土壤污染完整版本

第五章

土壤污染及其防治

一、土壤總覽土壤作為獨立的自然體，被定義為位于地球陸地具有肥力、能夠生長植物的疏松表層。土壤是自然環(huán)境中各種因素相互作用的產(chǎn)物，是地理環(huán)境派生的自然體。同時，它也是自然地理環(huán)境的一個組成要素。是結(jié)合無機(jī)界和有機(jī)界的紐帶，是聯(lián)系其他要素的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；或者說土壤在整個自然環(huán)境中起著重要的作用；或者說土壤是有機(jī)界和無機(jī)界相互聯(lián)系、相互作用的產(chǎn)物；或者說土壤是自然環(huán)境中物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換的主要環(huán)節(jié)和活躍的場所1土壤的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1.1土壤的組成土壤是由固體、液體和氣體三相共同組成的多相體系，具有疏松的結(jié)構(gòu)。

土壤環(huán)境的物質(zhì)組成土壤環(huán)境是由固相、液相和氣相三相物質(zhì)組成的多相分散體系。固相物質(zhì)包括土壤礦物質(zhì)和有機(jī)體(動植物殘體及其轉(zhuǎn)化物、土壤動物及微生物)等物質(zhì)。固體物質(zhì)之間是形狀、大小不同的孔隙，在孔隙中存在著液相物質(zhì)(水溶液)和氣相物質(zhì)(空氣)。三相物質(zhì)所占土壤容積比例因土壤類型不同而異。通常，固相物質(zhì)約占土壤總?cè)莘e的50%，液相和氣相之和約占50%。土壤結(jié)構(gòu)

土壤固相物質(zhì)很少呈單粒，多以不同形狀的結(jié)構(gòu)體存在。土壤結(jié)構(gòu)性是指土壤結(jié)構(gòu)體的類型、數(shù)量、排列方式、孔隙狀況及穩(wěn)定性的綜合特性。近年來研究表明，土壤孔隙是土壤結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。土壤環(huán)境結(jié)構(gòu)

土壤的環(huán)境結(jié)構(gòu)是指土壤作為一環(huán)境系統(tǒng)的整體組成與結(jié)構(gòu)而言，也指組成土壤各土層的固、液、氣三相物質(zhì)的比例、結(jié)構(gòu)與組成，以及構(gòu)成單個土體的三維層次構(gòu)型而言。換句話說，土壤環(huán)境是由不同數(shù)量、性質(zhì)和排列發(fā)生土層組合構(gòu)成的。

土壤的組成

土壤礦物質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì)：土壤中含碳有機(jī)化合物的總稱（占固相總重量的10％以下）。分為非腐殖物質(zhì)和腐殖質(zhì)兩大類。土壤水分

——土壤溶液土壤中的空氣

——主要成分都是N2、O2和CO2

。與空氣比較，土壤空氣中；CO2含量比大氣中高得多；O2的含量低于大氣；水蒸氣的含量比大氣中高得多；還含有少量還原性氣體原生礦物質(zhì)（各種巖石受到程度不同的物理風(fēng)化而未經(jīng)化學(xué)風(fēng)化的碎屑物）——

四類：硅酸鹽類礦物、氧化物類礦物、硫化物類礦物和磷酸鹽類礦物次生礦物質(zhì)（由原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后形成的新礦物）——三類：簡單鹽類、三氧化物類和次生鋁硅酸鹽類巖石化學(xué)風(fēng)化(氧化、水解和酸性水解)伊利石（或水云母）[（OH）4Ky（A14·Fe4·Mg4·Mg6）（Si8-y·Aly）O20]蒙脫石高嶺石［Al4Si4O10（OH）8］1.2土壤的特性酸堿性◎我國土壤的pH大多在4.5－8.5范圍內(nèi)，并有由南向北pH值遞增的規(guī)律性。

土壤的酸堿性首先決定于土壤的組成：我國長江（北緯330）以南的土壤，Si,Al,Fe含量較高，三者占土壤總量的95%以上，土壤多為酸性和強(qiáng)酸性，如華南、西南地區(qū)廣泛分布的紅壤、黃壤，pH值大多在4.5－5.5之間，有少數(shù)低至3.6－3.8；華中華東地區(qū)的紅壤，pH值在5.5－6.5之間；長江以北的土壤（如華北、西北的土壤）大多含

CaCO3，多為中性或堿性，pH值一般在

7.5－8.5之間，少數(shù)強(qiáng)堿性土壤的

pH高達(dá)10.5。

土壤酸化的原因：化學(xué)原因——主要是礦物的風(fēng)化過程產(chǎn)生的無機(jī)酸或大量二氧化碳；土壤弱酸鹽的水解；無機(jī)肥料殘留的酸根；重金屬和有機(jī)物對土壤的污染；酸雨的影響；土壤膠體吸附的H+、Al3+等被其它陽離子交換：

