第三章--土壤环境.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 土壤环境,土壤环境保护,第一节 土壤概述（略）,第二节 土壤污染,第三节土壤农药污染,第四节土壤重金属污染,土壤背景值,指不受各种污染源明显影响的土壤中化学物质检出量，又称为土壤背景含量或,土壤本底值,。,土壤背景值也是相对的，“零污染”土壤样本是不存在的，与时间、地点有关（成土母质、成土过程）。,土壤背景值是一个范围值，而不是一个确定值，X 2S，作为污染的起点值。,第二节 土壤污染,土壤背景值的意义,是环境科学的基础资料,（了解土壤的形成过程，也有助于掌握土壤所处环境的历史变迁）,是评价土壤环境质量的基础,为农业和工业生产服务,（背景值调查可了解元素的自然地理分布，为制定有机农业、绿色食品，找矿等提供依据）,土壤环境容量,指人类生存和自然生态不受破坏的前提下，土壤环境所能容纳的污染物的,最大负荷量,。,不同土壤其环境容量是不同的，同一土壤对不同污染物的容量也是不同的，这就涉及到土壤的,自净能力,的问题。,土壤的自净能力,土壤通过对有机、无机物的吸附固定等作用，使得污染物通过土壤后减轻了毒害，即为土壤的自净作用。,作用结果：有些污染物在土壤中蓄积起来；有些被转化而降低毒性，或消除了活度与毒性。,土壤是一个多相的疏松多孔体系,土壤是一个胶体体系,土壤是一个络合螯合体系,土壤是一个氧化还原体系,土壤是一个化学体系（溶解与沉淀）,土壤是一个生物体系,物理,净化,化学,净化,生物,净化,土壤自净作用,稀释,扩散,挥发,氧化,还原,吸附,中和,生物活动,土壤污染的特点,隐蔽性或潜伏性（检测，或健康变化）,不可逆性和长期性（吸附）,间接性（污染水体、大气，或通过食物链危害）,难治理性（很难靠稀释作用和自净作用来消除，淋洗或换土才能解决，治理的成本高和周期长）,（1）污水灌溉,（2）固体废物利用,（3）农药和化肥的施用,（4）大气沉降,土壤污染源,土壤污染的类型,土壤污染的类型目前并无严格的划分，如从污染物的属性来考虑，一般可分为：,有机物污染,无机物污染,生物污染,放射性污染,放射性固体废物埋藏处置在地下,核企业发生放射性排放事故等,大气中的放射性沉降,施用含有铀、镭等放射性核素的磷肥,用放射性污染的河水灌溉农田,一土壤污染的防治,控制污染源,合理施用化肥和农药,增加土壤容量和提高土壤净化能力,建立监测系统网络,土壤污染的防治与治理,二、污染土壤的改良,改变耕作和管理制度（水旱轮作）,施加改良剂（石灰、硅酸钙、磷酸盐）,农业生态工程措施（脱离食物链、超积累植物）,工程治理（客土、清洗）,第三节,土壤农药污染,一、土壤农药污染来源,将农药直接施入土壤或以拌种、浸种等形式施入土壤；,向作物喷洒农药时，农药直接落到地面上或附着在作物上，经风吹雨淋落入土壤；,大气中悬浮的农药颗粒或以气态形式存在的农药经雨水溶解和淋溶，最后落到地面上；,随死亡动植物残体或用污水灌溉而将农药带入土壤。,二、农药在土壤中的迁移转化,（一）土壤对农药的吸附,1、土壤对农药的吸附作用,农药颗粒通过物理吸附、化学吸附、氢键结合和配价键结合等形式吸附在土壤颗粒表面。,土壤对农药的吸附作用只是在,一定条件下缓冲解毒,作用，而没有使化学农药得到降解。,2、土壤吸附能力的影响因素,土壤胶体,（有机胶体2:11:1，也有例外）,农药性质,（-NH,2,等功能团，同一类型分子愈大，吸附能力较强）,土壤pH值,（农药在不同pH值下离解成不同阴、阳离子）,（二）化学农药在土壤中的挥发、扩散和迁移,土壤中的农药，在被土壤固相物质吸附的同时，还通过气体,挥发,和水的,淋溶,在土体中扩散迁移，因而导致大气、水和生物的污染。