土壤重金屬化學(xué)行為與污染治理

關(guān)于土壤重金屬化學(xué)行為與污染治理第一頁，共七十一頁，2022年，8月28日問題引入全球性環(huán)境問題第二頁，共七十一頁，2022年，8月28日全球氣候變化第三頁，共七十一頁，2022年，8月28日

在過去的一個(gè)世紀(jì)里，全球表面平均溫度上升了0.3至0.6攝氏度，海平面上升了10至25厘米。目前地球大氣中的二氧化碳濃度已由工業(yè)革命（1750年）之前的280ppm增加了10%。如果世界能源消費(fèi)的格局不發(fā)生根本性變化，到21世紀(jì)中葉，大氣中的二氧化碳濃度將達(dá)到560ppm，全球平均溫度可能上升1.5至4攝氏度，將給全球人類帶來災(zāi)難性后果。第四頁，共七十一頁，2022年，8月28日臭氧層破壞和損耗自1985年南極上空出現(xiàn)臭氧層空洞以來，地球上空臭氧層被損耗的現(xiàn)象一直有增無減。到1994年，南極上空的臭氧層破壞面積已達(dá)2400萬平方公里?，F(xiàn)在在美國、加拿大、西歐、前蘇聯(lián)、中國、日本等國的上空，臭氧層都開始變薄。全世界向大氣排放的消耗臭氧層物質(zhì)（ODS）已達(dá)到了2000萬噸。由于ODS相當(dāng)穩(wěn)定，可在大氣層中存在50-100年，會(huì)不斷與臭氧發(fā)生反應(yīng)，即使全世界完全停止排放ODS，也要再過20年，人類才能看到臭氧層恢復(fù)的跡象。第五頁，共七十一頁，2022年，8月28日1979~1992年南極臭氧空洞圖197919801981198219831984第六頁，共七十一頁，2022年，8月28日199019891988198519861987第七頁，共七十一頁，2022年，8月28日19921991第八頁，共七十一頁，2022年，8月28日臭氧層對(duì)地球的保護(hù)示意圖臭氧層主要吸收紫外線保護(hù)地球生物，同時(shí)也是溫室氣體，吸收熱量，維持地球熱量的動(dòng)態(tài)平衡第九頁，共七十一頁，2022年，8月28日酸雨污染“酸雨”泛指酸性物質(zhì)以濕沉降（雨、雪）或干沉降（酸性顆粒物）的形式從大氣轉(zhuǎn)移到地面上。酸雨中絕大部分是硫酸和硝酸，主要來源于人類廣泛使用化石燃料，向大氣排放了大量的二氧化硫和氮氧化物。第十頁，共七十一頁，2022年，8月28日酸雨的形成第十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日酸雨危害酸雨破壞建筑，更使使全球30%的林區(qū)因酸雨的影響而退化。有些湖泊因酸化改變水生生態(tài)，導(dǎo)致魚類滅絕。土壤酸化會(huì)使土壤貧瘠化，導(dǎo)致陸地生態(tài)系統(tǒng)的退化。第十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日酸雨污染的危害第十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日水資源危機(jī)目前世界上約有20個(gè)國家嚴(yán)重缺水，全球有10億多人口無法得到安全的飲用水。第十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日森林植被破壞地球森林面積約為30-60億公頃，約占陸地面積的20%-40%，但在工業(yè)化過程中，森林大面積被毀引起了多種環(huán)境后果，主要有：降雨分布變化，二氧化碳排放量增加，氣候異常，水土流失，洪澇頻發(fā)，生物多樣性減少等。第十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日海洋資源破壞和污染近幾十年來，全球范圍內(nèi)的海洋生產(chǎn)力和海洋環(huán)境質(zhì)量出現(xiàn)明顯退化。2/3以上的海洋魚類已被最大限度或過度捕撈，已經(jīng)滅絕或?yàn)l臨滅絕，另有44%的魚類的捕撈已達(dá)到生物極限。而另一方面，人類活動(dòng)產(chǎn)生的大部分廢物和污染物最終都進(jìn)入了海洋。第十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日難以處理的有毒化學(xué)廢物第十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日現(xiàn)在全球每年產(chǎn)生的有毒有害化學(xué)廢物3億到4億噸，其中對(duì)生態(tài)危害最大、擴(kuò)散最廣的是持久性有機(jī)污染物（POPs），如多氯聯(lián)苯和滴滴涕。使男性精子數(shù)目銳減，男性不育癥增加。男嬰出生率下降。動(dòng)物雌性化現(xiàn)象嚴(yán)重。以及畸形個(gè)體增加。第十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日生物多樣性銳減地球上約有1400萬種物種，但當(dāng)前地球上的生物多樣性損失的速度比歷史上任何時(shí)候都快，鳥類和哺乳動(dòng)物現(xiàn)在的滅絕速度是它們?cè)谖词芨蓴_的自然界中的100倍至1000倍。第十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日民以食為天——土壤荒漠化和污染土壤土壤荒漠化土壤污染第二十頁，共七十一頁，2022年，8月28日民以食為天——土壤荒漠化和污染土壤污染土壤有機(jī)物污染土壤無機(jī)物污染（重金屬）第二十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日PbCdCrHgAs第二十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日危害

