土壤污染及其防治

1、土壤污染及其防治,南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 邵超峰,Soil Pollution and Prevention,土壤是重要的自然資源，它是農(nóng)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)?！懊褚允碁樘欤r(nóng)以土為本”道出了土壤對國民經(jīng)濟的重大作用。由于人口不斷增加，人類對食物的需求量越來越大，土壤在人類生活中的作用也越來越大。但隨著城鄉(xiāng)工業(yè)不斷發(fā)展壯大，“三廢”污染越來越嚴(yán)重，并由城市不斷向農(nóng)村蔓延，加之化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等物質(zhì)大量使用，土壤污染形式日益嚴(yán)峻。減少和防治土壤污染已成為當(dāng)前環(huán)境科學(xué)和土壤科學(xué)共同面臨、亟待解決的重要任務(wù)。,土壤是生命之基、萬物之母。土壤和空氣、水一樣，是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的基本要素，是人類賴以生存的物

2、質(zhì)基礎(chǔ)，也是經(jīng)濟社會發(fā)展不可或缺的寶貴自然資源。,土壤污染與防治,當(dāng)前的土壤污染現(xiàn)象 土壤污染及污染源 土壤防治對策 相關(guān)問題分析,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)。,土壤的 組成,土壤 礦物質(zhì),土壤有機質(zhì) ：土壤中含碳有機化合物的總稱（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

3、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（A14Fe4Mg4Mg6）（Si8-yAly）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4.58.5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，土壤多為酸性和強酸

4、性，如華南、西南地區(qū)廣泛分布的紅壤、黃壤，pH值大多在4.55.5之間，有少數(shù)低至3.63.8；華中華東地區(qū)的紅壤，pH值在5.56.5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 7.58.5之間，少數(shù)強堿性土壤的 pH高達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)生的無機酸或大量二氧化碳；土壤弱酸鹽的水解；無機肥料殘留的酸根；重金屬和有機物對土壤的污染；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-

5、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 ：,2.中國土壤污染現(xiàn)狀,中國糧食產(chǎn)量年年增長，可是在表面光鮮的外表下，隱藏的危險更值得我們重視?，F(xiàn)在農(nóng)民普遍感到土壤板結(jié)了，莊稼難種了。居民普遍感到果不香、瓜不甜、菜無味，蔬菜雖然數(shù)量多了，但比小時候的難吃了。 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的土壤研究專家多年的跟蹤研究發(fā)現(xiàn)，中國1/5的耕地面積遭受嚴(yán)重污染，中低產(chǎn)耕地占總面積的65%，而且耕地在逐年減少，人均耕地面積僅1.43畝。 目前全國重金屬和農(nóng)藥污染耕地已達3億畝，污水灌溉污染耕地3250萬畝，固體廢棄物堆存占地和毀田200萬畝，合計約占全國耕地總面積的1/5。,中國1/5耕地

6、面積重污染 面臨糧食安全危機,中國土壤污染狀況調(diào)查公報,根據(jù)國務(wù)院決定，2005年4月至2013年12月，我國開展了首次全國土壤污染狀況調(diào)查。調(diào)查范圍為中華人民共和國境內(nèi)（未含香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)和臺灣地區(qū)）的陸地國土，調(diào)查點位覆蓋全部耕地，部分林地、草地、未利用地和建設(shè)用地，實際調(diào)查面積約630萬平方公里。,中國土壤污染狀況調(diào)查公報,全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)等人為活動以及土壤環(huán)境背景值高是造成土壤污染或超標(biāo)的主要原因。 全國土壤總的超標(biāo)率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分

7、別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。污染類型以無機型為主，有機型次之，復(fù)合型污染比重較小，無機污染物超標(biāo)點位數(shù)占全部超標(biāo)點位的82.8%。 從污染分布情況看，南方土壤污染重于北方；長江三角洲、珠江三角洲、東北老工業(yè)基地等部分區(qū)域土壤污染問題較為突出，西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標(biāo)范圍較大；鎘、汞、砷、鉛4種無機污染物含量分布呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢。,中國土壤污染狀況調(diào)查公報,由于片面追求糧食產(chǎn)量的增加，使得土壤環(huán)境受到了嚴(yán)重的破壞，不少地區(qū)農(nóng)田中有機質(zhì)的含量已經(jīng)從解放前的50%-70%甚至降低到1%。 上世紀(jì)五十年代，北大荒的黑土層厚度約80-100厘米（所謂

8、黑土層是富含有機質(zhì)的肥沃土壤）。但是，目前黑土層已經(jīng)下降到了20-40厘米，黑土層正以每年0.3-1厘米的侵蝕速率（形成1厘米厚的黑土需要400年）。 由于土壤中喪失了有機質(zhì)，因此只能大量使用化肥。中國化肥的使用量全球第一，過量的化肥導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生態(tài)要素品質(zhì)下降，這就是癥結(jié)所在。 同時，污染的加劇導(dǎo)致土壤中的有益菌大量減少，土壤質(zhì)量下降，自凈能力減弱，影響農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質(zhì)，危害人體健康，甚至出現(xiàn)環(huán)境報復(fù)風(fēng)險。,污染土壤主要分布區(qū)域,1、重污染企業(yè)及周邊地區(qū) 2、工業(yè)企業(yè)遺留或遺棄場地 3、油田、采礦區(qū)（有色金屬、煤礦）及周邊 4、工業(yè)（園）區(qū)及周邊 5、固體廢物集中填埋、堆放、焚燒等場地及

