土壤污染与防治课程重点知识总结.docx

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土壤污染与防治课程重点知识总结

一、土壤污染（soilpollution）

1、定义：

是指对人类及动、植物有害的化学物质经人类活动进入土壤，其积累数量和速度超过土壤净化速度的现象。

2、土壤污染的途径：

（1）废气中含有的污染物质，特别是颗粒物，在重力作用下沉降到地面进入土壤，废水中携带大量污染物进入土壤，固体废物中的污染物直接进入土壤或其渗出液进入土壤。

其中最主要的是污水灌溉带来的土壤污染。

（2）农药化肥的大量使用，造成土壤有机质含量下降，土壤板结，也是土壤污染的来源之一。

（3）土壤污染除导致土壤质量下降、农作物产量和品质下降外，更为严重的是土壤对污染物具有富集作用，

（4）一些毒性大的污染物，如汞、镉等富集到作物果实中，人或牲畜食用后发生中毒。

3、土壤污染来源：

人为污染源：

工业污染：

工业三废；

生活污染：

生活垃圾和生活污水；

农业污染：

农药、化肥和焚烧秸秆；

交通运输污染源：

汽车尾气。

天然污染源：

矿物风化后自然扩散、火山灰等。

4、土壤污染类型：

水质污染型、大气污染型、固废污染、农业污染、复合污染

复合污染特点：

多源性、综合性、对于一个地区或区域的土壤来说，可能是以某一污染类型或某两种污染类型为主。

5、土壤污染物种类：

化学污染物:

工业废水、废气、废渣和农业污染

生物性污染物:

粪便、垃圾、生活污水和医院污水等产生的病原体。

放射性污染物:

