第六章 土壤环境ppt课件.ppt

第一节概述第二节土壤污染第三节土壤中污染物质的迁移转化规律第四节土壤污染的防治,第六章土壤环境,第一节概述,一、在地球表层环境系统中的地位作用是农业生产的基础保护环境的重要净化剂蓄积作用物质转化迁移作用二、土壤的基本结构1、土壤的剖面构成,自然土壤剖面图,2、土壤的组成（三相四成分）,土壤是环境中特有的组成部分，是位于陆地表面呈连续分布，具有肥力并能生长植物的忙疏松层，它是一个复杂的物质体系。它有组成包括固相（矿物质、有机质）、液相（土壤水分或溶液）和气相（土壤空气）等三相四物质成分有机地组合在一起构成的一种特殊物质。按容积计，矿物质占38-45%，有机质占5-12%，土壤孔隙占50%，土壤水分和空气存在于孔隙内。按重量计，矿物质占固相部分的90-95%，有机质约占1-10%。,三、土壤的物质组成,土壤,固相物质,粒间物质,生 物 体,矿物质:占固相重量95%左右,总体积的38%左右,有机物质:占固相重量5%左右,总体积的12%左右,气相:组成与大气有差异,液相:粒间水分及溶解于其中的物质,昆虫、线虫、节肢动物,微生物,（一）土壤矿物质 土壤矿物质来源于地壳岩石（母岩）和母质。可分为原生矿物和次物矿物。1、原生矿物 是直接来源于岩石受到不同程度的物理风化作用的碎屑，其化学成分和结晶构造未有改变。石英、长石、云母等。2、次生矿物 岩石风化和成土过程中新生成的矿物，包括各种简单盐类，次生氧化物和铝硅酸盐类矿物等。,（1）原生矿物的分解 岩石经过物理、化学和生物化学作用，破碎并分解为简单矿物，例如钾长石分解为高岭土、二氧化硅和钾盐。（2）次生粘土矿物的合成 大多为各种铝硅酸盐和铁硅酸盐，如高岭石、蒙脱石、伊利石等。它们是土壤的无机胶体组成部分。在风化过程中，产生一些可溶性产物，互相结合，形成非晶质凝胶，经过自晶化作用，形成粘土矿物，即非晶质胶体矿物（易变石）过渡矿物（变稳石）稳定粘土矿物（稳定石）。3、土壤矿物质的机械组成 包括石块、石砾、砂砾、粉粒、粘粒等。,矿物质是以粗细不同的颗粒形式存在的，即通常说的土壤颗粒。按粒径大小，土粒分为石砾、沙粒、粉粒和粘粒。土粒的大小与土壤矿物成分土壤化学成分密切相关。粘粒以上主要由各种原生矿物组成以石英最多，还有长石、云母等原生硅酸盐矿物；粘粒中原生矿物很少，基本上为次生矿物。,来源：各种动植物、微生物残体及人畜粪便。类型：非腐殖物质：碳水化合物；有机酸；木质素等。腐殖质：结构复杂，是微生物作用下形成的性质稳定的新的高分子化合物。其形成分两个阶段：首先产生构成腐殖质主要成分的原始材料；将上述原始材料通过缩合与聚合作用，形成腐殖质的单体分子。,（二）有机质,土壤腐殖质的作用,土壤养分的主要来源 促进土壤养分有效化 形成土壤结构 减轻污染 其它,土壤水 主要来自降水，同时还有灌溉水和地下水。形态分为固态水、液态水和气态水 液态水：吸湿水、膜状水、毛管水、重水。土壤空气二氧化碳高于大气十到数百倍，氧气仅占十分之一左右。,（三）土壤水与空气,四、土壤的环境特性（一）土壤的物理性质1、土壤结构：一般把土壤颗粒（包括单独颗粒、复粒和团聚体）的空间排列方式及其稳定程度，孔隙的分布和结合的状况称为土壤的结构。2、土壤孔隙：一般土壤内部空间并没有全部为土壤所填满，土壤总是按一定方式排列，其间有很多孔隙。它们决定了土壤的密度，粘结性、粘着性和结持性等土壤的物理性质，从而决定着土壤的可耕性。