9、周邊 6、污水灌溉區(qū) 7、城郊主要蔬菜基地和畜禽養(yǎng)殖場周邊 8、大型交通干線兩側(cè)及加油站附近 9、廢舊電子產(chǎn)品處理處置場、汽車等拆解場地、大型木材防腐處理場地及其影響區(qū)等,土壤污染現(xiàn)象,中國是一個人多耕地少的國家，土壤污染較為嚴(yán)重。 近期，土壤污染事件頻發(fā)，“鎘大米”、“重金屬蔬菜”等事件的曝光引發(fā)了輿論對土壤污染問題的關(guān)注。 2013年5月，湖南大米鎘超標(biāo)事件震驚全國，廣東抽檢發(fā)現(xiàn)126批次鎘含量超標(biāo)大米，其中68批產(chǎn)自湖南。而就在2月，一則萬噸湖南問題大米流入廣東餐桌的報道就披露了湖南土地遭受重金屬污染，出產(chǎn)的大米普遍鎘超標(biāo)的問題。 除了“鎘大米”外，“重金屬蔬菜”同樣令人觸目驚心。根據(jù)廣

10、東有關(guān)部門對珠三角土壤檢測結(jié)果顯示，由于土壤污染，珠三角多地蔬菜重金屬超標(biāo)率達10%20%。此外，血鉛事件、“癌癥村”等也時常出現(xiàn)在媒體報道中。頻發(fā)的土壤污染事件引發(fā)民眾擔(dān)憂，以致于有人發(fā)出“中國人站著就是鋼鐵俠，躺下就是一張元素周期表”的無奈調(diào)侃。,廣州三家超市蔬菜水果八成半有農(nóng)藥殘留,綠色和平組織在超市的抽檢樣本中監(jiān)測出“駭人”結(jié)果,農(nóng)藥殘留最嚴(yán)重的是白菜和砂糖橘,漂亮的西紅柿也被查出多種非法農(nóng)藥的殘留,Source： ,“軟骨病、砷中毒、癌癥種種痛苦的病癥正悄悄地襲擊越來越多的人群，包括皮膚病、肝病也成為一些地方的常見多發(fā)病。在這些災(zāi)難背后，隱藏的是礦產(chǎn)資源過度開發(fā)產(chǎn)生的廢渣、廢水污染，

11、如果不及時治理，其危害將更加嚴(yán)重?！?污水灌溉,中國污水灌溉是在20世紀(jì)50年代后期，60年代初期，為給農(nóng)業(yè)發(fā)展提供水肥，并為城市污水尋找出路而發(fā)展起來的。 隨著污水排放量的增加和農(nóng)業(yè)缺水狀況的逐漸加劇，污灌面積也在增加。1963年為42萬公頃，1976年18萬公頃，1980年133.3萬公頃，1991年3067萬公頃。據(jù)全國第二次污水灌區(qū)環(huán)境質(zhì)量狀況普查統(tǒng)計，1998年我國利用污水灌溉的農(nóng)田面積為361.84萬公頃（5427.6萬畝）。 中國80年代的污灌面積，估計已超過2000萬畝，利用污水量約占總污水排放量（370億m3）的20。 灌溉農(nóng)田的污水大多沒有經(jīng)過處理，導(dǎo)致土壤肥力下降、鹽堿化

12、加重、重金屬積累，土壤質(zhì)量惡化。 常年不合理的污灌引起了嚴(yán)重的土壤有機污染、酸堿鹽污染和重金屬污染。據(jù)2012年中國農(nóng)業(yè)部進行的全國污灌區(qū)調(diào)查，在約2100萬畝的污水灌區(qū)中，遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區(qū)面積的64.8，其中輕度污染的64.7，中度污染的9.7，嚴(yán)重污染的8.4。 總體上中國南方土壤污染重于北方，長三角、珠三角、老工業(yè)基地等部分地區(qū)土壤污染問題尤為突出。土壤的主要污染物為鎘、鎳、砷、汞、鉛、鉻等重金屬以及滴滴涕等有機物，有的污染物超標(biāo)達幾十倍甚至幾百倍。 從領(lǐng)導(dǎo)到群眾缺乏環(huán)境意識，特別是企業(yè)排污不達標(biāo)，是造成耕地污染的罪魁禍?zhǔn)住Ｓ蟹ú灰?、?zhí)法不嚴(yán)，缺少相應(yīng)環(huán)境法規(guī)，不科學(xué)的

13、污水灌溉，不合理、盲目地使用化肥農(nóng)藥也是耕地污染的重要原因。,水體,城市、交通、工業(yè) “三廢”以及農(nóng)業(yè)活動,土壤,大氣,干濕沉降,廢氣 揚塵,廢水 固廢,徑流,灌溉,農(nóng)產(chǎn)品,水,PM10 PM2.5,吸收,水、土、氣 環(huán)境污染 及其危害 示意圖,水體,沉積物,土壤,巖石風(fēng)化殼,生物體,大氣,藍天碧水 凈土潔食,土壤污染又受到大氣、水污染的影響,污染最嚴(yán)重的耕地主要集中在耕地土壤生產(chǎn)性狀最好、人口密集的城市周邊地帶和對土壤環(huán)境質(zhì)量的要求應(yīng)當(dāng)更高的蔬菜、水果種植基地。 全國各主要農(nóng)區(qū)廣泛存在不合理耕作、過度種植、化學(xué)品投入過量，導(dǎo)致農(nóng)田土壤耕層變薄，土壤板結(jié)，土壤生物性狀退化、酸化、鹽漬化，土壤基