一是核试验，二是原子能工业中所排出的三废。

（有机污染物，无机污染物，重金属污染物，固体废物，病原微生物，放射性污染物）

6、土壤污染物的转化：

污染物转化是指污染物在环境中通过物理的、化学的或生物的作用改变其形态或转变为另一种物质的过程。

7、土壤污染特点；

✓隐蔽性或潜伏性

✓累积性和地域性

✓不可逆性和长期性

✓后果的严重性

8、土壤污染的危害：

*直接经济损失

*农作物产品和品质下降

*对生物体的危害

*重金属，有机物，病原体，放射性物质

*影响生态环境--污染水环境、大气环境

9、土壤污染的过程

☐土壤污染物的输入与积累与环境的自净作用是两个相反又同时进行的过程；

☐土壤污染具有渐进性、长期性、隐蔽性及复杂性的特点；

☐土壤污染与土壤退化的成因有所不同；

☐土壤污染不是孤立的存在，与其他环境要素之间存在关联。

二、土壤环境

概念：

指岩石经过物理、化学、生物的侵蚀和风化作用，以及地貌、气候等因素长期作用下形成的土壤生态环境。

作用：

✓构成生态系统的基本环境要素

✓人类生存的基础

✓经济社会发展不可或缺的资源

土壤环境污染源：

①工业污染源

特点：

点源性、局部性、累积性

②农业污染源

特点：

面源性、随机性、影响的滞后性、存在的广泛性

三、土壤环境背景值

概念：

土壤环境背景值是指在不受或很少受人类活动影响和不受或很少受现代工业污染与破坏的情况下，土壤原来固定有的化学组成和结构特征。

（但是人类活动与现代工业发展的影响已遍布全球，很难找到绝对不受人类活动和污染影响的土壤，只能去寻找影响尽可能少的地方。

）

影响因素：

*成土母质母质元素组成以及土壤元素组成

*土壤类型不同风化程度的土壤元素组成不同

*气候高温多雨，淋溶强烈，含量低

*地形凸起地形与平凹地形

*植被不同植被元素的生物富集特点不同

背景值实践意义

◆土壤污染综合评价的依据；

◆制定土壤环境质量标准的依据；

◆研究污染元素化学行为的依据；

◆土地利用极其规划，研究土壤生态，施肥，污水灌溉，种植业规划等的重要分析参数；

四、土壤自净作用

概念：

在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或形态发生变化，活性、毒性降低的过程。

土壤的自净方式（按机理分）

物理净化作用污染物在土壤中的分散、稀释和转移

物理化学净化作用吸附是暂时的，环境发生变化时污染物会解析出来

化学净化作用产生的凝聚和沉淀较稳定，一般情况下不会再释放出来

生物化学净化作用有机-无机-消散，可降低污染物浓度，是真正意义上的净化

五、环境容量

概念：

环境容量，是指某一环境区域内对人类活动造成影响的最大容纳量。

六、土壤生物（soilorganism）：

我们把生活在土壤中的微生物、动物和植物等总称为土壤生物（soilorganism）。

可分为土壤微生物和土壤动物两大类。

土壤生物的具体功能：

①分解有机物质，直接参与碳、氮、硫、磷等元素的生物循环，使植物需要的营养元素从有机质中释放出来，重新供植物利用。

②参与腐殖质的合成和分解作用。

③某些微生物具有固定空气中氮，溶解土壤中难溶性磷和分解含钾矿物等的能力，从而改善植物的氮、磷、钾的营养状况。

④土壤生物的生命活动产物如生长刺激素和维生素等能促进植物的生长。

⑤参与土壤中的氧化还原过程。

所有这些作用和过程的发生均借助于土壤生物体内酶的化学行为，并通过矿化作用、腐殖化作用和生物固氮作用等改变土壤的理化性状。

此外，菌根还能提高某些作物对营养物质的吸收能力。

16.土壤微生物功能表现在哪些方面

（1）参与土壤有机物的矿化和腐殖化，以及各种物质的氧化-还原反应；

（2）参与土壤营养元素的循环，促进植物营养元素的有效性；

（3）根际微生以及与植物共生的微生物，能为植物直接提供氮、磷和其他矿质元素及各种有机营养；

（4）能为工农业生产和医药卫生提供有效菌种；

（5）某些抗生性微生物能防治土传病原菌对作物的危害；

（6）降解土壤中残留有机农药、城市污物和工厂废弃物等，降低残毒为害；

（7）某些微生物可用于沼气发酵，提供生物能源、发酵液和残渣有机肥料。

七、土壤重金属污染

土壤重金属污染的主要特点：

污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性、无法被生物降解，并可能通过食物链不断地在生物体内富集，甚至可转化为毒害性更大的甲基化合物，对食物链中某些生物产生毒害，或最终在人体内蓄积而危害健康。

重金属连续提取法的形态：

Tessier等（1979）提出的连续提取法（Continuousextraction）有一定的代表性。

主要可分为：

◆水溶态（Watersoluble）

◆交换态（Exchangeable）

◆碳酸盐结合态（Carbonate-bound）

◆铁锰氧化物结合态（Iron-manganeseoxidebound）、有机结合态（Organicbound）

◆残留态（Residualstate）

二、影响重金属在土壤-植物体系中迁移的因素

1）植物种类与生长发育期

*不同植物种类或同种植物的不同植物的不同植株从土壤中吸收转移重金属的能力不同。

*植物生长发育期不同，对重金属的富集量不同。

2）土壤的理化性能

3）重金属的种类、浓度及其存在形态

2）土壤的理化性能

*土壤的酸碱性（pH值）

*一般pH降低，重金属的溶解性提高，迁移速度提高

*土壤质地

*粒径减小，吸附能力增强，迁移能力降低

*土壤的氧化还原电位

*氧化还原电位的变化，改变重金属存在形态，影响溶解性与迁移能力

*如溶解性与迁移能力CdSO4>CdS；As3+>As5+

*土壤有机质含量

*如腐殖质的含量都可能影响重金属向植物体内的转移能力。

3）重金属的种类、浓度及其存在形态

*被植物吸收的容易程度Cd,As>Cu,Mn,Zn>Co,Pb,Ni，如土壤Cd含量大于1mg/kg时，糙米中Cd的含量就急骤增加，Zn含量在250mg/kg以下，糙米中Zn的含量几乎不变。

