第六章 土壤污染與防治

1、土壤污染概述土壤重金屬污染與控制土壤農(nóng)藥的污染與控制化學(xué)肥料對土壤環(huán)境的污染酸沉降對污染土壤環(huán)境的污染與控制一、土壤的自凈化作用二、土壤污染的概念與特點(diǎn)三、土壤污染的來源與類型四、土壤中的主要污染物什么叫土壤的自凈化作用？什么叫土壤的自凈化作用？土壤經(jīng)過自身的物理、化學(xué)和生物作用，使進(jìn)入土土壤經(jīng)過自身的物理、化學(xué)和生物作用，使進(jìn)入土壤中的有害物質(zhì)濃度降低或毒性消失的過程。壤中的有害物質(zhì)濃度降低或毒性消失的過程。為什么土壤具有凈化功能？土壤是一個多相的疏松多孔體系；土壤是一個多相的疏松多孔體系；土壤是一個膠體體系；土壤是一個膠體體系；土壤是一個氧化還原體系；土壤是一個氧化還原體系；土壤是一個絡(luò)合

2、土壤是一個絡(luò)合螯合體系；螯合體系；土壤是一個化學(xué)體系；土壤是一個化學(xué)體系；土壤是一個生物體系。土壤是一個生物體系。ZONE 1: The mature forest along the edge of the water maintains habitat, food, and water temperature and helps stabilize streambanks, reduce flood impact and remove nutrients.Bay restoration切克莎海灣土地處理1.土壤污染的概念土壤污染的概念通過各種途徑進(jìn)入土壤中的物質(zhì)，其數(shù)量和速度超過了通過各種

3、途徑進(jìn)入土壤中的物質(zhì)，其數(shù)量和速度超過了土壤凈化作用的速度，使污染物質(zhì)的積累過程占優(yōu)勢，土壤凈化作用的速度，使污染物質(zhì)的積累過程占優(yōu)勢，從而導(dǎo)致土壤正常功能失調(diào)，質(zhì)量下降，并影響到作物從而導(dǎo)致土壤正常功能失調(diào)，質(zhì)量下降，并影響到作物生長與發(fā)育及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的現(xiàn)象。生長與發(fā)育及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的現(xiàn)象。2.土壤污染的特點(diǎn)土壤污染的特點(diǎn)隱蔽性或潛潛伏性隱蔽性或潛潛伏性: 水體和大氣的污染比較直觀，水體和大氣的污染比較直觀， 可通過人的可通過人的感官發(fā)現(xiàn)；土壤污染則要通過農(nóng)作物及攝食的人或動物的健康狀感官發(fā)現(xiàn)；土壤污染則要通過農(nóng)作物及攝食的人或動物的健康狀況才能反映出來，從遭受污染到產(chǎn)生后果有一個相當(dāng)長的逐步

4、積況才能反映出來，從遭受污染到產(chǎn)生后果有一個相當(dāng)長的逐步積累過程，具有隱蔽性或潛伏性累過程，具有隱蔽性或潛伏性不可逆性和長期性不可逆性和長期性: 土壤一旦遭到污染后極難恢復(fù)。重金屬土壤一旦遭到污染后極難恢復(fù)。重金屬對土壤的污染是一個不可逆過程，許多持久性有機(jī)污染物的污對土壤的污染是一個不可逆過程，許多持久性有機(jī)污染物的污染也需要一個比較長的降解時間。染也需要一個比較長的降解時間。后果的嚴(yán)重性后果的嚴(yán)重性后果的嚴(yán)重性后果的嚴(yán)重性u導(dǎo)致嚴(yán)重的直接經(jīng)濟(jì)損失導(dǎo)致嚴(yán)重的直接經(jīng)濟(jì)損失: 我國每年就因重金屬污染而我國每年就因重金屬污染而減產(chǎn)糧食減產(chǎn)糧食1000多萬多萬t被重金屬污染的糧食多達(dá)被重金屬污染的糧

5、食多達(dá)l 200萬萬t，造成經(jīng)濟(jì)損失至少造成經(jīng)濟(jì)損失至少200億元。億元。u導(dǎo)致生物產(chǎn)量品質(zhì)下降導(dǎo)致生物產(chǎn)量品質(zhì)下降土壤污染物危害農(nóng)作物的正常生長和發(fā)育，導(dǎo)土壤污染物危害農(nóng)作物的正常生長和發(fā)育，導(dǎo)致產(chǎn)量下降，不影響品質(zhì)；致產(chǎn)量下降，不影響品質(zhì)；農(nóng)作物吸收土壤中的污染物質(zhì)而使收獲部分品農(nóng)作物吸收土壤中的污染物質(zhì)而使收獲部分品質(zhì)下降，不影響產(chǎn)量；質(zhì)下降，不影響產(chǎn)量；不僅導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量下降，同時也使收獲部分不僅導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量下降，同時也使收獲部分品質(zhì)下降。品質(zhì)下降。健康品質(zhì)健康品質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)商品品質(zhì)商品品質(zhì)后果的嚴(yán)重性后果的嚴(yán)重性u土壤污染對生物體健康的危害土壤污染對生物體健康的危害 重金屬污