,四、土壤的环境特性（二）土壤胶体及土壤吸收交换性土壤胶体是指土壤中颗粒直接小于2um或小于1um，具有胶体性质的微粒。1、土壤胶体的类型及其构造（1）有机胶体：主要是腐殖质和生物活动的产物，它是高分子有机物，直径在20-40um之间。（2）无机胶体：主要是细颗粒的粘土微粒，如高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石以及铁、铝、锰水合氧化物。（3）有机无机复合胶体。两种胶体结合在一起形成的。,四、土壤的环境特性 2、土壤胶体的性质（1）巨大的表面积和表面能（2）电荷性质（3）分散性和凝聚性3、土壤的吸附与交换（1）土壤的吸附作用 生物吸收：是指植物和土壤微生物对营养物质的吸收保蓄作用。,机械吸收：土壤是多孔性、具有巨大表面积的物质，能把大于孔隙的物质阻留，小于孔隙的颗粒也能阻留在土壤中。物理吸收：对分子态物质的吸附作用。化学吸收：土壤溶液中的可溶性物质相互作用，产生难溶性化合物而固定在土壤中。物理化学吸收：土壤胶体对土壤溶液中离子态物质的保蓄作用。（2）离子交换作用 阳离子交换、阴离子交换,（三）土壤的酸碱性 土壤微生物的活动、有机物的分解、营养元素的释放和土壤中元素的迁移都与土壤溶液的酸碱性有关。1、土壤酸度 1）活性酸度 2）潜在酸度 3）交换酸 4）水解酸 2、土壤碱度 3、土壤酸碱性及对元素有效性的影响,（四）土壤的氧化还原性1、无机体系1）氧体系2）铁体系3）锰体系4）硫体系5）氢体系6）其他体系2、有机体系,土壤胶体的结构:胶核二氧化硅，氧化铁铝，次生硅酸盐，腐殖质 决定电位离子层胶核表面分子解离成为离子，或从溶液中吸收某种离子而成 补偿离子层 胶团间溶液,五、土壤环境元素背景值和土壤环境容量1、土壤环境元素背景值（土壤环境背景值）是指未受或尽少受人类活动，特别是人为污染影响的土壤化学元素的自然含量2、土壤环境容量指一定环境单元，一定时限内遵循环境质量标准，即维持土壤生态系统的正常结构与功能，保证农产品产量和质量，也不使环境系统污染时，土壤环境所能容纳污染物的最大负荷量。,第二节土壤污染,一、土壤污染和净化（一）土壤污染1、概念：人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量变化的现象。2、特点：隐蔽性和潜伏性不可逆转性和长期性3、危害导致严重的直接经济损失导致食物品质不断下降 危害人体健康导致其他环境问题,（二）土壤净化1、概念：是指土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化，而使土壤污染的浓度降低而消失的过程。2、土壤的净化功能1）土壤微生物分解作用2）蓄积作用3）吸收作用（三）土壤污染和土壤净化是两种相反作用的对立统一过程。,二、土壤污染源,1、工业污染源主要指工业三废污染。2、农业污染源主要指化学农药、除草剂等的污染。3、生物污染源生活等污水中所含致病菌等。,三、土壤污染物质,1、化学型物质1）有机物类：主要指化学农药，除草剂等。2）无机物类：主要指重金属污染。3）化学肥料：含氮和含磷肥料。2、放射性物质主要指大气核爆炸降落的污染物，以及原子能和平利用所排出的液体和固体的放射性废弃物。3、致病微生物主要指人畜粪便及污水。