4.1污染物在土壤中的迁移转化

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土壤污染物的迁移与转化分析

土壤污染物的迁移与转化分析

土壤污染物的迁移与转化分析一、引言土壤污染已成为全球环境问题中的重要议题,其中土壤污染物的迁移与转化是引起人们关注的主要原因之一。

了解土壤污染物的迁移与转化过程,对于制定科学的环境管理和修复策略至关重要。

本文将从土壤污染物的迁移途径、因素及环境行为的转化等方面展开分析。

二、土壤污染物的迁移途径土壤污染物的迁移途径包括水介质迁移、气介质迁移和生物介质迁移三种主要方式。

1. 水介质迁移水介质迁移是指土壤污染物通过地下水或地表径流的作用,沿着水流方向传输。

土壤污染物在水介质中的迁移受多种因素影响,包括土壤性质、污染物的物化性质、降雨量、地形等。

其中,土壤性质对污染物的吸附、解吸和迁移具有重要影响,不同土壤类型对污染物的迁移有不同的敏感性。

2. 气介质迁移气介质迁移主要指土壤挥发污染物在土壤表面蒸发或土壤孔隙气体中的迁移。

挥发性有机物(VOCs)是污染物中最常见的一类,其通过挥发从土壤表面释放到大气中,形成气体迁移。

土壤的气体扩散系数、温度、湿度等因素会影响挥发污染物的迁移过程。

3. 生物介质迁移生物介质迁移是指土壤污染物通过生物作用而迁移到其他空间的过程。

例如,污染物可以通过植物的根系进入植物体内,或者通过土壤微生物的作用而发生转化。

生物介质迁移主要受生物多样性、植物根系分泌物和微生物活性的影响。

三、土壤污染物迁移与环境行为的影响因素土壤污染物的迁移与转化过程受多个因素的共同作用。

1. 土壤性质土壤性质是影响土壤污染物迁移的重要因素之一。

土壤颗粒大小、有机质含量、 pH 值等对污染物的吸附能力和迁移速率有明显影响。

例如,颗粒细小的土壤通常吸附能力较强,有机质含量高的土壤对污染物的降解和转化能力较好。

2. 污染物属性不同的土壤污染物具有不同的物化性质,这些属性将直接影响其迁移和转化过程。

诸如溶解度、挥发性、吸附性以及化学反应性等因素都会对污染物在土壤中的迁移和转化起到重要的作用。

了解污染物属性对土壤中的表现形式和迁移特征进行综合评估至关重要。

污染物的环境迁移和转化机制

污染物的环境迁移和转化机制

污染物的环境迁移和转化机制随着现代工业化和城市化的快速发展,环境污染已经成为了我们面临的一个严峻问题。

产生污染物的源头往往是工业、农业、交通等各个方面,而这些污染物在环境中的迁移和转化机制则是我们需要探讨的一个重要话题。

在本文中,我们将从三个方面进行讨论:污染物在大气、土壤和水中的迁移和转化机制。

一、大气中的污染物迁移和转化机制大气污染是全球环境面临的一个共同挑战,其中主要污染物包括二氧化硫、氮氧化物、臭氧、颗粒物等。

这些污染物在大气中的迁移和转化机制主要有以下几方面。

1、物理迁移大气中的污染物往往通过物理迁移的方式,随着气流的传输而在大气中传播。

例如,风起时,二氧化硫、氮氧化物等污染物就会随着气流的传递而向周围传播,范围可以达到数十公里。

2、化学转化大气中的污染物也可以通过化学反应进行转化,这种化学反应可以是自催化反应,也可以是光催化反应。

例如,在光照下,氮氧化物会与挥发性有机物发生反应,生成臭氧等氧气化合物,这就是光化学反应。