14、礎(chǔ)地力不斷下降，土壤污染問題十分突出?；A(chǔ)地力是指不施肥時農(nóng)田靠本身肥力可獲取的產(chǎn)量。 使用高氮化肥的國家中，中國是唯一的“增肥低增產(chǎn)”類型，20002008年九年中，中國的化肥總用量較90年代增長了35%，糧食單產(chǎn)凈增加315公斤/公頃。 德國、以色列、荷蘭在20002006年7年中氮肥總用量較90年代下降9%26%，糧食單產(chǎn)增加約500公斤/公頃，屬于“減肥高增產(chǎn)”類型；韓國、丹麥、英國、法國在氮肥用量下降17%33%，糧食單產(chǎn)增加為211296公斤/公頃，為“減肥低增產(chǎn)”類型；越南、孟加拉、埃及、智利等國家同期化肥用量增加了20%69%，糧食單產(chǎn)凈增加超過400公斤/公頃，最高達1173

15、公斤/公頃，為“增肥高增產(chǎn)”類型。 前中國農(nóng)藥使用量已達130萬噸，是世界平均水平的2.5倍，受農(nóng)藥污染的耕地土壤面積達1.36億畝；地膜使用量達63萬噸，白色污染相當(dāng)嚴(yán)重；畜、禽存欄量每10年增加12倍，畜禽糞便產(chǎn)生量已達到工業(yè)固廢量的3.8倍。在畜禽養(yǎng)殖業(yè)主產(chǎn)區(qū)，當(dāng)?shù)匦笄菁S便及廢棄物產(chǎn)生量往往超出當(dāng)?shù)剞r(nóng)田安全承載量數(shù)倍乃至百倍以上，造成嚴(yán)重的土壤重金屬和抗生素、激素等有機污染物的污染。,土壤資源形勢,土壤資源形勢,中國是一個人多耕地少的國家，土壤污染較為嚴(yán)重。 中國現(xiàn)有水土流失面積356.92萬平方公里，占國土總面積的37.2%；中國荒漠化土地面積263.62萬平方公里，超過國土總面積的四

16、分之一； 中國鹽堿化土壤面積約3690萬公頃。其中受鹽堿化影響的耕地總面積達624萬公頃，約占全國土地總面積的7%； 中國約50%以上的耕地微量元素缺乏，耕地缺磷面積達51%，缺鉀面積達60%。由于過度墾殖，土壤因有機質(zhì)匱乏而導(dǎo)致養(yǎng)分狀況失衡，土壤養(yǎng)分長期的低投入、高支出造成全國范圍土壤肥力的下降。 2010年11月，中國土壤保健促進會稱，由于不合理的化肥施用、水土流失等，中國現(xiàn)在處于“亞健康”的土壤面積已經(jīng)很大，而病態(tài)土壤則占到了約10%，加強土壤保健已刻不容緩。,我國2006年總耕地面積18.27 億畝，居世界第四,人均耕地1.40畝，不足世界人均數(shù)的一半,按農(nóng)業(yè)人口算，人均耕地面積是世界

17、平均值（8.1畝）的1/4，印度的1/2，俄羅斯的1/50，美國的1/200,土壤資源利用強度世界之最，因利用和管理不善，導(dǎo)致了土壤質(zhì)量的嚴(yán)重退化，如沙漠化和荒漠化面積不斷擴大、耕地土壤肥力下降或不平衡等。 經(jīng)濟快速發(fā)展、工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程的加快，耕地銳減。農(nóng)用化學(xué)品的大量投入，土壤污染問題日益嚴(yán)重，并對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量以及水體和大氣環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。 土壤資源的合理利用是我國政府必須切實加以解決的并關(guān)系到中華民族生存和發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題。,由于耕地資源不足和人口基數(shù)太大，糧食安全始終是我國社會經(jīng)濟發(fā)展和政府決策中要考慮的首要問題。因此，維持土壤肥力，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展是主要任務(wù)之一。 商務(wù)部：中

18、國糧食進口2012年全年超過了7000萬噸，是歷史上糧食進口量最多的一年，超過了糧食需求的10%。其中，谷物凈進口1316.9萬噸，總進口大豆5838萬噸，不斷刷新紀(jì)錄。 污染物從多渠道進入人們賴以生存的土壤環(huán)境，長期在土壤中積累，形成一觸即發(fā)的“化學(xué)定時炸彈”。因此，國家需要行之有效的污染土壤治理技術(shù)，以維持和提高現(xiàn)有的土壤環(huán)境質(zhì)量和健康質(zhì)量。,現(xiàn)狀與問題,農(nóng)藥產(chǎn)量和用量世界首位，單位面積用量是世界平均水平的2倍 利用率不足30%，低于發(fā)達國家10%-20%,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)造成土壤重金屬污染使農(nóng)田糧食絕收,現(xiàn)狀與問題,化肥產(chǎn)量和用量世界第一，單位面積用量是世界平均水平的3倍 利用率不足40%，低于

