土壤污染及其治理

土壤污染与防治1土壤污染现状与特点耕地土壤2006年全国受污染的耕地约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆存占地和毁田200万亩，合计约占耕地总面积的1/10以上。全国每年因重金属污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元。2土壤污染现状与特点城市土壤经济发达的地区土壤不同程度地受到重金属（如Pb、Cu、Zn、Cr等）、持久性有机污染物（如PAHs、PCBs等）和挥发性有机污染物（如石油烃、溶剂、助剂、苯系物、苯酚类等）的污染，主要分布在工业企业（包括搬迁、遗弃的场地）及其周边土壤。3土壤污染现状与特点矿区土壤矿产资源的开采、冶炼和加工造成的土地破坏和土壤污染相当严重。据估计，我国受石油污染的土壤面积达500万公顷，受工业废渣污染的农田已超过10万公顷，累计工矿破坏土地约400万公顷，其中受采矿污染的土壤面积至少有200万公顷。4土壤污染现状与特点污染的特点具有隐蔽性和滞后性累积性不可逆转性难治理性污染的总体情况污染的面积在增加污染物种类在增加污染的类型在增加污染物的含量在增加5土壤污染物来源对土壤产生不良影响的重要污染物有重金属、POPs、农药、石油、放射性物质、病原微生物等。土壤污染物主要来自污染的大气沉降，污水灌溉，工业废渣和城市垃圾，以及农药施用等。61.污水灌溉废水中含有铬、铅、砷、挥发酚、氰化物、石油类、氨氮等有毒有害物质2.大气污染工业活动排放的废气和颗粒物通过干、湿沉降的方式对土壤造成严重污染73.农药化肥的施用84.固体废物（工业固废和城市垃圾）9土壤是自然环境要素的重要组成之一，它是处在岩石圈最外面的一层疏松的部分，具有支持植物和微生物生长繁殖的能力，被称为土壤圈。土壤圈处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是联系有机界和无机界的中心环节。土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系。土壤由固相（矿物质、有机质）、液相（水分、溶液）和气相（空气）等三相物质四种成分组成。按重量计，矿物质可占固相部分的95%以上，有机质约占5%左右。按容积，土壤液相、气相容积共占三相组成的50%，矿物质约占38%，有机质约占12%。土壤的组成：固体部分（50%）孔隙部分1无机体45%，即矿物质（最多）2有机体5%（有机质，土壤生物）（最少）3液体——水分25%孔隙部分4气体——空气25%从化学元素看常量元素：C、H、O、Si、N、P、K、S、Al、Fe、Ca、Mg12种微量元素：B、Cl、Cu、Mn、Mo、Na、V、Zn8种土壤的组成：15土粒毛管上升水示意图地下水位毛细管水CompanyLogo2.土壤的物理性质土壤剖面：从地面垂直向下的土壤纵断面。16CompanyLogo土壤具有两个重要的功能一是土壤作为一项极其宝贵的自然资源，是农业生产的基础，二是土壤对于外界进入的物质具有同化和代谢能力。由于土壤具有这种功能，所以人们肆意开发土壤资源，同时将土地看作人类废物的垃圾场，而忽略了对土地资源的保护。一、土壤污染的定义（一）土壤背景值土壤背景值是指未受或少受人类活动，特别是人为污染影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。研究土壤背景值具有重要的实践意义:因为污染物进入土壤环境之后的组成、数量、形态和分布变化，都需要与环境值比较才能加以分析和判断，所以土壤背景值是土壤环境质量评价，特别是土壤污染综合评价的基本依据；是研究和确定土壤环境容量，制定土壤环境标准的基本数据；也是研究污染元素和化合物在土壤环境中的化学行为的依据。一、土壤污染的定义（二）土壤环境容量土壤环境容量是针对土壤中的有害物质而言的。它是指在人类生存和自然生态不致受害的前提下，土壤环境单元所容许承纳的污染物质的最大数量或负荷量。简而言之，土壤环境容量实际上是土壤污染起始值和最大负荷值之间的差值。（二）土壤环境容量土壤环境容量能够在土壤环境质量评价，制订污水灌溉水质标准、污泥施用标准、微量元素累积施用量等方面发挥作用。土壤污染是指加入土壤的污染物超过土壤的自净能力，或污染物在土壤中积累量超过土壤基准量，而给生态系统乃至人类造成危害的现象。土壤环境中污染物的输入、积累和土壤环境的自净作用是两个相反而又同时进行的对立、统一的过程，在正常情况下，两者处于一定的动态平衡。（三）土壤污染的定义一、土壤污染的定义（三）土壤污染的定义从土壤污染概念来看，判断土壤发生污染的指标：一是土壤自净能力，二是动植物直接、间接吸收而受害的临界浓度。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：一是土壤背景值（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。二是生物指标，土壤中某有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。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）26土壤的自净能力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，固相中的胶态物质——土壤胶体又具有很强的表面吸附能力，因而，进入土壤中的难溶性固体污染物可被土壤机械阻留，而可溶性污染物又可被土壤水分稀释从而使得毒性减小，或被土壤固相表面吸附（指物理吸附），也可能随水迁移至地表水或地下水层；某些污染物可挥发或转化成气态物质在土壤孔隙中迁移、扩散，有时甚至迁移入大气。这些净化作用都是物理过程。