土壤酸化的第二個原因是微生物對有機(jī)物降解。

土壤的堿化土壤溶液中OH-離子的主要來源是

CO32-和

HCO3-的堿金屬（Na、K）及堿土金屬（Ca、Mg）的鹽類。交換性陽離子的水解：

吸附性土壤膠體的性質(zhì)：具有巨大的比表面和表面能；電性；凝聚性和分散性；土壤膠體的離子交換吸附

陽離子交換吸附

陰離子交換吸附

氧化還原性

氧化還原體系體系

氧化態(tài)

還原態(tài)鐵體系

Fe(III)Fe（II）

錳體系

Mn（IV）

Mn（II）

硫體系

SO42-H2S

氮體系

NO3-NO2-NO3-N2NO3-NH4+

有機(jī)碳體系

CO2CH4土壤氧化還原能力的大小可以用土壤的氧化還原電位（Eh）來衡量

2、土壤生態(tài)系統(tǒng)的組成成分土壤生態(tài)系統(tǒng)與其他自然生態(tài)系統(tǒng)的組成一樣，主要成分為：生命有機(jī)體部分，即植物和土壤微生物等；非生命無機(jī)環(huán)境部分，即太陽光、能、大氣、母質(zhì)、地表形態(tài)及土壤礦物質(zhì)、水分和空氣等。土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定的土壤生態(tài)系統(tǒng)具有一定的結(jié)構(gòu)特征，即土壤生態(tài)系統(tǒng)的垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)。垂直結(jié)構(gòu)一般由以下三個主要層次構(gòu)成：⑴地上生物群體；⑵土被生物群落；⑶土被底層與風(fēng)化殼生物群體層。

土壤微生物是污染的“清潔工”。土壤微生物參與污染物的轉(zhuǎn)化，在土壤自凈過程及減輕污染物危害方面起著重要作用。微生物對農(nóng)藥的降解可使土壤對農(nóng)藥進(jìn)行徹底的凈化。同時，應(yīng)注意微生物也會使某些無毒的有機(jī)物分子變?yōu)橛卸镜奈镔|(zhì)。1.2土壤的背景值和環(huán)境容量土壤環(huán)境背景值：土壤的環(huán)境要素在未受或者少受人類活動影響的環(huán)境本身的化學(xué)元素組成及其含量，以及環(huán)境中能量分布的正常值為環(huán)境背景值，又稱作環(huán)境本底值。

它是成土因素綜合作用下成土過程的產(chǎn)物，所以實質(zhì)上是各自然成土因素（包括時間因素）的函數(shù)。背景值的應(yīng)用：制定環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用、維護(hù)人類健康方面的應(yīng)用土壤環(huán)境容量土壤環(huán)境單元所容許承納的污染物質(zhì)的最大數(shù)量或負(fù)荷量研究土壤環(huán)境背景值具有重要的實踐意義：1．土壤環(huán)境背景值是土壤環(huán)境質(zhì)量評價，特別是土壤污染綜合評價的基本依據(jù)，如評價土壤環(huán)境質(zhì)量、劃分質(zhì)量等級或評價土壤是否已發(fā)生污染、劃分污染等級，均必須以區(qū)域土壤環(huán)境背景值作為對比的基礎(chǔ)和評價的標(biāo)準(zhǔn)，并用以判斷土壤環(huán)境質(zhì)量改善和污染程度，以制定防治土壤污染的措施。2．土壤環(huán)境背景值是研究和確定土壤環(huán)境容量，制定土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的基本數(shù)據(jù)。

3．土壤環(huán)境背景值也是研究污染元素和化合物在土壤環(huán)境中的化學(xué)行為的依據(jù)，因污染物進(jìn)入土壤環(huán)境之后的組成、數(shù)量、形態(tài)和分布變化，都需要與環(huán)境背景值比較才能加以分析和判斷。4．在土壤利用及其規(guī)劃，在研究土壤生態(tài)、施肥、污水灌溉、種植業(yè)規(guī)劃，提高農(nóng)、林、牧、副業(yè)生產(chǎn)水平和產(chǎn)品質(zhì)量及食品衛(wèi)生、環(huán)境醫(yī)學(xué)時，土壤環(huán)境背景值也是重要的參比數(shù)據(jù)。環(huán)境容量和土壤環(huán)境容量概念1．環(huán)境容量環(huán)境容量是指在一定條件下環(huán)境對污染物的最大容納量。

2．土壤環(huán)境容量土壤環(huán)境容量定義為：“土壤環(huán)境單元所容許承納的污染物質(zhì)的最大數(shù)量或負(fù)荷量”。二.土壤環(huán)境的污染與凈化土壤污染的概念土壤環(huán)境的自凈作用土壤污染物及污染源2.1土壤污染的定義“絕對性”定義:由人類的活動向土壤添加有害化臺物，此時土壤即受到了污染。這個定義的關(guān)鍵是存在有可鑒別的人為添加污染物。土壤污染的定義“相對性”定義：以特定的參照數(shù)據(jù)來加以判斷，如以背景值加兩倍標(biāo)準(zhǔn)差為臨界值，若超過這一數(shù)值，即認(rèn)為該土壤為某元素所污染。如指進(jìn)入土壤的污物超過土壤的自凈能力，而且對土壤、植物和動物造成損害的狀況。“綜合性”定義：不但要看含量的增加，還要看后果，即加入土壤的物質(zhì)給生態(tài)系統(tǒng)造成了危害。土壤污染的定義三種定義的出發(fā)點雖然不同，但有一點是共同的，即認(rèn)為土壤中某種成分的含量明顯高于原有含量時即構(gòu)成了污染。綜上所述，土壤污染就是指人為因素有意或無意地將對人類或其他生命體有害的物質(zhì)施加到土壤中，使其某種成分的含量明顯高于原有含量、并引起土壤環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。2.2

