学习项目2_土壤污染与防治.ppt
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1、学习项目二 土壤污染与防治 第一节 土壤污染(soil pollution)概述,一、土壤污染的概念及特征 1、土壤污染的概念 人类活动产生的污染物(pollutant)进入土壤并积累到一定程度,引起土壤质量恶化的现象。,土壤被污染的程度主要决定于进入土壤的污染物的数量、强度和土壤自身的净化能力(clarifying capacity)大小,当进入量超过净化力(detergency),就将导致土壤污染。,2、土壤污染特性(soil polluting property) (1) 土壤污染的隐蔽性(invisibility) (2)土壤污染的持久性(persistence) (3)土壤污染的间接
2、有害性(noxiousness),指进入土壤的污染物,在土壤矿物质、有机质和土壤微生物的作用下,经过一系列的物理、化学及生物化学反应过程,降低其浓度或改变其形态,从而消除污染物毒性的现象。,二、土壤的自净作用(self-purification),土壤自净作用主要有下面三种类型。 1、物理自净作用 2、化学和物理化学(physical chemistry)自净作用 3、生物化学净化(biochemical purification)作用,三、土壤背景值(background value) 1、土壤背景值的概念 土壤背景值只能代表土壤某一发展、演变阶段的一个相对意义上的数值,即严格按照土壤背景值
3、研究方法所获得的尽可能不受或少受人类活动影响的土壤化学元素的原始含量。,2、研究土壤背景值的意义 土壤背景值在土壤污染评价,污水灌溉(wastewater irrigation)与作物施肥(fertilization)上是一个不可缺 少的依据。 环境质量评价(environmental quality evaluation) 土地资源评价(land resource assessment) 国土规划(territorial planning) 环境医学(environmental medicine) 食品卫生(food hygiene) 。,重 要 的 实 用 意 义,3、土壤背景值的应用(见
4、书27页表2-1),农田施肥,土壤污染评价,土壤环境容量(soil environment capacity),食品卫生(food hygiene),环境医学(environmental medicine),四、土壤环境容量(soil environment capacity) 1、环境容量(environmental capacity) 指在一定条件下环境对污染物最大容纳量。 2、土壤环境容量,指土壤环境单元一定时限内遵循环境质量标准,既保证农产品产量和生物学质量,同时也不使环境污染时,土壤所能允许承纳的污染物的最大数量或负荷量(Carrying capacity)。 土壤环境容量实际上是土
5、壤污染物的起始值和最大负荷量之差。,五、土壤污染的发生及污染物的种类 1、土壤污染的类型 土壤中污染物的来源具有多源性,主要是工业废气、废水、废渣,以及化肥、农药、城市污泥、垃圾,偶尔还有原子武器散落的放射性微粒等。,根据污染物的来源,可将污染分为下列几种类型: (1)水体污染(water body pollution) (2)大气污染(atmospheric pollution) (3)农业污染(agricultural pollution) (4)生物污染(biological pollution) (5)固体废弃物污染(noxious waste pollution),2、土壤污染物的主
6、要种类 (1)重金属污染物(heavy metal pollution) 重金属主要指汞、镉、铅、铬、铜、锌。类金属砷和非金属氟也包括其中。 (2)有机污染物(organic pollution) 要有有机农药、三氯乙醛(酸)、矿物油类、表面活性剂、废塑料制品,以及工矿企业排放的含有机质的三废。 (3)固体废物与放射性污染物(solid waste and radioactive contaminant) 按其来源不同,可分为工业固体废物、农业固体废物,放射性固体废物和城市垃圾四类。,第二节 重金属对土壤的污染 及其在土壤中的变化,土壤污染物的种类很多,最突出而又很难降解的有两大类,一是重金属