272.物理化学净化作用指污染物的阳、阴离子与土壤胶体上原来吸附的阳、阴离子之间的离子交换吸附作用。污染物的阳、阴离子被交换吸附到土壤胶体上，降低了土壤溶液中这些离子的浓度，并相对减轻了有害离子对植物生长的不利影响。一般土壤中带负电荷的胶体较多，因此，一般土壤对阳离子或带正电荷的污染物的净化能力较强。283.化学净化作用凝聚与沉淀反应、氧化还原反应、配合—螯合反应、酸碱中和反应、置换反应、水解、分解和化合反应，或者由太阳辐射能和紫外线等能流引起的光化学降解作用等。通过这些化学反应，污染物或者转化成难溶性、难解离性物质而危害程度和毒性减小，或者分解为无毒物或营养物质，这些净化作用统称为化学净化作用。294.生物净化作用土壤中存在着大量依靠有机物生活的微生物，如细菌、真菌、放线菌等，它们有氧化分解有机物的巨大能力。当进入土体后，污染物在这些微生物体内酶或分泌酶的催化作用下，会发生各种各样的分解反应，这些反应统称为生物降解作用，这是土壤环境自净作用中最重要的净化途径之一。30（一）土壤环境污染物土壤环境污染物：把输入到土壤环境中的足以影响土壤环境正常功能，降低作物产量和生物学质量，有害于人体健康的物质，统称为土壤环境污染物质。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。31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。32CompanyLogo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、稠环芳烃、洗涤剂，以及有害微生物、高浓度耗氧有机物等；有机氯农药、有机汞制剂、稠环芳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。33（二）土壤环境污染源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。而引起的大面积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。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。34二、土壤污染的类型和来源（一）土壤污染物的分类1.化学污染物2.物理污染物3.生物污染物4.放射性污染物二、土壤污染的类型和来源（二）污染物的来源1.污水灌溉2.酸雨和降尘3.化肥农药4.固体废物5.汽车尾气三、土壤污染的特点土壤污染的特点主要有四个：首先，是具有隐蔽性和滞后性。其次，是具土壤污染有累积性和地域性。第三，是土壤污染具有不可逆性。第四，是土壤污染治理的艰难性。四、土壤污染的危害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。四、土壤污染的危害植物从土壤中选择吸收必须的营养物，同时也被动地、甚至被迫地吸收土壤释放出来的有害物质。土壤污染主要是通过它的产品—植物表现其危害。四、土壤污染的危害土壤污染的危害主要有以下：1.土壤污染导致食物品质不断下降2.土壤污染危害人体健康3.土壤污染导致严重的经济损失4.土壤污染导致其他环境问题土壤污染及其治理第二节土壤污染及治理第二节土壤污染及治理一、我国土壤污染现状1.土壤重金属污染污水灌溉是我国土壤重金属污染的主因。据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万hm2的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。第二节土壤污染及治理一、我国土壤污染现状2.土壤有机污染六六六和DDT作为高残留率农药于1983年已停止生产，随着时间的推移，土壤中已几乎检测不到这两种剧毒农药的残留，但在鱼类身上检测出的含量却比土壤中高出了近100倍，而到了夜鹭、白鹭的鸟卵中，这个含量被放大了100～200倍。第二节土壤污染及治理一、我国土壤污染现状3.土壤的放射性污染随着核技术在工农业、医疗、地质、科研等各领域的广泛应用，越来越多的放射性污染物进入到土壤中，这些放射性污染物除可直接危害人体外，还可以通过生物链和食物链进入人体，在人体内产生内照射，损伤人体组织细胞，引起肿瘤、白血病和遗传障碍等疾病。第二节土壤污染及治理一、我国土壤污染现状4.汽车尾气对土壤的污染汽车尾气中的含铅物质对土壤的污染逐渐加重，在道路两侧尤为严重。铅污染主要集中在表层30厘米的土壤，而这一深度往往正是农作物根系生长的深度，这直接导致蔬菜等农作物中铅含量严重超标。第二节土壤污染及治理二、土壤污染治理第二节土壤污染及治理二、土壤污染治理（二）土壤污染治理措施1.科学地进行污水灌溉2.合理使用农药，重视开发高效低毒低残留农药3.合理施用化肥，增施有机肥4.施用化学改良剂第二节土壤污染及治理二、土壤污染治理（三）土壤修复技术20世纪70年代后期，以土壤环境化学为基础的土壤治理技术应运而生。这项技术不仅对土壤污染进行治理使其不危及人类健康，更着力于恢复土壤的功能，因而名为土壤修复技术。第二节土壤污染及治理（三）土壤修复技术土壤修复利用物理、化学、数学、生物、信息和管理等科学技术原理和方法，主要研究土壤污染监测与诊断，污染土壤中污染物时空分布、环境行为及形态效应；研究污染土壤生态健康风险和环境质量指标；研究污染物容纳、遏制、消减，净化方法及其过程和机理；研究土壤修复的安全性、稳定性及标准；研究修复后提供污染土壤及其修复过程的风险评估方法和标准，创建土壤污染控制和修复理论、方法和技术及其工程应用于管理开发，为土壤资源可持续利用、农产品安全、环境保护、人类健康保障提供理论、方法、技术及工程示范。第二节土壤污染及治理（三）土壤修复技术土壤污染修复包括物理修复、化学修复和生物修复。