第七章 土壤污染及其防治 ppt课件Word下载.docx
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l隐蔽性（潜伏性）和滞后性l土壤污染的易累积性l不可逆性和长期性l土壤污染难治理性3、土壤污染源及污染物
（1）土壤污染源l工业（城市）废水和固体废物l农药和化肥l牲畜排泄物和生物残体l大气沉降物
（2）土壤污染物
污染物的种类
l重金属l有机污染物l放射性元素l病原微生物重金属
l金属采矿l金属冶炼l金属工业l金属的腐蚀l废物的处置l农业污染（添加剂，磷肥中可能含有的镉、
铀，农药）l森林和木材工业l化石燃料燃烧采矿土法冶炼废渣有机污染物
l石油烃污染物l有毒痕量有机污染物（持久性有机污染物
（POPs））
多环芳烃（PAHs）、多杂环烃（PHHs）、多氯联苯（PCBs）、多氯二本二恶英（PCDDs）、多氯二苯呋喃
（PCDFs）以及农药残体及其代谢产物。
土壤污染物的主要发生途径
l大气污染型l水污染型l固体废弃物污染型l农业污染型二、土壤的自净能力
1、土壤自净概念是指土壤对进入土壤中的污染物通过复杂多样的物理过程、
化学及生物化学过程，使其浓度降低、毒性减轻或者消失的性能。
2、土壤自净的类型：
①物理自净；
②化学自净；
③物理化学自净；
④生物自净。
故土壤具有容纳消化污染物的性能，即土壤环境容量。
3、土壤自净功能的构成要素
l绿色植物根系的吸收、转换、降解和生物合成作用l土壤中细菌、真菌和放线菌等生物区系的降解、转
化和生物固定化作用l土壤的有机、无机胶体及其复合体的吸收、配合和
沉淀作用l土壤的离子交换作用l土壤和植物的机械阻流作用l土壤气体的扩散作用三、土壤污染的危害
l土壤污染导致严重的直接经济损失l土壤污染导致食物品质不断下降l土壤污染危害人体健康l土壤污染导致其他环境问题第二节重金属在土壤中迁移转化的一般规律
一、土壤中重金属元素的来源
灌水、固体废弃物（污泥、垃圾）、农药和肥料以及大气沉降物等二、土壤中重金属迁移转化
1、物理迁移2、物理化学迁移和化学迁移
（1）重金属与无机胶体的结合非专性吸附和专性吸附
（2）重金属与有机胶体的结合（3）溶解和沉淀作用3、生物迁移转化
l植物的吸收与积累l土壤微生物的吸收以及土壤动物啃食重金属含量较
高的表土影响植物吸收重金属的主要因素
l重金属在土壤环境中的总量和赋存形态l土壤环境状况l不同作物种类l伴随离子的影响三、重金属在土壤——植物体系中的积累、迁移和生物效应
1、土壤微生物的固定和活化
l胞外配合作用l胞外沉淀作用l金属的微生物转化
2、根际的富集和降毒
l根际氧化还原屏障形成l根际pH值屏障形成l根际分泌物的配合作用3、土壤环境中重金属污染的生物效应
l对种子萌发的影响l对生理生化过程的影响l对作物产量的影响﹡地质环境与疾病碘缺乏病地方性氟病地方性砷中毒克山病
﹡土壤污染和疾病
镉污染与痛痛病地质环境和疾病（geologicalenvironment
anddiseases）35人体元素宏量元素macroelement
微量元素traceelement
C,H,O,N,P,S,必需微Cl,Na,Ka,Ca,量元素Mg
Fe,I,Cu,Zn,Mn,Co,F,Cr,Sn,Mo,Ni,Se,Si,V3738（生物）地球化学性疾病（geochemicaldisease）
﹡定义：
指由于地壳中元素的分布不均衡，使某些地区个别微量元素过多或缺乏，超出机体的适应范围，导致动植物和人群发生特有的地区性疾病，因而又称为地方病。
（生物）地球化学性疾病
﹡分布特点：
•明显的地区性•与微量元素有密切的关系•总摄入量•环境适宜浓度
﹡影响生物地球化学性疾病发生的因素
•营养、食物因素等
•环境污染判断地方病的原则
l具有明显地区性，且与地质中某种元素关系密切；
在不同时间、地点、人群中均有同样的相关性