3、降雨和沉积大气中的污染物在接近地面时,会被降雨和沉积作用所固定,从而减少它们对环境的影响。

在雨水中,大气中的污染物会形成酸雨,对土壤和水体的污染作用加剧。

二、土壤中的污染物迁移和转化机制土壤是生态系统的一个重要组成部分,土壤中的污染物对环境造成的威胁是不可忽视的。

在土壤中,污染物的迁移和转化机制主要有以下几方面。

1、扩散和渗透土壤中的污染物可以通过扩散和渗透的方式进行迁移,这种方式和大气中的物理迁移类似。

污染物在土壤中的扩散和渗透受到土壤质量和结构的影响,不同的土壤类型对污染物的扩散和渗透具有不同的影响。

2、吸附和解析物质在土壤中的吸附和解析的过程是污染物在土壤中的转化机制之一。

污染物在与土壤颗粒接触时,会被吸附在颗粒表面。

根据不同的污染物和土壤类型,吸附的程度和效果有所不同。

3、微生物降解微生物降解是土壤中污染物的重要转化机制之一。

有些污染物可以被土壤中的细菌和真菌等微生物进行降解,这样就可以减少其对环境的影响。

环境污染物在土壤介质中迁移行为研究

环境污染物在土壤介质中迁移行为研究

环境污染物在土壤介质中迁移行为研究环境污染物是指进入环境中,对自然界和人类有害的化学物质。

它们可以通过大气沉降、降雨冲刷、生物向上转移、地下水渗流等多种途径进入土壤介质。

一旦进入土壤介质,环境污染物会发生迁移和转化,并最终可能进入水体、沉积物或生物体内,对环境和生态系统造成危害。

土壤介质对环境污染物的迁移和转化具有很强的吸附和滞留能力。

土壤颗粒的结构和成分,以及土壤孔隙结构对环境污染物的迁移具有重要影响。

常见的土壤介质包括沙土、粉土和黏土等。

其中,黏土是一种含水量非常高的胶结材料,具有吸附性能和较高的完整性,是环境污染物迁移过程中的重要阻挡层。

研究表明,环境污染物在土壤介质中的迁移是一个复杂的过程,包括吸附、解析、扩散、颗粒运动、降解等多个环节。

其中,吸附是环境污染物迁移过程中的关键环节。

土壤颗粒表面具有吸附点,可以通过吸附作用将环境污染物固定在颗粒表面。

吸附作用受到环境污染物的性质、土壤介质的性质以及环境因素的影响,包括pH值、温度、湿度等。

一些环境污染物具有亲水性,容易随水分迁移;另一些具有疏水性,难以随水分迁移。

除了吸附作用,土壤介质中的微生物也是影响环境污染物迁移行为的重要因素。

微生物可以通过降解、转化等过程改变环境污染物的性质,对其迁移行为产生重要影响。

此外,土壤水分也是影响环境污染物迁移的重要因素。

适度的水分有利于环境污染物的快速迁移,而过高或过低的水分则会阻碍其迁移。

为了深入研究环境污染物在土壤介质中的迁移行为,需要结合野外调查、室内实验和数值模拟等多种方法。

通过这些研究手段,可以获得环境污染物的迁移速率、路径以及影响因素等重要信息,为环境保护和土壤污染治理提供科学依据。

此外,还需要加强环境污染物防控技术的研发,减少其对土壤介质的污染和对人类健康的危害。

污染物在土壤中的迁移与转化机理研究

污染物在土壤中的迁移与转化机理研究

污染物在土壤中的迁移与转化机理研究一、引言污染物的土壤迁移与转化一直是环境科学研究的重点之一。

随着人口和经济的快速增长,人们越来越关注环境污染问题的严重性。

因此,研究污染物在土壤中的迁移与转化机理,对于治理和防治土壤污染具有重要意义。

