第八章：土壤污染及其防治SoilPollutionandPrevention

目錄一、土壤污染與污染源二、重金屬在土壤中的遷移轉化三、化學農藥在土壤中的遷移轉化四、土壤污染的防治五、土壤侵蝕及控制一、土壤污染土壤污染:是指人類活動所產生的物質（污染物），通過多種途徑進入土壤，其數量和速度超出了土壤容納的能力和土壤凈化的速度，使土壤的性質、組成及性狀等發生變化，使污染物質的積累過程逐漸占據優勢，破壞了土壤的自然動態平衡。土壤環境中污染物的輸入、積累和土壤環境的自凈作用是兩個相反而又同時進行的對立、統一的過程，在正常情況下，兩者處于一定的動態平衡。但土壤受污染，平衡被打破后，會影響生態系統的健康。土壤環境平衡被破壞的后果：土壤生態將發生明顯變異，土壤酸化、板結，土質變壞，導致土壤微生物區系（種類、數量和活性）的變化，土壤酶活性減少；同時，由于土壤環境中污染物的遷移轉化，從而引起大氣、水體和生物的污染，并通過食物鏈，最終影響到人類的健康。一、土壤污染土壤污染的類型：一、土壤污染水質污染型：這是土壤環境污染的最主要發生類型。污染源主要是工業廢水、城市生活污水和受污染的地面水體。

大氣污染型：污染物質來源于被污染的大氣，特點為以大氣污染源為中心呈環狀或帶狀分布，長軸沿主風向伸長。

固體廢棄物污染型：固體廢棄物系指被丟棄的固體狀物質和泥狀物質，包括工礦業廢渣、污泥和城市垃圾等。

土壤污染的類型：一、土壤污染農業污染型：由于農業生產的需要而不斷地使用化肥、農藥、城市垃圾堆肥、污泥等所引起的土壤環境污染。

放射性污染：隨著核技術在工農業、醫療、地質、科研等各領域的廣泛應用，越來越多的放射性污染物進入土壤中。綜合污染型：污染源可能同時來自受污染的地面水和大氣，或受固體廢棄物，放射性廢物以及農藥、化肥的污染。土壤污染的特點：土壤污染具有隱蔽性（潛伏性）和滯后性土壤污染的易累積性土壤污染具有不可逆轉性和長期性土壤污染的難治理性一、土壤污染二、土壤的自凈能力土壤環境的自凈作用是指進入土壤的物質，通過稀釋和擴散等作用可以降低其濃度，或者被轉化為不溶性化合物而沉淀，或為膠體牢固地吸附，從而暫時脫離生物小循環及食物鏈；或者通過生物和化學的降解作用，轉化為無毒或毒性小的物質，甚至成為營養物質；或經揮發和淋溶從土體中遷移至大氣和水體。土壤自凈作用的機理：二、土壤的自凈能力

物理凈化作用:進入土壤中的難溶性固體污染物可被土壤機械阻留；可溶性污染物可被土壤水分稀釋或被土壤固相表面吸附；某些污染物可揮發或轉化成氣態物質在土壤孔隙中遷移、擴散，以至遷移入大氣。

土壤的物理凈化能力與土壤孔隙、質地、結構、含水量、溫度等因素有關。例如:砂性土壤的空氣遷移、水遷移速率都較快，但表面吸附能力較弱。增加砂性土壤中有機膠體的含量，可以增強土壤的表面吸附能力。土壤自凈作用的機理：二、土壤的自凈能力物理化學凈化作用:指污染物的陽、陰離子與土壤膠體上原來吸附的陽、陰離子之間的離子交換吸附作用。例如：凈化能力的大小可用土壤陽離子交換量或陰離子交換量的大小來衡量。一般土壤中帶負電荷的膠體較多，因此，一般土壤對陽離子或帶正電荷的污染物的凈化能力較強。