,四、土壤污染类型,1、水体污染型2、大气污染型3、农业污染型4、固废污染型5、综合污染型,第三节土壤中污染物质的迁移转化规律,一、污染物在土壤环境中的迁移转化1、物理过程2、化学过程3、物理化学过程4、生物过程,溶解和沉淀作用,络合螯合作用,中和作用,吸附与解吸,氧化还原,二、土壤中重金属元素的迁移转化1、重金属污染的特征具有累积性危害的潜在性不同重金属，造成的污染危害各不相同有些金属元素之间存在拮抗和协调作用形态不同，污染危害作用不同 主要形态有：水溶态、弱代换剂、强代换剂、次生矿物、原生矿物,2、土壤中重金属主要迁移转化土壤氧化还原条件与重金属的迁移转化对重金属元素价态变化起重要作用；影响变价元素的形态的变化（可溶态，不可溶态）土壤酸碱度对重金属迁移转化 PH值对重金属的溶解度有重要影响，在碱性条件下，呈难溶态的氢氧化物，也可能以碳酸盐和磷酸盐的形态存在。土壤胶体的吸附作用与重金属的迁移转化 它是许多金属离子和分子从不饱和溶液转入固相的主要途径。重金属被胶体吸附固定有两种方式一般认为重金属离子浓度高时，以吸附作用为主，当重金属离子浓度低时，以络合螯合作用为主,三、主要重金属在土壤中的迁移转化1、镉的迁移转化镉存在形态：水溶性 Cdcl2、Cdco3非水溶性 CdS影响Cd迁移转化的因素：水条件：PH；氧化还原条件；有机质；伴生离子；吸附作用：,2、汞的迁移转化影响汞迁移转化的因素有：吸附作用：氧化还原条件：无机汞之间的相互转化：土壤酸碱度：络合螯合作用：植物的吸收：不同的作物对汞的吸收和累积能力是不同的，同一作物不同部位的累积能力也是不同的,A,B,Hg,Hg2+,C,D,HgS,3、砷的迁移转化存在形态：水溶性、交换性、难解性主要以三价砷、五价砷存在，两者之间相互转化土壤中的砷大部分为胶体吸附与有机物络合螯合作用与其他组分发生一系列反应四、化学农药污染农药在广义上指农业上使用的药剂。包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂等1、主要的农药类型有机氯农药：DDT六六六、艾氏剂、狄氏剂,特点：化学性质稳定，短期不易分解，残留时间长，易溶于脂，并在脂肪内蓄积有机磷农药：对硫磷、敌敌畏、乐果、敌百虫是农药中品种最多的一类特点：剧毒性，比较易分解，残留时间短，在动植物体内因酶的作用分解，不易累积。氨基甲酸酯类农药特点：易分解，在动植物体内也能迅速代谢，代谢为毒性低于本身，残留时间短,属于低残留的农药除草剂：最常用的有2，4D（二氯苯氧乙酸）具有选择性，只能杀伤杂草，不伤害作物,2、农药在土壤中的残留影响农药在土壤中残留的因素:农药本身的物理化学性质土壤性质环境因素：温度、湿度、日照情况、风速、耕作方式,物质理性质,化学性质：影响化学降解及微生物降解的速度,水溶性,极性,挥发性,水分,PH,土壤结构,有机质含量,粘土含量,3、农药在土壤中的残留量半衰期：指施入土壤中的农药因降解等原因使其浓度减少一半所需要的时间。残留量：指土壤中的农药因降解等原因含量减少而残留在土壤中的数量。RCekt,残留量,初始含量,农药在土壤中的衰减时间,4、农药在土壤环境中迁移、降解及残留土壤对农药的吸附作用在某种意义上讲，土壤的吸附作用就是土壤对有毒物质的净化和解毒作用。但这种作用是不稳定的，也是有限的，只缓冲解毒，农药未降解 农药在土壤中的气迁移与水迁移 气迁移：主要指挥发作用，它主要决定于农药本身的溶解度和蒸气压，以及土壤的温度、湿度和土壤的质地和结构等性质。