二、污染物在土壤中的迁移当污染物进入土壤时,其有机物和无机物会向下渗透并在一定时间内扩散。

有机污染物的吸附作用取决于其化学结构、分子量、极性和表面性质,而无机污染物的吸附作用取决于其离子大小和电荷。

渗透的速度与渗透压、土壤孔隙度、土壤渗透系数、水分张力和土壤类型等因素有关。

污染物在土壤中的迁移过程受到孔隙水中的交换、降解和吸附等因素的影响。

其中,吸附作用是影响有机污染物迁移的主要因素,而样品的粒径、水解作用和光化学降解等因素会影响无机污染物的迁移。

三、污染物在土壤中的转化土壤中的化学和微生物过程可以将有机污染物转化为无毒、稳定的物质,并提供给植物一些营养物质。

而无机物的转化则包括颗粒迁移、沉积、物理和化学降解等多种作用。

对于有机污染物的生物降解,土壤中的微生物在缺氧条件下利用有机物作为能源、碳源、电子接受体和新生细胞的基础;而在缺氧条件下,硝化作用、硫化作用、酸化作用和还原作用等均不同程度地影响着有机和无机物质的转化。

四、环境因素对污染物的转化及迁移影响土壤的环境因素,包括温度、pH值、水分和氧气等,会对污染物的转化及迁移造成显著影响。

以温度为例,其影响作用主要是由于影响了土壤的物理、化学和生物特性。

高温下可以促进微生物降解的速率,但也会降低化学还原作用、颗粒迁移和酶作用的活性。

因此,土壤的温度对污染物的迁移和转化会产生复杂的影响,需要综合考虑多个因素的相互作用。

五、污染物迁移及转化的模型基于对污染物在土壤中迁移和转化机理的理解,建立了多种模型来描述和预测它们的行为。

其中,最常用的是传质模型和动力模型。

传质模型主要研究传质过程,比如污染物在土壤中的吸附和逆向溶解,是单一传输速度或者是分数传输模型。

大气污染物在土壤及水体中的迁移与转化

大气污染物在土壤及水体中的迁移与转化

大气污染物在土壤及水体中的迁移与转化近年来,随着工业化和城市化的加速发展,大气污染日益成为我们面临的严峻挑战。

大气污染物不仅对空气质量造成严重威胁,也可能通过迁移与转化进入土壤和水体中,进一步对生态环境和人类健康构成风险。

本文将从科学角度,探讨大气污染物在土壤及水体中的迁移与转化过程。

一、大气污染物的源头与排放要了解大气污染物在土壤及水体中的迁移与转化,我们首先需要了解污染物的源头与排放。

工厂排放物、汽车尾气以及农业活动都是主要的大气污染源。

这些污染物包括颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等。

来源不同,性质各异,这决定了它们在土壤及水体中的迁移与转化行为也各有差异。

二、大气污染物在土壤中的迁移与转化1. 颗粒物的沉降和吸附颗粒物是大气污染物中最常见的一种。

当它们进入土壤中时,会通过沉降和吸附的方式留在土壤中。

颗粒物的质量和粒径大小决定了它们的迁移性。

较重的大颗粒物会很快沉降到土壤表面,对土壤质量和农作物生长产生负面影响;而较轻的小颗粒物则可以在土壤中迁移较远距离,甚至通过长距离输送形成大范围的污染。

2. 氮氧化物的转化过程氮氧化物是工业排放和农业活动中常见的大气污染物之一。

当它们进入土壤中时,会发生一系列的生物地球化学反应。

一方面,氮氧化物可能与土壤中的有机物或无机物相互作用,形成稳定的化合物,降低其迁移能力;另一方面,它们也可能通过微生物的作用,转化为其他氮化合物,如亚硝酸盐和氨盐,进一步影响土壤中的氮循环。