土壤自凈作用的機理：二、土壤的自凈能力化學凈化作用:通過化學反應，使污染物轉化成難溶性、難解離性物質，使危害程度和毒性減小；或者分解為無毒物或營養物質。包括凝聚與沉淀反應、氧化還原反應、絡合－螯合反應、酸堿中和反應、同晶置換反應、水解等。土壤環境的化學凈化能力的大小與土壤的物質組成、性質，以及污染物本身的組成、性質有密切關系。土壤自凈作用的機理：二、土壤的自凈能力生物凈化作用:土壤中存在著大量依靠有機物生活的微生物，如細菌、真菌、放線菌等，它們有氧化分解有機物的巨大能力。當污染物進入土體后，在這些微生物體內酶或分泌酶的催化作用下，發生各種各樣的分解反應，統稱為生物降解作用。生物凈化能力的大小與土壤中微生物的種群、數量、活性，以及土壤水分、土壤溫度、土壤通氣性、pH值、Eh值、適宜的C/N比等因素有關。

土壤污染物的分類：三、土壤污染物無機污染物：主要有重金屬和放射性核素物質，以及有害的氧化物、酸、堿、鹽、氟等。其中以重金屬和放射性物質污染最難徹底清除，對人體最具潛在危害。有機污染物：主要有人工合成的有機農藥、酚類物質、氰化物、石油、稠環芳烴、洗滌劑，以及有害微生物、高濃度好氧有機物等。

有機污染物有機農藥農藥生產和施用酚煉焦、煉油、合成苯酚、橡膠、化肥、農藥等工業廢水氰化物電鍍、冶金、印染等工業廢水，肥料苯并（a）芘石油、煉焦等工業廢水、廢氣石油石油開采、煉油、輸油管道漏油有機洗滌劑城市污水、機械工業污水有害微生物廄肥、城市污水、污泥、垃圾污染物種類主要來源四、土壤污染源

工業污染源：一般直接來源于工業“三廢”引起的土壤污染僅限于工業區周圍數十公里范圍內，屬點源污染。

農業污染源：指由于農業生產本身的需要，而施入土壤的化學農藥、化肥，以及殘留于土壤中的農用地膜等。

生物污染源：含有致病的各種病原微生物和寄生蟲的生活污水、醫院污水、垃圾，以及被病原菌污染的其它水體等。五、土壤污染的危害造成減產、導致嚴重的直接經濟損失導致食物品質下降通過食物鏈危害人體健康導致其他環境（大氣、地表水、地下水污染，生態系統退化等）問題二、重金屬在土壤中的遷移物理遷移土壤溶液中的重金屬離子或絡離子可以隨水遷移至地面水體。而更多的是重金屬可以通過多種途徑被包含于礦物顆粒內或被吸附于土壤膠體表面上，隨土壤中水分的流動而被機械搬運；在干旱地區，這樣的礦物顆粒或土壤膠粒可以塵土的形式隨風而被機械搬運。物理化學遷移和化學遷移土壤環境中的重金屬污染物能以離子交換吸附、絡合－螯合等形式和土壤膠體相結合，或發生溶解與沉淀等物理反應。二、重金屬在土壤中的遷移生物遷移土壤環境中重金屬的生物遷移，主要是指植物通過根系從土壤中吸收某些化學形態的重金屬，并在植物體內積累起來。這一方面可以看作是生物體對土壤重金屬污染物的凈化；另一方面也可看作是重金屬通過土壤對作物的污染。二、重金屬在土壤中的遷移二、重金屬在土壤－植物體系中的積累、遷移和生物效應

根際的富集和降毒

①根際氧化還原屏障形成②根際pH屏障形成③根系分泌物的絡合作用植物萃取重金屬的作用機理

重金屬的生物效應：對種子萌發的影響對生理生化過程的影響對作物產量的影響二、重金屬在土壤－植物體系中的積累、遷移和生物效應

一、土壤中農藥的遷移方式農藥在土壤中的移動是通過擴散和質體流動兩個過程進行的：

擴散是由于分子的熱能引起的分子不規則運動的結果而使物質轉移的過程。是由較高濃度的位置移動到較低濃度位置的凈運動。質體流動的發生是由于外力的結果。農藥能溶于水中，也能懸浮在水中，或以氣態存在或吸附于土壤固體物質，或存在于土壤有機質上。

