环境科学概论4

第一节、 第一节、土壤污染与净化
关于土壤污染的概念 迄今还没有统一的提法。 美国肯珀（Kemper W.D.）认为，当加入土壤中的物质数量大到 足以妨碍土壤的正常功能时，就认为土壤被污染了。任何降低作 物或土壤水分的数量或质量的物质被称为污染物。按照它的含意， 按照它的含意， 按照它的含意 土壤次生盐渍化、沙化、酸化、侵蚀等都应属于土壤污染范围。 土壤次生盐渍化、沙化、酸化、侵蚀等都应属于土壤污染范围。 日本馆稔等人认为，土壤污染是由于化学物质的侵入而损害了土 壤的健全机能。虽然他提出的概念较简练，但所指的“化学物质” 含意广泛，既可理解为有毒有害的化学物质，也可理解为所有的 化学物质，但不一定都造成污染。
土壤污染与净化过程关系
在土壤中，污染物的累积和净化是同时进行的， 在土壤中，污染物的累积和净化是同时进行的，是两种相反作用的对 立统一过程，两者处于一定的平衡状态。 立统一过程，两者处于一定的平衡状态。 如果输入土壤的污染物质其数量速度超过了土壤的净化作用速度，打 破了积累和净化的自然动态平衡，就使积累过程逐渐占居了优势。当污 染物质积累达到了一定的数量，就必须导致土壤正常功能的失调，使土 壤质量下降，开始影响植物生长发育，并通过植物吸收，通过食物最终 影响到人体，这种现象即属于土壤污染 这种现象即属于土壤污染。 这种现象即属于土壤污染 如果污染物进入土壤的速度和数量，尚未超过土壤的净化能力，虽然土 壤中已含有污染物，但不致影响土壤的正常功能和植物的生长和发育， 而且植物体内的污染物含量维持在食用标准之下，不会影响到人体健康。
一、土壤中污染物的来源
土壤污染的发生是与土壤的特殊地位和功能相联系的： 土壤是农业生产的劳动对象，为从土壤中获取更多的生物量并提高其质量， 人们不断施入肥料（有机或无机肥料）、农药 肥料（ 肥料 有机或无机肥料） 农药，并进行灌溉，使大量的物 质进入土壤，在土壤中逐渐累积造成污染。 近代大型工矿企业，在生产中排出大量的“三废”物质，通过大气、水、 “三废”物质 固体废渣的形式进入土壤，这些物质是土壤本身所没有的，成为造成土壤 局部污染的重要来源。 由于水体污染，当引水进行农田灌溉时，通过水间接地将污染物带入土壤 通过水间接地将污染物带入土壤， 通过水间接地将污染物带入土壤 一般使污染物在土壤表层累积，而造成土壤污染。 土壤历来作为废弃物的处理场所，废弃物 废弃物的倾倒使大量污染物质进入土壤。 废弃物
一、重金属元素在土壤环境中的迁移转化（续） 重金属元素在土壤环境中的迁移转化（
重金属在土壤中的行为特征 从环境化学角度看，土壤类型、土壤利用方式和土壤理化性状都能引起 重金属动态的差异，从而影响重金属的迁移转化和作物为重金属的吸收。 从化学性质看，重金属大多属于周期表中过渡元素，其原子具有特有的 电子构型，重金属的价态变化和反应深受土壤氧化还原电位的影响。氧 化还原反应改变了金属元素和化合物的溶解度，从而使各种重金属在不 各种重金属在不 同氧化还原条件下迁移能力差异较大。 同氧化还原条件下迁移能力差异较大。 重金属在土壤中一般迁移转化规律 一般取决于重金属在土壤中的存在形态、含量以及环境条件等因素。 一般取决于重金属在土壤中的存在形态、含量以及环境条件等因素。 土壤胶体对重金属的吸附；重金属的配位作用；土壤中重金属的沉淀与 溶解
