10土壤污染学.ppt

土壤环境污染问题土壤环境污染问题土壤土壤土壤土壤母质母质有机有机质质水水分分养养分分空空气气微微生生物物成成 分分土壤是指位于陆地表面具有肥力的疏松层次，它具有一定土壤是指位于陆地表面具有肥力的疏松层次，它具有一定的组成成分、结构和功能。土壤由矿物质、有机质、水的组成成分、结构和功能。土壤由矿物质、有机质、水分、空气和土壤生物分、空气和土壤生物5种成分组成，是固体、液体、气种成分组成，是固体、液体、气体三相共存的多相体系。其相对含量因时因地而异，大体三相共存的多相体系。其相对含量因时因地而异，大体上固体部分占体上固体部分占50，空气占，空气占20，土壤水分占，土壤水分占30。土壤概述土壤概述成熟的土壤剖面成熟的土壤剖面图图R R：母岩母岩层层 C：风化层风化层B B：沉积层沉积层（心土心土层）层）A A：表土表土层层 土壤层土壤层成土成土顺序顺序RC A B培培育育植植物物：植植物物挺挺立立生生长长的的支支持持体体；植植物物生生长长提提供供水、空气和养分。水、空气和养分。推推动动物物质质循循环环：土土壤壤是是地地球球表表层层中中介介入入元元素素循循环环的的一一个个重重要要圈圈层层，由由岩岩石石风风化化产产生生所所有有物物质质都都可可能能进进入入大气和水系，又可通过地球化学循环归入土壤。大气和水系，又可通过地球化学循环归入土壤。保存水资源：保存水资源：土壤是大气和地下水之间的缓冲地区。土壤是大气和地下水之间的缓冲地区。防防止止灾灾害害：土土壤壤蓄蓄水水量量大大，可可防防止止洪洪水水发发生生。土土壤壤植植物物又又可可防防止止风风雨雨侵侵蚀蚀、水水土土流流失失或或土土壤壤荒荒漠漠化化趋趋向向，并兼有防风、消音等作用。并兼有防风、消音等作用。自自净净能能力力：土土壤壤具具有有极极大大比比表表面面和和催催化化活活性性；土土壤壤对外来污染物有一定的自净能力。对外来污染物有一定的自净能力。土壤的基本环境机能土壤的基本环境机能土壤污染土壤污染是指人类活动产生的污染物进入土壤是指人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化，并影并积累到一定程度，引起土壤质量恶化，并影响到植物的生长发育以及产量和质量的下降，响到植物的生长发育以及产量和质量的下降，叫土壤污染。叫土壤污染。土壤污染土壤污染土壤中的污染物主要有：土壤中的污染物主要有：1.有机毒物有机毒物；其中数量较大、毒性较大的是化；其中数量较大、毒性较大的是化学农药，主要可分为有机氯和有机磷农药两学农药，主要可分为有机氯和有机磷农药两大类。有机氯农药主要包括大类。有机氯农药主要包括DDT、六六六、六六六、艾氏剂、狄氏剂等。有机磷农药主要包括马艾氏剂、狄氏剂等。有机磷农药主要包括马拉硫磷、对硫磷、敌敌畏等。此外还有酣、拉硫磷、对硫磷、敌敌畏等。此外还有酣、苯并苯并a芘、油类及其他有机化合物。芘、油类及其他有机化合物。2.重金属及其他无机毒物重金属及其他无机毒物镉、汞、铬、铅、镉、汞、铬、铅、砷等；砷等；3.土壤土壤pH、全氮量、硝态氮量及全磷量全氮量、硝态氮量及全磷量等；等；4.有害微生物有害微生物：如肠细菌、肠寄生虫卵、破伤：如肠细菌、肠寄生虫卵、破伤风菌、结核菌等；风菌、结核菌等；5.放射性元素放射性元素：如：如317Cs、90Sr。