土壤污染的特點（1）隱蔽性或潛伏性:水體和大氣的污染比較直觀，嚴(yán)重時通過人的感官即能發(fā)現(xiàn)：而土壤污染則往往要通過農(nóng)作物包括糧食、蔬菜、水果或牧草以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)生惡果有一個相當(dāng)長的逐步積累過程，具有隱蔽性或潛伏性。日本的第二公害病——痛痛病60年代發(fā)生于富山縣神通川流域，直至70年代才基本證實是鎘污染土壤所生產(chǎn)的“鎘米”所致。（2）不可逆性和長期性:

土壤一旦遭到污染后極難恢復(fù)，重金屬元素對土壤的污染是一個不可逆過程，而許多有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的污染也需要一個比較長的降解時間，例如1966年冬至1977年春，沈陽—撫順污水灌區(qū)發(fā)生的石油、酚類以及后來張土灌區(qū)的鎘污染，造成大面積的土壤毒化、水稻矮化、稻米異味、含鎘量超過食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過十余年的艱苦努力，包括施用改良劑、深翻、清灌、客土、選擇品種等各種措施，才逐步恢復(fù)其部分生產(chǎn)力，付出了大量的勞力和代價。

土壤污染的特點（3）后果的嚴(yán)重性:由于土壤污染的隱蔽性或潛伏性、以及它的不可逆性或長期性，因而往往通過食物鏈危害動物和人體的健康。研究表明，土壤和糧食的污染與一些地區(qū)居民肝腫大之間有著明顯的劑量—反應(yīng)關(guān)系，污灌引起的污染越嚴(yán)重，人群的肝腫大串越高。一些土壤污染事故嚴(yán)重威脅著糧食生產(chǎn)，三氯乙醛的污染是一個比較典型的事例，它是由于施用含三氯乙醛的廢硫酸生產(chǎn)的普通過磷酸鈣肥料所引起。其中萬畝以上的污染事故在山東、河南、河北、遼子、蘇北、皖北等地曾多次發(fā)生，輕則減產(chǎn)，重則絕收，損失十分慘重。土壤污染的特點物理凈化——機(jī)械阻留、吸附、淋溶、稀釋、揮發(fā)、擴(kuò)散等物理化學(xué)凈化——離子交換吸附化學(xué)凈化——凝聚與沉淀反應(yīng)、氧化還原、絡(luò)合與螯合、酸堿中和等生物凈化作用——細(xì)菌、真菌、放線菌等體內(nèi)酶或分泌酶的催化作用下，發(fā)生各種各樣的分解反應(yīng)影響因素——土壤環(huán)境的物質(zhì)組成、土壤環(huán)境條件

2.3土壤自凈作用2.4土壤污染物及污染源土壤污染源可分為天然污染源和人為污染源。天然污染源是指自然界自行向環(huán)境排放有害物質(zhì)或造成有害影響的場所，如正在活動的火山；人為污染源是指人類活動所形成的污染源。后者是土壤污染研究和污染土壤修復(fù)的主要對象，而在這些污染源中，化學(xué)物質(zhì)對土壤的污染是人們最為關(guān)注的。污染物進(jìn)入土壤的途徑按照所劃分的土壤污染源可分為污水灌溉、固體廢棄物的利用、農(nóng)藥和化肥、大氣沉降物等。

土壤中污染物的來源大氣沉降(土壤酸化、多環(huán)芳烴和二惡英等)污水排灌（重金屬、多環(huán)芳烴等）化肥農(nóng)藥施用（硝酸鹽、PCB、DDT等）固體廢物堆放處置（各種污染物）工業(yè)生產(chǎn)(石油、多環(huán)芳烴和重金屬污染等)交通運輸（TCE等）全球物質(zhì)循環(huán)土壤污染物的來源土壤污染的類型目前并無嚴(yán)格的劃分，如從污染物的屬性來考慮，一般可分為有機(jī)物污染、無機(jī)物污染、生物污染和放射性物質(zhì)的污染。（1）有機(jī)物污染:

石油、有機(jī)農(nóng)藥等；（2）無機(jī)物污染：重金屬污染等；（3）生物污染：細(xì)菌、真菌等；（4）放射性污染：放射性核素等。2.5

土壤污染的類型（1）影響人體和生物健康:

土壤可以通過食物鏈影響人體健康；（2）影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量：植物可從污染土壤中吸收污染物，從而引起代謝失調(diào)，生長發(fā)育受阻或?qū)е逻z傳變異。（3）影響生態(tài)系統(tǒng)安去：通過生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)影響整個生態(tài)系統(tǒng)。2.6