,大量资料证明，不仅非常易挥发的农药，而且,不易挥发的农药,（如有机氯）都可以从土壤、水及植物表面大量挥发,农药在土壤中的挥发作用大小，主要决定于农药本身的,溶解度和蒸气压，也与土壤的温度、湿度,等有关。,农药除以气体挥发形式扩散外，还能以水为介质进行迁移，其主要方式有两种：,一是直接溶于水中，如敌草隆、灭草隆；,二是被吸附于土壤固体细粒表面上随水分移动而进行机械迁移，如难溶性农药 DDT。,（三）、农药在土壤中的降解,（1）光化学降解,指土壤表面接受太阳辐射能和紫外线光谱等能流而引起农药的分解作用。,但紫外光难于穿透土壤，因此光化学降解对落到土壤表面与土壤结合的农药的作用，可能是相当重要的，而对土表以下的农药的作用较小。,（三）、农药在土壤中的降解,（2）化学降解,化学作用主要有：脱氯作用、氧化还原作用，脱烷基作用、水解作用、环裂解作用等。以,水解和氧化,最为重要。,（3）微生物降解,三、化学农药在土壤中的残留,半衰期,指施入土壤中的农药因降解等原因使其浓度减少一半所需用的时间。,残留量,指土壤中的农药因降解等原因含量减少而残留在土壤中的数量。,四、化学农药在土壤中的残留积累毒害,主要表现在两方面：,一、残留农药的,转移,产生的危害；,残留农药的转移路线：,第一条：土壤陆生植物食草动物,第二条：土壤土壤中无脊椎动物,脊椎动物食肉动物,第三条：土壤水系（浮游生物）,鱼和水生生物食鱼动物,二、残留农药对靶生物的,直接毒害,。,五、农药污染土壤的防治措施,少施或不施化学农药，提倡进行生物防治，农业防治。,轮作、间混套作,控制植物覆盖度，及时清除枯枝落叶等,合理水肥管理,耕翻与晒垄,选用抗性品种,调控土壤pH和Eh,加速农药的降解。,增施有机肥料，提高土壤对农药的吸附量，减轻农药对土壤的污染,。,一、土壤重金属污染,由重金属引起的土壤污染。,重金属是指比重等于或大于,5.0,的金属，如,Fe,、,Mn,、,Cu,、,Zn,、,Cd,、,Hg,、,Ni,、,Co,等；,As,是一种准金属，但由于其化学性质和环境行为与重金属多有相似之处，故在讨论重金属时往往包括砷，有的则直接将其包括在重金属范围内,。,第四节 土壤重金属污染,二、土壤中重金属的来源,元素,主要来源,Hg,制碱、汞化物生产等工业废水和污泥；含汞农药,Cu,冶炼、钢制品生产等工业废水；污泥和废渣，含铜农药,Zn,冶炼、镀锌、纺织等工业废水；污泥和废渣；,含锌农药和磷肥,Cr,冶炼、电镀、制革、印染等工业废水和污泥,Pb,颜料、冶炼等工业废水；防爆汽油燃烧废气；农药,Ni,冶炼、电度、炼油、染料等工业废水和污泥,Cd,冶炼、电镀、染料工业废水；污泥和废气；肥料杂质,土壤中重金属的形态,水溶态,交换态,碳酸盐结合态,铁锰氧化物结合态,有机结合态和残渣态,（活性与毒性依次降低）,影响重金属存在形态的主要土壤因素,土壤质地,(粘粒吸附重金属）,土壤有机质含量,（重金属浓度低时以络合、螯合为主，高浓度时以吸附交换为主）,pH Eh,（镉、铅、铜等pH低，活性强，砷在强酸或强碱条件下，溶解度均增加;,Eh下降，砷以亚砷酸盐存在毒性增强，镉形成CdS),土壤的阴离子和阳离子组成（Fe,Ca,Cl,S),土壤微生物和酶活性与重金属的关系,微生物直接参与土壤重金属的行为过程,还可改变土壤环境条件间接对重金属元素的行为产生影响,重金属染特点,难移性,累积性,不可逆性,重金属污染土壤的治理措施,1、施用改良剂,使用改良剂、抑制剂降低重金属的活性和毒性。,沉淀剂：石灰性物质、硫化物、磷酸盐等,吸附或抑制剂：膨润土或合成沸石等,2、工程措施,清洗法,EDTA 清洗治理Cd污染。或表面活性剂。,清洗1-2次，可使土壤中的Cd含量下降83%（EDTA 30kg/100m,2,用量),电化法,美国路易斯安那州立大学出一种净化污染土壤的,电化学方法,。