土壤污染与防治

土壤污染与防治土壤污染的概念、污染物（重金属、农药和固体废物）的来源及其危害土壤净化污染物的过程土壤污染的防治措施。内容提要第一节土壤污染的概念一、土壤污染的概念土壤污染直接的影响是土地生产力的下降；通过土壤-植物-动物-人体食物链的污染，危害人体健康、威胁人类生存；土壤污染还危害其他环境要素如水体，大气等。土壤污染是指进入土壤中的有害、有毒物质超出土壤的自净能力，导致土壤的物理、化学和生物学性质发生改变，降低农作物的产量和质量，并危害人体健康的现象。中国重金属污染耕地总计：2000万公顷中国有机物污染农田总计：6000万公顷据报道人类活动向土壤施加有害物质，是加速土壤污染，引起土壤环境质量恶化加剧的主要原因。二、土壤污染的原因导致土壤污染人类活动：工农业生产、生活废弃物排放，如开矿、冶炼、化工生产、施肥等等。土壤发生污染是由于进入土壤的污染物净积累。•土壤自净作用：指进入土壤的污染物，在土壤矿物质、有机质和土壤微生物的作用下，经过一系列的物理、化学及生物化学反应过程，降低其浓度或改变其形态，从而消除或降低污染物毒性的现象。《国民经济和社会发展第十一个五年计划纲要》决定从2006年起“开展全国土壤污染现状调查，综合治理土壤污染”。2006年7月18日，国家环保总局组织召开全国土壤污染状况调查视频会议，全国土壤污染状况调查7月18日在北京启动。全国土壤现状调查及污染防治项目由环保总局和国土资源部共同承担，包括八个专题，总经费预算约为10亿元，将在除台湾省和港澳地区以外的各省、自治区、直辖市所辖全部陆地国土展开，计划在三年半左右的时间完成。全国土壤污染状况调查三、土壤污染的定量化如何判断土壤受到了污染？污染严重程度多少？方法：1.定量方法•生物--土壤系统法•化学法•背景值法•土壤污染指数法生物－土壤系统法：以植物从土壤中吸收污染物后，其可食部分污染物含量达到食品卫生标准，或产量因污染而减少10％时的土壤污染物浓度为土壤污染临界值，超过该值为污染；化学法：是在生物--土壤系统法的基础上建立起来的。利用“土壤污染临界值”的概念，直接取其“临界值”的测定方法与指标（土壤全量或有效量），判断土壤是否受污染，或进行污染等级的划分；背景值法：建立在环境背景值的统计基础上，能反映出环境变异的数量特征（以土壤背景值加二倍标准差为临界值）。在实践中使用较多。但不能反映出生物适应能力因环境和自身长势而变异的影响；土壤背景值：未受到人类活动影响的土壤本身的化学元素组成。土壤污染指数法：按污染物的污染指数（土壤中污染物的实测浓度与其污染临界浓度的比值）来划分污染程度。上述四种方法中，最基本的依据是土壤污染临界值和背景值，而土壤污染临界值至今只有极少数的标准，亟待研究。即当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，而给生态系统造成了危害，此时才能被称为污染。土壤污染“定量化”概念：根据土壤环境质量的功能和保护目的，将我国土壤划分为三类：2.土壤（环境）质量标准Ⅰ类，主要适用于国家规定的自然保护区、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其它保护地区的土壤，土壤质量基本上保持自然背景值；Ⅱ类，主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染；Ⅲ类，主要适用于林地土壤及污染物容量较大地高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤(蔬菜地除外)，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。将土壤质量标准分为三级：一级标准为保护区域自然生态，维持自然背景的土壤环境质量的限制值；二级标准为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值；三级标准为保障农林业生产和植物正常生长地土壤临界值。执行：I类土壤环境质量执行一级标准；II类土壤环境质量执行二级标准；III类土壤环境质量执行三级标准。