6、染的影響重金屬污染的影響引起急性中毒；引起慢性中毒；影響人體內(nèi)分泌和免疫功引起急性中毒；引起慢性中毒；影響人體內(nèi)分泌和免疫功能，使人體抵抗力下降；沉積在土壤中，毒害動植物。能，使人體抵抗力下降；沉積在土壤中，毒害動植物。農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)污染的影響農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)污染的影響土壤病原體污染的影響土壤病原體污染的影響土壤中病原體進(jìn)入食物或飲用水，通過消化系統(tǒng)進(jìn)入人體；土壤中病原體進(jìn)入食物或飲用水，通過消化系統(tǒng)進(jìn)入人體；或附著于大氣顆粒中，經(jīng)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體，傳播疾病。或附著于大氣顆粒中，經(jīng)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體，傳播疾病。傷寒、痢疾等腸道傳染病，結(jié)核病，部分人畜共患的傳染病均可通過土壤傳播傷寒、痢疾等腸道傳染

7、病，結(jié)核病，部分人畜共患的傳染病均可通過土壤傳播后果的嚴(yán)重性后果的嚴(yán)重性u土壤污染對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的危害土壤污染對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的危害 污染物污染物對大氣、水對大氣、水環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響生影響3.主要污染物主要污染物人工合成的有機(jī)農(nóng)藥、酚類物質(zhì)、氰化物、石油、多環(huán)芳烴、洗人工合成的有機(jī)農(nóng)藥、酚類物質(zhì)、氰化物、石油、多環(huán)芳烴、洗滌劑、及高濃度耗氧有機(jī)物等。其中有機(jī)氯農(nóng)藥、有機(jī)汞制劑、多滌劑、及高濃度耗氧有機(jī)物等。其中有機(jī)氯農(nóng)藥、有機(jī)汞制劑、多環(huán)芳烴等性質(zhì)穩(wěn)定不易分解的有機(jī)物在土壤環(huán)境中易累積，造成污環(huán)芳烴等性質(zhì)穩(wěn)定不易分解的有機(jī)物在土壤環(huán)境中易累積，造成污染危害。染危害。無機(jī)物無機(jī)物重金屬重

8、金屬(汞、鎘、鉛、銅、鋅、鎳以及類金屬砷、硒等汞、鎘、鉛、銅、鋅、鎳以及類金屬砷、硒等)、放射性元素、放射性元素(137銫、銫、90鍶等鍶等)、氟、酸、堿、鹽等。以重金屬和放射性物質(zhì)受關(guān)注。、氟、酸、堿、鹽等。以重金屬和放射性物質(zhì)受關(guān)注。有機(jī)物有機(jī)物病原微生物病原微生物1 1. .土壤污染的來源土壤污染的來源l原材料的開采過程原材料的開采過程 石油開采石油開采油類污染油類污染, , 礦山開采礦山開采重金屬污染重金屬污染, , 放射性元放射性元素開采素開采放射性物質(zhì)的污染放射性物質(zhì)的污染三、土壤污染的來源與類型灌溉灌溉 Irrigation practices 施用施用農(nóng)藥農(nóng)藥Pesticide

9、 applications 施用施用肥料肥料Fertilizer applications 畜牧畜牧業(yè)業(yè)Animal feeding operationsl 產(chǎn)品的生產(chǎn)過程產(chǎn)品的生產(chǎn)過程1)1) 工業(yè)生產(chǎn)過程工業(yè)生產(chǎn)過程工業(yè)工業(yè)“ “三廢三廢” ”的排放的排放由工業(yè)廢水和生活污水污染土壤。多是因污水灌田或廢水排由工業(yè)廢水和生活污水污染土壤。多是因污水灌田或廢水排放造成。放造成。特點(diǎn)：沿水系分布特點(diǎn)：沿水系分布Cd polluted soilSoil samplingl水體污染型水體污染型Zn， Cu mineCd polluted soil by irrigating Cd containin

10、g water from a riverA river coming from the mine areaCd pollutedSmelter plant途徑：經(jīng)降雨和沉降污染土壤。途徑：經(jīng)降雨和沉降污染土壤。主要污染物：酸、鉛、銅、砷和氟等。主要污染物：酸、鉛、銅、砷和氟等。特點(diǎn)：污染以污染源為中心呈橢圓形或沿主風(fēng)向呈帶狀分布特點(diǎn)：污染以污染源為中心呈橢圓形或沿主風(fēng)向呈帶狀分布 或沿交通道路兩旁成帶狀分布或沿交通道路兩旁成帶狀分布l大氣污染型大氣污染型垃極、糞便、工業(yè)廢渣等污染土壤。垃極、糞便、工業(yè)廢渣等污染土壤。污染物：重金屬、農(nóng)藥、病原菌污染物：重金屬、農(nóng)藥、病原菌特點(diǎn)：污染范圍比較局限

11、或固定，但可通過風(fēng)吹和雨淋沖特點(diǎn)：污染范圍比較局限或固定，但可通過風(fēng)吹和雨淋沖刷污染較大范圍的土壤和水體。刷污染較大范圍的土壤和水體。l農(nóng)業(yè)污染型農(nóng)業(yè)污染型由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要而不斷地施用化肥、農(nóng)藥、城市垃圾由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要而不斷地施用化肥、農(nóng)藥、城市垃圾堆肥、廄肥、污泥等所引起的土壤環(huán)境污染。其中主要污堆肥、廄肥、污泥等所引起的土壤環(huán)境污染。其中主要污染物質(zhì)是化學(xué)農(nóng)藥和污泥中的重金屬，過量施用化肥也會染物質(zhì)是化學(xué)農(nóng)藥和污泥中的重金屬，過量施用化肥也會引起污染。引起污染。 一、土壤中重（類）金屬的來源一、土壤中重（類）金屬的來源1.大氣沉降大氣沉降 沉降物中的重金屬：沉降物中的重金屬：Pb，H

