1、第二節(jié) 土壤環(huán)境污染主要污染源有如下四個方面：化肥和農(nóng)藥的殘留物；廢物（廢渣、污水和垃圾等）帶來的大量有機和無機污染物質(zhì)；大氣或水體中的污染物質(zhì)的遷移、轉(zhuǎn)化進入土壤；自然界中某些元素的富集中心或礦床周圍，往往形成自然擴散暈，元素的含量超出一般土壤的含量范圍。土壤污染源和污染物 土壤中的污染物質(zhì)與大氣和水體中的污染物質(zhì)很多是相同的，其污染物主要種類有：有機物質(zhì)，數(shù)量較大而又比較重要的是化學(xué)農(nóng)藥（有機氯和有機磷）；氮素和磷素化學(xué)肥料；重金屬，如砷、鎘、汞、鉻、銅、鋅、鉛等；放射性元素如銫、鍶等。有害微生物類如腸細菌、炭疽桿菌、破傷風(fēng)桿菌、腸寄生蟲（蠕蟲）、霍亂弧菌、結(jié)核桿菌等。 對土壤的化學(xué)污染物

2、作歸納，主要有有機物、無機鹽類、重金屬類和農(nóng)藥。 一般有機物容易在土壤中發(fā)生生物降解，無機鹽類易被植物吸收或淋溶流失，兩者在土壤中滯留時間較短。重金屬類和農(nóng)藥類化合物成為土壤的主要化學(xué)性污染物。 重金屬中的汞、鎘、砷、鉛、鉻等進入土壤后可以被作物吸收積累，間接危害人畜健康，同時也可使土壤中野生動物受害或轉(zhuǎn)入水體危及魚類。 不合理施用化學(xué)農(nóng)藥，如歸屬于多氯聯(lián)苯（PCB）、多環(huán)芳烴（PAN）類的有機氯農(nóng)藥，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易為土壤微生物所降解，在土壤中殘留時間很長，被作物吸收再經(jīng)過各種生物之間轉(zhuǎn)移、濃縮和積累，可使農(nóng)藥的殘毒直接危害人體的健康。土壤的自凈作用 污染物質(zhì)進入土壤改變其物質(zhì)組成，破壞物

3、質(zhì)原有的平衡，造成土壤污染。同時，土壤也顯示出自凈能力。即：通過在土壤環(huán)境中發(fā)生物理、物理化學(xué)、化學(xué)和生物化學(xué)等一系列反應(yīng)過程，促使污染物質(zhì)逐漸分解或消失。具體地說，土壤的自凈能力主要來自于：1。土壤顆粒物層對污染物有過濾、吸附等作用，2。土壤微生物強大生物降解能力，3。土壤本身對酸堿度改變具有相當(dāng)緩沖能力以及大量的土壤膠體表面能降低反應(yīng)的活化能，成為很多污染物轉(zhuǎn)化反應(yīng)的良好催化劑。4。土壤空氣中的氧可作為氧化劑，土壤水分可作為溶劑，這些都是土壤的自凈因素。 土壤的凈化能力決定于土壤的物質(zhì)組成和土壤環(huán)境其他特性，也和污染物的種類和性質(zhì)有關(guān)。不同土壤的凈化能力不同，同一土壤對不同污染物質(zhì)的凈化能

4、力也是不同的，同時土壤的凈化速度是比較緩慢的。第三節(jié) 重金屬對土壤的污染 土壤無機污染物中以重金屬比較突出。原因在于重金屬不能為土壤微生物所分解，而易于在土壤中積累，甚至在土壤中可能轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物。有的通過食物鏈以有害濃度在人體內(nèi)蓄積，嚴重危害人體健康。土壤中重金屬的源和匯 1988 年的一份資料指出，世界范圍每年進入土壤的重金屬量（萬噸）為：汞0.83、鎘2.2、鉻89.6、鉛79.6、鎳32.5、銅95.4 、鋅137.2，還有準金屬砷8.2、硒4.1。重金屬的土壤污染源多數(shù)出自于人們的生產(chǎn)和生活活動。 如：冶金、農(nóng)藥生產(chǎn)等工業(yè)廢物、汽車排氣及城市污水土壤中重金屬元素的背景值

