环境科学导论第4章 土壤环境及土壤污染_PPT幻灯片
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❖ 重金属污染物 ❖ 放射性物质 ❖ 致病微生物
五、土壤自净作用
土壤自净作用是指在自然条件下，通过土壤的自身作用，使污
染物在土壤中的浓度或毒性降低的过程。土壤自净能力是有限的。 土壤净化功能的原因
❖ 污染物在土壤的液相中可通过扩散，逐步降低污染物浓度 ❖ 经沉淀、胶体吸附等作用可使污染物发生形态变化，变为难以被
二、土壤重金属的形态分级
❖ 不同学者提出了多种土壤重金属形态分级方法。多 是基于不同提取剂对土壤重金属的连续提取，得到 的土壤重金属形态实际上是基于提取剂的操作定 义。
❖ 多种形态分级方法中，应用较多的是Tessier的五 级连续提取法以及在此基础上改进的方法。
❖ Tessier连续提取法将土壤重金属分为交换态、碳酸 盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残 渣态5种形态。
土壤重金属化学形态Tessier分析方法
生物污染型 未经消毒灭菌的生活污水、医院污水、粪便等 直接排到土壤中，会使土壤受到有害微生物的污染，成为某 些病原菌的栖息繁殖地。
固废污染型 各类金属矿场开采的尾矿废弃物、重金 属冶炼厂的矿渣以及“白色垃圾“（废塑料包装物及 废农膜）堆放在露天 ， 经过长时间的雨水淋溶作用 ，污染物质进入土壤。
土壤自然形成过程极其缓慢，一般每百年仅以0.5~2cm的 速率进行。
土壤资源一旦遭到污染或人为干扰后将很难在短期内得 以恢复。
三、土壤污染类型
水污染型 工业、城市和农村污水直接排放或进行农田灌溉 时，水中的污染物在土壤中积累并超过土壤自净能力时便产 生土壤污染。
大气污染型 大气污染物通过各种沉降方式进入土壤后，改 变土壤的物理化学性质，使土壤受到污染。
不同质地土壤重金属元素含量的比较
土 类
母 质
土层 深度
质 地
Co
Ni
Mn
Cu
Zn
Cd
Cr
Pb
As
褐 闪 32-69 粘 34.5 92.2 772 39.8 108 1.25 175 30 12.54
红长
质
壤 岩 35-60 壤 25.0 69.1 519 30.5 82.1 1.50 145 15.0 10.36
❖ 美国首先于1961年由地质调查局在美国大陆开展 背景值的调研工作，1984年发表了“美国大陆土壤 及其他地表物质中的元素浓度”的专项报告，1988 年完成了美国土壤背景值的研究。
❖ 日本在1978—1984年也开展了全国范围的表土和 底土背景值的调研,调研了Cu、Pb、Zn、Cd、Cr 、Mn、Ni和As 8种元素的含量。
土壤是地球表层系统的重要组成部分
土壤同样也是环境资源，也面临着环境问题：
（1）污染性土壤环境问题 （2）非污染性土壤环境问题
生态(环境)破坏问题
第一节 土壤污染概述
一、 土壤污染的定义与特征
1. 定义
人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度、超过 土壤自净能力，引起土壤质量恶化的现象。土壤质 量 恶化表 现为土 壤 的物理、化学及生物进程被破坏，土壤肥力下降， 土壤正常功能丧失，甚至 出现 毒性 ，进而对土壤生物甚至人 类生存产生直接或潜在的危害。
不同母岩形成的土壤中重金属元素含量的比较
土类 母质 Co Ni Mn Cu Zn Cd Cr Pb Hg As
辉长岩 83.6 181 1240 141 188 2.4 506 19.9 0.04 1.11 褐 红 壤 花岗岩 26.4 28.8 584 15.7 123 1.41 68.2 21.4 0.05 3.46
我国土壤环境背景值的研究始于70年代中 期，1982年国家把环境背景值调查研究列入 “六五”重点科技攻关项目，1986年再次将 土壤环境背景值研究列为“七五”重点科技 攻关课题，并于1990年出版了《中国土壤元 素背景值》专著。
影响土壤背景值的因素
成土母质母岩 气候带 。。。。。。
母岩影响土壤背景值
二、土壤重金属Байду номын сангаас形态分级