土土壤壤的的污污染染源源1施肥引起的污染施肥引起的污染 2污水灌溉引起的污染污水灌溉引起的污染 3金属污染金属污染 4农药污染农药污染 5其他原因造成的污染其他原因造成的污染（工业固体废物、生活（工业固体废物、生活垃圾等堆积在土壤上垃圾等堆积在土壤上，如电子垃圾等）如电子垃圾等）土壤污染的特点土壤污染的特点 隐蔽性和潜伏性隐蔽性和潜伏性 危害的严重性危害的严重性不可逆性和长期性不可逆性和长期性主要的重金属污染主要的重金属污染土壤重金属污染物主要有土壤重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌铬、砷、镍、铁、锰、锌等，砷虽不属于等，砷虽不属于重金属，但因其行为与来源以及危害都与重金属，但因其行为与来源以及危害都与重金属相似，故常列入重金属类进行讨论。重金属相似，故常列入重金属类进行讨论。对植物的需要而言，可分为两类：一类是植对植物的需要而言，可分为两类：一类是植物生长发育不需要的元素，而对人体健康物生长发育不需要的元素，而对人体健康危害比较明显，如危害比较明显，如镉、汞、铅镉、汞、铅等；另一类等；另一类是植物正常生长发育所需元素，且对人体是植物正常生长发育所需元素，且对人体又有一定生理功能，如又有一定生理功能，如铜、锌铜、锌等，但过多等，但过多会发生污染，妨碍植物生长发育。会发生污染，妨碍植物生长发育。汞汞Hg土壤汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、汞冶土壤汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、汞冶土壤汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、汞冶土壤汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、汞冶炼厂和汞制剂厂（仪表、电气、氯碱工业）的炼厂和汞制剂厂（仪表、电气、氯碱工业）的炼厂和汞制剂厂（仪表、电气、氯碱工业）的炼厂和汞制剂厂（仪表、电气、氯碱工业）的排放。含汞农药的施用等也是重要的汞污染源。排放。含汞农药的施用等也是重要的汞污染源。排放。含汞农药的施用等也是重要的汞污染源。排放。含汞农药的施用等也是重要的汞污染源。土壤中汞的存在形态有无机态与有机态，在一土壤中汞的存在形态有无机态与有机态，在一土壤中汞的存在形态有无机态与有机态，在一土壤中汞的存在形态有无机态与有机态，在一定的条件下互相转化。定的条件下互相转化。定的条件下互相转化。定的条件下互相转化。无机汞有无机汞有无机汞有无机汞有HgSOHgSO4 4、HgClHgCl2 2、HgOHgO，因溶解度低，因溶解度低，因溶解度低，因溶解度低它们它们它们它们在土壤中迁移转化能力在土壤中迁移转化能力在土壤中迁移转化能力在土壤中迁移转化能力很弱，但在土壤微生物很弱，但在土壤微生物很弱，但在土壤微生物很弱，但在土壤微生物作用下，汞可向甲基化作用下，汞可向甲基化作用下，汞可向甲基化作用下，汞可向甲基化方向转化。在好氧条件下主要形成脂溶性的甲方向转化。在好氧条件下主要形成脂溶性的甲方向转化。在好氧条件下主要形成脂溶性的甲方向转化。在好氧条件下主要形成脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收、积累造成对人体的危基汞，可被微生物吸收、积累造成对人体的危基汞，可被微生物吸收、积累造成对人体的危基汞，可被微生物吸收、积累造成对人体的危害；在厌氧条件下，形成二甲基汞，在微酸性害；在厌氧条件下，形成二甲基汞，在微酸性害；在厌氧条件下，形成二甲基汞，在微酸性害；在厌氧条件下，形成二甲基汞，在微酸性环境下，二甲基汞可转化为甲基汞。