12、g，Cd，As，Hg，Cr，Ni，Zn 和其他元素。和其他元素。特點(diǎn)：污染物依其粒徑大小而沉降在距污染源不同距離的土壤特點(diǎn)：污染物依其粒徑大小而沉降在距污染源不同距離的土壤表面上，其中表面上，其中1030%分布在距工業(yè)企業(yè)十幾公里的距離。分布在距工業(yè)企業(yè)十幾公里的距離。植物污染來源：氣溶膠和粉塵在葉面上直接沉降和來自根從保植物污染來源：氣溶膠和粉塵在葉面上直接沉降和來自根從保持了大氣沉降物的土壤中吸收。持了大氣沉降物的土壤中吸收。2 2. .施肥施肥 礦質(zhì)肥料中含重金屬，其含量與原料來源及加工工藝決定。礦質(zhì)肥料中含重金屬，其含量與原料來源及加工工藝決定。磷肥及利用磷肥為原料制成的化成復(fù)合肥或復(fù)

13、混肥含重金屬。磷肥及利用磷肥為原料制成的化成復(fù)合肥或復(fù)混肥含重金屬。肥料中肥料中的重金的重金屬含量屬含量與肥料與肥料的磷含的磷含量呈正量呈正比比 Cadmium and Phosphorous Fertilizers: The Issues and the Science, Procedia Engineering, 2014,89:52 59 l含汞農(nóng)藥含汞農(nóng)藥種子消毒，種子消毒，C2H5HgCl，2%粉劑，按粉劑，按11.5kg / t 種子計(jì)種子計(jì), 年進(jìn)入土壤的汞為年進(jìn)入土壤的汞為36g/ha；l含砷農(nóng)藥含砷農(nóng)藥l含銅、鋅農(nóng)藥：三氯酚銅含銅、鋅農(nóng)藥：三氯酚銅(C6H2Cl3O)2Cu,

14、 銅鋅合劑（銅鋅合劑（37.5% 王銅和王銅和15%代森鋅），硫酸銅（代森鋅），硫酸銅（CuSO45H2O）, 王銅王銅3Cu(OH)2 CuCl2 H2O, 代森鋅代森鋅(C4H6N2S4Zn)，福美鋅福美鋅(C6H12N2S4Zn)，鼠藥磷化鋅鼠藥磷化鋅(Zn3P2)等等污水、污泥中的重金屬含量污水、污泥中的重金屬含量5.工業(yè)廢棄物工業(yè)廢棄物作肥料或土壤結(jié)構(gòu)改良劑：作肥料或土壤結(jié)構(gòu)改良劑： 各種爐渣、粉煤渣、油頁巖、磷石膏等各種爐渣、粉煤渣、油頁巖、磷石膏等二、土壤中重金屬的形態(tài)二、土壤中重金屬的形態(tài)1.土壤重金屬污染的特點(diǎn)土壤重金屬污染的特點(diǎn)1）在土壤中不能為微生物分解（某些元素可被微生

15、物轉(zhuǎn)化），）在土壤中不能為微生物分解（某些元素可被微生物轉(zhuǎn)化）， 不易隨水分遷移，易在土壤表層富積；不易隨水分遷移，易在土壤表層富積；2)容易被生長于土壤中的生物積累；容易被生長于土壤中的生物積累；3）以不同形態(tài)存在土壤中）以不同形態(tài)存在土壤中存在與土壤溶液中或被存在與土壤溶液中或被膠體吸附的重金屬為植膠體吸附的重金屬為植物可利用的金屬。物可利用的金屬。形態(tài)分級形態(tài)分級最為廣泛使用的一種最為廣泛使用的一種Tessier(1979): 交換態(tài)交換態(tài)1M MgCl2 碳酸鹽結(jié)合態(tài)碳酸鹽結(jié)合態(tài) pH 5.0 NaOAc 有機(jī)結(jié)合態(tài)有機(jī)結(jié)合態(tài)HNO3-H2O2 鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)鐵錳氧化物結(jié)合態(tài) NH2

16、HCl 殘留態(tài)殘留態(tài) HF-HNO3-HClO4無價態(tài)變化的離子：無價態(tài)變化的離子：Cd, Zn, Pb, Cu等等汞在土壤環(huán)境中的轉(zhuǎn)化汞在土壤環(huán)境中的轉(zhuǎn)化價態(tài)變化的離子：價態(tài)變化的離子：As, Hg, Se, Cr等等As、Se 、 Cr在土壤環(huán)境中在土壤環(huán)境中的轉(zhuǎn)化過程及影響因素？的轉(zhuǎn)化過程及影響因素？三、影響土壤重金屬有效性的因素三、影響土壤重金屬有效性的因素1.土壤土壤pH( soil pH)不考慮其他反應(yīng)，土壤中某些重金屬元素與土壤不考慮其他反應(yīng)，土壤中某些重金屬元素與土壤 pH的關(guān)系：的關(guān)系：Cu(OH)2，Zn(OH)2 為兩性化合物，堿性條件下溶解。為兩性化合物，堿性條件下溶解