三、大气污染物在水体中的迁移与转化1. 溶解态污染物的扩散和溶解度一些大气污染物如氨气、二氧化硫等能够溶解在水中,形成溶解态污染物。

这些溶解态污染物可以随着水体的流动迁移,进一步扩散到其他水域。

溶解态污染物的迁移速度主要由扩散系数和水流速度决定。

另外,溶解度也会影响污染物在水中的浓度,从而影响水体生态系统的健康状况。

2. 悬浮态污染物的沉降和沉积与土壤中的颗粒物类似,大气污染物中的悬浮态颗粒物也可以通过降雨等方式沉降到水体中。

土壤有机污染物迁移与转化机制

土壤有机污染物迁移与转化机制

土壤有机污染物迁移与转化机制土壤有机污染物是指由人类活动而引起的,通过排放、溢漏等途径进入土壤中的有机化学物质。

这些污染物会对土壤环境造成严重威胁,并且可能进一步迁移到地下水或其他环境介质中,对生态系统和人类健康产生危害。

因此,了解土壤有机污染物的迁移与转化机制对于土壤污染的治理和环境保护具有重要意义。

本文将从溶解态和非溶解态两个方面来探讨土壤有机污染物的迁移与转化机制。

一、溶解态有机污染物的迁移与转化机制溶解态有机污染物主要以水溶解形式存在于土壤中。

它们的迁移与转化过程包括扩散、吸附、解吸、降解等环境过程。

具体来说:1. 扩散:溶解态有机污染物会在土壤水分的作用下发生扩散作用。

这是因为土壤孔隙中的水分分子与污染物分子之间存在着弱的相互作用力,导致有机污染物以扩散方式向周围环境迁移。

2. 吸附:当溶解态有机污染物与土壤颗粒表面发生作用时,会发生吸附现象。

这是由于土壤颗粒表面存在着一定的吸附位点,可以吸附溶解态有机污染物分子。

吸附是有机污染物在土壤中迁移过程中的重要阻碍因素。

3. 解吸:有机污染物在土壤中吸附后,有可能再次进入土壤水相中。

这是因为有机污染物与土壤颗粒之间的吸附作用是可逆的,当外界环境条件发生变化时,这些污染物可能会解吸,重新进入土壤水相。

4. 降解:溶解态有机污染物在土壤中还容易发生降解作用。

这是由于土壤中存在着一系列微生物、酶和其他催化剂,它们可以促进有机污染物的降解和转化为无害物质。

二、非溶解态有机污染物的迁移与转化机制非溶解态有机污染物是指存在于土壤固相中的化学物质,如溶解态有机物吸附在土壤颗粒表面形成的复合物。

其迁移与转化机制主要包括以下几个方面:1. 水流作用:非溶解态有机污染物的迁移与转化可以通过水流作用进行。

当土壤水分流动时,这些复合物可能会随着水的流动而迁移。

2. 土壤颗粒的碎化与运移:非溶解态有机污染物与土壤颗粒之间的相互作用受到土壤颗粒大小、形态以及土壤水分等因素的影响。

污染物迁移与转化规律研究

污染物迁移与转化规律研究

污染物迁移与转化规律研究在当今社会中,环境污染问题逐渐引起人们的关注。

环境污染主要包括空气、水和土壤污染。

其中,土壤污染是对人类健康和生态环境造成影响最大的一种污染。

土壤污染的治理需要深入研究污染物的迁移与转化规律,以便更好地管理和治理土壤污染。

一、污染物迁移规律污染物迁移是指污染物在土壤中随着水、空气和其他介质的流动,向下渗透或向周围扩散的过程。

污染物迁移规律主要受到土壤性质、污染物的物理化学性质和环境因素等影响。

1. 土壤性质土壤性质是影响污染物迁移的主要因素之一。

不同的土壤具有不同的孔隙结构和孔隙度,导致不同程度的孔隙通透性。

土壤孔隙度越大,可容纳的水量就越多,污染物易随水向下渗透。

另外,土壤的渗透率也影响着污染物的迁移速度。

渗透率越高,则污染物迁移速度越快。

此外,土壤质地、含水量、酸碱度等也会影响污染物的迁移行为。

2. 污染物的物理化学性质污染物的物理化学性质也是影响其迁移行为的重要因素之一。

不同的污染物具有不同的分子结构和化学属性,导致其在土壤中的行为迥然不同。

比如,挥发性有机物易发生挥发和扩散,而具有较高亲水性的无机物则易随水分子向下渗透。

化学性质的不同也会导致不同的物质间相互作用和沉淀,从而影响污染物的迁移速度和方向。