5、環(huán)境背景值是指環(huán)境中諸因素，如大氣、水體、土壤以及植物、動物和人體組織等在正常情況下，化學(xué)元素的含量及其賦存形態(tài)。 土壤環(huán)境中重金屬元素背景值是指一定區(qū)域內(nèi)自然狀態(tài)下未受人為污染影響的土壤中重金屬元素的正常含量。 土壤環(huán)境背景值的測定和研究是環(huán)境科學(xué)中的一項基礎(chǔ)工作，它能為土壤環(huán)境質(zhì)量評價、污染趨勢預(yù)測、重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究提供科學(xué)依據(jù)。 研究土壤背景值，首先要確定各種代表性土壤和母質(zhì)中重金屬元素的自然含量。已受人為污染的土壤中某種重金屬元素的含量和其自然含量相比較，就可以獲得該種元素是否因人為作用而在土壤中積累或積累量高低的基本概念。 土壤環(huán)境中重金屬元素背景值檢驗方法主要有：

6、（一）平均值加標(biāo)準差法平均值加標(biāo)準差的方法，即在一定區(qū)域內(nèi)的土壤中用重金屬元素自然含量的平均值加二倍或三倍標(biāo)準差的方法，以確定土壤是否受到重金屬污染的標(biāo)準。對大于平均值加二倍或三倍標(biāo)準差的樣品視為可疑污染值，應(yīng)予以剔除。其表達式：（1）將樣本排序： x1x2xixn（n3） （2）求平均值。表達式： （3）求標(biāo)準差。表達式： 式中：x1，x2，xi，xn代表土壤樣品中某元素的含量，n為樣品數(shù)； s為標(biāo)準差。 ts由置信水平?jīng)Q定，一般選擇ts等于2或3，分別對應(yīng)于95和99.7的置信水平。若有多個可疑值，可重復(fù)上述過程。 （二）差異檢驗法用表、底土層間的化學(xué)元素含量的差異顯著性去判別。其方法是選

7、出表層土樣平均含量高于低土層樣平均含量的元素作為檢驗對象，如表土含量大于底土含量頻率大于12時，可用下式求出大值： n1、n2分別為表、底土樣品數(shù)；S1、S2分別為表、底土元素的標(biāo)準差，標(biāo)準差（S）的求法： Ci為某污染物的實測濃度。也可用Fisher對比法進行t檢驗： n為樣品數(shù)；Sd為表、底土元素濃度差之標(biāo)準差， d為表、底土某元素濃度差。上述二式中的顯著性水平P大于0.1時，差異無顯著性，表示處于背景水平；差異顯著則表示該土壤表土可能或已被污染，應(yīng)予以剔除。該法適宜于區(qū)域性的土壤檢驗。具體土壤則需做表層土壤與底土層土壤某一元素的比值，如比值顯著大于1者，則認為有污染.三）富集系數(shù)法利用含

8、量較高的抗風(fēng)化物質(zhì)TiO2或Al2O3作為指示礦物，用下式計算某一元素的富集系數(shù)： 富集系數(shù)大于1，表示該元素對土壤有污染，應(yīng)予剔除（建議富集系數(shù)小于1.5為未污染土壤）。富集系數(shù)應(yīng)明確指出為表層，因為同一母質(zhì)上發(fā)育的土壤，在自然成土過程中，土壤中某元素有可能向下淋溶、淀積。做該檢驗時還應(yīng)注意，同一剖面不同層次的土壤應(yīng)發(fā)育于同一母質(zhì)上，才能按此法計算，否則應(yīng)作鈦、鋯比，以確定剖面是否為同一母質(zhì)發(fā)育的土壤。（四）元素相關(guān)分析法 根據(jù)發(fā)育在同一母質(zhì)上的樣品、元素之間存在著一定相關(guān)性。該法關(guān)鍵是要找出一個能代表自然含量水平（即未受污染）而又與其他元素具有一定相關(guān)的某化學(xué)元素做依據(jù)。然后通過計算求出相