l与地质中某种元素有明显的剂量-反应关系l上述相关性，可用现代医学理论加以解释l注意与自然疫源性地方病相区别我国地方病的特点
★种类多；
分布广；
危害人口多；
呈灶状分布★重点防治的地方病：
地方性甲状腺肿和克汀病、地方性氟病、克山病、大骨节病等
（一）碘缺乏病
Iodinedeficiencydisease43概述
l碘缺乏病是世界上分布最广泛、侵犯人群最多的一种地方病
l妇女在怀孕期间缺碘，会导致流产、早产、死产、胎儿先天畸形；
l儿童正在生长过程中一旦缺碘，则严重影响智力发育，即使轻微的缺碘，也会成为学习上的低能儿。
l碘缺乏病是目前已知的导致人类智力损害的最主要原因，同时碘缺乏病直接引发地方性甲状腺肿、克汀病（聋、哑、呆、小）地方性甲状腺肿（EndemicGoiter）
﹡地方性甲状腺肿：
地甲病主要由于摄碘量不足而引起的一种地方病.个别地区也可因摄入过量碘所致。
主要表现是甲状腺增生和肥大。
history
l我国在公元前七世纪就有文字记载，称为瘿（Ying）病，晋代的葛洪首次提出用海藻、昆布治疗地方性甲状腺肿（碘缺乏病中的一种疾病）。
直至二十世纪人们才普遍认识到可以用碘来预防碘缺乏病并获得成功。
克汀病（EndemicCretinism）
﹡地方性克汀病：
胚胎发育期及出生后早期严重缺碘所致，主要表现为：
矮小、痴呆、聋哑、神经系统症状等（聋、哑、傻、瘫、矮）。
见于古老的严重病区。
﹡亚克汀病：
发育迟滞，人数远多于克汀病患者智力轻度落后，神经系统轻微受损，生长正常儿童，亚临床克汀病儿童与地方性克汀病儿童
地方性甲状腺肿，正常人和地方性克汀病病人484950地甲病的流行病学特征
﹡地区分布：
内陆>
沿海；
山区>
平原；
乡村>
城市
﹡人群分布：
年龄（各年龄组均可发病，青春期高发）性别（除重病区外，女性多于男性）
﹡流行因素：
地理和气候条件、膳食因素、其它致甲状腺肿的因素世界情况
l世界性问题，全世界有118个国家和地区存在碘缺乏问题，15.72亿人口生活在缺碘地区，其中有6.55亿患有地方性甲状腺肿大，1120万人患有地方性克汀病，4300万人存在不同程度的缺碘引起的智力低下问题，因碘缺乏导致3万名尚未出生的胎儿死亡，约12万名新生儿出生之时就己存在明显的身体和神经缺陷。
中国流行情况
l我国31个省、自治区和直辖市，约有7.27亿人口受到碘缺乏的威胁，几乎占世界全部缺碘地区人口的一半（46%）广大农村是防治碘缺乏病的重点地区，大、中、小城市也未逃脱碘缺乏的困扰。
严重性---“傻子村”
l在严重碘缺乏地区，整个村庄选不出一位合格的会计和拖拉机手，甚至无兵可征，全村被称为“傻子村”“一代肿（甲肿）、二代傻（克汀病）、三代断根芽（人口逐渐减少）”来形容“傻子村”智力缺陷儿童生活不能自理，成为父母和社会的沉重负担。
发病原因缺碘甲状腺素合成减少血液T3、T4
甲状腺代偿性增生垂体促甲状腺素分泌
﹡高碘：
占据过氧化酶活性基，妨碍酪氨酸氧化发病原因
﹡其它致甲肿物质：
食物中：
硫氰酸盐、硫葡萄糖苷饮水中：
含钙、氟、硫化物过高药物：
磺胺类、对氨基水杨酸、碳酸锂等预防措施
﹡补碘：
碘盐：
1:
20,000～1:
50,000KI或KIO3碘油：
碘化核桃油或豆油（500mgI-/ml）
严重缺碘地区或孕妇一次肌注1~2ml口服碘化钾：
﹡非缺碘性甲状腺肿流行区：
针对原因为了避免碘的丢失，炒菜、煮汤时应在出锅时再加碘盐，碘盐储存容器放于避光处，并加盖58补碘的重点人群一儿童、新婚妇女，孕妇和哺乳期妇女59
（二）地方性氟病（EndemicFluorosis）地方性氟病（EndemicFluorosis）
在特定地区的外环境，包括水土和食物中氟元素含量过多，导致生活在该环境中的人群长期摄入过量氟而引起的一种以氟斑牙（斑釉齿）、氟骨症为主要临床表现的慢性全身性疾病。
也称地方性氟中毒。
地方性氟病的流行病学
•环境中氟的来源
饮水、食物、生活燃煤、工业污染
•地理分布•人群分布：