具体地说，污染物质系指与人为活动有关的各种对人 污染物质系指与人为活动有关的各种对人 体和生物有害的物质，包括化学农药、重金属、 体和生物有害的物质，包括化学农药、重金属、放射 性元素、病原菌等。 性元素、病原菌等。 土壤污染则是指这些污染物质进入土壤， 土壤污染则是指这些污染物质进入土壤，并在土壤中 不断累积，引起土壤的组成、结构和功能的变化， 不断累积，引起土壤的组成、结构和功能的变化，从 而影响植物的正常生ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ和发育，以致在植物体内积累， 而影响植物的正常生长和发育，以致在植物体内积累， 使作物产量和质量下降，最终影响人体健康。 使作物产量和质量下降，最终影响人体健康。
第三节 土壤中污染物质的迁移转化规律
一、重金属元素在土壤环境中的迁移转化 土壤本身含有一定量的重金属元素，很多是作物生长所需的微 量营养元素。但当重金属元素积累的浓度超过作物需要和可忍受程 当重金属元素积累的浓度超过作物需要和可忍受程 表现出受毒害症状， 度，表现出受毒害症状，或作物生长尚未受害但产品中某种重金属 元素含量超标，造成对人畜的危害，此时认为土壤被重金属污染。 元素含量超标，造成对人畜的危害，此时认为土壤被重金属污染 重金属的迁移转化是指重金属元素在自然环境中空间位置的移 动和存在形态的转化，以及由此引起的富集和分散问题。 动和存在形态的转化，以及由此引起的富集和分散问题。 重金属在土壤中的行为特征 重金属在土壤中一般迁移转化规律
第二节、 第二节、土壤污染的发生类型
根据土壤污染发生的途径，可把土壤污染类型归纳如下： （一）水体污染型 污染源是指受污染的地面水体（工业废水和城市污水），所含的 污染物质异常复杂，必须追溯调查水体污染源。污染物质大多以 污水灌溉形式从地面进入土体，一般集中于土壤表层。但随着污 水灌溉时间的延长，某些污染物质可能自上部向土体下部扩散和 迁移，以至达到地下水，这是土壤污染的最主要发生类型。它的 这是土壤污染的最主要发生类型。 这是土壤污染的最主要发生类型 特点是沿河流或干渠呈树枝状或呈片状分布。 特点是沿河流或干渠呈树枝状或呈片状分布。
关于土壤净化的概念
◆土壤净化能力的强弱，取决于土壤性质及组成的综合作用，也与化学物 土壤净化能力的强弱，取决于土壤性质及组成的综合作用， 土壤净化能力的强弱 质本身的组成和特性有关，同时还受气候及其他环境条件的影响。 质本身的组成和特性有关，同时还受气候及其他环境条件的影响。 ◆土壤净化功能 土壤净化功能（土壤—植物系统的净化功能）主要由下述要素构成 主要由下述要素构成： 土壤净化功能 主要由下述要素构成 绿色植物根系的吸收、转化、降解和生物合成作用；土壤中细菌、真菌等 微生物区系的降解、转化和生物固定作用；土壤中有机、无机胶体及复 合胶体的吸收、络合和沉淀作用；土壤的离子交换；土壤和植物的机械 阻留作用；土壤中气体扩散作用等。 ◆对于不同的污染物，土壤 植物系统的净化机理、能力和过程是不同 对于不同的污染物， 植物系统的净化机理、 对于不同的污染物 土壤—植物系统的净化机理 的。例如：在温暖的植物生长季节，对生物可降解的有机污染物来说， 前三个要素起主要作用；对无机盐类、营养元素及重金属等污染物，则 以生物作用和离子交换作用等起主要作用；对那些易挥发的或可以转化 为气态的污染物，则以最后一项起主导作用。
表4-1 土壤主要污染物质
污染物种类 汞（Hg） 镉（Cd） 无 重 机 金 属 污 铜（Cu） 锌（Zn） 铬（Cr） 铅（Pb） 镍（Ni） 砷（As） 染 放射性元素 物 其 他 有机农药 有机 污染 物 酚 3，4—苯并芘 石油 洗涤剂 有害微生物 硒（Se） 铯（Cs137） 锶（Sr90） 氟（F） 盐类、碱类 酸类 主要污染源 制碱、汞化物生产等工业废水和污泥，含汞农药，金属汞蒸汽 冶炼、电镀、染料等工业废水，污泥和废气，肥料杂质 冶炼、铜制品生产等废水、废渣和污泥，含铜的农药 冶炼、镀锌、纺织等工业废水、污泥和废渣，含锌农药、磷肥 