土壤污染的危害土壤的污染有許多渠道，污染物的類型也較多。但比較突出和典型的是重金屬污染。重金屬元素，如汞、鎘、銅、鋅、鉻、鎳、砷等，主要是通過工業(yè)廢水灌溉和施用被污染的底泥而進(jìn)入土壤中的。這些重金屬污染物的特點是不易被分解，因此在土壤中不斷地富集。

三.土壤重金屬污染3.1土壤重金屬污染的特點形態(tài)多變金屬有機(jī)態(tài)毒性大于無機(jī)態(tài)價態(tài)不同毒性不同金屬羰基化合物常劇毒遷移化形式多物理化學(xué)行為多具可逆性，屬于緩沖型污染產(chǎn)生毒性效應(yīng)的濃度范圍低微生物不能降解，反而會毒害微生物或者使之有機(jī)化，增強(qiáng)毒性對人體的毒性是積累性的3.2重金屬在土壤和植物體系中的遷移重金屬的土壤化學(xué)行為：土壤氧化-還原條件與重金屬的遷移轉(zhuǎn)化、土壤酸堿度與重金屬遷移轉(zhuǎn)化、土壤膠體的吸附作用與重金屬遷移轉(zhuǎn)化、土壤中重金屬的絡(luò)合－螯合作用、土壤微生物對重金屬的固定和活化、土壤根際的富集和降毒（根際氧化還原屏障形成、根際pH屏障形成、根系分泌物的絡(luò)合作用）、3.3主要的重金屬污染土壤重金屬污染物主要有汞、鎘、鉛、銅、鉻、砷、鎳、鐵、錳、鋅等，砷雖不屬于重金屬，但因其行為與來源以及危害都與重金屬相似，故通常列入重金屬類進(jìn)行討論。就對植物的需要而言，可分為兩類：一類是植物生長發(fā)育不需要的元素，而對人體健康危害比較明顯，如鎘、汞、鉛等；另一類是植物正常生長發(fā)育所需元素，且對人體又有一定生理功能，如銅、鋅等，但過多會發(fā)生污染，妨礙植物生長發(fā)育。

汞：土壤的汞污染主要來自于污染灌溉、燃煤、汞冶煉廠和汞制劑廠（儀表、電氣、氯堿工業(yè)）的排放。含汞顏料的應(yīng)用、用汞做原料的工廠、含汞農(nóng)藥的施用等也是重要的汞污染源。

土壤中汞的存在形態(tài)有無機(jī)態(tài)與有機(jī)態(tài)，并在一定的條件下互相轉(zhuǎn)化。無機(jī)汞有ＨgＳＯ4、Ｈg（ＯＨ）2、ＨgＣＬ2、ＨgＯ，它們因溶解度低，在土壤中遷移轉(zhuǎn)化能力很弱，但在土壤微生物作用下，汞可向甲基化方向轉(zhuǎn)化。在好氧條件下主要形成脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收、積累，而轉(zhuǎn)入食物鏈造成對人體的危害；在厭氧條件下，主要形成二甲基汞，在微酸性環(huán)境下，二甲基汞可轉(zhuǎn)化為甲基汞。

汞對植物的危害因作物的種類和生育而異。汞在一定濃度下使作物減產(chǎn)，在較高濃度下甚至使作物死亡。鎘主要來源于鎘礦、鎘冶煉廠。因鎘與鋅同族，常與鋅共生，所以冶煉鋅的排放物中必有ＺnＯ、ＣdＯ，它們揮發(fā)性強(qiáng)，以污染源為中心可波及數(shù)千米遠(yuǎn)。鎘工業(yè)廢水灌溉農(nóng)田也是鎘污染的重要來源。土壤中鎘的存在形態(tài)也很多，大致可分為水溶性鎘和非水溶性鎘兩大類。鎘對農(nóng)業(yè)最大的威脅是產(chǎn)生“鎘米”、“鎘菜”，進(jìn)入人體后使人得骨痛病。另外，鎘會損傷腎小管，出現(xiàn)糖尿病，還有鎘引起血壓升高，出現(xiàn)心血管病，甚至還有致癌、致畸的報道。鎘鉛