二、農藥在土壤中的遷移轉化農藥進入土壤后，與土壤中的物質發生一系列化學、物理化學和生物化學的反應過程。由于這些過程的發生，農藥在土壤環境中遷移、轉化、降解，或者殘留、累積。農藥在土壤中的遷移轉化行為主要有吸附和降解作用。根據“環境化學專題報告文集”，1984

農藥在土壤中的物理化學變化（根據“環境化學專題報告文集”，1984）：

二、農藥在土壤中的遷移轉化農藥在土壤中的反應過程：（1）土壤對農藥的吸附作用包括物理吸附、物理化學吸附、借氫鍵或配位鍵與膠體結合、與粘土礦物構成復合體。其中主要是物理化學吸附（或離子交換吸附）。

不同膠體對農藥的吸附能力依次為：有機膠體＞蛭石＞蒙脫石＞伊利石＞綠泥石＞高嶺石。

二、農藥在土壤中的遷移轉化農藥在土壤中的反應過程：（2）農藥在土壤中的遷移轉化進入土壤的化學農藥，在被土壤吸附的同時，還通過氣體揮發相隨水淋溶而在土體中擴散和移動，被生物體吸收或移出土體之外，而導致大氣、水體和生物污染。二、農藥在土壤中的遷移轉化農藥在土壤中的反應過程：（3）化學農藥在土壤中的降解作用包括光化學降解、化學降解和微生物降解等，其中生物降解是主要途徑。二、農藥在土壤中的遷移轉化三、農藥在土壤中的殘留由于各種農藥的化學結構、性質的不同，在環境中的分解難易也各不相同。在一定的土壤條件下，每一種農藥都有各自的相對穩定性，它們在土壤中的持續性是不同的。農藥在土壤中的持續性常用半衰期和殘留期來表示。農藥殘留的有關因素：各種農藥在土壤中殘留時間的長短，除主要決定于農藥本身的理化性質外，還與土壤質地、有機質含量、酸堿度、水分含量、土壤微生物群落、耕作制度和作物類型等多種因素有關。

例如，農藥在有機質含量高的土壤中比在砂質土壤中殘留的時間長，其順序為：有機質土壤＞砂壤＞粉砂壤＞粘壤。三、農藥在土壤中的殘留一、控制污染源控制和消除土壤污染源，是防止污染的根本措施。土壤對污染物的物理機械吸收、物理化學吸附和生物降解相當于一級、二級和三級凈化處理能力，控制土壤污染源，即控制進入土壤中的污染物的數量和速度，使其在土體中緩慢地自然降解，而不致迅速而大量地進入土壤，引起土壤污染。

控制和消除土壤污染源的措施有：控制和消除工業“三廢”的排放；控制化學農藥的使用；合理施用化學肥料；加強污灌區的監測與管理等。大氣污染的防治：①煙氣治理：從氣體中除去或收集固態或液態粒子的設備，即除塵（集塵）裝置（器）。②主要氣體污染物治理：如何從排煙中去除氮氧化物（NOX）的技術。③制定好能源規劃：如發展城市煤氣、發展集中供熱和聯片供熱、發展炊事用電、合理分配和利用煤炭資源、改革工業、民用污染嚴重的爐窯、爐灶。④改革農村能源結構：推廣節煤灶、發展沼氣和太陽能以及小水電站等。一、控制污染源水污染的防治：①制定水域排放標準：根據不同類型的水域的環境容量及其功能，制定工業廢水的排放標準。②控制工業廢水排放量：要求各行各業加大清潔生產力度，實行污染源廠內控制、處理，發展閉路循環利用，提高使用率。③調整工業布局和產品結構：加強整體規劃，合理調整工業布局和產品結構，防止土壤的不合理利用和土壤污染。④土地處理系統：主要包括漫流或溢流、灌溉、和滲濾或滲漏等。一、控制污染源固體廢棄物的處理與處置：在末端治理階段，固體廢棄物的污染控制主要遵循三個原則，即減量化、無害化和資源化的“三化”原則。一、控制污染源人們越來越認識到對固體廢棄物進行源頭控制的重要性，于是出現了“三C”原則和在循環經濟模式下的3R原則。“三C”是指清潔生產（clean）、循環利用（cycle）和妥善處理（control）；“3R”是指減量化原則（reduce）、再使用原則（reuse）和再循環原則（recycle），其中最基本的是減量原則。一、控制污染源二、增加土壤的環境承載力土壤的環境承載力，與土壤的環境容量沒有本質的區別，可以說增加土壤的環境承載力就是要提高控制單元或區域土壤環境的環境容量。土壤環境容量（soilenvironmentalcapacity）可從上述環境容量的定義延伸為：“指土壤環境單元所容許承納的污染物質的最大數量或負荷量”。土壤環境容量實際上是土壤污染起始值和最大負荷值之間的差值。提高土壤環境容量應該從兩個方面理解：降低土壤環境的本底值和減少進入土壤的污染物質。