❖ 土壤中的重金属可与土壤矿物质（主要是粘土 矿和硅酸盐矿）、有机物（如腐殖酸等）发生沉淀 与溶解、络合作用、吸附与解吸等多种物理、化学 和生物作用，使重金属在土壤中表现出不同的赋存 状态。
❖ 虽然土壤重金属总量能在一定程度上反映土壤 的污染状况，但很难反映土壤重金属的环境行为和 生态效应，重金属形态常被认为是决定土壤重金属 生物有效性及其环境行为的关键。
植物利用的形态存在于土体中，暂时退出生物小循环，脱离食物 链。 ❖ 通过生物和化学降解，污染物变为毒性较小或无毒性的物质。 ❖ 有些污染物在土壤环境中发生被分解气化，迁移至大气环境中。
六、 土壤环境背景值
环境背景值：通常指环境各要素（大气、水体 和土壤）在没有污染物质进入的正常情况下， 各化学元素的含量及其赋存形态。 土壤背景值：没有或很少受到人类活动（特别 是人为污染）影响的土壤环境本身的化学元素 组成及含量。
第二节 土壤重金属污染
一、土壤重金属污染特征
❖ 重金属元素在土壤中不易随水相移动，不能为微生物分解， 易在土壤中累积。
❖ 同在水环境中一样，一些重金属元素（如汞）能在土壤环境 中转化成毒性更强的化合物(甲基汞)，并通过植物吸收在植 物体内富集转化，通过食物链最后进入人体，对人类带来危 害。
❖ 重金属在土壤中的累积初期，不易被人们觉察和关注，具有 一定的潜伏期。
农业生产污染型 农业生产中由于农药的大量使用， 使得一些 巨 毒、难降解污染物迁移积累到土壤系统 中，使土壤受到一定程度的污染。
四、主要土壤污染物
土壤污染物：进入土壤并影响土壤正常作用的物 质，即改变土壤成分、降低农作物的产量与质量、 有害于人体健康的物质。
❖ 有机物：主要是化学农药、除草剂等；酚类化合物、原 油等，此外还有致病微生物。
质
气候生物带对土壤背景值的影响
✓在高寒、高山地带，土壤环境背景值几乎和母岩
母质含量相同；
✓在温带、暖温带、半干旱、干旱地区的地带性土
壤，土壤环境背景值与母岩母质元素含量接近；
✓热带和亚热带地区，土壤环境背景值与成土母岩
、母质化学成分有很大的变化。
土壤背景值的意义
（1）制定土壤环境质量标准 （2）农业生产上的应用 （3）环境与人类健康方面的应用 （4）异常区域在找矿上的意义
五、土壤自净作用
土壤自净作用是指在自然条件下，通过土壤的自身作用，使污
染物在土壤中的浓度或毒性降低的过程。土壤自净能力是有限的。 土壤净化功能的原因
❖ 污染物在土壤的液相中可通过扩散，逐步降低污染物浓度 ❖ 经沉淀、胶体吸附等作用可使污染物发生形态变化，变为难以被
二、土壤重金属的形态分级
❖ 不同学者提出了多种土壤重金属形态分级方法。多 是基于不同提取剂对土壤重金属的连续提取，得到 的土壤重金属形态实际上是基于提取剂的操作定 义。
❖ 多种形态分级方法中，应用较多的是Tessier的五 级连续提取法以及在此基础上改进的方法。
❖ Tessier连续提取法将土壤重金属分为交换态、碳酸 盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残 渣态5种形态。
土壤重金属化学形态Tessier分析方法
生物污染型 未经消毒灭菌的生活污水、医院污水、粪便等 直接排到土壤中，会使土壤受到有害微生物的污染，成为某 些病原菌的栖息繁殖地。
固废污染型 各类金属矿场开采的尾矿废弃物、重金 属冶炼厂的矿渣以及“白色垃圾“（废塑料包装物及 废农膜）堆放在露天 ， 经过长时间的雨水淋溶作用 ，污染物质进入土壤。
土壤自然形成过程极其缓慢，一般每百年仅以0.5~2cm的 速率进行。
土壤资源一旦遭到污染或人为干扰后将很难在短期内得 以恢复。
三、土壤污染类型
水污染型 工业、城市和农村污水直接排放或进行农田灌溉 时，水中的污染物在土壤中积累并超过土壤自净能力时便产 生土壤污染。
大气污染型 大气污染物通过各种沉降方式进入土壤后，改 变土壤的物理化学性质，使土壤受到污染。
不同质地土壤重金属元素含量的比较
土 类
母 质
土层 深度
质 地
Co
Ni
Mn
Cu
Zn
Cd
Cr
Pb
As
褐 闪 32-69 粘 34.5 92.2 772 39.8 108 1.25 175 30 12.54
红长
质