土壤环境质量标准(GB15618-1995)(mg/kg)级别123土壤pH自然背景6.56.5-7.57.56.5Cd0.200.300.300.601.0Hg0.150.300.501.01.5As水田1530252030As旱地1540302540Cu农田等3550100100400Cu果园-150200200400Pb35250300350500Cr水田90250300350400Cr旱地90150200250300Zn100200250300500Ni40405060200宁波市江东等五个蔬菜基地土壤的重金属含量（mg/kg)元素铜锌铅镉铬含量范围17.3-50.759.5-194.319.0-63.50.035-0.29847.3-68.4平均值33.3110.343.40.19454.6土壤背景值21.188.226.70.10055.0引自：陆针松等，土壤环境、施肥与农产品品质的关系温州市城郊兴通桥等六个蔬菜基地土壤的重金属含量（mg/kg)元素铜锌铅镉含量范围29.5-64.1215.3-1552.455.9-411.61.08-15.6平均值41.5575.6143.64.1土壤背景值22.491.138.80.14土壤环境质量标准（II级）502002500．3引自：王亮等，温州市城郊污灌对土壤和蔬菜品质的影响杭州市城郊转塘等十一个蔬菜基地土壤的重金属含量（mg/kg)元素铜锌铅含量范围18.5-55.256.3-177.018.9-52.3平均值33.8107.833.8土壤背景值18.5276.9116.83土壤环境质量标准（II级）50200250引自：谢正苗等，杭州市郊菜园土部分重金属污染状况的调查研究第二节土壤污染物的来源及危害工业污染源：交通运输污染源：农业污染源：生活污染源：土壤中污染物的来源具有多源性，主要是工业“三废”，化肥农药、城市污泥、垃圾等。1.土壤中污染物的来源土壤污染源工业区周围工业“三废”、污水灌溉等农业生产本身产生的，农药和化肥，动物废弃物等尾气等生活垃圾、废水等废弃物无机污染物:有机污染物:有害微生物：三大类土壤污染物：2.土壤污染物的种类进入土壤中并影响土壤正常功能的物质，即会改变土壤的成分，降低农作物的数量和质量，有害人体健康的物质，统称土壤污染物质。重金属、非金属、放射元素、无机酸碱等有机农药、石油、酚类等污染病虫害等重金属在当前环境污染研究中，重金属主要指标汞、镉、铅、铬、铜、锌。类金属砷和非金属氟也包括其中。重金属元素对土壤的污染特点：不移动、不微生物分解,通过食物链积累。重金属主要通过采矿、冶炼、污灌、污泥、施肥、大气沉降等流失到环境中。城镇垃圾农用控制标准值总镉，3mg/kg总汞，5mg/kg总铅，100mg/kg总铬，300mg/kg总砷，30mg/kg总氮(N)0.5%总磷（P2O5)0.3%总钾(K2O)1.0%农用污泥污染物控制标准值(mg/kg干污泥）pH6.5pH≥6.5Cd520Hg515Pb3001000Cr6001000As7575Cu250500Zn5001000Ni100200我国无公害蔬菜卫生指标(重金属)重金属最高残留限量（mg/kg）汞0．01砷0．5铅0．2镉0．05宁波市部分蔬菜基地蔬菜重金属污染情况调查（陆正松等，2000年，内部资料）0102030405060708090蔬菜重金属污染面积占调查数的%铜锌铅镉铬重金属轻污染中污染重污染0.20.0500.10.20.30.40.50.60.70.80.9蔬菜重金属含量(mg/kg)莴苣小青菜大白菜甘蓝葫芦标准蔬菜品种(春季)铅镉温州市部分蔬菜基地蔬菜重金属污染情况调查（王亮等，2000年，内部资料）上海市蔬菜地土壤重金属累积情况(2003-2004年调查结果)上海市蔬菜地土壤Hg累计分布情况(2003-2004年调查结果)上海市蔬菜地土壤Cd累计分布情况(2003-2004年调查结果)上海市蔬菜地土壤Zn累计分布情况(2003-2004年调查结果)农药农药是指用于防治、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草和其他有害生物以及有目的地调节植物、昆虫生长的化学合成的或者来源于生物、其他天然物质的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂。有机氯农药、重金属制剂、有机磷农药、氨基甲酸脂类杀虫剂、除草剂等在土壤中积累，引起土壤污染。进入土壤中的农药通过吸附与解吸、径流与淋溶、挥发与扩散等过程，可从土壤中转移和消失，但往往会造成生态环境的二次污染。化肥建国初到2005年，化肥用量从1.3万吨增加到4146.4万吨,增长了3000多倍.2005年化肥用量中,氮肥2126.5万吨,磷肥690.5万吨,.农业高强度投入浙江省化肥用量持续超过90万吨(纯养分),每公顷耕地用量达到了570多公斤，远远超出了国际上认可的维持土壤持续利用所允许化肥用量临界值（225公斤/公顷）,氮肥利用率仅35%左右，与发达国家的50%-60%相比差距很大,每公斤氮素的水稻生产力不及产量水平相当的日本和韩国的1/2。年浙江省肥料消费量（2006，万吨）总量（纯养分）：93.98氮肥（N）：55.41磷肥（P2O5）：12.19钾肥（K2O）：7.74复合肥：18.63农作物播种面积05001000150020002500300035004000450050001990年1995年1997年1998年1999年2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年（千公顷）每公顷播种面积化肥施用量（折纯）0501001502002503003504004501990年1995年1997年1998年1999年2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年公斤浙江省农作物播种面积变化动态浙江省每公顷播种面积化肥用量变化动态浙江省单位面积化肥用量与国内若干省份比较省份耕地面积施肥量（公斤/公顷）排名省份播种面积施肥量（公斤/公顷）排名福建8501福建4921广东6254江苏4465浙江5926上海35710天津48010浙江33213吉林24820湖南26320青海10230青海14731全国367.0-全国307.0-2006年浙江省耕地面积2390万亩,作物播种面积4272.6万亩地区按耕地面积化肥用量（公斤/公顷）人均耕地（公顷/人）全世界97．10．239北美和中美洲97．10．589亚洲141．10．129欧洲85．10．242所有发达国家86．0浙江省614*、464**0.036中国410浙江省单位耕地面积化肥用量与世界若干地区比较（1997）浙江省单位耕地面积化肥用量与世界若干国家比较（2005）地区单位耕地面积化肥用量（公斤/公顷）人均耕地（公斤顷/人）美国1070.713日本3250.032法国2250.316德国2320.144荷兰4590.059英国3000.104浙江省5920.036部分肥料中的重金属含量重金属含量(mg/kg)肥料种类砷铅铬镉过磷酸钙22.1-51.341.5-170.439.9-464.00.2-1.9磷矿粉13.5-90.1202.8-48639.8-49.81.6-5.8钙镁磷肥6.2-1057.2-四堡污泥17．599．63583．3垃圾-50000--畜禽粪便Cu、Zn、As等固体废物城市生活垃圾有害有毒固体废物（即危险废物，包括医院垃圾、废树脂、药渣、含重金属污泥、酸和碱废物等）无毒无害固体废物（不含放射性物质的粉煤灰、建筑垃圾等）。固体废物是固态或半固态废弃物的总称。三大类：其中前两类固体废物的任意排放会严重污染和破坏环境。3.土壤污染的危害•造成减产、导致严重的直接经济损失•导致食物品质下降•通过食物链危害人体健康•导致其他环境（大气、地表水、地下水污染，生态系统退化等）问题第三节土壤组成和性质对污染物毒性的影响土壤的组成和性质决定土壤具有一定的净化能力。土壤的净化能力是有限的，当进入土壤的污染物质数量和速度超过了土壤的净化能力时，污染物在土壤中积累，危害作物的正常生长发育，通过食物链会直接影响人类健康。土