冶炼、电镀、制革、印染等工业废水和污泥 颜料、冶炼等工业废水，汽油防爆燃烧排气，农药 冶炼、电镀、炼油、染料等工业废水和污泥 硫酸、化肥、农药、医药、玻璃制造等工业废水和废气、冶炼 电子、电器、油漆、墨水等工业的排出物 原子能、核动力、同位素生产等工业废水和废渣，大气层核爆炸 原子能、核动力、同位素生产等工业废水和废渣，大气层核爆炸 冶炼、氟硅酸钠、磷酸和磷肥等工业废气、肥料 纸浆、纤维、化学等工业废水 硫酸、硝酸、盐酸、石油化工、酸洗、电镀等工业废水、大气降雨 有机氯、有机磷、有机汞、农药生产和使用，除草剂 炼焦、炼油、化肥、农药生产等的工业废水 石油、炼焦等工业废水废气 石油开采、炼制、运输 城市污水、机械加工洗涤废水 厩肥、城市污水、污泥
关于土壤净化的概念
广义上讲：土壤净化过程是指某些性质不同的污染物进入土壤后， 土壤净化过程是指某些性质不同的污染物进入土壤后， 土壤净化过程是指某些性质不同的污染物进入土壤后 通过挥发、扩散、分解等作用，逐步降低污染物浓度，减少毒性 或经沉淀、胶体吸附等作用使污染物发生形态变化，变为难以被植 物利用的形态存在于土体中，暂时退出生物小循环，脱离食物链 或通过生物和化学降解，污染物变为毒性较小或无毒性甚至有营养 的物质 或在土体中发生形态变化，而被分解气化、迁移至大气中 狭义的讲：土壤净化过程， 狭义的讲：土壤净化过程，则主要指生物和化学的降解作用
土壤污染的发生类型（ 土壤污染的发生类型（续）
（四）固体废物污染型 在土壤表面堆放或处理固体废物和废渣，通过大气扩 散或降水淋滤，使周围地区的土壤受到污染。 应注意到，土壤污染往往是多源性的 土壤污染往往是多源性的。为了预测和 土壤污染往往是多源性的 防治土壤污染的发生，必须很好认识土壤污染物质， 特别是对环境污染直接或潜在威胁最大的污染物质， 如化学合成农药和重金属等。
第四章 土壤环境
土壤是环境的重要组成要素，它是由固、液、气三相 物质组成的，介于生物界与非生物界之间的特殊物质 体系。进行着复杂的物质与能量的转换过程。因此， 土壤在整个环境中具有特殊的作用。本章主要内容： 第一节、 第一节、土壤污染与净化 第二节、 第二节、土壤污染的发生类型 第三节、 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 第四节、
二、农药化肥在土壤环境中的迁移转化
农药在土壤环境中的吸附和降解 影响农药在土壤中行为的因素 农药的水、气作用 土壤对农药的吸附作用 主要吸附作用有：离子交换，配位体交换，氢键结合，质子化作用等 农药在土壤中的降解作用 有光化学降解，化学降解，微生物降解等 化学肥料在土壤中的转化 土壤中氮肥的转化 土壤中有机氮的矿化作用 土壤中氮的保持、固定和损失 土壤中磷、钾的形态和转化
土壤污染的发生类型（ 土壤污染的发生类型（续）
（二）大气污染型 土壤污染物质来自被污染的大气。其特点是以大气污染源为中心， 土壤污染物质来自被污染的大气 呈椭圆状或条带状分布，长轴沿主风向伸长。其污染面积和扩散距 离取决于污染物质的性质、排放量及其存在形式。大气污染物除 大气污染物除 SO2等外 ，主要是重金属、 放射性尘埃等。大气污染土壤的污染物 等外，主要是重金属、放射性尘埃等。 质 主 要 集 中 于 表 层 （ 0—5cm ） ， 耕 作 土 壤 则 集 中 于 耕 层 （ 0— 20cm）。 ） （三）农业污染型 污染物质主要来自城市垃圾、厩肥、污泥、化肥、农药。 污染物质主要来自城市垃圾、厩肥、污泥、化肥、农药。污染特种 类和污染的轻重与土壤的利用方式和耕作制度有关。主要污染物质 为农药和重金属。在土体的表层或耕层累积，它的分布比较广泛。