7、(heavy metal),二是有机合成农药(synthetic organic pesticide) 。 土壤重金属污染物(heavy metal pollutant)主要有铜、铬、镉、砷、汞等。它们在土壤中的活性小,易于积累,土壤一旦被其污染则极难消除。其中镉和砷是极毒的;汞、铅、镍是中等毒性;硼、铜、锰、锌的毒性较低。 土壤中的重金属来源主要是“三废”的排放所致。,一、几种主要重金属在土壤中的行为及危害,(一)镉(cadmium) 金属镉无毒性,但镉的化合物毒性极大,而且属于积蓄型,引起慢性中毒的潜伏期可达1030年之久。 土壤中的镉有水溶性(离子态和络合态)及非水溶性(化学沉淀和难溶络
8、合态)两种,它们随环境条件的变动而互相转化。对作物起危害作用的主要是水溶性镉。 在酸性条件下,镉化合物的溶解度增大,毒性增强; 在碱性条件下,则形成氢氧化镉沉淀。 在氧化条件下,镉的活性或毒性增强。 镉在土壤中常会与羟基、氯化物形成络合离子而提高活性。,(二)铬(chrome) 金属铬无毒性,三价铬有毒,六价铬毒性更大,还有腐蚀性。对皮肤和粘膜表现为强烈的刺激和腐蚀作用,还对全身有毒性作用。铬对种子萌发,作物生长也产生毒害作用。 土壤中的有机质可促进对铬的吸附与螯合作用,同时还有助于土壤中六价铬还原为三价铬。有机质对六价铬的还原作用随土壤pH值的升高而减弱。 土壤中粘土矿物对铬有较强的吸附作用
9、,粘土矿物对三价铬的吸附能力为六价铬的30-300倍,且这种吸附作用随pH的升高而减弱。 土壤pH值及氧化还原电位均可改变铬的化合物形态。在低Eh值时,Cr6+被还原成Cr3+;而在中性和碱性条件下,Cr3+可以Cr(OH)3 形态沉淀。,(三)砷(arsenic) 土壤中的砷多呈砷酸形态,包括砷酸盐(五价)和亚砷酸盐(三价)。无机或有机砷化合物都有毒性,但有机砷对植物的可给性或毒性较弱,且易在土壤中转化为无机态。无机态亚砷酸盐类的毒性比砷酸盐类强。 土壤中砷的可给性受pH值的影响很大,在接近中性的情况下,砷的溶解度较低。土壤中的砷酸和亚砷酸随氧化还原电位的变化而相互转化。,(四)铅(plum
10、bum) 铅对人体神经系统、血液和血管有毒害作用,并对卟啉转变、血红素合成的酶促过程有抑制作用。早期症状为细胞病变。引起慢性中毒后,出现贫血、高血压、生殖能力和智能减退(特别是儿童脑机能减退)等症状。铅急性中毒的症状为便秘,腹绞痛,伸肌麻痹等。 在中性至碱性条件下形成的Pb3(PO4)2和PbCO3 的溶解度很小,植物难以吸收,故在石灰性及碱性土中,铅的污染实际上并不严重。 土壤的粘土矿物及有机质对铅也起者强吸附作用,且随土壤pH的增高而增强。,(五)汞(hydrargyrum) 汞对作物生长发育的影响主要有抑制光合作用、根系生长和养分吸收、酶的活性、根瘤菌的固氮作用等。 植物根系和叶子均可吸
11、收Hg,比较容易吸收的汞有金属汞、Hg2+、乙基汞和甲基汞。无机汞在土壤中的化学沉淀作用很强,因此,无机汞对植物的毒害不很明显。但汞的化合物被还原为金属汞,而以汞蒸气出现时,它就可以自叶面气孔进入植物体。 无机汞化合物在嫌气细菌的作用下,可以转化为有机汞化合物,被植物吸收,增强其对植物的汞污染。,(六)锌(zincum)、铜(cuprum)、镍(nickel)、锰(manganese) 土壤pH值、有机质含量以及氧化还原条件等显著影响着锌、铜、镍、锰在土壤中的变化。在pH6.5,同时,土壤通气良好时,它们可分别形成植物不易吸收的氧化物或氢氧化物而沉淀。粘土矿物可牢固的吸附锌、铜、镍而使它们失去
12、活性。有机质能对这些离子进行鏊合,从而增加了它们的移动性,植物的吸收可能增加。有机质对它们鳌合能力的大小为铜镍锌锰。,重金属污染,二、土壤性质与土壤重金属污染,1、pH的影响 当土壤中pH值降低某些重金属如铅、铜、锌、铬等易转化为水溶性的重金属盐类, pH值越低其活动度越大,越易于迁移; pH增高,某些重金属则转化为难溶性化合物如CdS、HgS等, pH值越高,它们越易于趋于固定而减低其活性,在土壤中容易积累。类金属砷例外。 2、Eh的影响 土壤Eh主要影响在土壤中的各重金属价态变化,以致影响到重金属在土体中的富集量和毒性。 3、有机-无机胶体的吸附作用。,第二节 土壤的农业污染(agricu
13、ltural pollution),一、农药污染(pesticide pollution) 1、土壤农药的污染概述 农药在防治植物病、虫、草害和防治传染病害等方面起着重要的作用。 土壤是农药的主要承受者,大量而连续地施用,就会造成土壤污染。 根据农药防治对象的不同,可将其分为 (1)杀虫剂 (2)杀菌剂 (3)除草剂 (4)灭鼠剂,2、农药在土壤中的转化 (1)土壤对化学农药的吸附作用。 (2)农药在土壤中的挥发、扩散和迁移。 (3) 化学农药在土壤中的降解作用。,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,滴滴涕在全球环境中的迁移、转化和富集过程简图,农药
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