环境下，二甲基汞可转化为甲基汞。环境下，二甲基汞可转化为甲基汞。环境下，二甲基汞可转化为甲基汞。镉主要来源于镉矿、镉冶炼厂。镉常与锌共镉主要来源于镉矿、镉冶炼厂。镉常与锌共生，所以冶炼锌排放物中必有生，所以冶炼锌排放物中必有ZnO、CdO，挥发性强，以污染源为中心可波及数挥发性强，以污染源为中心可波及数km远。远。镉工业废水灌溉农田也是镉污染重要来源。镉工业废水灌溉农田也是镉污染重要来源。镉对农业最大的威胁是产生镉对农业最大的威胁是产生“镉米镉米”、“镉镉菜菜”，进入人体后使人得骨痛病。另外，镉，进入人体后使人得骨痛病。另外，镉会损伤肾小管，出现糖尿病，还有镉引起血会损伤肾小管，出现糖尿病，还有镉引起血压升高，出现心血管病，甚至还有致癌、致压升高，出现心血管病，甚至还有致癌、致畸的报道。畸的报道。镉镉Cd 铅铅 Pb铅是土壤污染较普遍的元素。污染源主要来铅是土壤污染较普遍的元素。污染源主要来自汽油里添加抗爆剂烷基铅，随汽油燃烧后自汽油里添加抗爆剂烷基铅，随汽油燃烧后的尾气而积存公路两侧百米范围内的土壤中，的尾气而积存公路两侧百米范围内的土壤中，另外，铅字印刷厂、铅冶炼厂、铅采矿场等另外，铅字印刷厂、铅冶炼厂、铅采矿场等也是重要的污染源。也是重要的污染源。铅对植物的危害表现为叶绿素下降，阻碍植铅对植物的危害表现为叶绿素下降，阻碍植物的呼吸及光合作用。谷类作物吸铅量较大，物的呼吸及光合作用。谷类作物吸铅量较大，但多数集中在根部，茎秆次之，籽实中较少。但多数集中在根部，茎秆次之，籽实中较少。因此铅污染土壤所生产的禾谷类茎秆不宜作因此铅污染土壤所生产的禾谷类茎秆不宜作饲料。饲料。铅对动物的危害则是铅对动物的危害则是累积累积中毒。人体中铅能中毒。人体中铅能与多种酶结合从而干扰有机体多方面的生理与多种酶结合从而干扰有机体多方面的生理活动，导致对全身器官产生危害。活动，导致对全身器官产生危害。污染源主要是电镀、制革废水、铬渣等。铬在污染源主要是电镀、制革废水、铬渣等。铬在土壤中主要有两种价态：土壤中主要有两种价态：r6+和和r3+。两种。两种价态的行为极为不同，前者活性低而毒性高，价态的行为极为不同，前者活性低而毒性高，后者毒性小。植物吸收铬约后者毒性小。植物吸收铬约95留在根部。留在根部。低浓度的低浓度的r6+能提高植物体内酶活性与葡萄能提高植物体内酶活性与葡萄糖含量，高浓度时则阻碍水分和营养向上部糖含量，高浓度时则阻碍水分和营养向上部输送，并破坏代谢作用。输送，并破坏代谢作用。铬对人体与动物也是有利有弊。人体中含铬铬对人体与动物也是有利有弊。人体中含铬过低会产生食欲减退症状。但饮水中超标过低会产生食欲减退症状。但饮水中超标400倍时，会发生口角糜烂、腹泻、消化紊乱等倍时，会发生口角糜烂、腹泻、消化紊乱等症状。症状。铬铬 Cr土壤砷污染主要来自大气降尘与含砷农药。燃煤土壤砷污染主要来自大气降尘与含砷农药。燃煤是大气中砷的主要污染源。土壤中砷大部分为胶是大气中砷的主要污染源。土壤中砷大部分为胶体吸收或和有机物络合或与土壤中铁、铝、钙离体吸收或和有机物络合或与土壤中铁、铝、钙离子相结合，形成难溶化合物。子相结合，形成难溶化合物。pH和和EH值影响土值影响土壤对砷的吸附。壤对砷的吸附。pH值高土壤砷吸附量减少而水溶值高土壤砷吸附量减少而水溶性砷增加；土壤氧化条件下，大部是砷酸，砷酸性砷增加；土壤氧化条件下，大部是砷酸，砷酸易被胶体吸附，而增加土壤固砷量。