年龄、性别、家庭、居住年限•病区类型
饮水型病区、生活燃煤污染型、饮食型病区
•影响地方性氟病流行的主要因素
摄氟量、营养状况、饮用水水质、地理气候条件、敏感人群发病机制
•破坏钙、磷的正常代谢/氟对骨骼的影响：
过量氟与钙结合，沉积于骨组织中
•氟对牙齿的影响：
过量氟沉积于牙组织中，使牙釉质不能形成正常的棱晶结构，而形成不规则的球状结构，产生斑点，色素沉着，脱落。
•抑制酶的活性：
体内需钙、镁参加的酶活性被抑制。
•破坏钙、磷代谢/对骨骼影响发病机制表现
F-+Ca2+®
CaF2¯
沉着在骨骼骨质硬化沉着在肌腱、韧带软组织硬化关节活动受限血Ca2+¯
骨Ca2+吸收
骨质疏松软化64
64发病机制
表现过量F-对牙胚发育的毒性牙釉母细胞破坏牙釉质疏松、着色（斑釉齿）
影响牙本质钙化牙碎裂、白垩样变、缺损
•抑制（含钙）酶的活性三羧酸循环酶抑制代谢障碍、骨营养不良氟斑牙（DentalFluorosis）
•氟斑牙：
一般无自觉症状，主要是牙釉质的变化
•釉面光泽度改变、釉面着色、釉面缺损氟骨症（Skeletalfluorosis）
•自觉症状：
疼痛、神经症状、其它•体征：
骨关节体征、神经系统体征氟骨症（Skeletalfluorosis）
•氟骨症的X线表现--硬化型、疏松型、混合型
目前公认的氟骨症诊断唯一可靠的客观方法地方性氟病的预防措施
•饮水型地方性氟病的预防：
改用低氟水源饮水除氟
•生活燃煤型地方性氟病的预防：
不用或少用高氟劣质煤改进炉灶降低食物的氟污染
﹡关键是控制氟源，减少人体对氟的摄入量3、地方性砷中毒（EndemicArseniasis）
是由于长期饮用含砷量较高的水而引起的一种地方病。
﹡流行病学特征：
明显的地区性。
我国主要分布在新疆的奎屯、内蒙古和山西的一些地区和台湾西南沿海地层含砷量过高，使地下水含砷量严重超标。
地方性砷中毒
﹡临床表现：
以慢性中毒较多见皮肤色素沉着或出现脱色斑点皮肤过度角化周围神经炎多发性皮肤癌
台湾尚有部分患者发展为黑脚病﹡预防措施：
改水、饮水除砷4、克山病（KeshanDisease）
原因未明的、以心肌坏死为主要
病变的一种地区性流行病。
﹡发病原因：
缺硒可能是主要原因之一。
其他元素（Ca、Mg、K、Na等）过低和饮水、物中离子总量低可能有关克山病的流行特征：
﹡地区性：
我国为主，国外仅见于朝鲜；
绝大部分分布在从东北到西南的缺硒地带；
病区（带）内呈灶状分布；
与地质环境、气象等因素有关
﹡时间分布：
克山病（KeshanDisease）
﹡表现：
心肌坏死心力衰竭急型克山病亚急性型（小儿）慢型克山病
﹡预防措施：
补充硒改善居民营养、改善环境卫生条件二、土壤污染与疾病（SoilPollution）
﹡土壤及其卫生学意义：
土壤是地球陆地表面能生长植物的疏
松表层，由地球表面岩石长期风化和生物学作用形成，是由矿物质、有机质、水分和空气等组成的复杂综合体土壤污染对健康的危害
﹡生物污染的危害
﹡肠道传染病和寄生虫病：
人土壤人﹡其他传染病，如
钩端螺旋体病和炭疽病：
动物土壤人破伤风和肉毒中毒病：
土壤人土壤污染对健康的危害
﹡化学性污染的危害
﹡重金属污染的危害：
铅、汞、镉、砷、铬等﹡农药污染的危害镉污染与痛痛病（itai-itaidisease）﹡又称骨痛病﹡最初发生在日本富山县神通川流域﹡因长期食用“镉米”，饮用含镉的水所致的慢性镉中毒，为日本的第一公害病﹡患者全身疼痛，日夜呼叫，故名痛痛病79痛痛病（itai-itaidisease）
﹡发病机制：
镉金属硫蛋白，主要蓄积在肾脏损害肾小管，使肾功能异常，尿钙增多；
镉直接损伤肠粘膜，使钙吸收减少；
干扰钙磷代谢导致骨质疏松或软化。
痛痛病（itai-itaidisease）
主要症状是骨质疏松，全身疼痛，四肢弯曲变形，脊柱受压也缩短变形；
全身多发性骨折，行动困难，最后可因全身极度衰弱和并发其他疾病而死亡。
﹡流行病学特点：
