第八章 土壤污染及其防治课件.ppt
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1、第一节 土壤概述第二节 土壤污染第三节 土壤中污染物的迁移转化第四节 土壤污染的防治,第八章 土壤污染及其防治,1,t课件,一、土壤圈及其功能二、土壤的形成三、土壤的物质组成四、土壤的功能,第一节 土壤概述,2,t课件,1938年马特森(S.Matson)提出了土壤圈的概念。土壤圈(pedosphere)是岩石圈、水圈、生物圈及大气圈在地表或地表附近相互作用的产物。土壤圈是地球系统的重要组成部分,处于大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的界面和中心位置。土壤圈既是这些圈层长期共同作用的产物,又是对这些圈层的支撑”。,一、土壤圈及其功能,3,t课件,岩石圈,大气圈,生物圈,水圈,土壤圈,土壤圈地球表面环
2、境系统的中心地带,物质与能量交换,4,t课件,土壤圈的功能:影响大气圈的化学组成、水分与热量平衡。吸收O2、释放CO2、CH4、H2S和N2O等,对全球大气变化有明显影响;影响降水在陆地和水体的重新分配。影响水分平衡及水圈的化学组成;支持和调节生物过程。提供植物生长的养分、水分与适宜的物理条件、决定自然植被的分布与演替;是地球的“皮肤”。对岩石圈有一定的保护作用。,5,t课件,1、土壤的定义“土壤”一词,不同的学科对其的定义不同。工程专家将土壤看作建筑物的基础和工程材料的来源;生态学家从生物地球化学观点出发,认为土壤是地球系统中生物多样性最丰富、能量交换和物质循环最活跃的层面;环境学家认为土壤
3、是重要的环境要素,是具有吸附、分散、中和、降解环境污染物的缓冲带和过滤器。,二、土壤的形成,6,t课件,经典土壤学和农业科学家则强调土壤是植物生长的介质,含有植物生长所必需的营养元素、水分等适宜条件,将土壤定义为“地球陆地表面能生长绿色植物的疏松层”。其具有不断地、同时地为植物生长提供并协调营养条件和环境条件的能力;综合的定义:“土壤是历史自然体,是位于地球陆地表面和浅水域底部的具有生命力、生产力的疏松而不均匀的聚积层,是地球系统的组成部分和调控环境质量的中心要素”。,7,t课件,岩石,外界因素,岩石本身的成分与性质改变,岩石破碎,岩石的风化,2、土壤的形成,8,t课件,物理风化化学风化生物风
4、化,风化作用,9,t课件,土壤固液气三相的比示意图,土壤固相,土壤液相,土壤气相 (15%35% V),土壤矿物质 (95% ),土壤有机质 (1-10%),原生矿物质 (90% )次生矿物,根须,土粒上的吸附水,土粒,土壤空隙,被水饱和的土壤,生物体,昆虫、线虫、节肢动物,微生物,三、土壤的物质组成,10,t课件,1、具有生产力:含有植物生长所必需的营养元素、水分等适宜条件;建筑物的基础和工程材料;2、具有生命力:生物多样性最丰富、能量交换、物质循环最活跃的地球表层;3、具有环境净化力:是具有吸附、分散、中和、降解环境污染物功能的环境仓库;4、中心环境要素:是由矿物颗粒、有机质、水、空气和生
5、物组成的地球表层,是一个开放系统,是自然环境的中心环节。,四、土壤的功能,11,t课件,一、土壤污染的概念二、土壤污染的特点三、土壤污染的类型四、土壤环境污染物与污染源五、土壤污染的危害,第二节 土壤污染,12,t课件,1、土壤背景值理论上:土壤在自然成土过程中,构成土壤自身的化学元素的组成和含量,即未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组成和含量。土壤是一个复杂的开放体系,一直处在不断的发展和演变中,地球上的土壤几乎不同程度地受到人类活动直接或间接的影响。目前已经很难找到绝对不受人类活动影响的土壤。因此,所谓土壤背景值只能代表土壤某一发展、演变阶段的一个相对意义上的数值。,一、土壤污染的概念,