19、發(fā)達國家10%-20%,現(xiàn)狀與問題,污灌面積362萬公頃，占總灌溉面積10%，比80年增加1.6倍,東北沈撫污灌區(qū),三十多年石油污水灌溉造成農(nóng)地多環(huán)芳烴（PAHs）嚴(yán)重污染 1982年P(guān)AHs總量高達631.9 mg kg-1（0-20cm表土層）、603.0 mg kg-1（20-35cm底土層）；1997年沈撫污灌區(qū)土壤PAHs污染研究結(jié)果表明，主要PAHs污染物為菲、熒蒽、芘、苯并b蒽和苯并a苝。,天津污灌地區(qū),天津地區(qū)土壤已經(jīng)受到有機氯農(nóng)藥、多環(huán)芳烴等有機污染物的污染,全國重點污染區(qū)分布,我國農(nóng)藥生產(chǎn)量和使用量世界第一，占世界農(nóng)藥年產(chǎn)量的14%。 我國農(nóng)藥單位面積使用量世界之最，但利用

20、率很低。例：98年每公頃農(nóng)藥使用量比80年增加了3倍，單位面積用量比發(fā)達國家約高1倍，而農(nóng)藥利用率卻比發(fā)達國家低1020個百分點、土壤農(nóng)藥殘留較高。 我國糧食和蔬菜中農(nóng)藥殘留污染問題引起關(guān)注。例：我國117個基地調(diào)查結(jié)果顯示，農(nóng)藥污染的糧食達8.2億kg，名特優(yōu)農(nóng)副產(chǎn)品有機磷、六六六和DDT等持久性有機污染物(POPs)檢出率較高。,土壤污染威脅農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全,我國因農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥污染中毒人數(shù)顯著增加，后茬作物的農(nóng)藥藥害事故頻繁發(fā)生，影響面日趨擴大。 許多化學(xué)農(nóng)藥還是主要的環(huán)境激素，進入動物和人體內(nèi)后干擾內(nèi)分泌，使生殖機能異常，影響人類的繁衍。在目前已查明的“環(huán)境激素黑名單”的67中有機污染物中農(nóng)

21、藥占44種，占65.7%。國際公認(rèn)的12種POPs中9種是農(nóng)藥。 許多昔日創(chuàng)匯型農(nóng)產(chǎn)品因殘留污染、品質(zhì)下降已失去國際競爭力，我國加入WTO后這一問題已更加突出。,進入土壤的污染物通過土壤作物系統(tǒng)進入農(nóng)產(chǎn)品威脅食物安全,14個省城蔬菜抽樣調(diào)查：農(nóng)藥超標(biāo)率 31.1%重金屬 23.5%亞硝酸鹽 12.1%,南京八卦洲蘆蒿生產(chǎn)基地使用高毒除草劑（一掃光）直接滅殺蘆蒿,農(nóng)藥殘留？,南京蘆蒿銷全國50多個城市，年產(chǎn)五千萬公斤,保護土壤，就是保護地球生命共同體。大地常被形容為母親，土壤養(yǎng)育著萬物生長，也是人類賴以生存之地。我國土壤環(huán)境總體狀況堪憂，部分地區(qū)污染嚴(yán)重，污染物進入土壤并積累到一定程度，會引起土

22、壤質(zhì)量惡化，造成生態(tài)和人體健康危害，已經(jīng)成為“美麗中國”建設(shè)的一塊短板。,二、土壤污染 與污染源,1.、土壤污染,土壤污染就是指人類活動所產(chǎn)生的物質(zhì)（污染物），通過多種途徑進入土壤，其數(shù)量和速度超出了土壤容納的能力和土壤凈化的速度，因而使土壤的性質(zhì)、組成及性狀等發(fā)生變化，使污染物質(zhì)的積累過程逐漸占據(jù)優(yōu)勢，破壞了土壤的自然動態(tài)平衡。,土壤環(huán)境中污染物的輸入、積累和土壤環(huán)境的自凈作用是兩個相反而又同時進行的對立、統(tǒng)一的過程，在正常情況下，兩者處于一定的動態(tài)平衡。但土壤受污染，平衡被打破后，會影響生態(tài)系統(tǒng)的健康。,土壤環(huán)境平衡被破壞的后果： 土壤生態(tài)將發(fā)生明顯變異，土壤酸化、板結(jié)，土質(zhì)變壞，導(dǎo)致土壤

23、微生物區(qū)系（種類、數(shù)量和活性）的變化，土壤酶活性減少；同時，由于土壤環(huán)境中污染物的遷移轉(zhuǎn)化，從而引起大氣、水體和生物的污染，并通過食物鏈，最終影響到人類的健康。,1.土壤污染,生物-土壤系統(tǒng)法 化學(xué)法 背景值法 土壤污染指數(shù)法,2.土壤污染判斷的定量方法,生物土壤系統(tǒng)法：以植物從土壤中吸收污染物后，其可食部分污染物含量達到食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，或產(chǎn)量因污染而減少10時的土壤污染物濃度為土壤污染臨界值，超過該值為污染。 化學(xué)法：是在生物-土壤系統(tǒng)法的基礎(chǔ)上建立起來的。利用“土壤污染臨界值”的概念，直接取其“臨界值”的測定方法與指標(biāo)（土壤全量或有效量），判斷土壤是否受污染，或進行污染等級的劃分。,土壤污染