随易被胶体吸附，而增加土壤固砷量。随EH降低，降低，砷酸转化为亚砷酸，可促进砷可溶性，增加砷害。砷酸转化为亚砷酸，可促进砷可溶性，增加砷害。砷对植物危害的最初症状是叶片卷曲枯萎，进一砷对植物危害的最初症状是叶片卷曲枯萎，进一步是根系发育受阻，最后是植物根、茎、叶全部步是根系发育受阻，最后是植物根、茎、叶全部枯死。砷对人体危害很大，它能使红血球溶解，枯死。砷对人体危害很大，它能使红血球溶解，破坏正常生理功能，甚至致癌等。破坏正常生理功能，甚至致癌等。砷砷 As我国多个省（市）城郊、污水灌溉区、工矿我国多个省（市）城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的等经济发展较快地区的320个重点污染区中，个重点污染区中，污染超标的大田农作物种植面积为污染超标的大田农作物种植面积为60.6万万hm2,占监测调查总面积的占监测调查总面积的20%；其中重金；其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的物超标农产品总量与总面积的80%以上，以上，尤其是尤其是PbPb、CrCr、HgHg、CuCu及其复合污染最及其复合污染最为突出。据资料，目前我国重金属污染的为突出。据资料，目前我国重金属污染的耕地面积近耕地面积近2000 万亩，约占总耕地面积的万亩，约占总耕地面积的五分之一五分之一!我国重金属污染的现状我国重金属污染的现状农药对环境的污染农药对环境的污染 （1）有机氯农药不仅对害虫有杀伤毒害作用，）有机氯农药不仅对害虫有杀伤毒害作用，同时对害虫的同时对害虫的“天敌天敌”及传粉昆虫等益虫益及传粉昆虫等益虫益鸟也有杀伤作用，因而破坏了自然的生态平鸟也有杀伤作用，因而破坏了自然的生态平衡。衡。（2）长期使用同类型农药，使害虫产生了抗）长期使用同类型农药，使害虫产生了抗药性，因而增加了农药的使用量和防治次数，药性，因而增加了农药的使用量和防治次数，也大大增加了防治费用和成本。也大大增加了防治费用和成本。（3）长期大量使用农药，使农药在环境中逐）长期大量使用农药，使农药在环境中逐渐积累，尤其是在土壤中，产生了农药污染渐积累，尤其是在土壤中，产生了农药污染环境问题。环境问题。（4）农药被农作物吸收、进入动物体内，经）农药被农作物吸收、进入动物体内，经过生物富集浓缩，使其毒性更大，这就不仅过生物富集浓缩，使其毒性更大，这就不仅使得害虫的天敌更易受到毒害作用，而且会使得害虫的天敌更易受到毒害作用，而且会通过食物链威胁人体的健康。通过食物链威胁人体的健康。土壤中的农药污染物土壤中的农药污染物目前，世界范围年产农药约目前，世界范围年产农药约200多万吨，种多万吨，种类数达类数达1500之多之多(大量生产又广泛应用的约大量生产又广泛应用的约有有300种种)。农用化肥对土壤的影响农用化肥对土壤的影响我国是化肥使用大国，我国是化肥使用大国，1996年我国化肥施用量年我国化肥施用量3800万吨，居世界第一位，单位面积用量居万吨，居世界第一位，单位面积用量居世界中等水平，但我国化肥利用率平均只有世界中等水平，但我国化肥利用率平均只有30-35。每年有。每年有1100多万吨的肥份流入水体，多万吨的肥份流入水体，其中氮肥损失率最高。这不仅造成了巨大的其中氮肥损失率最高。