6、13,t课件,农田施肥:是预测元素丰缺程度,制定施肥规划、方案的基础数据。土壤污染评价:土壤质量评价,划分质量等级和进行污染评价,划分污染等级等,均必须以土壤背景值作为基础参数和标准。土壤环境容量:是研究和确定土壤环境容量,制定土壤环境标准不可缺少的基础数据。环境医学和食品卫生:通过对元素背景值的分析,可以找到土壤、植物、动物和人群之间某些异常元素的相互关系。,土壤背景值的应用,14,t课件,2、土壤污染的定义“绝对性”定义:由人类的活动向土壤添加有害化合物,此时土壤即受到了污染。这个定义的关键是存在有可鉴别的人为添加污染物。“相对性”定义:以特定的参照数据来加以判断,如以背景值加两倍标准差为
7、临界值,若超过这一数值,即认为该土壤为某元素所污染。“综合性”定义:不但要看含量的增加,还要看后果,即加入土壤的物质给生态系统造成了危害。,15,t课件,三种定义的出发点虽然不同,但有一点是共同的,即认为土壤中某种成分的含量明显高于原有含量时即构成了污染。综上所述,土壤污染就是指人为因素有意或无意地将对人类或其他生命体有害的物质施加到土壤中,使其某种成分的含量明显高于原有含量、并引起土壤环境质量恶化的现象。,16,t课件,3、土壤污染判定从土壤污染的概念来看,判断土壤是否发生污染有两个指标:1)土壤背景值(或本底值):土壤中某元素的平均含量超过背景值,即发生了土壤污染。2)生物指标:土壤中某有
8、害元素或污染物含量较高时,被植物吸收的量也相应增加,可引起植物的一系列反应;土壤微生物区系会发生变化;受污染的植物被人们食用后会对人体健康产生不良影响。上述植物、微生物及人体受到的危害程度等均可作为度量污染的生物指标。,17,t课件,1、隐蔽性或潜伏性水体和大气的污染比较直观,严重时通过人的感官即能发现。而土壤污染则往往要通过农作物包括粮食、蔬菜、水果或牧草以及摄食的人或动物的健康状况才能反映出来,从遭受污染到产生恶果有一个相当长的逐步积累过程,具有隐蔽性或潜伏性。日本的第二公害病痛痛病60年代发生于富山县神通川流域,直至70年代才基本证实是镉污染土壤所生产的“镉米”所致。,二、土壤污染的特点
9、,18,t课件,2、不可逆性和长期性土壤一旦遭到污染后极难自行恢复,重金属元素对土壤的污染是一个不可逆过程,而许多有机化学物质的污染也需要一个比较长的降解时间。例如1966年冬至1977年春,沈阳抚顺污水灌区发生的石油、酚类以及后来张土灌区的镉污染,造成大面积的土壤毒化,导致水稻矮化、稻米异味、含镉量超过食品卫生标准。经过十余年的艰苦努力,包括施用改良剂、深翻、清灌、客土、品种选择等各种措施,才逐步恢复其部分生产力,付出了大量的劳力和代价。,19,t课件,3、土壤污染的易累积性污染物质在土壤中并不像在大气和水体中那样容易扩散和稀释,因此容易导致污染物在土壤中不断积累而超标,由此也使土壤污染具有