(1)影響植物根和葉的發(fā)育(2)破壞人體神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)等植物病例人類病例二、重金屬危害和污染特點(diǎn)第二十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日土壤重金屬污染特點(diǎn)(1)重金屬不能被微生物降解，是環(huán)境長期、潛在的污染物；(2)因土壤膠體和顆粒物的吸附作用，長期存在于土壤中，濃度多成垂直遞減分布；

(3)與土壤中的配位體(氯離子、硫酸離子、氫氧離子、腐蝕質(zhì)等)作用，生成絡(luò)合物或螯合物，導(dǎo)致重金屬在土壤中有更大的溶解度和遷移活性；(4)土壤重金屬可以通過食物鏈被生物富集，產(chǎn)生生物放大作用；(5)重金屬的形態(tài)不同，其活性與毒性不同，土壤pH、Eh、顆粒物以及有機(jī)質(zhì)含量等條件深刻影響它在土壤中的遷移和轉(zhuǎn)化；第二十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日三、土壤重金屬污染來源自然來源（1）成土母質(zhì)的風(fēng)化過程對(duì)土壤重金屬本底含量的影響（2）風(fēng)力和水力搬運(yùn)的自然物理和化學(xué)遷移過程人為干擾輸入（1）不同工礦企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)對(duì)土壤重金屬的額外輸入（2）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)影響下的土壤重金屬輸入（3）交通運(yùn)輸對(duì)土壤重金屬污染的影響第二十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日四、土壤重金屬環(huán)境化學(xué)行為遷移過程（1）機(jī)械遷移（2）物理—化學(xué)遷移(溶解-沉淀；氧化-還原等)（3）生物遷移

轉(zhuǎn)化過程（1）物理—化學(xué)轉(zhuǎn)化（2）生物轉(zhuǎn)化第二十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日五、影響土壤重金屬環(huán)境化學(xué)行為的因素土壤顆粒物粒徑土壤有機(jī)質(zhì)含量土壤PH值和酸堿度土壤生物和植被

第二十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日六、土壤重金屬污染的來源定量解析

重金屬的形態(tài)分布

重金屬的形態(tài)：可交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)硫化物態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)。元素剖面分布

由于土壤對(duì)重金屬的固定，外源重金屬大都富集在土壤表層而比較難向下遷移

同位素示蹤研究各種元素的同位素成分來區(qū)分各種地質(zhì)體的物質(zhì)來源空間分析應(yīng)用GIS技術(shù)分析異?？臻g分布與污染源的關(guān)系有可能直觀地判斷出異常的成因

第二十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日七、土壤重金屬污染治理土壤重金屬污染物的檢測分析土壤重金屬的治理方法

第二十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日土壤重金屬污染的治理方法農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)：主要換土、客土和深耕翻土等（圖）植物修復(fù)技術(shù)（圖）(1)植物提取和富集（圖）(2)植物揮發(fā)（圖）(3)植物穩(wěn)定（圖）常見修復(fù)植物物理化學(xué)修復(fù)a.電動(dòng)修復(fù)

b.電熱修復(fù)

c.土壤淋溶化學(xué)修復(fù)