这不仅造成了巨大的经济损失，而且对环境产生了严重污染，对经济损失，而且对环境产生了严重污染，对水体、土壤、大气、生物及人体健康造成严水体、土壤、大气、生物及人体健康造成严重危害。如造成江河湖及地下水源的污染重危害。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造成江河湖及地下水源的污染、影响人类健、影响人类健康、破坏土壤结构。康、破坏土壤结构。土壤土壤土壤土壤植物植物植物植物动物动物动物动物人人土壤质量与食土壤质量与食品安全的关系品安全的关系土壤质量与食品土壤质量与食品安全的关系安全的关系土壤退化土壤退化自然因素和人为因素自然因素和人为因素:1土壤侵蚀土壤侵蚀2土壤沙化土壤沙化3土壤盐渍化土壤盐渍化4土壤肥力退化土壤肥力退化5土壤污染土壤污染6.耕地非农化耕地非农化 质量退化质量退化数量退化数量退化 农农产产品品和和粮粮食食安安全全据统计：因水土流失、盐渍化、沼泽化、土壤据统计：因水土流失、盐渍化、沼泽化、土壤肥力衰减和土壤污染及酸化等造成的土壤退化肥力衰减和土壤污染及酸化等造成的土壤退化总面积约总面积约 4.6 亿公顷，占全国土地总面积的亿公顷，占全国土地总面积的 40%，是全球土壤退化总面积的，是全球土壤退化总面积的 1/4！全国总水土流失面积：全国总水土流失面积：1.5 亿公顷，几乎亿公顷，几乎 1/6 国土；国土；荒漠化面积：荒漠化面积：262 万平方公里，占国土万平方公里，占国土 27.3%草地退化面积：草地退化面积：8700 万公顷，占全部草地万公顷，占全部草地 30%；全国受污染农田全国受污染农田 2000万亩万亩据有关统计，据有关统计，1950年全国水土流失面积为年全国水土流失面积为116万平方公里，而万平方公里，而到到1980年代已增至年代已增至150万平方公里，年流失土壤量达万平方公里，年流失土壤量达50亿吨，亿吨，约占全世界流失量的约占全世界流失量的1/5。仅黄河的年输沙量即达。仅黄河的年输沙量即达16亿吨，其亿吨，其中中90来自黄土高原。如果黄河入海的泥沙也用火车装载，则来自黄土高原。如果黄河入海的泥沙也用火车装载，则可以环绕赤道可以环绕赤道29圈。圈。我国土壤退化的特点我国土壤退化的特点1、土壤退化面积广，强度大，类型多、土壤退化面积广，强度大，类型多2、土壤退化速度快，影响深远、土壤退化速度快，影响深远目前每年损失耕地达目前每年损失耕地达 300-600 万亩；万亩；荒漠化面积荒漠化面积发展速度：发展速度：2640 平方公里平方公里/年。年。过去过去 30 年中，土壤侵蚀面积的增长速率为年中，土壤侵蚀面积的增长速率为 1.22.5%，致使长江成为中国的第二条，致使长江成为中国的第二条“黄河黄河”。我国每年流失土壤我国每年流失土壤 50 亿吨，流失的土壤养分亿吨，流失的土壤养分 4000 万吨化肥，流失的土壤相当于万吨化肥，流失的土壤相当于 10mm 的土层。的土层。我国国土荒漠化的数据q 全国全国1/4以上的国土荒漠化；以上的国土荒漠化；q 每年因荒漠化造成的直接经济损失达每年因荒漠化造成的直接经济损失达540亿元；亿元；q 荒荒漠漠化化潜潜在在发发生生区区域域面面积积331.7万万平平方方公公里里(占占国国土土面积面积34.6%)；q 荒漠化土地面积荒漠化土地面积262万万km2(占国土面积占国土面积27.3%)；q 荒漠化涉及荒漠化涉及18个省、市的个省、市的471个县、旗、市；个县、旗、市；q 荒荒漠漠化化面面积积前前3位位：新新疆疆(39.8%)，内内蒙蒙古古(25.1%)，西藏，西藏(16.6%),共占共占81.5%我国水土流失的现状我国水土流失的现状黄土高原黄土高原长江中上游丘陵长江中上游丘陵东北平原东北平原水水土土流流失失重重灾灾区区水土流失面积水土流失面积4343万平方公万平方公里，严重的里，严重的11 11万平方公里万平方公里南方南方1212省水土流失面省水土流失面积达积达150150万平方公里万平方公里发展速度快，发展速度快，30-5030-50万万平方公里。