10、很强的地域性。,20,t课件,4、难治理性大气和水体受到污染,切断污染源通过稀释作用和自然净化作用,有可能会不断逆转。但积累在土壤中的难降解污染物很难靠稀释作用和自净作用来消除。靠换土、淋洗土壤才有可能解决。成本较高、治理周期很长。,21,t课件,5、后果的严重性由于土壤污染的隐蔽性或潜伏性、以及它的不可逆性和长期性,因而往往通过食物链危害动物和人体的健康。研究表明,土壤和粮食的污染与一些地区居民肝肿大之间有着明显关系。一些土壤污染事故严重威胁着粮食生产,三氯乙醛的污染是一个比较典型的事例,它是由于施用含三氯乙醛的普通过磷酸钙肥料所引起。其中万亩以上的污染事故在山东、河南、河北、辽宁、苏北、皖
11、北等地曾多次发生,轻则减产,重则绝收,损失十分惨重。,22,t课件,1、水质污染型这是土壤环境污染的最主要类型,污染源主要是工业废水、城市生活污水和受污染的地面水体。据报道,在日本曾有受污染的地面水体所成的土壤污染占土壤污染总面积的80%的情况,而且绝大多数是由污水灌溉造成的。目前,我国污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。近年来,广州近郊因为污水灌溉而污染农田2700ha,因施用含污染物的底泥造成1333ha的土壤被污染,污染面积占郊区耕地面积的46%。,三、土壤污染的类型,23,t课件,很多年来污灌在我国北方地区已成为一种重要的农业灌溉形式。如果使用恰当,利用经过预处理的城市生活污水或某些
12、工业废水进行农田灌溉,一般可有增产效果,因为这些污水中含有许多植物生长所需要的营养元素。采用污灌节省了灌溉用水,并且使污水得到了土壤的净化,减少了治理污水的费用。但因为城市生活污水和工矿企业废水中含有许多有毒、有害物质,成分相当复杂,如果将这些污水、废水直接输入农田,可能造成土壤环境的严重污染。,污灌有没有好处?,24,t课件,经由水体污染所造成的土壤环境污染,由于污染物质大多以污水灌溉形式从地表进入土体,所以污染物一般集中于土壤表层。但是,随着污灌时间的延续,某些污染物质可随水从土体上部向土体下部迁移,有时甚至达到地下水层。,水质污染型的土壤污染特征,25,t课件,2、大气污染型污染物质来源
13、于被污染的大气,各种大气飘尘中包括重金属、非金属有毒有害物质及放射性散落物等多种物质,它们也会造成土壤的多种污染。其污染特点是以大气污染源为中心呈环状或带状分布,且长轴沿主风向伸长。污染的面积、程度和扩散的距离,取决于污染物质的种类、性质、排放量、排放形式及风力大小等。,26,t课件,污染物质主要集中在土壤表层,主要污染物是大气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等,它们通过沉降和降水而降落到地面。大气中的二氧化硫等酸性氧化物使雨水酸度增加,从而引起土壤酸化,破坏土壤的肥力与生态系统地平衡。,大气污染型的土壤污染特征,27,t课件,28,t课件,3、固体废物污染型固体废物是指被丢弃的固体状物质和泥状
14、物质,包括工矿业废物、污泥和城市垃圾等。固体废物除了占用大量耕地之外,还可通过大气扩散或降水淋滤使周围地区的土壤受到污染。这种污染的污染特征属点源性质。主要是造成土壤环境的重金属污染,以及油类、病原菌和某些有毒有害有机物的污染。,29,t课件,30,t课件,4、农业污染型在农业生产中使用化肥、农药、城市垃圾堆肥、污泥等引起的土壤环境污染。污染程度与化肥、农药的数量、种类、利用方式及耕作制度等有关。有些农药如有机氯杀虫剂DDT、六六六等,可在土壤中长期残留,并在生物体内富集。氮、磷等化学肥料会在根层以下积累或转入地下水,成为潜在的环境污染物。残留在土壤中的农药和氮、磷等化合物在地面径流或土壤风蚀
