第七章-土壤污染及其防治资料

第七章土壤污染及其防治

土壤作为独立的自然体，被定义为位于地球陆地具有肥力、能够生长植物的疏松表层。

土壤生态系统的组成成分

土壤生态系统与其他自然生态系统的组成一样，主要成分为：生命有机体部分，即植物和土壤微生物等；非生命无机环境部分，即太阳光、能、大气、母质、地表形态及土壤矿物质、水分和空气等。

土壤生态系统结构

达到稳定的土壤生态系统具有一定的结构特征，即土壤生态系统的垂直结构和水平结构。垂直结构一般由以下三个主要层次构成：⑴ 地上生物群体；⑵ 土被生物群落；⑶ 土被底层与风化壳生物群体层。

土壤环境的物质组成

土壤环境是由固相、液相和气相三相物质组成的多相分散体系。固相物质包括土壤矿物质和有机体(动植物残体及其转化物、土壤动物及微生物)等物质。固体物质之间是形状、大小不同的孔隙，在孔隙中存在着液相物质(水溶液)和气相物质(空气)。三相物质所占土壤容积比例因土壤类型不同而异。通常，固相物质约占土壤总容积的50%，液相和气相之和约占50%。

土壤结构土壤固相物质很少呈单粒，多以不同形状的结构体存在。土壤结构性是指土壤结构体的类型、数量、排列方式、孔隙状况及稳定性的综合特性。近年来研究表明，土壤孔隙是土壤结构优劣的重要指标。

土壤环境结构土壤的环境结构是指土壤作为一环境系统的整体组成与结构而言，也指组成土壤各土层的固、液、气三相物质的比例、结构与组成，以及构成单个土体的三维层次构型而言。换句话说，土壤环境是由不同数量、性质和排列发生土层组合构成的。

土壤环境的基本特点

1．土壤环境的物理学特性及其对污染物迁移的影响

（1）土壤孔性与污染物的迁移

（2）土壤质地与污染物的转化

2．土壤环境中的胶体物质对环境的影响

3．土壤环境中的络合－螯合平衡体系

4．土壤环境中的氧化还原平衡体系

5．土壤的酸碱平衡体系

6．土壤环境中的生物体系

土壤微生物是污染的“清洁工”。土壤微生物参与污染物的转化，在土壤自净过程及减轻污染物危害方面起着重要作用。微生物对农药的降解可使土壤对农药进行彻底的净化。同时，应注意微生物也会使某些无毒的有机物分子变为有毒的物质。

土壤环境背景值的概念土壤环境背景值是指未受或少受人类活动（特别是人为污染）影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。它是成土因素综合作用下成土过程的产物，所以实质上是各自然成土因素（包括时间因素）的函数。

研究土壤环境背景值具有重要的实践意义：

1．土壤环境背景值是土壤环境质量评价，特别是土壤污染综合评价的基本依据，如评价土壤环境质量、划分质量等级或评价土壤是否已发生污染、划分污染等级，均必须以区域土壤环境背景值作为对比的基础和评价的标准，并用以判断土壤环境质量改善和污染程度，以制定防治土壤污染的措施。

2．土壤环境背景值是研究和确定土壤环境容量，制定土壤环境标准的基本数据。

3．土壤环境背景值也是研究污染元素和化合物在土壤环境中的化学行为的依据，因污染物进入土壤环境之后的组成、数量、形态和分布变化，都需要与环境背景值比较才能加以分析和判断。

4．在土壤利用及其规划，在研究土壤生态、施肥、污水灌溉、种植业规划，提高农、林、牧、副业生产水平和产品质量及食品卫生、环境医学时，土壤环境背景值也是重要的参比数据。

环境容量和土壤环境容量概念

1．环境容量环境容量是指在一定条件下环境对污染物的最大容纳量。

2．土壤环境容量土壤环境容量定义为：“土壤环境单元所容许承纳的污染物质的最大数量或负荷量”。

土壤的污染源可分为天然污染源和人为污染污染源。主要包括污水灌溉、固体废弃物利用、农药和化肥施用、大气沉降物和汽车尾气及燃煤等途径。

重金属元素在土壤环境中的迁移、转化

1．物理迁移土壤溶液中的重金属离子或络合物可以随径流作用向侧向或向下进行迁移，从而导致重金属元素的水平和垂直分布特征。此外，水土流失和风蚀作用也可以使重金属随土壤颗粒发生位移和搬运。

2．物理化学迁移和化学迁移重金属污染物通过离子交换吸附、络合－螯合等形式与土壤胶体相结合或者发生溶解或者沉淀。

生物迁移是指通过植物根系从土壤中吸收有效态重金属，并在植物体积累起来的过程。我们把这种由于某种元素存在促进植物对另外一种金属元素吸收并增强其对植物的危害的效应称为协同作用；而把减小植物对某种重金属离子的吸收并减弱重金属离子对作物的危害的效应称之为拮抗作用。

重金属对土壤的污染

（一）汞污染利用被汞污染的水灌溉农田是引起局部地区土壤污染的一个重要途径。

（二）镉污染及其危害土壤呈吸附态的镉所占比例较大，而且吸附过程极快，95％的土壤溶液中的Cd在10分钟之内被吸附，1小时后达到平衡，不同土壤的吸附顺序为：腐殖质土壤>重壤质冲积土>壤质土>砂质冲积土。

（三）铅污染及其危害植物吸收积累铅绝大部分积累在根部，而转移到茎叶和种子中很少。由于铅在土壤中固定为难溶性铅的能力较强，因此，通过食物链而引起人体铅中毒的现象极少。铅污染土壤后，对种子的发芽率和呼吸强度有一定的影响。铅对幼苗生长也有明显的抑制作用，这主要是由于铅抑制了幼苗对营养吸收和使叶绿素含量减少，光合作用受阻。

（四）铬污染及其危害铬是一种重要的环境污染元素，其中Cr(Ⅵ)有明显的致癌致畸作用。土壤中Cr（Ⅵ）的毒害作用是人们最关心的问题，这种形态铬既使在低浓度条件下对植物和微生物的毒害作用都很大。由于土壤中有机质的还原和土壤胶体的吸附作用，一般在Cr(Ⅵ)进入土壤后的反应初期，胶体吸附是占主导地位，而随着反应时间延长，Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)的还原量占主导地位。受铬污染的土壤，是通过植被吸收而进入食物链危害人体健康的。水稻各部分组织器官对铬的残留积累量有很大差异，其顺序是根铬＞茎叶铬＞糙米中铬。

（五）砷污染及其危害砷是植物强烈吸附积累的元素。砷的植物积累系数（指植物灰分中As的平均含量与土壤中砷的平均含量的比）为十分之几以上。在淹水条件下，水稻糙米中含砷量均高于旱地小麦产麦粒的含砷量。不同结合态砷对水稻的影响明显不同，其毒性排列顺序为亚砷酸铝>亚砷酸钠>砷酸氢钠>砷酸钙>砷酸铁>硫化砷。

土壤重金属污染的清消

（一）冲洗法－－从根层中去除重金属

（二）利用吸收能力强的植物吸收土壤中的重金属

土壤重金属污染的防治措施

（一）施用改良剂

（二）调节土壤Eh和水浆管理

（三）客土和换土法客土系指在现有的污染土壤上覆上一层未污染土壤。换土是指将受污染的土壤挖除至适当深度后再填入未污染土壤。两种方法对于改变土壤污染现状是非常显著的

化肥对土壤污染和防治

（一）化肥对土壤和环境的影响

1．化肥对土壤重金属污染；2．施用化肥对土壤性质的影响

(二) 化肥对土壤环境污染的控制