17、。一定一定pH范圍，范圍， pH增高，土壤溶液中增高，土壤溶液中金屬濃度降低金屬濃度降低石灰性土壤，碳酸鹽體系石灰性土壤，碳酸鹽體系土土壤壤pH高高溶溶出出率率低低為使重金屬（除鉬、鉻）的可給性降至最低，為使重金屬（除鉬、鉻）的可給性降至最低，必須保持土壤溶液必須保持土壤溶液pH 在在6.5左右左右鉬和鉻的情況？施石灰后，土壤施石灰后，土壤 pH 升高，植物對鉻吸收量增加。升高，植物對鉻吸收量增加。2.土壤土壤 EhEh降低，降低，土壤某些重土壤某些重金屬的溶出金屬的溶出率降低率降低,有有效性降低，效性降低，植物吸收量植物吸收量降低。降低。能與硫化物生成化學(xué)沉淀的元素能與硫化物生成化學(xué)沉淀的元

18、素化合價發(fā)生變化的元素化合價發(fā)生變化的元素As 3+對植物的毒性更大對植物的毒性更大, 還原條件有利于植物對砷的吸收還原條件有利于植物對砷的吸收Cr 6+ 較較Cr 3+的移動性強(qiáng)的移動性強(qiáng)3.土壤膠體對金屬的吸附土壤膠體對金屬的吸附吸附能力強(qiáng)的，重金屬被土壤保持多，不易被作吻吸收吸附能力強(qiáng)的，重金屬被土壤保持多，不易被作吻吸收吸附能力弱的，易從土壤膠體上解吸下，被作物吸收，增加污吸附能力弱的，易從土壤膠體上解吸下，被作物吸收，增加污染或危害作物的可能性。染或危害作物的可能性。 土壤土壤CEC愈高，土壤吸持重金屬的能力愈強(qiáng)，在一定程度上愈高，土壤吸持重金屬的能力愈強(qiáng)，在一定程度上消除重金屬在植

19、物體內(nèi)以及食用該植物的動物和人體內(nèi)大量累積消除重金屬在植物體內(nèi)以及食用該植物的動物和人體內(nèi)大量累積的可能性。的可能性。 土壤質(zhì)地、土壤質(zhì)地、pH、有機(jī)質(zhì)含量、礦物組成對土壤有機(jī)質(zhì)含量、礦物組成對土壤CEC影響很影響很大，對重金屬的有效性影響也很大。大，對重金屬的有效性影響也很大。4.土壤有機(jī)質(zhì)（土壤有機(jī)質(zhì)（soil organic matter）5.化學(xué)吸收（化學(xué)吸收（chemical sorption）不同栽培基質(zhì)，作物對重金不同栽培基質(zhì)，作物對重金屬的累積量不同屬的累積量不同對植物的毒性對植物的毒性重金屬是一種危害原生質(zhì)的毒物，其毒性隨原子量的增大而增重金屬是一種危害原生質(zhì)的毒物，其毒性隨

20、原子量的增大而增加。根據(jù)發(fā)生毒害時的濃度大小，將元素的毒性分為：加。根據(jù)發(fā)生毒害時的濃度大小，將元素的毒性分為：毒性很大的元素毒性很大的元素：溶液濃度：溶液濃度 1800mg/L時產(chǎn)生不良影響的元素，時產(chǎn)生不良影響的元素，如如Cl-,Br-,I-,Ca2+,Mg2+,K+,Na+,Rb+,Sr2+,Li+,NO3-, SO42-等。等。四、重金屬對生物的效應(yīng)四、重金屬對生物的效應(yīng)1.對植物對植物對對植物植物生長的效應(yīng)生長的效應(yīng)生長量與元素濃度間的效應(yīng)對植物對植物毒害的機(jī)制毒害的機(jī)制抑制酶的活性抑制酶的活性 如汞、銅、鈹，鎘、銀等是抑制堿性磷酸酶、過氧化氫酶、如汞、銅、鈹，鎘、銀等是抑制堿性磷酸

21、酶、過氧化氫酶、氧化酶和核糖核酸酶的活性等；氧化酶和核糖核酸酶的活性等；與代謝產(chǎn)物形成螯和物或與與代謝產(chǎn)物形成螯和物或與 PO42-,SO42-形成沉淀，干擾或參形成沉淀，干擾或參與代謝與代謝 多數(shù)重金屬離子；多數(shù)重金屬離子；改變細(xì)胞膜的滲透性或其他特性改變細(xì)胞膜的滲透性或其他特性 Au, Cd, Cu和和Fe2+；破壞其他元素的生理功能破壞其他元素的生理功能與其他離子競爭與其他離子競爭 如如Cs取代取代K, Ba和和Sr取代取代Ca, Cd取代取代 Zn。對對植物植物毒害的毒害的癥狀癥狀根據(jù)根據(jù)Russler提出的圖式，當(dāng)環(huán)境中離子濃度逐漸提提出的圖式，當(dāng)環(huán)境中離子濃度逐漸提高時，植物體受抑