*如将相同镉量的CdSO4、Cd3（PO4）2、CdS加入无镉污染的土壤中进行水稻生长试验，结果证明，镉盐的溶解度↑→对水稻生长的抑制↑

*重金属浓度↑→对植物的影响↑

3，影响土壤中农药迁移转化的因素

（1）土壤水分含量

（2）土壤的吸附特性

（3）土壤的紧实度

（4）温度

（5）气流速度

（6）农药的物理与化学特性

各种重金属污染物的生物学效应镉铬铅

镉会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内吸收，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显。

还可导致骨质疏松和软化。

八、放射性物质对土壤的污染

影响放射性物质在土壤环境中的积累和迁移的因素

1.气候与地形

2.放射性核素的形态和性质

3.土壤的性质及土地的利用方式

4.植物种类

5.肥料、化学添加剂和人类的耕种

九、有机污染物（organicpollutant）：

指造成环境污染和对生态系统产生有害影响的有机化合物。

通常包括以下几种划分方法：

毒性：

有毒和无毒

环境中残留半衰期：

持久性有机污染物、非持久性有机污染物。

PCBs：

多氯联苯类污染物

PAHs：

多环芳烃类污染物

POPs：

持久性有机污染物

多环芳烃（PAHs）：

含有两个以上苯环的碳氢化合物称为多环芳烃（PAHs）。

侵入途径：

吸入、食入、经皮吸收。

健康危害：

对眼睛、皮肤有刺激作用。

是致癌物、致畸原及诱变剂。

多氯联苯（polychlorinatedbiphenyls）：

又称氯化联苯，是联苯中的氢被氯置换后的生成物的总称。

PCBs的典型危害：

皮肤和内脏器官受损

导致癌症、免疫力低下

孕妇如果中毒将影响胎儿，发育极慢

神经毒性、行为毒性

有机氯的特点：

各种有机氯的化学结构及毒性大小虽各不相同,但它们的理化性质基本相似。

挥发性低、化学性质稳定、不易分解、残留期长、不易溶于水、易溶于脂肪和有机溶剂。

持久性有机污染物的特性：

1、高毒性

2、高脂溶性

3、长距离离迁移性

4、持久性

环境中有机污染物降解主要包括生物降解、化学降解和光解三种形式。

共代谢：

是指不与微生物生长相关联的有机物降解代谢，即微生物只能使有机物发生转化，而不能利用它们作为碳源和能量维持生长，必须补充其他可以利用的基质，微生物才能生长。

肥料：

是提供一种或一种以上植物必需的营养元素，改善土壤性质、提高土壤肥力水平的一类物质。

农药在土壤环境中的降解

1.光化学降解：

指土壤表面接受太阳辐射能和紫外线光谱等能流而引起农药的分解作用。

2.化学降解：

化学降解包括水解和氧化。

3.微生物降解：

土壤中的微生物能够通过各种生物化学作用参与分解土壤中的有机农药。

石油污染的来源：

●溢油和泄漏；

●污水灌溉；

●油页岩矿渣堆放；

●大气沉降；

●药剂等的施用。

我国肥料使用中存在的问题：

☐盲目过多施肥，肥料利用率低

☐施肥结构不合理，养分施用不平衡

☐地区间施肥不平衡

☐农民施肥技术水平仍然较低

☐有机物料收集利用率低下

过多的使用肥料会导致那些问题？

导致土壤板结、土壤肥力下降

造成土壤硝酸盐污染

引起土壤酸化

十、固体废物对土壤的污染

固体废弃物：

社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的一般不再具有原使用价值而被丢弃以固态或泥状赋存的物质。

十一、土壤污染修复技术

异位土壤蒸汽浸提技术与原位土壤蒸汽浸提技术相比的优点：

✓挖掘过程可以增加土壤中的气流通道

✓浅层地下水位不会影响处理过程

✓使泄漏收集变得可能

✓监测过程变得容易进行

生物通风：

生物通风（bioventing）即BV法，结合了土壤通风的物理过程和增强的生物降解过程，而成为一种应用广泛的革新性原位修复技术，是土壤蒸汽浸提技术的衍生

化学淋洗技术（soilleaching/flushing/washing）：

是指借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的溶剂，通过水力压头推动清洗液，将其注入到被污染土层中，然后把包含有污染物的液体从土层中抽提出来，进行分离及污水处理技术。