鉛是土壤污染較普遍的元素。污染源主要來自汽油里添加抗爆劑烷基鉛，隨汽油燃燒后的尾氣而積存公路兩側(cè)百米范圍內(nèi)的土壤中，另外，鉛字印刷廠、鉛冶煉廠、鉛采礦場等也是重要的污染源，隨著我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展，“三廢”中的鉛已大量進(jìn)入農(nóng)田。進(jìn)入土壤中的鉛在土壤中易與有機(jī)物結(jié)合，極不易溶解，土壤鉛大多發(fā)現(xiàn)在表土層，表土鉛在土壤中幾乎不向下移動。鉛對植物的危害表現(xiàn)為葉綠素下降，阻礙植物的呼吸及光合作用。谷類作物吸鉛量較大，但多數(shù)集中在根部，莖稈次之，籽實中較少。因此鉛污染的土壤所生產(chǎn)的禾谷類莖稈不宜作飼料。鉛對動物的危害則是累積中毒。人體中鉛能與多種酶結(jié)合從而干擾有機(jī)體多方面的生理活動，導(dǎo)致對全身器官產(chǎn)生危害。污染源主要是電鍍、制革廢水、鉻渣等。鉻在土壤中主要有兩種價態(tài)：Ｃr6+和Ｃr3+。兩種價態(tài)的行為極為不同，前者活性低而毒性高，后者恰恰相反。Ｃr3+主要存在于土壤與沉積物中，Ｃr6+主要存在于水中，但易被Ｆe2+和有機(jī)物等還原。植物吸收鉻約９５％留在根部。據(jù)研究，低濃度的Ｃr6+能提高植物體內(nèi)酶活性與葡萄糖含量，高濃度時則阻礙水分和營養(yǎng)向上部輸送，并破壞代謝作用。鉻對人體與動物也是有利有弊。人體中含鉻過低會產(chǎn)生食欲減退癥狀。但飲水中超標(biāo)４００倍時，會發(fā)生口角糜爛、腹瀉、消化紊亂等癥狀。鉻

土壤砷污染主要來自大氣降塵與含砷農(nóng)藥。燃煤是大氣中砷的主要污染源。土壤中砷大部分為膠體吸收或和有機(jī)物絡(luò)合――螯合或和磷一樣與土壤中鐵、鋁、鈣離子相結(jié)合，形成難溶化合物，或與鐵、鋁等氫氧化物發(fā)生共沉淀。ＰＨ和ＥＨ值影響土壤對砷的吸附。ＰＨ值高土壤砷吸附量減少而水溶性砷增加；土壤的氧化條件下，大部是砷酸，砷酸易被膠體吸附，而增加土壤固砷量。隨ＥＨ降低，砷酸轉(zhuǎn)化為亞砷酸，可促進(jìn)砷的可溶性，增加砷害。砷對植物危害的最初癥狀是葉片卷曲枯萎，進(jìn)一步是根系發(fā)育受阻，最后是植物根、莖、葉全部枯死。砷對人體危害很大，它能使紅血球溶解，破壞正常生理功能，甚至致癌等。砷

4.1我國重金屬污染的現(xiàn)狀我國"+個?。ㄊ校┏墙?、污水灌溉區(qū)、工礦等經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快地區(qū)的320個重點污染區(qū)中，污染超標(biāo)的大田農(nóng)作物種植面積為60.6萬hm2,占監(jiān)測調(diào)查總面積的20%；其中重金屬含量超標(biāo)的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與面積約占污染物超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品總量與總面積的80%以上，尤其是pb、Cr、Hg、Cu及其復(fù)合污染最為突出。據(jù)陳同斌、萬洪富的資料，目前我國重金屬污染的耕地面積近2000萬畝，約占總耕地面積的五分之一!.土壤重金屬污染的調(diào)控與修復(fù)

重金屬污染

重金屬的微生物轉(zhuǎn)化當(dāng)今人們主要關(guān)心的是：汞、砷、鉛、錫、銻、銅、鎘、鉻、鎳和釩。它們以空氣、水和土壤的污染物以及食品殘渣之類各種各樣的化學(xué)形態(tài)存在于環(huán)境中。

金屬在一定濃度時對微生物有毒害作用。重金屬在很低濃度時，對大多數(shù)微生物即有明顯毒性。金屬對微生物的毒性強(qiáng)度固然與其濃度有關(guān)，但更取決于其存在狀態(tài)。例如，六價鉻比三價鉻毒得多；在各種汞化物中，甲基汞的毒性最強(qiáng)；有機(jī)錫比無機(jī)錫毒，烷基錫比芳基錫毒，三烷基錫比四烷基錫更毒。汞的生物循環(huán)砷的生物循環(huán)

通過添加改良劑改變土壤性質(zhì)，從而改善植物生長條件，實現(xiàn)污染土壤的修復(fù)是一個可行的途徑。玉米苗期盆栽試驗，施入有機(jī)肥后土壤中有效態(tài)Cd、Zn含量明顯降低。水溶態(tài)Cd

隨石灰用量的增加而急劇減少施用石灰是抑制Cd污染土壤上植株吸收Cd$的有效措施。

當(dāng)前的研究重點近期國內(nèi)的研究重點是土壤重金屬之間及其與土壤養(yǎng)分元素之間的交互作用對不同作物的生物效應(yīng)，在實驗室內(nèi)進(jìn)行的生物毒性試驗。重金屬復(fù)合污染的敏感指標(biāo)是目前的研究熱點，其中對植物生理毒性指標(biāo)的研究主要涉及植物種子萌發(fā)、根生長和酶活性。