24、的定量方法：,2.土壤污染判斷的定量方法,背景值法：建立在環(huán)境背景值的統(tǒng)計基礎(chǔ)上，能反映出環(huán)境變異的數(shù)量特征（以土壤背景值加二倍標(biāo)準(zhǔn)差為臨界值）。在實踐中使用較多。但不能反映出生物適應(yīng)能力因環(huán)境和自身長勢而變異的影響。,土壤污染指數(shù)法：按污染物的污染指數(shù)（土壤中污染物的實測濃度與土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)濃度的比值）來劃分污染程度。,土壤污染的定量方法：,2.土壤污染判斷的定量方法,上述四種方法中，最基本的依據(jù)是土壤污染臨界值和背景值，而土壤污染臨界值至今只有極少數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，亟待研究。,土壤污染的定量方法：,2.土壤污染判斷的定量方法,類，主要適用于國家規(guī)定的自然保護區(qū)、集中式生活飲用水源地、茶園、牧場和

25、其它保護地區(qū)的土壤，土壤質(zhì)量基本上保持自然背景值； 類，主要適用于一般農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場等土壤，土壤質(zhì)量基本上對植物和環(huán)境不造成危害和污染； 類，主要適用于林地土壤及污染物容量較大地高背景值土壤和礦產(chǎn)附近等地的農(nóng)田土壤(蔬菜地除外)，土壤質(zhì)量基本上對植物和環(huán)境不造成危害和污染。,3.土壤（環(huán)境）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),將土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為三級： 一級標(biāo)準(zhǔn)為保護區(qū)域自然生態(tài)，維持自然背景的土壤環(huán)境質(zhì)量的限制值； 二級標(biāo)準(zhǔn)為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，維護人體健康的土壤限制值； 三級標(biāo)準(zhǔn)為保障農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和植物正常生長的土壤臨界值。,執(zhí)行： I類土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)； II類土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)； III類土

26、壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行三級標(biāo)準(zhǔn)。,3.土壤（環(huán)境）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)(mg/kg),4.土壤環(huán)境質(zhì)量評價,單因子指數(shù)評價法 地累積指數(shù)法 綜合指數(shù)法 模型指數(shù)法,4.土壤環(huán)境質(zhì)量評價,單因子評價法,式中，Pi為污染物單因子指數(shù)；Ci為實測濃度（mgkg-1）；Si為土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（mgkg-1）。Pi 1則表示己經(jīng)受到污染，Pi數(shù)值越大，說明受到的污染越嚴(yán)重。,地累積指數(shù)法,式中，Cn是元素n在沉積物中的含量；Bn是沉積物中該元素的地球化學(xué)背景值；k為考慮各地巖石差異可能會引起背景值的變動而取的系數(shù)（一般取值為1.5），用來表征沉積特征、巖石地質(zhì)及其他影響。,綜合

27、指數(shù)法,疊加型綜合指數(shù),式中，Pi為大于1單因子污染指數(shù)；P為綜合污染指數(shù)。,綜合指數(shù)法,綜合污染指數(shù)評價法（均方根綜合指數(shù)法）,式中， Pi為單因子污染指數(shù)；P為綜合污染指數(shù)。,加權(quán)法綜合指數(shù),式中， Pi為單因子污染指數(shù)；xi為賦予的權(quán)值，所有污染因子權(quán)值總和為1；P為綜合污染指數(shù)。,或者,綜合指數(shù)法,污染負(fù)荷指數(shù)法,式中， Pi為單因子污染指數(shù)；PLI為某一點的綜合污染指數(shù)；PLIzone為區(qū)域污染指數(shù)。,綜合指數(shù)法,內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù),式中，P為尼梅羅綜合污染指數(shù)；Pi平均為土壤中i元素單項污染指數(shù)平均值；Pi最大為所有元素污染指數(shù)中的最大值,綜合指數(shù)法,幾種常見指數(shù)法及其優(yōu)缺點,模型

28、指數(shù)法,模型指數(shù)法是在已有參數(shù)基礎(chǔ)上，構(gòu)建比較復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，借助計算軟件，評價土壤污染的一種方法。所謂模型指數(shù)法其基礎(chǔ)仍然是指數(shù)法，只不過是對評價方法一種深化和探索，在模糊邊界以及土壤質(zhì)量影響因素灰色性的處理上較綜合評價法有一定的優(yōu)勢。,模型指數(shù)法,土壤污染具有隱蔽性（潛伏性）和滯后性 土壤污染來源復(fù)雜多樣 土壤污染的易累積性 土壤污染具有不可逆轉(zhuǎn)性和長期性 土壤污染的難治理性,5.土壤污染的特點,水質(zhì)污染型：這是土壤環(huán)境污染的最主要發(fā)生類型。污染源主要是工業(yè)廢水、城市生活污水和受污染的地面水體。,大氣污染型：污染物質(zhì)來源于被污染的大氣，特點為以大氣污染源為中心呈環(huán)狀或帶狀分布，長軸沿主風(fēng)向