影响化学淋洗的主要因素

1.土壤质地

2.土壤中有机质含量

✓土壤有机质的含量与污染物的吸附量成正比,土壤有机质含量较高时不利于污染物的去除。

3.土壤阳离子交换容量

✓一般土壤阳离子交换容量越大，土壤胶体对重金属阳离子吸附能力也就越大，从而增加重金属从土壤胶体上解吸下来的难度。

4.污染物的种类及含量

✓石油类污染物从土壤中洗出的难易程度与其性质、浓度及老化时间密切相关对原油来说,其组分比较复杂,各组分与土壤结合的紧密程度不同,去除的难易程度也不尽相同,不同的重金属与土壤矿物质的结合力大小不同，从而影响它们的淋洗，

5.污染物在土壤中存在形态

✓如重金属元素常常以不同的形态存在于土壤中，各种不同形态的重金属具有不同的迁移能力和可解吸性。

一般可交换态、碳酸盐结合态重金属容易被淋洗剂从土壤中萃取出来，而铁锰氧化物结合态和残留态重金属不易被淋洗出来。

6.所选淋洗剂的种类

✓表面活性剂性质对其增溶作用的影响程度远小于有机物本身性质的影响,对于同一种有机污染物,不同表面活性剂的Kmc值（有机物的分配系数）相差不大,都与该有机污染物的Kow（有机物的辛醇-水分配系数）在同一数量级。

✓各种淋洗剂对重金属的鳌合作用能力以及重金属鳌合物的水溶性不同，这些都会影响到淋洗剂对重金属的淋洗效率。

一般具有强的鳌合作用或具有强酸性的化学试剂对土壤中重金属的淋洗效果好。

7.淋洗液的浓度

✓对于淋洗试剂浓度来说,污染物的去除效率通常随淋洗试剂浓度增大而提高,并在达到某一定值后趋于稳定

✓不同淋洗剂对不同土壤中不同的重金属的萃取有不同的最合适浓度，在此浓度下能取得高的重金属去除效率和低的淋洗剂消耗量，这个最合适浓度需要通过实验手段取得。

8.pH值

✓淋洗液的pH值影响到鳌合剂和重金属的鳌合平衡以及重金属在土壤颗粒上的吸附状态，从而对重金属的萃出有一定的影响。

一般低的pH值由于具有高的酸度，使得重金属更容易被解吸下来。

9.淋洗温度

✓淋洗温度对土壤中石油类污染物的去除效率影响很大,升高温度一般可以大大提高污染物的去除率,原因是升高温度可以使油膜在土壤表面的粘附能力减弱,降低油的粘度,增加油的流动性,促使淋洗试剂与污染物充分作用。

淋洗温度的选取要合适,过小不利于石油类污染物的去除,过大则能耗较高而增加成本,通常淋洗温度选在50～80℃之间较为适宜。

10.液固比

✓液固比是指淋洗液与污染土壤的质量比,提高液固比一般会提高污染物的去除率,

植物修复（Phytoremediation）

定义：

是利用植物的一系列生理、生化过程部分或完全修复和消除被污染土壤、水体、空气中特定有毒物质。

植物修复技术的优点：

1、应用广泛，可用于处理土壤污染、净化空气和水体

2、原位修复，不占场地，环境影响小；修复环境同时也美化了环境；是一个自然过程，易被公众接受

3、可使地表长期稳定，不会形成二次污染或导致污染物的转移，有利于生态环境的改善和野生植物的繁衍

4、操作简便、成本低廉

用于修复的植物应具有以下几个特性：

（1）即使在污染物浓度很低时也有较高的积累速率；

（2）能在体内积累高浓度的污染物；

（3）能同时积累几种金属；

（4）具有一定的生物量和较快的生长速率；

（5）具有抗病虫害能力；

（6）植物易于种植，便于人工或机械操作。

各种修复方法的优缺点