平方公里。全国总水土流失面积约全国总水土流失面积约300300万平方公里。万平方公里。我国每年流失土壤超我国每年流失土壤超 50 亿亿 t，占世界总流失量的占世界总流失量的 1/5，受危害，受危害严重的耕地约占全国严重的耕地约占全国 1/3，相当，相当于耕地削去于耕地削去 10mm 厚的土层，厚的土层，损失损失 N，P,K 养分相当于养分相当于 4000 多万多万 t 化肥。化肥。全国水土流失面积到达全国水土流失面积到达 150 万万平方公里！相当于平方公里！相当于 50 个台湾省！个台湾省！多可怕！你还睡得着吗？多可怕！你还睡得着吗？土壤盐渍化标准土壤盐渍化标准土壤盐渍化程土壤盐渍化程度度非盐渍非盐渍化化轻盐渍轻盐渍化化中盐渍中盐渍化化重盐渍重盐渍化化土壤盐渍化标准土壤盐渍化标准（土壤含盐量）（土壤含盐量）10%土壤盐渍化主要发生在干旱、半干旱和半湿润地土壤盐渍化主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区，它是指易溶性盐分在土壤表层积累的过程。区，它是指易溶性盐分在土壤表层积累的过程。土壤沼泽化标准土壤沼泽化程度土壤沼泽化程度非沼泽化非沼泽化轻沼泽化轻沼泽化中沼泽化中沼泽化重沼泽化重沼泽化土壤沼泽化标准土壤沼泽化标准（土壤潜育层距（土壤潜育层距地面高度）地面高度）60cm60-40cm40-30cm30cm滨滨 海海 盐盐 土土 景景 观观我国盐渍土总面积约我国盐渍土总面积约我国盐渍土总面积约我国盐渍土总面积约 1 1 亿公亿公亿公亿公顷，其中现代盐渍化土壤顷，其中现代盐渍化土壤顷，其中现代盐渍化土壤顷，其中现代盐渍化土壤0.37 0.37 亿公顷，残余盐渍化土亿公顷，残余盐渍化土亿公顷，残余盐渍化土亿公顷，残余盐渍化土壤壤壤壤0.45 0.45 亿公顷，潜在盐渍化亿公顷，潜在盐渍化亿公顷，潜在盐渍化亿公顷，潜在盐渍化土壤土壤土壤土壤 0.17 0.17 亿公顷。亿公顷。亿公顷。亿公顷。次生盐渍化的成因次生盐渍化的成因 由于发展引水自流灌溉，导致地下水位上由于发展引水自流灌溉，导致地下水位上升超过其临界升超过其临界 深度，使地下水和土体中的盐深度，使地下水和土体中的盐分随土壤毛管水通过地分随土壤毛管水通过地 面面 蒸发耗损而聚于蒸发耗损而聚于表土。表土。利用地面或地下矿化水（尤其是矿化度大利用地面或地下矿化水（尤其是矿化度大于于 3g/L 时）进行灌溉，而又不采取调节土时）进行灌溉，而又不采取调节土壤水盐运动的措施，导壤水盐运动的措施，导 致灌溉水中的盐分积致灌溉水中的盐分积累于耕层中。累于耕层中。在开垦利用心底土积盐层的土壤过程中，在开垦利用心底土积盐层的土壤过程中，过量灌溉的下渗水流溶解活化其中的盐分，过量灌溉的下渗水流溶解活化其中的盐分，随蒸发耗损聚于土壤表层。随蒸发耗损聚于土壤表层。食用含过量食用含过量重金属砷重金属砷的的蔬菜，导致蔬菜，导致人患人患皮肤病皮肤病。土壤健康对人类土壤健康对人类至关重要至关重要