9、關(guān)系數(shù)。相關(guān)性好的，再求出線性回歸方程，并對回歸方程建立95的置信帶（區(qū)）。處于置信帶內(nèi)的樣點，可認為是背景含量，落在置信帶外的，則認為含量不正常，有可能為污染造成。如表所示，各重金屬元素在土壤中的濃度具有顯著差別，在不超出表列濃度范圍情況下，這些重金屬元素還不致于造成環(huán)境危害。進入土壤的重金屬在日后的走向有多個方面：吸附在土壤中，分為溶解和不溶兩種狀態(tài)；被植物或其他生物吸收；進入排水，隨之離開土體；因揮發(fā)進入大氣。土壤對金屬的吸附作用土壤中無機或有機組分都可能選擇性地或非選擇性地吸附陽離子。非選擇性陽離子吸附的主要機理是靜電力作用。例如，土壤中層狀鋁硅酸鹽組分能非選擇性地吸附堿金屬和堿土金屬

10、的陽離子。這些離子被吸附的能力與很多因素有關(guān)。如果將被吸附陽離子的電荷看成點電荷，則價數(shù)越大者，受吸附力越大。如果各陽離子價態(tài)相同，則受吸附力與離子的結(jié)晶半徑和水合半徑有關(guān)。按庫侖定律，離子結(jié)晶半徑越大，相應(yīng)水合半徑越小，則受吸附力越大。 土壤溶液中一些陽離子受吸附力按如下次序遞減：Fe3+、Al3+、H+、Ba2+、Sr2+、Ca2+、Mg2+、Cs+、Rb+、NH4+、K+、Na+、Li+。半徑小、水化能力弱、運動速度大的H+在土壤中受到很大吸附力。土壤膠粒的鍵合位置原先就被各種吸附著的陽離子所占據(jù)，當(dāng)作為污染物的重金屬離子進入土壤后，就只能通過取代性的離子交換作用而被土壤膠粒所吸附。可將

11、原先被吸附于膠粒的陽離子分為兩類：一類是被牢固吸附的不可交換性陽離子，如處于11 型粘土晶層之間的某些被吸附陽離子；另一類是被寬松吸附的可交換性陽離子，如處于膠粒表面或碎裂晶體邊緣處的被吸附陽離子及被吸附于21 型粘土晶層間的陽離子。 土壤對重金屬陽離子的吸附能力按以下次序遞降：PbCuZnCdNi，對于呈陰離子狀態(tài)的金屬而言，Pb、Cu 被吸附能力較強，Cr、As 較弱。Hg、Cd、Cr 在土壤中的環(huán)境行為 Hg和Cd在土壤顆粒中滯留能力很弱，很容易在土壤中發(fā)生遷移并為植物所汲取，所以具有很大的潛在危險性。 Cd2+的主要污染源是工業(yè)排放廢水。從排放標(biāo)準來看，進入土壤的Cd 量是不多的，但從高度溶解性和強毒性來看，它又是非常危險的。 汞在土壤中主要以Hg（）形態(tài)存在，與Cd（）比較，它在土壤中滯留能力略大，這是因為Hg（OH）2具有很小溶解度的緣故。但Hg（）在土壤中也有可能被還原為Hg（）和Hg（0）。Hg（0）是揮發(fā)性的，可在土壤顆粒空隙擴散，汞在土壤中具有較大的遷移能力。Cr（）在土壤中一般呈陰離子形態(tài)存在，CrO42-是強氧化劑，高濃度下易被還原，但在較高pH 值和較低濃度（