29、伸長。,固體廢物污染型：固體廢物系指被丟棄的固體狀物質(zhì)和泥狀物質(zhì)，包括工礦業(yè)廢渣、污泥和城市垃圾等。,6.土壤污染的類型,土壤污染的類型：,農(nóng)業(yè)污染型：由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要而不斷地使用化肥、農(nóng)藥、城市垃圾堆肥、污泥等所引起的土壤環(huán)境污染。,放射性污染：隨著核技術(shù)在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、地質(zhì)、科研等各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，越來越多的放射性污染物進入土壤中。,綜合污染型：污染源可能同時來自受污染的地面水和大氣，或受固體廢物，放射性廢物以及農(nóng)藥、化肥的污染。,6.土壤污染的類型,長三角典型區(qū)農(nóng)業(yè)土壤重金屬含量表層與底層的比值,農(nóng)業(yè)土壤中重金屬的明顯積累與工業(yè)活動有關(guān),長江三角洲,浙江富陽重金屬污染區(qū),粗放式鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)

30、與土壤污染：廢棄物煉銅鋅34家10km2,冶煉區(qū)農(nóng)業(yè)土壤重金屬復(fù)合污染毒害,mg/kg Cu 2000 (100) Zn 3000 (250) Pb 1000 (300) Cd 30 (0.3) Ni 100 (50) As 100 (25),我國糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn):Cd:0.2mg kg-1，Pb:1.0mg kg-1， Cu:10.0mg kg-1，Zn:50mg kg-1； 復(fù)合污染區(qū)稻米: Cu：2.938.2 mg kg-1, 10.0mg kg-1 Zn: 4.4045.8 mg kg-1,50mg kg-1 Pb: 0.052.1 mg kg-1, 超標(biāo)率為28 Cd: 0.072.9

31、 mg kg-1, 超標(biāo)率為92，最高的是 限值的15倍（出現(xiàn)“鎘米”）。,復(fù)合污染區(qū)稻米質(zhì)量安全與健康風(fēng)險,礦區(qū)及周邊污染：廣東大寶山,上壩村： 214人死于癌癥,“癌癥村”,16 km,嚴(yán)重污染的河流(橫石河),復(fù)合污染Cd Zn Cu As Pb 酸化,土壤酸化：pH3.4， 降低1.0,土壤鎘：增加倍以上，超標(biāo)46%(二級標(biāo)準(zhǔn)),稻米鎘： 1.6mg/kg(鎘米） 超標(biāo)52%,110樣,井水鎘：0.014 (mg/L) ，增加倍，超標(biāo)27,上壩村癌癥類別死亡人數(shù)及比率 （1990-2005）,人體健康風(fēng)險及其空間變異,兒童是敏感人群；稻米攝入是最主要的暴露途徑；Pb、Cd是優(yōu)先關(guān)注的污

32、染物；篩選出的高風(fēng)險點位，需要實施風(fēng)險管理。,7.土壤的自凈能力,土壤環(huán)境的自凈作用（Self Purification of the Soil），是指進入土壤的物質(zhì)，通過稀釋和擴散等作用可以降低其濃度，或者被轉(zhuǎn)化為不溶性化合物而沉淀，或為膠體牢固地吸附，從而暫時脫離生物小循環(huán)及食物鏈；或者通過生物和化學(xué)的降解作用，轉(zhuǎn)化為無毒或毒性小的物質(zhì)，甚至成為營養(yǎng)物質(zhì)；或經(jīng)揮發(fā)和淋溶從土體中遷移至大氣和水體。,土壤自凈作用的機理：,7.土壤的自凈能力,物理凈化作用（Physical depuration） 土壤是一個多相的疏松多孔體，其中土壤膠體又具有很強的表面吸附能力，因而，進入土壤中的難溶性固體污染

33、物可被土壤機械阻留；可溶性污染物可被土壤水分稀釋或被土壤固相表面吸附；某些污染物可揮發(fā)或轉(zhuǎn)化成氣態(tài)物質(zhì)在土壤孔隙中遷移、擴散，以至遷移入大氣。,土壤的物理凈化能力與土壤孔隙、土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、土壤含水量、土壤溫度等因素有關(guān)。例如，砂性土壤的空氣遷移、水遷移速率都較快，但表面吸附能力較弱。增加砂性土壤中有機膠體的含量，可以增強土壤的表面吸附能力。,土壤自凈作用的機理：,7.土壤的自凈能力,物理化學(xué)凈化作用（Chemical- Physical depuration） 指污染物的陽、陰離子與土壤膠體上原來吸附的陽、陰離子之間的離子交換吸附作用。例如：,此種凈化作用為可逆的離子交換反應(yīng)，服從質(zhì)量作用定

34、律。凈化能力的大小可用土壤陽離子交換量或陰離子交換量的大小來衡量。一般土壤中帶負(fù)電荷的膠體較多，因此，一般土壤對陽離子或帶正電荷的污染物的凈化能力較強。,土壤自凈作用的機理：,7.土壤的自凈能力,化學(xué)凈化作用（Chemical depuration） 通過化學(xué)反應(yīng)，使污染物轉(zhuǎn)化成難溶性、難解離性物質(zhì)，使危害程度和毒性減??；或者分解為無毒物或營養(yǎng)物質(zhì)。包括凝聚與沉淀反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、絡(luò)合螯合反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)、同晶置換反應(yīng)、水解等。,土壤環(huán)境的化學(xué)凈化能力的大小與土壤的物質(zhì)組成、性質(zhì)，以及污染物本身的組成、性質(zhì)有密切關(guān)系。例如，富含碳酸鈣的石灰性土壤，對酸性物質(zhì)的化學(xué)凈化能力很強。,土壤自凈作