3. 环境因素环境因素也对污染物的迁移产生影响。

例如,降雨量、温度、风速等都可能对污染物的迁移产生影响。

降雨量会增加土壤中水的含量,使污染物向下渗透的速度变快;温度和风速高会增加污染物的气体扩散速率,加速其向空气中扩散。

二、污染物转化规律污染物转化是指污染物在土壤中经过一系列化学反应的过程。

污染物转化的过程复杂多样,包括氧化、还原、水解、热解、脱氮、脱磷等过程。

污染物的转化对其毒性和生态效应有着重要影响。

1. 氧化还原反应氧化还原反应是污染物在土壤中发生的一种重要转化反应。

在还原条件下,一些有机物可以被还原成较低毒性的产物;而在氧化条件下,有机物则会被氧化成高毒性的产物。

土壤中污染物的迁移与转化机制

土壤中污染物的迁移与转化机制

土壤中污染物的迁移与转化机制土壤在我们的生活中扮演着非常重要的角色,它是人类赖以生存的基础。

但是随着城市化的发展和人类活动的增加,土壤污染问题日益严重。

土壤中的污染物不仅会影响到人类的健康,还会影响到生态系统的平衡。

因此,了解土壤中污染物的迁移与转化机制,对于保护土壤和生态环境具有重要意义。

一、土壤中污染物的来源土壤中污染物主要来源于人类活动,包括工业生产、农业生产、城市化建设等。

在工业生产过程中,废水、废气和固体废物都会含有污染物。

农业生产中使用的化肥和农药,也会在一定程度上污染土壤。

城市化建设过程中,建筑垃圾和生活垃圾也会对土壤造成污染。

二、土壤中污染物的迁移规律土壤中污染物的迁移规律受到多种因素的影响,包括污染物的物理化学性质、土壤性质、水分、气候等。

在土壤中,污染物分为三种状态:溶解态、粘附态和固定态。

其中,溶解态和粘附态的污染物在土壤中易于迁移,而固定态的污染物则相对不易迁移。

土壤中水分的存在对污染物的迁移有着重要影响。

在干旱的环境中,由于土壤中含水量不足,污染物的迁移速度可能会变慢。

而在多雨的环境中,土壤中的水分不断补充,使得污染物的迁移速度逐渐加快。

三、土壤中污染物的转化机制土壤中污染物的转化主要包括化学转化和生物转化两种。

化学转化是指污染物在土壤中发生的化学反应。

这种转化方式一般受到土壤中物质、温度、酸碱度等因素的影响。

在土壤中,污染物可能会发生氧化、还原、水解等化学反应,从而发生转化。

而生物转化则是指微生物对污染物的分解和转化。

在土壤中,微生物数量丰富,这些微生物可以通过代谢来分解污染物,将有毒物质转化为无害物质。

四、如何控制土壤污染控制土壤污染的主要方法包括污染物源头治理、土壤修复、土壤保护等措施。

从源头上控制污染物的排放是治理土壤污染最有效的方法。

减少工业生产和农副产品使用过程中的化学物质,可以有效地减少土壤中污染物的产生和迁移。

此外,通过土壤修复和土壤保护等方式,也可以在一定程度上缓解土壤污染问题。

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第四章土壤环境化学——污染物在土壤中的迁移转化本节内容要点:土壤污染源、主要污染物,氮和磷的污染及其迁移转化,土壤的重金属污染及其迁移转化,土壤的农药污染及其迁移转化,土壤中温室气体的释放、吸收及传输等。

人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度,引起土壤质量恶化的现象即为土壤污染。

土壤与水体和大气环境有诸多不同,它在位置上较水体和大气相对稳定,污染物易于集聚,故有人认为土壤是污染物的“汇”。

污染物可通过各种途径进入土壤。

若进入污染物的量在土壤自净能力范围内,仍可维持正常生态循环。

土壤污染与净化是两个相互对立又同时存在的过程。

如果人类活动产生的污染物进入土壤的数量与速度超过净化速度,造成污染物在土壤中持续累积,表现出不良的生态效应和环境效应,最终导致土壤正常功能的失调,土壤质量下降,影响作物的生长发育,作物的产量和质量下降,即发生了土壤污染。