改良劑法6、土壤典型有機(jī)物及其他污染物6.1土壤石油污染及其修復(fù)石油污染土壤的主要途徑：污灌、大氣污染、溢油事件、車輛污染石油對土壤的污染：粘著在土壤根部，影響根呼吸，引起爛根；進(jìn)入食物鏈；抑制微生物的活性石油污染的微生物修復(fù)原位生物修復(fù)技術(shù)：原位處理方法是將受污染土壤在原地處理。處理期間，土壤基本不被攪動，最常見的就地處理方式是土壤的水飽和區(qū)進(jìn)行生物降解。除了要加入營養(yǎng)鹽，氧源（多為H2O2）外；還需引入微生物以提高生物降解的能力。這種方法因受溫度和土壤類型的影響而具有一定的局限性。異位生物修復(fù)技術(shù)

異位生物修復(fù)主要包括現(xiàn)場處理法、預(yù)制床法、堆制處理法、生物反應(yīng)器和厭氧生物處理法。植物修復(fù)技術(shù)：植物生物修復(fù)是一項利用太陽能動力的處理系統(tǒng)，具有處理費用低，減少場地破壞等優(yōu)點而受到普遍重視。植物生物修復(fù)是利用植物體內(nèi)對某些污染物的積累、植物代謝過程對某些污染物的轉(zhuǎn)化和礦化，植物根圈與根莖的共生關(guān)系增加微生物的活性的特點，加速土壤污染物降解速度的過程。

油污染土壤高濃度污染土壤低濃度污染土壤無污染土壤回填清潔土壤土壤淋洗表面活性劑污染土壤洗凈土壤洗凈水油水分離油層吸附處理或回收材料廢棄材料水層排水處理排水處理處理水達(dá)標(biāo)排放原位或異位生物修復(fù)營養(yǎng)鹽加熱系統(tǒng)污染土壤Air石油污染修復(fù)一般流程5.2.3石油污染土壤修復(fù)6.2土壤有毒有機(jī)物污染酚污染苯并『a』芘的污染多氯聯(lián)本（PCBs）的污染二惡暎污染7、大氣酸沉降對土壤的影響

酸沉降包括干、濕沉降。濕沉降一般系指pH值低于516的天然降雨以及酸雪、酸霧等。干沉降是指硫氧化物和氮氧化物以及包含硫、氮氧化物的顆粒隨風(fēng)而降。而現(xiàn)在很多情況下把酸雪酸霧和酸性粉塵降落物都統(tǒng)稱為“酸雨”。酸雨或酸沉降導(dǎo)致的環(huán)境酸化與危害是21世紀(jì)最大的環(huán)境問題。7.1大氣酸沉降的影響酸沉降酸沉降對土壤理化性質(zhì)的影響表現(xiàn)在土壤pH值的降低,一方面導(dǎo)致土壤營養(yǎng)離子的流失,另一方面N沉降量的增加,植物可吸收N增加,相應(yīng)導(dǎo)致對營養(yǎng)離子的需要量增加,這兩方面相互作用的結(jié)果導(dǎo)致了植物營養(yǎng)不平衡問題的出現(xiàn)。而重金屬的活化,導(dǎo)致植物體受到毒害。8.污水灌溉對土壤的影響污水灌溉的生態(tài)效益：污水含有一定的有機(jī)物質(zhì)和營養(yǎng)成分，如直接排放到江、河、湖泊中，會引起水體”富營養(yǎng)化”，而且，污水中的有害物質(zhì)如排放到水體中，會引起污染，使水質(zhì)變壞嚴(yán)重影響水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展和人類健康。污水用于農(nóng)田灌溉，不僅可以大大節(jié)省水資源，還可為農(nóng)作物生長提供豐富的養(yǎng)分，使農(nóng)作物增產(chǎn)。特別是在水資源不足情況下，如干旱、半干旱地區(qū)或干旱季節(jié)，污水的利用則顯得尤為重要污水灌溉的污染問題污水中大量是屬于工業(yè)廢水，不可避免地會帶有許多有毒的工業(yè)廢物，灌溉農(nóng)田會使這些有毒物質(zhì)在土壤中積聚，造成污染。生活污水中常帶有一些病原菌和寄生蟲卵，也會污染農(nóng)田和水源。這些污染物被農(nóng)作物吸收，積累在農(nóng)產(chǎn)品中或污染食品，進(jìn)入人畜食物鏈，長期食用超標(biāo)的食物，會發(fā)生中毒現(xiàn)象或感染疾病，嚴(yán)重影響人類的健康。主要污染物：重金屬物；有機(jī)化合物氰、酚、多環(huán)芳烴、烷基苯、磺酸鹽、苯并(a)芘等都是有害的有機(jī)化合物，其中很多是三致物質(zhì)；生物污染物主要是病毒、病菌和寄生蟲卵等.9.生活垃圾對土壤的影響9.1概況：國家城鄉(xiāng)建設(shè)部1987年的統(tǒng)計，我國生活垃圾的構(gòu)成成分，按全年平均數(shù)統(tǒng)計：大城市無機(jī)物占56％，有機(jī)物占36％以上，其他占8％；中小城市無機(jī)物占78％，有機(jī)物占17％，其他占5％。在無機(jī)物中主要是煤灰和渣土。垃圾中含有對農(nóng)業(yè)十分有用的有機(jī)物質(zhì)和植物營養(yǎng)物質(zhì)，改良土壤，培肥地力的作用顯著。生活垃圾中也含有許多有毒有害的物質(zhì)。未經(jīng)處理的城市垃圾，特別是人畜糞便和醫(yī)療單位的廢棄物中含有大量的病原體，施到土壤后能存活相當(dāng)長的時間。垃圾中的重金屬如汞、鉛、鎘、鋅、錳和有機(jī)污染物等是造成化學(xué)污染的重要原因。城市垃圾處置不當(dāng)，也容易引起大氣和水源的污染。城市垃圾處置不當(dāng)，也容易引起大氣和水源的污染。