15、时,就会向其他地方转移,扩大土壤的污染范围。农业污染型的污染物质主要集中在土壤表层或耕层,其分布比较广泛,属于面源污染。,31,t课件,5、综合污染型土壤环境污染的发生往往是多源性质的。对于同一区域受污染的土壤,其污染源可能同时来自受污染的地面水、大气,或同时来自固体废物以及农药、化肥等多方面。因此,土壤环境的污染往往是综合污染型的,但对于一个地区或区域的土壤来说,土壤污染可能是以某一污染类型或某两污染类型为主。,32,t课件,1、土壤污染源根据污染物的来源不同,污染源大致分为:工业污染源:指工矿企业排放的废水、废气、固体废物(工业“三废”)。一般直接由工业“三废”引起的土壤污染属点源污染。工
16、业污染源引起大面积的土壤污染往往是间接的、复杂的,并需经长期作用使污染物在土壤环境中积累才能造成。如将固体废物、污泥等作为肥料施入农田,或由于大气、水体污染所引起的土壤环境二次污染等会使大面积土壤污染。,四、土壤环境污染源与污染物,33,t课件,农业污染源:主要指由于农业生产本身的需要而人工施入土壤的化学农药、化肥,以及残留于土壤中的农用地膜等。生物污染源:指含有致病的各种病原微生物和寄生虫的生活污水、医院污水、垃圾以及被病原菌污染的其他水体等对土壤的污染。,34,t课件,2、土壤环境污染物土壤环境污染物是指输入到土壤环境中,足以影响土壤环境的正常功能,降低农作物产量和生物学质量,有害于人体健
17、康的物质。根据污染物的性质,把土壤环境污染物质大致分为无机污染物和有机污染物两大类。,35,t课件,1)无机污染物无机污染物主要有重金属和放射性核素物质,以及有害的氧化物、酸、碱、盐、氟等。重金属和放射性物质污染最难彻底清除,对人体最具潜在危害性。重金属:重金属指比重大于5.0g/cm3的金属元素。一般指汞、镉、铅、铬、锌、铜、钴、镍、锡、钡、锑等。从毒性角度通常把砷、铍、锂、硒等也包括在内。目前最受关注的5种重金属元素是汞、砷、镉、铅、铬。,36,t课件,2)有机污染物有机污染物主要有人工合成的有机农药、酚类物质、氰化物、石油、芳烃、洗涤剂,以及高浓度耗氧有机物等。有机氯农药、有机汞制剂、芳
18、烃等是性质稳定、不易分解的有机物,在土壤环境中易积累并造成污染危害。,37,t课件,土壤是各种污染物最终的“宿营地”,土壤通过对污染物的吸附、固定,形成了对污染物的富集作用。世界上90的污染物最终滞留在土壤内。 1、影响农产品的产量和质量:植物可从污染土壤中吸收污染物,从而引起代谢失调,生长发育受阻或导致遗传变异。 2、影响人体和生物健康:土壤中的污染物可以通过食物链影响人体健康; 3、影响生态系统安全:通过生态系统的能量流动和物质循环影响整个生态系统。,五、土壤污染的危害,38,t课件,一、土壤的自净能力二、主要污染物在土壤中的迁移转化,第三节 土壤中污染物的迁移转化,39,t课件,土壤环境
19、的自净作用,即土壤环境的自然净化作用。是指进入土壤的物质,可通过稀释和扩散等作用降低浓度,或被转化为不溶性化合物而沉淀,或被胶体牢固地吸附从而暂时脱离生物小循环及食物链,或通过生物和化学的降解作用,转化为无毒或毒性小的物质,甚至成为营养物质,或经挥发和淋溶从土体中迁移至大气和水体。土壤的自净主要是指生物和化学的降解作用。,一、土壤的自净能力,40,t课件,按土壤自净作用机理的不同,可分为:物理净化作用(如农药的挥发扩散)物理化学净化作用(如离子交换吸附)化学净化作用(如酸的中和)生物净化作用(如有机物的生物降解),41,t课件,1、物理净化作用土壤是一个多相的疏松多孔体,犹如天然的大过滤器,固
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