,客土法,通过参土、换土、去土、翻土等方法改变土壤表层中进的含量。工程量大。,其他如阴阳离子膜交换技术、热解吸法等,调节土壤条件，改变重金属的形态和活性。,调节土壤水分状况，控制Eh值。,3、生物修复技术,是利用某些动物、微生物或植物能够较较快地吸收土壤中的重金属元素并把重金属从土壤中带走而达到净化土壤的目的。,如蚯蚓或某些鼠类能吸收土壤的镉，降解某些农药。,再如：羊齿类、铁角蕨类植物，对土壤镉的吸收率可达10%，连种几年可明显降低土壤中镉的含量。,矿山的复垦问题。,4农业措施,增施有机肥提高土壤环境容量,控制水分（Eh,S,2-,),合理施用化肥（降低镉的能力：硝酸钙碳铵硝酸铵、尿素硫胺、氯化铵）,选种抗性品种（选择吸收少，食用部位积累少）,改变耕作制度（与食物链分开）,几种改良措施比较,改良剂措施治理效果较好，费用适中，在中度污染地区值得推荐，但要防止再度活化造成新的污染。,工程措施治理效果可靠，而且是治本措施，但工程量大，投资高，易引起土壤肥力下降，适于小面积的重度污染土壤。,生物措施成本低，不造成二次污染，发展前景好，今后加强对超富集植物等的研究,农业措施投资少，不需要中断农业生产，但治理效果差，周期长，适于中、轻度污染土壤，一般需要与其它措施配合,几种重金属的行为及危害,汞的特点,常温常压下易挥发，比空气的比重大6倍，易下沉,金属汞几乎不溶，汞盐可分可溶与不溶（硫化汞、碘化汞）,汞与烷基等生成有机汞化合物，多数脂溶性的。,土壤中的汞,土壤中的汞以金属汞、无机汞（磷酸汞、醋酸汞和硫化汞）和有机汞存在。,土壤不同，汞的形态不同。,pH低，汞多被腐殖质螯合或吸附,pH高，汞多被粘土矿物吸附,Eh也影响汞的形态,在还原状态下与甲烷形成甲基汞，毒性增强。,汞对作物的影响,植物对汞的吸收主要决定于土壤中汞的化学形态而不是汞的含量。,甲基汞的有效性最高，硫化汞最低。,农作物吸收汞的数量受,汞的形态、作物种类、土壤及其环境条件,的影响,水稻玉米高粱小麦,叶菜根菜果菜,防治措施,施用石灰,施用磷肥（汞的磷酸盐溶解度小）,不宜施用大量有机肥，如堆肥（有机物催化分解氯化汞产生汞蒸气，毒性强）,水田改旱作,镉,镉易溶于硝酸，难溶于硫酸和盐酸,金属镉及碳酸镉、氢氧化镉、硫化镉不溶于水，但硫酸镉、硝酸镉和氯化镉溶于水。,土壤中镉以硫化物、氧化物和磷酸盐存在,土壤中有机质、粘粒、碳酸盐对镉的吸附能力较强，镉一般分布在表层土壤中（15cm以内）,pH7.5,难溶,镉对作物的影响,不同作物吸收镉的能力不同,一般蔬菜谷物,叶菜根菜果菜,防治措施,施用石灰,施用磷肥,施用大量未腐熟的有机肥，水田应长期淹水，不烤田（营造还原条件，使镉转化为硫化镉）,砷,三价砷毒性较强，,在土壤中被有机质和粘粒吸附,pH升高（吸附减少)，Eh下降(AsO,4,3-,被还原AsO,3,3-,，吸附减少），土壤砷的溶解性提高。,防治措施,施用磷肥（汞的磷酸盐溶解度小）,水田不宜施用大量有机肥，如堆肥（降低Eh）,水田改旱作,铬,不溶于水和硝酸，溶于稀盐酸和硫酸,常温下不易被空气氧化，以三价和六价盐存在，酸性条件下Cr6+转化为 Cr3+,碱性条件下Cr3+转化为 Cr6+,在土壤中以Cr3+为主，性质稳定难溶于水,Cr6+毒性强，在土壤中易移动,有机质含量高，低Eh，Cr6+转化为 Cr3+,土壤对Cr3+的吸附能力是Cr6+的30-300倍，随pH升高而增强，,Cr6+的吸附随pH升高而减弱（毒性增强）,防治措施,施用石灰（降低Cr3+的毒性）,旱地改水田,施用磷肥,施用有机肥,小结,掌握基本概念土壤背景值、土壤环境容量、土壤污染,理解土壤自净能力,掌握土壤污染防治措施,思考题,土壤重金属污染的具体来源，污染特点？,如何防治污染土壤重金属污染？,