土壤污染可从以下两个方面来判别:(1)地下水是否受到污染;(2)作物生长是否受到影响。

土壤受到污染后,不仅会影响植物生长,同时会影响土壤内部生物群的变化与物质的转化,即产生不良的生态效应。

土壤污染物会随地表径流而进入河、湖,当这种径流中的污染物浓度较高时,会污染地表水。

例如,土壤中过多的N、P,一些有机磷农药和部分有机氯农药、酚和氰的淋溶迁移常造成地表水污染。

因此,污染物进入土壤后有可能对地表水、地下水造成次生污染。

土壤污染物还可通过土壤植物系统,经由食物链最终影响人类的健康。

如日本的“痛痛病”就是土壤污染间接危害人类健康的一个典型例子。

1)土壤污染源土壤污染源可分为人为污染源和自然污染源。

人为污染源:土壤污染物主要是工业和城市的废水和固体废物、农药和化肥、牲畜排泄物、生物残体及大气沉降物等。

污水灌溉或污泥作为肥料使用,常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。

工业及城市固体废弃物任意堆放,引起其中有害物的淋溶、释放,也可导致土壤及地下水的污染。

现代农业大量使用农药和化肥,也可造成土壤污染。

例如,六六六、DDT等有机氯杀虫剂能在土壤中长期残留,并在生物体内富集;氮、磷等化学肥料,凡未被植物吸收利用和未被根层土壤吸附固定的养分,都在根层以下积累,或转入地下水,成为潜在的环境污染物。

禽畜饲养场的厩肥和屠宰场的废物,其性质近似人粪尿,利用这些废物作肥料,如果不进行适当处理,其中的寄生虫、病原菌和病毒等可引起土壤和水体污染。

大气中的二氧化硫、氮氧化物及颗粒物通过干沉降或湿沉降到达地面,可引起土壤酸化。

自然污染源:在某些矿床或元素和化合物的富集中心周围,由于矿物的自然分解与风化,往往形成自然扩散带,使附近土壤中某些元素的含量超出一般土壤的含量。

土壤污染按性质可分为化学污染源、物理污染源和生物污染源,其污染源十分复杂。

土壤的化学污染最为普遍、严重和复杂。

2)土壤的主要污染物土壤污染物种类繁多,总体可分以下几类:(1)无机污染物,包括对动、植物有危害作用的元素及其无机化合物,如镉、汞、铜、铅、锌、镍、砷等重金属;硝酸盐、硫酸盐、氟化物、可溶性碳酸盐等化合物也是常见的土壤无机污染物;过量使用氮肥或磷肥也会造成土壤污染。

(2)有机污染物,包括化学农药、除草剂、石油类有机物、洗涤剂及酚类等。

其中农药是土壤的主要有机物,常用的农药约有50种。

(3)放射性物质,如137铯、90锶等。

(4)病原微生物,如肠道细菌、炭疽杆菌、肠寄生虫、结核杆菌等。

3)氮和磷的污染与迁移转化氮、磷是植物生长不可缺少的营养元素。

农业生产过程中常施用氮、磷化学肥料以增加粮食作物的产量,但过量使用化肥也会影响作物的产量和质量。

此外,未被作物吸收利用和被根层土壤吸附固定的养分,都在根层以下积累或转入地下水,成为潜在的环境污染物。

●氮污染:农田中过量施用氮肥会影响农业产量和产品的质量,还会间接影响人类健康,同时在经济上也是一种损失。

施用过多的氮肥,由于水的沥滤作用,土壤中积累的硝酸盐渗滤并进入地下水;如水中硝酸盐含量超过4.5μg/ml,就不宜饮用。

蔬菜和饲料作物等可以积累土壤中的硝酸盐。

空气中的细菌可将烹调过的蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐,饲料中的硝酸盐在反刍动物胃里也可被还原成亚硝酸盐。