壤 岩 35-60 壤 25.0 69.1 519 30.5 82.1 1.50 145 15.0 10.36
❖ 美国首先于1961年由地质调查局在美国大陆开展 背景值的调研工作，1984年发表了“美国大陆土壤 及其他地表物质中的元素浓度”的专项报告，1988 年完成了美国土壤背景值的研究。
❖ 日本在1978—1984年也开展了全国范围的表土和 底土背景值的调研,调研了Cu、Pb、Zn、Cd、Cr 、Mn、Ni和As 8种元素的含量。
土壤是地球表层系统的重要组成部分
土壤同样也是环境资源，也面临着环境问题：
（1）污染性土壤环境问题 （2）非污染性土壤环境问题
生态(环境)破坏问题
第一节 土壤污染概述
一、 土壤污染的定义与特征
1. 定义
人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度、超过 土壤自净能力，引起土壤质量恶化的现象。土壤质 量 恶化表 现为土 壤 的物理、化学及生物进程被破坏，土壤肥力下降， 土壤正常功能丧失，甚至 出现 毒性 ，进而对土壤生物甚至人 类生存产生直接或潜在的危害。
不同母岩形成的土壤中重金属元素含量的比较
土类 母质 Co Ni Mn Cu Zn Cd Cr Pb Hg As
辉长岩 83.6 181 1240 141 188 2.4 506 19.9 0.04 1.11 褐 红 壤 花岗岩 26.4 28.8 584 15.7 123 1.41 68.2 21.4 0.05 3.46
我国土壤环境背景值的研究始于70年代中 期，1982年国家把环境背景值调查研究列入 “六五”重点科技攻关项目，1986年再次将 土壤环境背景值研究列为“七五”重点科技 攻关课题，并于1990年出版了《中国土壤元 素背景值》专著。
影响土壤背景值的因素
成土母质母岩 气候带 。。。。。。
母岩影响土壤背景值
二、土壤重金属Байду номын сангаас形态分级
❖ 土壤中的重金属可与土壤矿物质（主要是粘土 矿和硅酸盐矿）、有机物（如腐殖酸等）发生沉淀 与溶解、络合作用、吸附与解吸等多种物理、化学 和生物作用，使重金属在土壤中表现出不同的赋存 状态。
❖ 虽然土壤重金属总量能在一定程度上反映土壤 的污染状况，但很难反映土壤重金属的环境行为和 生态效应，重金属形态常被认为是决定土壤重金属 生物有效性及其环境行为的关键。
植物利用的形态存在于土体中，暂时退出生物小循环，脱离食物 链。 ❖ 通过生物和化学降解，污染物变为毒性较小或无毒性的物质。 ❖ 有些污染物在土壤环境中发生被分解气化，迁移至大气环境中。
六、 土壤环境背景值
环境背景值：通常指环境各要素（大气、水体 和土壤）在没有污染物质进入的正常情况下， 各化学元素的含量及其赋存形态。 土壤背景值：没有或很少受到人类活动（特别 是人为污染）影响的土壤环境本身的化学元素 组成及含量。
第二节 土壤重金属污染
一、土壤重金属污染特征
❖ 重金属元素在土壤中不易随水相移动，不能为微生物分解， 易在土壤中累积。
❖ 同在水环境中一样，一些重金属元素（如汞）能在土壤环境 中转化成毒性更强的化合物(甲基汞)，并通过植物吸收在植 物体内富集转化，通过食物链最后进入人体，对人类带来危 害。
❖ 重金属在土壤中的累积初期，不易被人们觉察和关注，具有 一定的潜伏期。
农业生产污染型 农业生产中由于农药的大量使用， 使得一些 巨 毒、难降解污染物迁移积累到土壤系统 中，使土壤受到一定程度的污染。
四、主要土壤污染物
土壤污染物：进入土壤并影响土壤正常作用的物 质，即改变土壤成分、降低农作物的产量与质量、 有害于人体健康的物质。
❖ 有机物：主要是化学农药、除草剂等；酚类化合物、原 油等，此外还有致病微生物。
质
气候生物带对土壤背景值的影响
✓在高寒、高山地带，土壤环境背景值几乎和母岩
母质含量相同；
✓在温带、暖温带、半干旱、干旱地区的地带性土
壤，土壤环境背景值与母岩母质元素含量接近；
✓热带和亚热带地区，土壤环境背景值与成土母岩
、母质化学成分有很大的变化。
土壤背景值的意义
（1）制定土壤环境质量标准 （2）农业生产上的应用 （3）环境与人类健康方面的应用 （4）异常区域在找矿上的意义