22、制的癥狀：生長受抑制；葉子失綠；高時，植物體受抑制的癥狀：生長受抑制；葉子失綠；葉尖和葉緣壞死；根死亡葉尖和葉緣壞死；根死亡. 不同元素出現(xiàn)癥狀不同不同元素出現(xiàn)癥狀不同柑橘葉片錳過剩引起的巧克力斑點(diǎn)柑橘葉片錳過剩引起的巧克力斑點(diǎn)植物植物對對重金重金屬屬毒害的反抗機(jī)制毒害的反抗機(jī)制對對農(nóng)農(nóng)產(chǎn)產(chǎn)品品品品質(zhì)質(zhì)植物中的元素含量隨土壤或大植物中的元素含量隨土壤或大氣、灌水中的元素濃度增加而氣、灌水中的元素濃度增加而增加，致使在礦區(qū)或工業(yè)周圍增加，致使在礦區(qū)或工業(yè)周圍農(nóng)產(chǎn)品中的有害物質(zhì)濃度增高，農(nóng)產(chǎn)品中的有害物質(zhì)濃度增高，危及人體健康。危及人體健康。為保障人體健康，各國權(quán)威機(jī)構(gòu)制定了食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為保障人體

23、健康，各國權(quán)威機(jī)構(gòu)制定了食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)糧食品種大米面粉雜糧蔬菜 肉、魚蛋水果指標(biāo)（以Cd計(jì)） 0.20.10.050.050.10.050.03中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB 15201-94食品中氟允許量標(biāo)準(zhǔn) GB 4809-84品種大米、面粉其他豆類蔬菜肉類 魚類（淡水） 水果蛋類指標(biāo)（氟）1.01.51.01.02.02.00.51.0食品中鉻允許量標(biāo)準(zhǔn) GB 4809-84品種糧食豆類薯類蔬菜水果肉類 魚貝類 蛋類奶粉指標(biāo)（mg/kg） 1.010.50.50.51.02.012.0mg/kg土壤重金土壤重金屬污染的屬污染的特點(diǎn)

24、特點(diǎn)隱蔽性隱蔽性長期性長期性后果嚴(yán)重性后果嚴(yán)重性Cd polluted soil by irrigating Cd containing water from a river骨骨痛痛病病水水俁俁病病鎘鎘汞汞持久性污染物持久性污染物優(yōu)先控制污染物優(yōu)先控制污染物控制的難點(diǎn)控制的難點(diǎn)研究的熱點(diǎn)研究的熱點(diǎn)我國重金屬污染我國重金屬污染糧食減產(chǎn)糧食減產(chǎn)1.0 107 t/a，糧食污染糧食污染 1.2 107t/a，經(jīng)濟(jì)損失經(jīng)濟(jì)損失 200億元億元/a 研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀上世紀(jì)上世紀(jì)70年代年代現(xiàn)在現(xiàn)在土土壤壤污污重重金金屬屬染染治治理理方方法法客土換土法客土換土法稀釋法稀釋法電場法電場法化學(xué)固定法化學(xué)固定法

25、植物修復(fù)法植物修復(fù)法源頭控制源頭控制建立相關(guān)農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)建立相關(guān)農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn),禁止含超過某污染物標(biāo)準(zhǔn)的禁止含超過某污染物標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)用物質(zhì)使用農(nóng)用物質(zhì)使用. 禁止三廢的禁止三廢的排放排放末端治理末端治理將重金屬固定在土壤中將重金屬固定在土壤中失活失活 將重金屬從土壤中取出將重金屬從土壤中取出減少含量減少含量.1）施用改良劑施用石灰等堿性物質(zhì)，提高土壤施用石灰等堿性物質(zhì)，提高土壤pH(pH(化學(xué)措施化學(xué)措施) )CdCd，ZnZn，CuCu，HgHg： 酸性土壤，施用石灰提高土壤酸性土壤，施用石灰提高土壤pH。通過與氫氧化物與鈣的共沉淀作用，促通過與氫氧化物與鈣的共沉淀作用，促進(jìn)沉淀的生成，降低等的有效性。

26、進(jìn)沉淀的生成，降低等的有效性。常用的石灰：石灰性物質(zhì)有硅酸鈣、常用的石灰：石灰性物質(zhì)有硅酸鈣、碳酸鈣、熟石灰、硅酸鎂鈣等。碳酸鈣、熟石灰、硅酸鎂鈣等。中性及石灰性土壤，施用石灰，升高中性及石灰性土壤，施用石灰，升高土壤土壤pH不一定有效。不一定有效。增施石灰，提高土壤增施石灰，提高土壤pH，增加植物對兩種元素的吸收。增加植物對兩種元素的吸收。土壤陰陽離子的有效吸附劑，能提高土壤的緩沖能力，降低土壤中的離子濃度，促使多種重金屬的植物毒性降低，阻礙它們進(jìn)入植物體。不同比例砂、粘不同比例砂、粘土、有機(jī)質(zhì)組成土、有機(jī)質(zhì)組成的人工土壤。的人工土壤。不同粘土，抑制重金屬進(jìn)入植物體的能力不同。蒙脫不同粘土，