亚硝酸盐能与胺类反应生成亚硝胺类化合物,具有致癌、致畸、致突变的性质,对人类有很大的威胁。

硝酸盐和亚硝酸盐进入血液,可将其中的血红蛋白Fe2+氧化成Fe3+,变成氧化血红蛋白,后者不能将其结合的氧分离供给肌体组织,导致组织缺氧,使人和家畜发生急性中毒。

此外,农田施用过量的氮肥容易造成地表水的富营养化。

土壤表层中的氮大部分是有机氮,占总氮的90%。

土壤中的无机氮主要有氨氮、亚硝盐氮和硝酸盐氮,其中铵盐(NH4+)、硝酸盐氮(NO3-)是植物摄取的主要形式。

除此以外,土壤中还存在着一些化学性质不稳定、仅以过渡态存在的含氮化合物,如N2O、NO、NO2及NH2OH、HNO2。

尽管某些植物能直接利用氨基酸,但植物摄取的几乎都是无机氮,说明土壤中氮以有机态来储存,而以无机态被植物所吸收。

显然,有机氮与无机氮之间的转换是十分重要的。

有机氮转变为无机氮的过程叫做矿化过程。

无机氮转化为有机氮的过程称为非流动性过程。

这两种过程都是微生物作用的结果。

研究表明,矿化的氮量与外部条件如温度、酸度、氧及水的有效量、其他营养盐等有关。

以下简单介绍土壤中氮的迁移转化过程。

假定有机氮完全被截留在土壤中达一定的深度,那么氮的迁移主要是指经过矿化过程以后的氮及加到表层土中的无机氮,并假定污水的次生流出物90%~95%的氮是NH4+,污水中可能存在天然肥料或腐败物质。