9.2垃圾的資源化利用垃圾堆肥及農(nóng)用效果：1.改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤保水保肥能力。2.提高土壤肥力。3.增加作物產(chǎn)量，提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。

10、農(nóng)用化肥對土壤的影響10.1概況：我國是化肥使用大國，1996年我國化肥施用量3800萬噸，居世界第一位，單位面積用量居世界中等水平，但我國化肥利用率平均只有30-35％。也就是說，每年有1100多萬噸的肥份流入水體，其中氮肥損失率最高。這不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且對環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重污染，對水體、土壤、大氣、生物及人體健康造成嚴(yán)重危害。如造成江河湖及地下水源的污染、造成江河湖及地下水源的污染、影響人類健康、破壞土壤結(jié)構(gòu)。

10.2化肥污染的控制與防治對策控制其施用量，又要嚴(yán)格執(zhí)行使用規(guī)程，具體方法有：科學(xué)施用鉀肥科學(xué)施用磷肥廣泛施用有機(jī)肥積極推廣微生物肥料積極推廣垃圾堆肥

第二部分土壤生物降解與修復(fù)二、土壤中污染物的生物降解與轉(zhuǎn)化2.1污染物生物降解和轉(zhuǎn)化的特點2.2典型有機(jī)污染物的降解2.3重金屬的微生物轉(zhuǎn)化2.5影響微生物降解和轉(zhuǎn)化的因素自然環(huán)境中的有機(jī)化合物，受到光化學(xué)的、化學(xué)的和生物的作用而降解轉(zhuǎn)化，有時轉(zhuǎn)化很快，如葡萄糖之類易代謝的化合物被加到含大量微生物和豐富O2的環(huán)境中時；有時降解過程非常緩慢，如貯于黑暗、干燥的埃及法老墳?zāi)怪械墓攘?，埋在龐?意大利古城，因附近火山爆發(fā)而被埋)壁畫中的有機(jī)色素，以及我國的馬王塔古尸、“樓蘭美女”，都經(jīng)過幾千年而不腐變，是因環(huán)境條件不適合降解之故。研究證明，在土壤中，生物降解是主要的機(jī)制，而微生物又在生物降解中占首要地位。2土壤中污染物的生物降解與轉(zhuǎn)化2.1

污染物生物降解和轉(zhuǎn)化的特點2.1.1有關(guān)術(shù)語(1)合成化學(xué)品(2)異生素:也稱作外來化合物、生物異源物質(zhì)，指由人工合成，異于生物合成的有機(jī)物，一般指農(nóng)藥、醫(yī)藥和化工原料，以及石油烴;(3)抗生物降解物質(zhì):也就是難降解有機(jī)物,包括許多異源物質(zhì)和一些天然高分子聚合物,如腐殖質(zhì)和木質(zhì)素等;(4)可生物降解性物質(zhì):糖類、蛋白質(zhì)、脂肪和有機(jī)酸等；2.1

污染物生物降解和轉(zhuǎn)化的特點(5)持久性物質(zhì):化學(xué)未定性強(qiáng)，難于轉(zhuǎn)化或降解，長期滯留在環(huán)境和生物體內(nèi)，如重金屬、PAHs等；(6)生物轉(zhuǎn)化:在生物酶的作用下,使污染物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，因而使污染物的毒性加強(qiáng)或減弱；(7)生物降解:有機(jī)物在生物酶的作用下，經(jīng)過一系列的生物化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為簡單化合物的現(xiàn)象；(8)礦化:也稱終極生物降解,指有機(jī)物生物降解為二氧化碳和水的過程;(9)共代謝:不與微生物生長相關(guān)聯(lián)的有機(jī)物降解代謝,即微生物只能使有機(jī)物發(fā)生轉(zhuǎn)化,而不能利用它們作為碳源和能量維持生長,必須補(bǔ)充其它的基質(zhì)；2.1

污染物生物降解和轉(zhuǎn)化的特點2.1.2生物降解和轉(zhuǎn)化的特點(1)反應(yīng)迅速；(2)微生物是主要作用者；(3)生物降解與微生物的生長直接相關(guān)；(4)受環(huán)境因素影響大；(5)生物降解和轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物變化大。2.2