27、抑制重金屬進(jìn)入植物體的能力不同。蒙脫石的能力較高嶺石的強(qiáng)。石的能力較高嶺石的強(qiáng)。添加粘土的成本太高，簡單的方法是施入不含重金屬添加粘土的成本太高，簡單的方法是施入不含重金屬的有機(jī)質(zhì)。的有機(jī)質(zhì)。磷肥：對磷肥：對Fe、Mn、Cr、Zn、Cd有沉淀作用，磷肥種類不同，有沉淀作用，磷肥種類不同，效果不一樣。過磷酸鈣施用過多，作物吸收量反而增多。效果不一樣。過磷酸鈣施用過多，作物吸收量反而增多。砷：幾種常見肥料對砷的沉淀能力砷：幾種常見肥料對砷的沉淀能力(NH4)2SO4KCl NaNO3 Ca(NO3)2關(guān)于化學(xué)固關(guān)于化學(xué)固定技術(shù)定技術(shù)成功選擇一種經(jīng)濟(jì)有效的抑制劑成功選擇一種經(jīng)濟(jì)有效的抑制劑常用的抑制

28、劑常用的抑制劑堿性物質(zhì)、磷肥、吸附劑堿性物質(zhì)、磷肥、吸附劑局限性局限性效果不穩(wěn)、施用量大成本高、有時減產(chǎn)效果不穩(wěn)、施用量大成本高、有時減產(chǎn)開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效土壤重金屬開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效土壤重金屬抑制劑極為迫切抑制劑極為迫切向土壤添加抑制劑降低土壤重金屬的生物活性向土壤添加抑制劑降低土壤重金屬的生物活性, ,減少植減少植物對重金屬的吸收的技術(shù)物對重金屬的吸收的技術(shù)氧化難溶元素：Fe, Mn 還原難溶元素：Cd, Zn, PbCd2+S2- CdSZn2+S2- ZnSHg2+S2- HgSPb2+S2- PbS 淹水栽培水田持續(xù)保持淹水狀況，將阻礙土地的高度利用和農(nóng)田作業(yè)機(jī)械化，也不能獲得與普通田相等的產(chǎn)量

29、。 最常施用的最常施用的 堆廄肥、鮮稻草、稻草、淀粉和其他有機(jī)物。堆廄肥、鮮稻草、稻草、淀粉和其他有機(jī)物。 土壤還原狀態(tài)的程度依土壤種類而有不同土壤還原狀態(tài)的程度依土壤種類而有不同 在有機(jī)質(zhì)少的砂質(zhì)稻田和透水性過強(qiáng)而持水性能不好的在有機(jī)質(zhì)少的砂質(zhì)稻田和透水性過強(qiáng)而持水性能不好的稻田上，效果好。稻田上，效果好。施用作為硫化氫給源的含硫物質(zhì)施用作為硫化氫給源的含硫物質(zhì) 含硫少的土壤，即使在還原狀態(tài)下，由于生成硫化氫少，含硫少的土壤，即使在還原狀態(tài)下，由于生成硫化氫少，也就很難形成重金屬的硫比物。也就很難形成重金屬的硫比物。 施用含硫物質(zhì)：石灰硫黃合劑、硫化鈉和硫黃等。施用含硫物質(zhì)：石灰硫黃合劑、硫

30、化鈉和硫黃等。 含硫物質(zhì)在促進(jìn)土壤還原的同時，又可促進(jìn)硫化氫和硫化含硫物質(zhì)在促進(jìn)土壤還原的同時，又可促進(jìn)硫化氫和硫化物出生成。物出生成?？屯练ㄖ卫硗寥梨k污染客土的厚度愈大，糙米中鎘的濃度愈低土層愈后，作物的產(chǎn)量愈高。采取客土和換土措施注意：采取客土和換土措施注意：客土材料的客土材料的選選定定：客土的土壤多為山林或原野中的非耕作土：客土的土壤多為山林或原野中的非耕作土壤，這樣的土壤不能立即適應(yīng)作物的生長需要；壤，這樣的土壤不能立即適應(yīng)作物的生長需要；客土和客土和換換土的厚度土的厚度：先掌握污染物和作物根的分布范圍，然：先掌握污染物和作物根的分布范圍，然后再決定最適宜的厚度；如有效土層很深，即使后

31、再決定最適宜的厚度；如有效土層很深，即使10或或20cm耕耕層土壤全部被換掉，作物仍可從下層吸收重金屬，達(dá)不到治層土壤全部被換掉，作物仍可從下層吸收重金屬，達(dá)不到治理效果；理效果；客土和客土和換換土后土后：對土壤進(jìn)行改良：對土壤進(jìn)行改良-增施有機(jī)肥、磷鉀肥等。增施有機(jī)肥、磷鉀肥等。費(fèi)用大，適用于污染嚴(yán)重、面積小的土壤；換土法還存在土費(fèi)用大，適用于污染嚴(yán)重、面積小的土壤；換土法還存在土壤的二次污染。壤的二次污染。4）植物去除生物措施植物揮發(fā)汞、硒等元素；植物提取超積累植物和一般農(nóng)作物如黑麥草、玉米等。Environ. Pollut. 2001(109):231-238超積累植物超積累植物體內(nèi)濃度

32、高，體內(nèi)濃度高，但栽培難，生但栽培難，生長量小。長量小。東南景天(Sedum alfredii H)能在鋅濃度為240 mg/L的培養(yǎng)液、全鋅含量為7422 mg/kg和DTPA可提取態(tài)鋅為703 mg/kg的土壤中生長。 地上部的鋅含量可高達(dá)1.9%. 生長快、生物量大、無性繁殖等優(yōu)點(diǎn), 并能100% 覆蓋地面。Thlaspi caerulescens 遏藍(lán)菜遏藍(lán)菜十字花科十字花科不同生態(tài)型遏藍(lán)不同生態(tài)型遏藍(lán)菜菜 增加絡(luò)合劑的用量不能增加植物對有毒元素的吸收增加絡(luò)合劑的用量不能增加植物對有毒元素的吸收最高關(guān)于植物提關(guān)于植物提取技術(shù)取技術(shù)利用植物吸收土壤重金屬利用植物吸收土壤重金屬, ,從而降

