质
土壤有机质是土壤中含碳有机化合物的总称,一般占固相 总质量的10%以下。主要来源于动植物和微生物残体。
可以分为两大类, 一类是组成生物体的各种有机物,称为非腐殖物质; 另一类是腐殖质,是生物体有机质经过土壤微生物作用后 形成的复杂有机物的混合物。
腐殖质具有多种胶体特性:表面吸附、离子交换、对金属 络合、缓冲性能、氧化还原性能及生理活性。
3.1 污染土壤的定义
三种定义的出发点虽然不同,但有一点是共同的,即认为土 壤中某种成分的含量明显高于原有含量时即构成了污染。 综上所述,土壤污染就是指人为因素有意或无意地将对人类 或其他生命体有害的物质施加到土壤中,使其某种成分的含 量明显高于原有含量、并引起土壤环境质量恶化的现象。
3.2 污染土壤的特点
一、土壤的物理和化学组成
(1)土壤孔隙(soil pore space) (2)土壤质地(soil texture) (3)土壤中的粘土矿物 (4)土壤有机质
一、土壤的物理和化学组成
(1)土壤孔隙(soil pore space) 常用相对量百分数即孔隙度表示,即单位土壤总容积中的 孔隙容积率(%)。 对修复的影响: 孔隙度影响微生物活力、养分转化及土壤酶的种类、数量 和活性; 孔隙度与水、气流流通或扩散快慢直接相关; 孔隙度影响土壤比表面积大小,而比表面积与土壤物质吸 附、解吸等物理化学过程紧密相关。
二、土壤的特性
(1)土壤酸碱性 (2)土壤氧化还原电位 (3)土壤胶体性质和阳离子交换
二、土壤的特性
(1)土壤酸碱性 我国土壤pH值大多在4.5~8.5之间。当酸或碱加到土壤中, 土壤具有缓和酸碱度改变的能力,称为土壤缓冲性。土壤 缓冲性主要来自土壤胶体及其吸着的阳离子以及土壤中的 弱酸及其盐类。
土壤酸碱性对修复的影响: 影响吸附-解吸、氧化-还原、络合-解离、溶解-沉淀等化学 反应;影响土壤养分有效性;影响微生物活动和种群;影 响植物生长。
(2)土壤氧化还原电位
土壤氧化还原能力大小用土壤氧化还原电位(E)来表示,其 值是以氧化态物质与还原态物质的相对浓度比为依据的。一般 土壤的E为400-700mV,水田土壤的E为+300~-300mV。 土壤氧化剂有氧气、NO3-和高价金属离子,还原剂有土壤有机 质和低价金属离子。 土壤氧化还原电位对生物修复的影响: 改变离子价态,影响污染物溶解度及迁移转化; 影响有机质的分解速度和强度; 影响养分形态和状况进而影响植物修复; 影响微生物活动,决定是适于好氧还是厌氧微生物。
日本痛痛病事件是世界有名的公害事件之一,1955年至1972年发 生在日本富山县神通川流域。
横贯日本中部的富山平原有一条清水河叫神通川,两岸人民 世世代代喝的是这条河的水,并用这条河的水灌溉两岸肥沃的土 地,使这一带成为日本主要粮食产地。后来三井金属矿业公司在 这条河的上游设立了神冈矿业所,建成炼锌工厂,把大量污水排 入神通川。1952年,这条河里的鱼大量死亡,两岸稻田大面积死 秧减产,该公司不得不赔偿损失300万日元。
土壤孔隙按孔隙保持水分和空气的特性分为三类:
无效孔隙 由于孔隙过小,土粒表面所吸附的水膜已将其充满,同时植物 根毛也难于插入土壤孔隙(植物根毛的粗细大约为10-3mm), 甚至连微生物也不能进入。 毛管孔隙 毛管孔隙所保持的水分移动较迅速,能补给植物需要。毛管孔 隙较粗,根毛也可直接插入,毛管水是对植物最有效的水分。 空气孔隙 不能保持水分,经常充满空气,空气孔隙的多少直接影响到土 壤通气、透水性能。
Oce an
Fresh w ater
se ptic tank leak age
土壤胶体对修复的影响:
能使一些元素迁移,也可使一些元素固定沉淀。 吸附污染物的能力与胶体的种类有关。胶体吸附在很大程 度上决定土壤污染物的分布和富集。 胶体吸附能力大小也会影响污染物的危害程度。 土壤中铁、铝、锰氧化物胶体的专性吸附是土壤自净能力 的重要性质。
三、土壤中污染物的来源与危害
3.1 污染土壤的定义 3.2 土壤污染的特点 3.3 土壤中污染物的来源 3.4 土壤污染的类型 3.5 土壤污染的危害
3.3 土壤中污染物的来源
土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源。 天然污染源是指自然界自行向环境排放有害物质 或造成有害影响的场所,如正在活动的火山;
人为污染源是指人类活动所形成的污染源。后者 是土壤污染研究和污染土壤修复的主要对象,而 在这些污染源中,化学物质对土壤的污染是人们 最为关注的。污染物进入土壤的途径按照所划分 的土壤污染源可分为污水灌溉、固体废弃物的利 用、农药和化肥、大气沉降物等。
相关文档
最新文档