典型有機(jī)污染物的生物降解2.2.1脂烴類的降解特點微生物對脂烴類的降解特點：①很多微生物可以降解脂烴類；②脂烴的生物降解一般都需要氧；③長鏈脂肪烴（C10-C24）比短鏈脂肪烴(<C10)易于降解，小于C10的脂肪烴大部分只能通過共代謝作用降解，大于C24則不容易降解；④

鏈烴比環(huán)烴容易降解，直鏈烷烴比直鏈烷烴容易降解；⑤不飽和脂肪烴比飽和脂肪烴容易降解⑥水分低于50％，或pH高于8.5時會抑制生物降解作用。2.2

典型有機(jī)化合物的生物降解2.2.2脂烴類的降解特點(1)鏈烴的降解：單末端氧化、雙末端氧化、次末端氧化和直接脫氫；(2)環(huán)烷烴的生物降解：2.2

典型有機(jī)化合物的生物降解(2)單環(huán)芳烴的好氧降解由加氧酶氧化為兒條酚，二羥基化的芳香環(huán)再氧化，鄰位或間位開環(huán)。鄰位開環(huán)生成已二烯二酸，再氧化為β—酮已二酸，后者再氧化為三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物琥珀酸和CoA。間位開環(huán)生成2—羥已二烯半醛酸，近一步代解生成甲酸、乙酸和丙酮酸。2.2.2芳香烴的降解特點2.2

典型有機(jī)化合物的生物降解(2)多環(huán)芳烴的降解由雙加氧酶催化，生成順-萘二氫二醇,然后脫氫形成1,2-二羥基萘,再環(huán)氧化裂解,接著去除側(cè)鏈,形成水楊酸;水楊酸進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為兒茶酚或龍膽酸后開環(huán)。2.2.2芳香烴的降解特點2.2

典型有機(jī)化合物的生物降解多氯聯(lián)苯是人工合成的有機(jī)氯化物，作為穩(wěn)定劑，用途很廣(潤滑油、絕緣泊油、增塑劑、熱載體、油漆、油墨等都含有)。PCBs有毒，對皮膚、肝臟、神經(jīng)、骨骼等都有不良影響，且是一種致癌因子。美國環(huán)境保護(hù)局(EPA)把它定為環(huán)境污染元兇。1968年日本的“米糠油事件”即是由于食用了污染PCBs的米糠油而引起的。PCBs性質(zhì)極穩(wěn)定，在環(huán)境中很難分解。但是，目前也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很多微生物可以降解PCBs。2.2.3多氯聯(lián)苯的降解特點富集外源性化合物降解菌的一般方法2.2

典型有機(jī)化合物的生物降解2.2.4典型農(nóng)藥的降解特點DDT的共代謝DDT2.3

重金屬的微生物轉(zhuǎn)化當(dāng)今人們主要關(guān)心的是：汞、砷、鉛、錫、銻、銅、鎘、鉻、鎳和釩。它們以空氣、水和土壤的污染物以及食品殘渣之類各種各樣的化學(xué)形態(tài)存在于環(huán)境中。

金屬在一定濃度時對微生物有毒害作用。重金屬在很低濃度時，對大多數(shù)微生物即有明顯毒性。金屬對微生物的毒性強(qiáng)度固然與其濃度有關(guān)，但更取決于其存在狀態(tài)。例如，六價鉻比三價鉻毒得多；在各種汞化物中，甲基汞的毒性最強(qiáng)；有機(jī)錫比無機(jī)錫毒，烷基錫比芳基錫毒，三烷基錫比四烷基錫更毒。汞的生物循環(huán)砷的生物循環(huán)2.4

影響微生物降解和轉(zhuǎn)化的因素（1）微生物活性：這是最重要的影響因素，包括微生物的種類和生長速率等方面。不同種類微生物對同一有機(jī)底物或有毒金屬反應(yīng)不同。2.4

影響微生物降解和轉(zhuǎn)化的因素（2）化合物的結(jié)構(gòu)：通常，結(jié)構(gòu)簡單的較復(fù)雜的易降解，分子量小的較分子量大的易降解，聚合物和復(fù)合物抗生物降解。碳原子上的氫都被烷基或芳基取代時，會形成生物阻抗物質(zhì)。2.4

影響微生物降解和轉(zhuǎn)化的因素（3）溫度；（4）營養(yǎng)；（5）酸堿度；（6）氧；（7）底物濃度；（8）適應(yīng)馴化。3污染土壤修復(fù)現(xiàn)場的調(diào)查與評價開展生物修復(fù)之前需要對修復(fù)現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查評價，確定生物修復(fù)的適應(yīng)性。主要指標(biāo)包括：污染物的性質(zhì)；污染物的濃度和分布；現(xiàn)場的微生物活性；現(xiàn)場的水力條件；現(xiàn)場的氧化還原電位；土壤和水的特性；養(yǎng)分的有效性等?，F(xiàn)場評估必須回答這些問題，獲得足夠的數(shù)據(jù)，便于工程設(shè)計。3.1現(xiàn)場調(diào)查3.2生物過程評價1.3原位生物修復(fù)評價1.4過程控制評價3.1

現(xiàn)場調(diào)查（1）污染物的性質(zhì)；（2）