33、低土壤中的重金屬含從而降低土壤中的重金屬含量的技術(shù)量的技術(shù)面臨的主要問題是如何提高植物修復(fù)效率和速率面臨的主要問題是如何提高植物修復(fù)效率和速率向土壤添加活化劑向土壤添加活化劑, ,可提高土壤重金屬可提高土壤重金屬的生物有效性的生物有效性, ,提高植物提取的效率提高植物提取的效率常用的活化劑常用的活化劑: EDTA、HEDTA、DTPA、 EGTA、NTA、EDDHA、CDTA等等局限性局限性效率不高、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大效率不高、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大,成本高、生物減產(chǎn)成本高、生物減產(chǎn)必須開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效、安必須開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效、安全的土壤重金屬活化劑全的土壤重金屬活化劑 一、概述作業(yè)：作業(yè)：1. PAHsPAHs、d

34、ioxinsdioxins、PCBsPCBs有哪些危害？土壤中這些污染的有哪些危害？土壤中這些污染的來源有哪些？來源有哪些？二、農(nóng)藥對土壤環(huán)境的污染農(nóng)藥農(nóng)藥挽回挽回作物產(chǎn)量損作物產(chǎn)量損失失25%50%: 品種；品種； 肥料；肥料； 灌溉；農(nóng)藥灌溉；農(nóng)藥 1.農(nóng)藥的施用超過超過99%99%的谷物使用過農(nóng)藥；接近的谷物使用過農(nóng)藥；接近99%99%的土豆，甜菜和豆的土豆，甜菜和豆子使用過農(nóng)藥；近子使用過農(nóng)藥；近94%94%的蔬菜使用過農(nóng)藥；近的蔬菜使用過農(nóng)藥；近92%92%的果的果樹使用過農(nóng)藥。樹使用過農(nóng)藥。中國：中國：農(nóng)藥每畝用量約農(nóng)藥每畝用量約2 2公斤；公斤；使用的種類殺蟲殺螨劑達(dá)使用的種類殺

35、蟲殺螨劑達(dá)60%60%。防治面積達(dá)防治面積達(dá)2323億畝左右，約占總面積的億畝左右，約占總面積的85%85%；每年可挽回糧食；每年可挽回糧食損失損失200-300200-300億公斤。億公斤。發(fā)達(dá)國家：發(fā)達(dá)國家：2.農(nóng)藥的類型：殺菌劑、殺蟲劑、殺螨劑、除草劑和植物生長調(diào)節(jié)劑中國農(nóng)藥施用狀況中國農(nóng)藥施用狀況我國農(nóng)田農(nóng)藥施用量增長圖我國農(nóng)田農(nóng)藥施用量增長圖不同種類農(nóng)藥應(yīng)用比例圖不同種類農(nóng)藥應(yīng)用比例圖有機(jī)氯農(nóng)藥：有機(jī)氯農(nóng)藥：DDTDDT、六六六、氯丹、狄氏劑、艾氏劑、毒殺芬、六六六、氯丹、狄氏劑、艾氏劑、毒殺芬等。（在等。（在）有機(jī)磷農(nóng)藥：磷酸酯類或酰胺類化合物有機(jī)磷農(nóng)藥：磷酸酯類或酰胺類化合物2.

36、農(nóng)藥的類型對硫磷對硫磷( (別名別名1605),1605),內(nèi)吸磷（內(nèi)吸磷（10591059）敵敵畏和二甲硫吸磷敵敵畏和二甲硫吸磷( (別名別名M-81)M-81)樂果、敵百蟲、馬拉硫磷等樂果、敵百蟲、馬拉硫磷等3.農(nóng)藥進(jìn)入土壤的途徑l將農(nóng)藥直接施入將農(nóng)藥直接施入(浸種、拌種、毒谷等方式浸種、拌種、毒谷等方式)土壤或施土壤或施在土壤上在土壤上;l附著于植物體上的部分農(nóng)藥，因風(fēng)吹雨辯落入土壤附著于植物體上的部分農(nóng)藥，因風(fēng)吹雨辯落入土壤, 40-60落入土壤落入土壤;l隨大氣沉降物沉降在土壤表面或進(jìn)入土壤隨大氣沉降物沉降在土壤表面或進(jìn)入土壤;l隨農(nóng)藥的動植物殘?bào)w停留在土壤上或進(jìn)入土壤中隨農(nóng)藥的動植

37、物殘?bào)w停留在土壤上或進(jìn)入土壤中4.農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化l有機(jī)污染物進(jìn)入土壤后，可能經(jīng)歷以下幾個過程：有機(jī)污染物進(jìn)入土壤后，可能經(jīng)歷以下幾個過程：與土壤顆粒的吸附與解吸。與土壤顆粒的吸附與解吸。揮發(fā)和隨土壤顆粒進(jìn)入大氣。揮發(fā)和隨土壤顆粒進(jìn)入大氣。滲濾至地下水或者隨地表徑流遷移至地表水中。滲濾至地下水或者隨地表徑流遷移至地表水中。通過食物鏈在生物體內(nèi)富集或被降解。通過食物鏈在生物體內(nèi)富集或被降解。生物和非生物降解。生物和非生物降解。其中其中吸附與解吸、滲濾、揮發(fā)和降解吸附與解吸、滲濾、揮發(fā)和降解等過程對土壤中有機(jī)污染等過程對土壤中有機(jī)污染物的消失貢獻(xiàn)較大。物的消失貢獻(xiàn)較大。 4.農(nóng)藥在土壤中的