35、用的機理：,7.土壤的自凈能力,生物凈化作用（Biological depuration） 土壤中存在著大量依靠有機物生活的微生物，如細菌、真菌、放線菌等，它們有氧化分解有機物的巨大能力。當(dāng)污染物進入土體后，在這些微生物體內(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)，統(tǒng)稱為生物降解作用。,生物凈化能力的大小與土壤中微生物的種群、數(shù)量、活性，以及土壤水分、土壤溫度、土壤通氣性、pH值、Eh值、適宜的C/N比等因素有關(guān)。,8.土壤污染物,土壤污染物的定義： 輸入土壤環(huán)境中的足以影響土壤環(huán)境正常功能，降低作物產(chǎn)量和生物學(xué)質(zhì)量，有害于人體健康的那些物質(zhì)，統(tǒng)稱為土壤環(huán)境污染物質(zhì)。主要包括城鄉(xiāng)工礦企業(yè)

36、所排放的對人體、生物體有害的“三廢”物質(zhì)，以及化學(xué)農(nóng)藥、病源微生物等。,土壤污染物的分類：,8.土壤污染物,無機污染物：主要有重金屬和放射性核素物質(zhì)，以及有害的氧化物、酸、堿、鹽、氟等。其中以重金屬和放射性物質(zhì)污染最難徹底清除，對人體最具潛在危害。,有機污染物：主要有人工合成的有機農(nóng)藥、酚類物質(zhì)、氰化物、石油、稠環(huán)芳烴、洗滌劑，以及有害微生物、高濃度好氧有機物等。,根據(jù)“環(huán)境化學(xué)專題報告文集”，1984,農(nóng)藥殘留的有關(guān)因素： 各種農(nóng)藥在土壤中殘留時間的長短，除主要決定于農(nóng)藥本身的理化性質(zhì)外，還與土壤質(zhì)地、有機質(zhì)含量、酸堿度、水分含量、土壤微生物群落、耕作制度和作物類型等多種因素有關(guān)。 例如，農(nóng)

37、藥在有機質(zhì)含量高的土壤中比在砂質(zhì)土壤中殘留的時間長，其順序為：有機質(zhì)土壤砂壤粉砂壤黏壤。,農(nóng)藥在土壤中的殘留,9.土壤污染源,工業(yè)污染源：一般直接來源于工業(yè)“三廢”引起的土壤污染僅限于工業(yè)區(qū)周圍數(shù)十公里范圍內(nèi)，屬點源污染。,農(nóng)業(yè)污染源：指由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)本身的需要，而施入土壤的化學(xué)農(nóng)藥、化肥，以及殘留于土壤中的農(nóng)用地膜等。,生物污染源：含有致病的各種病原微生物和寄生蟲的生活污水、醫(yī)院污水、垃圾，以及被病原菌污染的其它水體等。,10.土壤污染的危害,造成減產(chǎn)、導(dǎo)致嚴(yán)重的直接經(jīng)濟損失 導(dǎo)致食物品質(zhì)下降 通過食物鏈危害人體健康 導(dǎo)致其它環(huán)境（大氣、地表水、地下水污染，生態(tài)系統(tǒng)退化等）問題,三、土壤污染的

38、 防治,1、控制污染源,控制和消除土壤污染源，是防止污染的根本措施。土壤對污染物的物理機械吸收、物理化學(xué)吸附和生物降解相當(dāng)于一級、二級和三級凈化處理能力，控制土壤污染源，即控制進入土壤中的污染物的數(shù)量和速度，使其在土體中緩慢地自然降解，而不致迅速而大量地進入土壤，引起土壤污染。 控制和消除土壤污染源的措施有：控制和消除工業(yè)“三廢”的排放；控制化學(xué)農(nóng)藥的使用；合理施用化學(xué)肥料；加強污灌區(qū)的監(jiān)測與管理等。,大氣污染的防治 ： 煙氣治理：從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設(shè)備，即除塵（集塵）裝置（器）。 主要氣體污染物治理：如何從排煙中去除氮氧化物（NOX）的技術(shù)。 制定好能源規(guī)劃：如發(fā)展城市煤氣、

39、發(fā)展集中供熱和聯(lián)片供熱、發(fā)展炊事用電、合理分配和利用煤炭資源、改革工業(yè)、民用污染嚴(yán)重的爐窯、爐灶。 改革農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)：推廣節(jié)煤灶、發(fā)展沼氣和太陽能以及小水電站等。,1、控制污染源,水污染的防治 ： 制定水域排放標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)不同類型的水域的環(huán)境容量及其功能，制定工業(yè)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)。 控制工業(yè)廢水排放量：要求各行各業(yè)加大清潔生產(chǎn)力度，實行污染源廠內(nèi)控制、處理，發(fā)展閉路循環(huán)利用，提高使用率。 調(diào)整工業(yè)布局和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：加強整體規(guī)劃，合理調(diào)整工業(yè)布局和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，防止土壤的不合理利用和土壤污染。 土地處理系統(tǒng)：主要包括漫流或溢流、灌溉、和滲濾或滲漏等 。,1、控制污染源,固體廢棄物的處理與處置 ： 在末端治