妇女和营养不良的人群多发土壤的卫生防护原则
﹡工业废渣治理
﹡粪便、垃圾的无害化处理：
﹡污水处理：
﹡合理使用农药和化肥：
集中排放、减毒；
分选、回收、再生；
固化、填埋；
焚烧、热解
垃圾的分类收集、分选回收、卫生填埋
污水处理厂深井灌注
高效、低毒、低残留农药（Pesticide）农药与土壤污染
（一）、农药的概述
l广义上指农业上使用的药剂。
包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂等，还包括农业上使用的化肥等其它化学品。
l狭义上指防治危害植物及农林产品的昆虫、病菌、杂草、蜱螨、鼠类等的药剂以及能调节植物生长的药剂和使这些药剂效力增加的辅助剂、增效剂等。
l目前，在市售的约500种农药中，农业上常用的有250种左右，其中包括100种杀虫剂，50种除草剂，50种杀菌剂，20种杀线虫剂和30种其它化合物。
二、农药的分类
l
1、根据来源分
l化学农药：
DDT、六六六、乐果、敌百虫等l植物性农药：
除虫菊素、鱼藤酮等l生物性农药：
春雷霉素、井岗霉素等
l2、根据防治对象
l杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、杀线虫剂、除莠剂、杀鼠剂、杀软体动物剂、植物生长调节剂和其它药剂等
l3、按农药化学组成成分
l有机氯农药、有机磷农药、有机汞农药、有机砷农药和氨基甲酸脂农药以及苯酰胺农药和苯氧羧酸类农药等。
农药在自然界中的迁移农药喷洒到农作物上后的情况可由上图表示：
化学农药是怎样造成危害的
（二）、农药与环境问题
l1.农药对大气的污染l2.农药对水体的污染l3.农药对土壤的污染l4.农药对人体健康的危害l土壤中的农药主要来自：
①直接的施用；
l②通过浸种、拌种等施药方式进入土壤；
l③漂浮在大气中的农药随降雨和降尘落到地面进入农药在土壤中影响因素
l农药对土壤的污染程度决定于农药的种类和性质。
农药在土壤中的残留与土壤的类型、有机质含量、酸碱度、金属离子的种类和数量、水分含量、通气性、植被种类和覆盖率、微生物种类和数量等因素有关。
l农药在土壤中的消失机制一般与农药的气化作用（物质从液态转化为气态的过程，有蒸发和蒸腾两种形式）、地下渗透、氧化水解和土壤微生物的作用有关。
农药在土壤环境中迁移、降解及残留
l第一，土壤的吸附作用使农药残留于土壤中；
l第二，农药在土壤中进行气、水迁移，并被植物吸
收；
l第三，农药在土壤中发生化学、光化学和生物化学
降解作用，残留量逐渐减少。
农药对人体健康危害
①对神经的影响；
l②致癌作用；
l③对肝脏的影响；
l④诱发突变；
l⑤慢性中毒。
l此外，农药还能对水生生物、飞禽、动物
和植物等造成污染和危害。
我国土壤污染的现状
l据报道，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万公顷，约占总耕地面积的1/5；
其中工业“三废”污染耕地1000万公顷，污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。
例如：
某省曾对47个县和郊区的259万公顷耕地（占全省耕地面积的五分之二）进行过调查。
其结果表明，75％的县已受到不同程度的重金属污染的潜在威胁，而且污染趋势仍在加重。
污水灌溉等废弃物对农田已造成大面积的土壤污染。
沈阳张士灌区用污水灌溉20多年后，污染耕地2500多公顷，造成了严重的镉污染，稻田含镉5～7mg／kg。
天津近郊因污水灌溉导致2.3万公顷农田受到污染。
广州近郊因为污水灌溉而污染农田2700公顷，因施用含污染物的底泥造成1333公顷的土壤被污染，污染面积占郊区耕地面积的46％。
80年代中期对北京某污灌区进行的抽样调查表明，大约60％的土壤和36％的糙米存在污染问题。
另一方面，全国有1300～1600万公顷耕地受到农药的污染。