第三十頁，共七十一頁，2022年，8月28日八、土壤重金屬修復(fù)展望超累積植物篩選與培育分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)的應(yīng)用生物修復(fù)綜合技術(shù)的研究第三十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日九：土壤重金屬污染治理研究項(xiàng)目2010年高等學(xué)校省級(jí)優(yōu)秀青年人才基金項(xiàng)目——無機(jī)-有機(jī)體協(xié)同原位化學(xué)固定修復(fù)土壤重金屬污染（基金號(hào)：2010SQRL147）2010年高校省級(jí)自然科學(xué)項(xiàng)目——高效土壤重金屬修復(fù)與重金屬毒理和生物有效性研究（基金號(hào)：KJ2010B437）第三十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日第三十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日謝謝第三十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日第三十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日第三十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日第三十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日第三十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日Hg中毒第三十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日慢性As中毒第四十頁，共七十一頁，2022年，8月28日Pb中毒第四十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日電子產(chǎn)品造成的鉛污染，已經(jīng)成為鉛污染的主要途徑之一第四十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日Cd中毒第四十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日Cr中毒第四十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日修復(fù)土壤重金屬污染的植物小花南芥：修復(fù)Pb、Zn復(fù)合污染蜈蚣草：修復(fù)As污染

東南景天：修復(fù)Cd、Pb、Zn、Cu復(fù)合污染龍葵：修復(fù)Cd污染油菜:修復(fù)Cd污染第四十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日在電場的作用下，通過電流的作用，土壤中的重金屬離子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和無機(jī)離子以電透滲和電遷移的方式向電極運(yùn)輸，然后進(jìn)行集中收集處理。第四十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日利用高頻電壓產(chǎn)生電磁波，產(chǎn)生熱能，對(duì)土壤進(jìn)行加熱，使污染物從土壤顆粒內(nèi)解吸出來，加快一些易揮發(fā)性重金屬從土壤中分離，從而達(dá)到修復(fù)的目的。該技術(shù)主要修復(fù)被Hg和Se等重金屬污染的土壤。第四十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日土壤淋洗：利用淋洗液把土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移到土壤液相中去，再把富含重金屬的廢水進(jìn)一步回收處理的土壤修復(fù)方法。常采用柱淋洗或堆積淋洗，該方法的技術(shù)關(guān)鍵是尋找一種既能提取各種形態(tài)的重金屬，又不破壞土壤結(jié)構(gòu)的淋洗液。目前主要使用的淋洗劑為檸檬酸、蘋果酸、乙酸和EDTA。第四十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日化學(xué)修復(fù)：向土壤投入改良劑，通過對(duì)重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用，以降低重金屬的生物有效性。該方法在土壤原位上進(jìn)行的，簡單易行。但金屬元素仍保留在土壤中，一旦重金屬在土壤中的形態(tài)改變，會(huì)再次危害生物，并不是一種永久的修復(fù)措施。常用的改良劑有石灰、沸石、碳酸鈣、磷酸鹽、硅酸鹽和促進(jìn)還原作用的有機(jī)物質(zhì)，不同改良劑對(duì)重金屬的作用機(jī)理不同。第四十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日植物修復(fù)

第五十頁，共七十一頁，2022年，8月28日植物富集第五十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日A：采集后壓制植物的一般照片（有黃斑）B：X-射線放射自顯影照片（能看出金屬元素所在的部位）C：計(jì)算機(jī)重構(gòu)的放射第五十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日富集重金屬植物利用第五十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日植物揮發(fā)第五十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日植物穩(wěn)定土壤重金屬第五十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)第五十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日土壤重金屬污染物的檢測分析檢測分析步驟采樣預(yù)處理消解和提取儀器分析分析結(jié)果的質(zhì)量保證

第五十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日第五十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日第五十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日第六十頁，共七十一頁，2022年，8月28日土壤：發(fā)育于地球陸地表面具有生物活性和孔隙結(jié)構(gòu)的介質(zhì)，含固液氣三相系統(tǒng)。第六十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日土地荒漠貧瘠化荒漠化是當(dāng)今世界最嚴(yán)重的環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題。全球荒漠化面積已近36億公頃，約占全球陸地面積的1/4，已影響到全世界1/6的人口（約9億人），100多個(gè)國家和地區(qū)。全球每年有600萬公頃的土地變?yōu)榛哪?100萬公頃土地因退化而不能生長谷物。亞洲是世界上受荒漠化影響的人口分布最集中的地區(qū)，遭受荒漠化影響最嚴(yán)重的國家依次是中國、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度。第六十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日荒漠化的土地與移民第六十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日重金屬：指密度大于5g/cm3的金屬，或在元素周期表金屬欄內(nèi)原子量超過40以上之金屬元素均稱