40、理階段，固體廢物的污染控制主要遵循三個原則，即減量化、無害化和資源化的“三化”原則。,1、控制污染源,固體廢物的處理與處置 ： 減量化，是指在對資源的利用過程中要最大限度地利用，盡可能地減少固體廢物的產(chǎn)生量和排放量。 資源化，是指對已經(jīng)成為固體廢物的各種物質(zhì)采取回收、加工等措施，使其轉(zhuǎn)化成為二次原料或能源予以再利用的過程。 無害化，是指對于那些不能再利用、或依靠現(xiàn)有技術(shù)水平無法實現(xiàn)再利用的固體廢物進行妥善的儲存和處置，使其不對環(huán)境以及人身、財產(chǎn)的安全造成危害。,1、控制污染源,固體廢物的處理與處置 ： 在三者中，減量化是基礎(chǔ)，實現(xiàn)了減量化就相應(yīng)地實現(xiàn)了資源化和無害化。實現(xiàn)了減量化又必須以資源化

41、為依托，資源化可以促進減量化、無害化的實現(xiàn)，而無害化又可以實現(xiàn)和達到減量化和資源化的目的。,1、控制污染源,人們越來越認(rèn)識到對固體廢物進行源頭控制的重要性，于是出現(xiàn)了“三C”原則和在循環(huán)經(jīng)濟模式下的3R原則。 “三C”是指清潔生產(chǎn)（clean）、循環(huán)利用（cycle）和妥善處理（control）； “3R”是指減量化原則（reduce）、再使用原則（reuse）和再循環(huán)原則（recycle），其中最基本的是減量原則。,1、控制污染源,2、增加土壤的環(huán)境承載力,土壤的環(huán)境承載力，與土壤的環(huán)境容量沒有本質(zhì)的區(qū)別，可以說增加土壤的環(huán)境承載力就是要提高控制單元或區(qū)域土壤環(huán)境的環(huán)境容量。 土壤環(huán)境容量（

42、soil environmental capacity）可從上述環(huán)境容量的定義延伸為：“指土壤環(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”。土壤環(huán)境容量實際上是土壤污染起始值和最大負(fù)荷值之間的差值。,提高土壤環(huán)境容量應(yīng)該從兩個方面理解：降低土壤環(huán)境的本底值和減少進入土壤的污染物質(zhì)。 培植適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境實際的植物品種，增加植物對污染物的吸收量，降低土壤環(huán)境的本底濃度；另一方面，調(diào)節(jié)進入土體的污染物的量，減少進入土壤的污染物的量，可以保證土壤環(huán)境容量的相對增加。,2、增加土壤的環(huán)境承載力,3、有機耕作,Organic Agriculture is an alternative agricultu

43、re in which the use of chemical fertilizers and pesticides is replaced by Organic Matter (e.g. crop residues, green manures, farmyard manures) & biological control. The objectives are to protect and preserve the agricultural and natural environments，to preserve biodiversity，to produce quality and sa

44、fe foods so as to minimize health hazards to recycle and reuse organic wastes.,有機生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計要做到： a.加強整個系統(tǒng)內(nèi)的生物多樣性； b.增加土壤生物活性； c.維持土壤長期肥力； d.循環(huán)使用植物性和動物性廢料以便向土地歸還養(yǎng)分并因此盡量減少不可更新資源的使用； e.在局部組織的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中依靠可更新資源； f.促進土壤水及空氣的健康使用并最大限度地降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可能對其造成的各種污染； g.處理農(nóng)產(chǎn)品時重視使用謹(jǐn)慎的方法以便在各個環(huán)節(jié)保持產(chǎn)品的有機完整性和主要品質(zhì)； h.在一定的轉(zhuǎn)型時期內(nèi)具體時間長短取決于土

45、地歷史及所生產(chǎn)的作物和家畜類型等具體因素為現(xiàn)有農(nóng)田確立有機生產(chǎn)系統(tǒng)。,3、有機耕作,世界有機農(nóng)田數(shù)量排行榜（至2006年年底） ： 第一：澳大利亞（1180 萬公頃） 第二：阿根廷（390 萬公頃） 第三：中國（210萬公頃 ） ,3、有機耕作,4、解決土壤污染問題的建議,加強宣傳、監(jiān)督和管理工作，建立土壤污染防治的相關(guān)法律法規(guī) 加強土壤污染的調(diào)查和監(jiān)測工作 重視實用技術(shù)的開發(fā)，增加治理經(jīng)費的投入 改變耕作制、換土和深翻 推進受污染土壤的修復(fù) 積極推廣生物方法，利用益鳥、益蟲和某些病原微生物來防治農(nóng)林病蟲害 深入開展科普教育，進行農(nóng)業(yè)環(huán)保知識和生產(chǎn)技能培訓(xùn)，提高農(nóng)民綜合素質(zhì) ,近期土壤環(huán)境保護和綜合治理工作安排,（一）嚴(yán)格控制新增土壤污染。 （二）確定土壤環(huán)境保護優(yōu)先區(qū)域。 （三）強化被污染土壤的環(huán)境風(fēng)險控制。 （四）開展土壤污染治理與修復(fù)。 （五）提升土壤環(huán)境監(jiān)管能力。 （