除耕地污染之外，我国的工矿区、城市也还存在土壤（或土地）污染问题。
二、土壤污染的危害
l1．土壤污染导致严重的直接经济损失l2．土壤污染导致食物品质不断下降l3．土壤污染危害人体健康l4．土壤污染导致其他环境问题七、土壤污染的防治对策l
1、含义
广义：
土壤净化是指污染物质进入土壤之后，经过生物和化学降解变为无毒物质，以及通过化学沉淀、络合和整合作用、氧化还原作用变为不溶性化合物，或是土壤胶体牢固吸附，植物难以利用而暂时退出生物小循环、脱离食物链或被排除土壤之外的作用。
l狭义：
微生物对土壤污染物的降解作用，以及使污染化合物转变为难溶性化合物的作用。
2、土壤净化功能主要要素组成
1.绿色植物根系的吸收、转化、降解和生物合成作用；
2.土壤中细菌、放线菌、真菌等微生物的降解、转化和
生物的固定作用；
3.土壤的有机无机胶体及其复合胶体的吸收、络合和沉
淀作用；
4.土壤的离子交换作用5.土壤和植物的机械阻留作用6.土壤的气体扩散作用防治土壤污染,主要应采取下列措施
l对粪便、垃圾和生活污水进行无害化处理；
l加强对工业废水、废气、废渣的治理和综合利用；
l合理使用农药和化肥，积极发展高效、低毒、低残留的农药；
l积极慎重地推广污水灌溉，对灌溉农田的污水，进行严格的
监测和控制。
l提高土壤的环境承载力。
l加强对污染土壤的修复治理。
污染土壤修复技术物理修复
l物理分离修复技术l土壤蒸气浸提修复技术l固化/稳定化土壤修复技术l玻璃化修复技术l热力学修复技术l热解吸修复技术l电动力修复技术l冰冻修复技术化学修复
l原位化学淋洗技术l异位化学淋洗技术l溶剂浸提技术l原位化学氧化修复技术l原位化学还原与还原脱氯修复技术生物修复
l植物修复l微生物修复植物修复
l植物修复的定义
利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发和转化、降解作用机制来清除环境中污染物质的一项新兴的污染环境治理技术。
广义的植物修复包括：
利用植物净化空气、利用植物及其根际圈生物体系净化污水和治理污染土壤。
狭义的植物修复主要是指利用植物及其根际圈微生物体系清洁污染土壤。
植物修复的基本类型
l植物提取修复l植物挥发修复l植物稳定修复l植物降解修复l根际圈生物降解修复ZnCdPb
东南景天商陆MnCu
海州香薷（铜草）
As蜈蚣草湖南郴州苏仙区邓家塘乡因砷污染导致600多亩稻田弃耕、2人死亡、400多人集体住院，诱发严重纠纷和暴力冲突，曾引起国务院高度重视，中央电视台《焦点访谈》专门报道。
在国家高技术发展计划（863项目）、973前期专项和国家自然科学基金重点项目的支持下，陈同斌研究员在湖南郴州建立了世界上第一个砷污染土壤植物修复基地。
修复后：
在田间种植条件下，蜈蚣草叶片含砷量高达0.8%，有力证明了蜈蚣草在砷污染土壤的治理方面具有极大的应用潜力。
修复前：
广西某县因洪灾造成超过5000亩农田土壤被严重污染，部分土壤甚至寸草不生，这已成为广西当前最突出的环境问题。
建立污染土地的植物修复示范工程，目前已开始种植超富集植物进行土壤重金属污染修复试验，取得初步成效。
土壤侵蚀及其控制
l水土流失l沙漠化l盐渍化a：
雨滴打击表土；
b:
雨滴溅蚀；
c：
坡面土壤水蚀过程
土壤水力侵蚀过程图式土壤侵蚀景观
（据焦居仁，2003）美国农业部（1565）开发了的反映土壤侵蚀量与各影响因子相互关系的通用土壤流失方程（USLE），如下：
A=f（R,K,L,S,C,P）
式中：
A是年均土壤流失量；
R是降雨因子；
K是土壤因子；
L是坡长因子；
S是坡度因子；
C是作物因子和P是耕作管理因子。
荒漠化
是指包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润地区的土地退化。
（1994年的《荒漠化公约》）
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