(1)在碱性条件下,进入土壤中NH4+转变成NH3,挥发至大气中,由于多数植物可吸收利用NH4+,也使一部分氮从土壤中迁出。

(2)被土壤胶体吸附,NH4+可通过离子交换作用被土壤中的黏土矿物或腐殖质吸附。

(3)硝化作用,如果土壤中有足量的含氮有机物、足量的氧、适量的碳源及必要的湿度和温度条件,就能产生硝化作用,使NH4+逐渐转化为NO2-、NO3-。

提高了氮的流动性,使之易进入土壤深处,除非被某些植物的根吸收而被截止。

土壤中硝酸盐的含量与土的深度和雨量有关。

雨量愈小,土壤表层中的硝酸盐含量愈高;在土壤深处,硝酸盐含量迅速减少。

(4)去氮作用,包括化学和微生物去氮作用。

去氮作用要有足够的能源,并有还原性物质存在;温度、pH对去氮作用也很重要。

例如,25℃以下去氮作用速度便减小,至2℃时便趋于零;pH<5时,去氮作用便中止。

去氮作用似乎是有害的,但当氮过量时,特别是在植物根部不能达到的深度就显得重要。

因此,当土壤氮污染时,去氮过程是十分有利的,而土壤用水浸泡可以造成十分有利的去氮条件。

此外,土壤的渗水作用也可使相当数量的氮流失。

要尽可能控制化学肥料的用量,避免氮污染。

图土壤中氮的迁移转化●磷污染磷是植物生长的必需元素之一。

植物摄取磷几乎全部是磷酸根离子(如H2PO4-)。

土壤的磷污染很难判断,植物缺锌往往是高磷造成的。

表层土壤中磷酸盐含量可达200 μg/g,在黏土层中可达1000 μg/g。

土壤中磷酸盐主要以固相存在,其活度与总量无关;土壤对磷酸盐有很强的亲和力。

因此,磷污染比氮污染情形要简单,只是在灌溉时才会出现磷过量的问题。

另外,土壤中的Ca2+、Al3+、Fe3+等容易和磷酸盐生成低溶性化合物,能抑制磷酸盐的活性,即使土壤中含磷量高,但作物仍可能缺磷。

由此可见,土壤磷污染对农作物生长影响并不很大,但其中的磷酸盐可随水土流失进入湖泊、水库等,造成水体富营养化。

土壤中的磷包括有机磷及无机磷。

有机磷在总磷中所占比例范围较宽,土壤中有机磷的含量与有机质的量成正相关,其含量在顶层土中较高。

土壤中有机磷主要是磷酸肌醇酯,也有少量核酸及磷酸类酯。

与磷酸盐一样,磷酸肌醇酯能被土壤吸附沉淀。

4)土壤的重金属污染●土壤的重金属污染及危害土壤本身均含有一定量的重金属元素,其中有些是作物生长所需要的微量元素,如Mn、Cu、Zn等,而有些重金属如Cd、As、Hg等对植物生长是不利的。

即使是营养元素,当其过量时也会对作物生长产生不利的影响。

同一浓度下,重金属对植物等的毒性与其存在形态有密切关系。

土壤胶体的吸附作用能抑制重金属的活性,土壤酸碱度对重金属的活性也有明显影响。

因此,土壤的重金属污染问题较为复杂。

由于采用城市污水或工业污水灌溉,使其中的有机物及重金属污染物进入农田;矿渣、炉渣及其他固体废弃物任意堆放,其淋溶物随地表径流进入农田;这些都可造成土壤重金属污染。

当进入土壤的重金属元素积累到一定程度,超过作物的需要和可忍受的程度,作物生长受到影响;或作物生长并未受害,但其产品中重金属含量超过卫生标准,就有可能对人、畜产生一定的危害。

重金属元素大多是变价元素,其存在形态与环境条件有关。

重金属在土壤中的迁移转化及生态效应均与其存在形态有关。

重金属易与环境中的有机、无机配体形成络合物,可被土壤胶体吸附,移动性小,不易被水淋溶,也不易被微生物所降解;相反,重金属可在微生物作用下转化成毒性更大的金属有机化合物。

由此可见,重金属易被土壤吸持并积累,植物和其他生物能吸收、累积重金属。

土壤一旦受到重金属污染,就很难予以彻底消除;若向地表水或地下水中迁移,可加重水体污染。

土壤生态是由地上植物以及土壤内部动物、微生物和酶所组成。

这一系统是生物物质生产、累积、分解、转化的最活跃地带,并贯穿物流与能流而形成一个开放系统。

在人为活动影响下,进入到生态系统的污染物,其数量或速度一旦超过一定的限度,不仅影响地上植物,同时也影响土壤内部生物群的变化及物质的转化。

土壤重金属污染的危害主要表现在以下几个方面:(1)影响植物生长。

实验表明,土壤中无机砷含量达12μg/g时,水稻生长开始受到抑制;无机砷为40μg/g时,水稻减产50%;含砷量为160μg/g时,水稻不能生长;稻米含砷量与土壤含砷量呈正相关。

有机砷化物对植物的毒性则更大。

(2)影响土壤生物群的变化及物质的转化。

重金属离子对微生物的毒性顺序为:Hg>Cd>Cr>Pb >Co>Cu,其中Hg2+、Ag+对微生物的毒性最强;通常浓度在1μg/g时,就能抑制许多细菌的繁殖;土壤中重金属对微生物的抑制作用对有机物的生物化学降解是不利的。

(3)影响人体健康。

土壤重金属可通过下列途径危及人体和牲畜的健康:(a)通过挥发作用进入大气;如土壤中的重金属经化学或微生物的作用转化为金属有机化合物(如有机砷、有机汞)或蒸气态金属或化合物(如汞、氢化砷)而挥发到大气中;(b)受水特别是酸雨的淋溶或地表径流作用,重金属进入地表水和地下水,影响水生生物;(c)植物吸收并积累土壤中的重金属,通过食物链进入人体。

土壤中重金属可通过上述三种途径造成二次污染,最终通过人体的呼吸作用、饮水及食物链进入人体内。

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