培植適應當地環境實際的植物品種，增加植物對污染物的吸收量，降低土壤環境的本底濃度；另一方面，調節進入土體的污染物的量，減少進入土壤的污染物的量，可以保證土壤環境容量的相對增加。二、增加土壤的環境承載力土壤侵蝕的定義土壤侵蝕（Soilerosion）是指在外力（水、風）的作用下，地面物質（土壤、田質等）破壞、推移、沉積的過程，這一過程的本質，就是能量消耗、轉化和做功的過程，外力是動力，地面物質是被破壞、推移、沉積的對象，自然或人為的土壤侵蝕過程在自然狀態下，純粹由自然因素引起的侵蝕過程，它是一種經歷相當久遠年代進行極其緩慢的侵蝕，這種侵蝕稱為自然侵蝕，也稱地質侵蝕。另外是在人類活動作用下，特別是人類破壞了植被，加速和擴大了自然因素作用所引起的土壤侵蝕和土體物質的移動、流失，稱加速侵蝕。一、水土流失水土流失（Soilandwaterloss）是指在水流作用下，土壤被侵蝕、搬運和沉淀的整個過程。在人類活動影響下，特別是人類嚴重地破壞了坡地植被后，由自然因素引起的地表土壤破壞和土地物質的移動，流失過程加速。一、水土流失水土流失的危害：土壤肥力下降，使大量肥沃的表層土壤喪失；水庫淤積，河床抬高，通航能力降低，洪水泛濫；容易引起山區泥石流，危及工礦交通設施安全；惡化生態環境；沉淀物的污染，生態環境的惡化水土流失的防治：減少坡面徑流量，減緩徑流速度，提高土壤吸水能力和坡面抗沖能力，并盡可能抬高侵蝕基準面。在采取防治措施時，應從地表徑流形成地段開始，沿徑流運動路線，因地制宜，步步設防治理，實行預防和治理相結合，以預防為主；治坡與治溝相結合，以治坡為主；工程措施與生物措施相結合，以生物措施為主。只有采取各種措施綜合治理和集中治理，持續治理，才能奏效。一、水土流失二、沙漠化土壤沙漠化的危害：毀壞耕地，破壞農業生產；使草場退化，畜牧質量、數量下降；阻礙交通；影響工程建設；破壞生態環境。土壤沙漠化的原因：我國現已形成的沙漠化土地，主要成因是長期以來形成的不合理的耕作方式和過度的砍伐、墾殖、放牧以及破壞，導致了大面積的森林、草原、植被退化消失，再加上當地脆弱的生態環境——干旱、多風、土壤疏松等，都加速了沙漠化的形成。二、沙漠化土壤沙漠化的防治：

沙漠化問題牽涉面廣，不易解決。發達國家要求貧窮國家減少亂墾濫伐，實施防護林工程；貧窮國家則要求發達國家無償援助，并要求工業化國家減少排放二氧化碳。二、沙漠化三、土壤鹽漬化