38、遷移與轉(zhuǎn)化1）吸附）吸附分子吸附：范德華力分子吸附：范德華力 氫鍵等氫鍵等物理化學(xué)吸附：離子交換物理化學(xué)吸附：離子交換配位交換吸附：與金屬離配位交換吸附：與金屬離子形子形 成配位體成配位體,產(chǎn)生吸附產(chǎn)生吸附土壤對各種農(nóng)藥吸附能力的強(qiáng)弱，主要決定于土壤和農(nóng)藥兩者土壤對各種農(nóng)藥吸附能力的強(qiáng)弱，主要決定于土壤和農(nóng)藥兩者的性質(zhì)及其所處的環(huán)境條件。的性質(zhì)及其所處的環(huán)境條件。有機(jī)分子與粘有機(jī)分子與粘粒的最重要結(jié)粒的最重要結(jié)合機(jī)制合機(jī)制4.農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化1）吸附）吸附-影響吸附的因素影響吸附的因素土壤膠體類型土壤膠體類型:有機(jī)膠體蛭石蒙脫石伊利石綠泥石有機(jī)膠體蛭石蒙脫石伊利石綠泥石高嶺石。高嶺石。

39、農(nóng)藥性質(zhì)農(nóng)藥性質(zhì):帶以下官能團(tuán)的各種農(nóng)帶以下官能團(tuán)的各種農(nóng)藥被吸附的能力強(qiáng)藥被吸附的能力強(qiáng)等NHROCCRNHCORNHOHCONHNR,2223其他條件其他條件:土壤土壤pH愈低愈容易被吸附愈低愈容易被吸附, 土壤水分愈低土壤水分愈低,也容易被吸附也容易被吸附4.農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化2）隨水流失）隨水流失農(nóng)藥從土壤進(jìn)入水體主要途徑。對水環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。農(nóng)藥從土壤進(jìn)入水體主要途徑。對水環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。遷移的兩種形態(tài)：土壤溶液遷移隨土壤顆粒遷移。遷移的兩種形態(tài)：土壤溶液遷移隨土壤顆粒遷移。遷移的方式：垂直遷移遷移的方式：垂直遷移進(jìn)入地下水進(jìn)入地下水 水平遷移水平遷移進(jìn)入地表徑流水進(jìn)入

40、地表徑流水4.農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化2）隨水流失）隨水流失4.農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化3）氣態(tài)遷移）氣態(tài)遷移農(nóng)藥從土壤進(jìn)入大氣的主要途徑。農(nóng)藥從土壤進(jìn)入大氣的主要途徑。農(nóng)藥的揮發(fā)損失取決于：農(nóng)藥的揮發(fā)損失取決于： 土壤和空氣的溫度與濕度、土壤的吸附性能；土壤和空氣的溫度與濕度、土壤的吸附性能； 農(nóng)藥的分子相蒸氣壓；農(nóng)藥的分子相蒸氣壓； 農(nóng)藥至蒸發(fā)表面的遷移速率。農(nóng)藥至蒸發(fā)表面的遷移速率。4.農(nóng)藥在土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化4）降解）降解非生物降解水解光化學(xué)降解氧化還原生物降解微生物的作用5.農(nóng)藥在土壤中的殘留半衰期：降解半衰期：降解50%農(nóng)藥所需的時間農(nóng)藥所需的時間 (a, d, h)殘留量：土壤中

41、某農(nóng)藥的數(shù)量殘留量：土壤中某農(nóng)藥的數(shù)量 mg/kg農(nóng)藥名稱農(nóng)藥名稱1年后的殘留率年后的殘留率(%) 農(nóng)藥名稱農(nóng)藥名稱1年后的殘留率年后的殘留率(%)DDT80艾氏劑艾氏劑26狄氏劑狄氏劑75氯丹氯丹55林丹林丹60七氯七氯45農(nóng)藥在土壤中的殘留主要與農(nóng)藥的性質(zhì)有關(guān)農(nóng)藥在土壤中的殘留主要與農(nóng)藥的性質(zhì)有關(guān)施用量施用量(3-18kg/ha)農(nóng)藥含量農(nóng)藥含量土壤土壤蛞蝓蛞蝓蚯蚓蚯蚓蝸牛蝸牛DDT0.08-5.410.3-36.71.1-54.90.32-0.38DDE0.12-4.44.2-15.41.4-17.60.70-1.06DDD0.01-5.62.6-14.00.8-18.70.83-1.68艾氏劑艾氏劑 0.20.02-0.2狄氏劑狄氏劑0.01-0.020.2-11.10.04-0.820.02-0.07異狄氏劑異狄氏劑0.01-3.51.1-114.90.4-11.02.721 1）降低土壤農(nóng)藥對植物的污染）降低土壤農(nóng)藥對植物的污染化學(xué)