水迁移：主要包括直接溶于水和被吸附于土壤固体颗粒表面上随水分移动而进行机械迁移两种方式。农药在土壤中的移动形式以蒸气扩散为主，水扩散形式是次要的。,农药在土壤中的降解和残留光化学降解：指土壤表面受太阳辐射能和紫外线能而引起的农药分解。化学降解：是以水解和氧化最为重要。水解是最重要的反应过程之一 生物降解：主要有脱氯作用，脱烷基作用(三氯笨类农药），水解作用，环破裂作用，氧化作用和还原作用等,有机氧农药PP，DDT PP，DDE（旱地）PP，DDTPP，DDD（水田）农药,脱氯,脱氢,脱氯,微生物降解,非微生物降解,失去毒性,变成有毒性,加毒,第四节土壤退化的防治,一、污染土壤的恢复（一）控制和消除土壤污染源是防止污染的根本措施1、控制和消除工业“三废”的排放2、加强土壤污染区的监测和管理3、控制化学农药的使用4、合理施用化肥,（二）防治土壤污染的措施1、生物措施2、施加抑制剂、改良剂（石灰、碱性磷酸盐）3、控制氧化还原状况加强水浆管理4、改变耕作制度改变土壤条件消除危害5、客土、翻耕,二、土壤生态保护（一）土壤生态系统 指地球陆地地表一定地段的土壤生物与土壤及其他环境要素之间相互作用、相互制约，并趋向于生态平衡的相对稳定的系统整体。土壤生态系统的垂直结构可分为三个主要层次：1、地上生物群体层 2、土被生物群落层 3、土被底层与风化壳生物群体层,（二）土壤退化及其成因 由于自然，特别是人为的原因，使土壤生态系统的组成、结构和功能受到影响或破坏，而使土壤固有的物理、化学和生物学特性和状态发生改变，导致土壤生态系统功能、生产潜力和环境质量的等级或状况下降的现象。土壤退化的成因：1、全球环境变化 2、人类不合理利用,（三）土壤退化类型及防治 1、荒漠化和沙化 2、土壤侵蚀 3、土壤盐渍化或盐碱化 4、土壤沼泽化或潜育化 5、土壤酸化,三、我国土地资源开发、保护和管理（一）我国土地资源 1、土地资源的特点 1）位置固定性 2）面积有限性 3）质量差异性 4）功能永久性 5）土地利用方向变更的困难性 6）土地供给的稀缺性,2、我国土地资源的特点 1）土地类型复杂多样 2）土地总量大，人均量小 3）山地多，平原少 4）农业用地比例小、分布不均衡，与水资源不协调 5）土地后备资源少3、土地资源的功能 1、承载功能 2、生育功能 3、资源功能,（二）土地资源现状及开发利用中的环境问题1、世界土地资源现状2、我国土地资源现状3、土地资源开发利用中的环境问题1）水土流失2）土地沙化3）土地次生盐渍化4）土壤化学性质恶化5）城镇建设对土地资源大量侵占6）土地污染,4、土地利用对生态环境的影响1）化肥的大量使用对环境的影响2）塑料薄膜对环境的影响3）农药和化学除草剂对环境的影响5、土地利用变化对气候的反馈作用1）改变地表下垫面2）改变大气构成,（三）土地资源环境管理的原则和方法1、土地资源环境管理的原则1）充分认识和利用土地生态环境经济系统的规律2）强化土地资源综合利用的原则3）严防土地资源的污染和破坏，确实改善生态环境4）合理规划5）保护耕地，优先保证农业用地6）科学规划各业用地7）占用耕地与开发复垦挂钩8）体现用途管制,（三）土地资源环境管理的原则和方法2、土地资源环境管理的方法1）对土地资源开发利用现状进行调查和评价2、制订、完善土地资源相关法律法规3、以肥定肥4、以虫定药5、严格控制人口数量，增强公众环境意识,