第六章土壤污染及其保護學習目的與要求1.使學生了解土壤的組成和特性，土壤污染的類型和特點；2.熟悉土壤污染、土壤背景值、土壤環境容量等基本概念；3.熟悉土壤污染的發生途徑和農藥、化肥污染土壤的機理；4.掌握土壤污染監測方案的制定方法，土壤評價標準和評價模式的選擇；5.能夠有針對性地提出土壤污染的保護措施。第六章土壤污染及其保護第一節土壤與土壤污染土壤是陸地地表具有肥力并能生長植物的疏松表層，是植物生長的基地，動物、人類賴以生存的物質基礎。一、土壤（一）土壤的組成1.土壤礦物質土壤礦物質是巖石經過物理風化和化學風化形成的，按其成因分為原生礦物、次生礦物。在土壤形成過程中，原生礦物以不同的數量與次生礦物混合成為土壤礦物質。土壤礦物質占土壤的絕大部分，約占土壤固相總質量的90％以上，一般在可耕性土壤中約占5％，且絕大部分在土壤表層。第六章土壤污染及其保護2.土壤有機質土壤有機質是土壤中含碳有機化合物的總稱。土壤有機質占固相總質量的1％～10％。土壤有機質分兩大類：一類是組成有機體的各種有機化合物，稱為非腐殖物質；另一類是腐殖質類有機化合物，它不屬于有機化學中現有的任何一類。3.土壤水分土壤水分主要來自大氣降水和灌溉。4.土壤空氣土壤中的空氣是N2、O2和CO2。5.土壤中的微生物土壤中的微生物主要有細菌、真菌、放線菌、藻類和原生動物，它們與土壤肥力有關，并在自然界的物質循環中起重要作用。第六章土壤污染及其保護（二）土壤的特性1.土壤的物理性質土壤的物理性質是指土壤在各種含水狀況下，受到外力作用時顯示出的一系列動力學的性質。2.土壤的膠體性質土壤膠體是土壤中高度分散的部分，是土壤中最活躍的物質，其重要性猶如生物中的細胞。3.土壤的吸附性土壤膠體以其巨大的比表面積和帶電性，而使土壤具有吸附性。4.土壤的酸堿性土壤中存在著各種化學和生物化學反應，表現出不同的酸性或堿性。5.土壤的緩沖性能土壤的緩沖性能是指土壤具有緩和其酸堿度發生激烈變化的能力。第六章土壤污染及其保護二、土壤污染（一）土壤污染的概念人類活動產生的污染物，通過不同的途徑輸入土壤環境中，其數量和速度超過了土壤的凈化能力，從而使土壤污染物的積累過程逐漸占據優勢，土壤的生態平衡受到破壞，正常功能失調，導致土壤環境質量下降，影響作物的正常生長發育，作物產品的產量和質量隨之下降，并產生一定的環境效應，最終危及人體健康，以至人類生存和發展的現象，稱為土壤污染。（二）土壤污染的特點1.隱蔽性和潛伏性。2.不可逆性和長期性。3.難以判定。第六章土壤污染及其保護（三）土壤污染的類型1.有機物污染可分為天然有機污染物污染與人工合成有機污染物污染。2.無機物污染無機污染物主要是汞、鎘、鉛、砷、銅、鋅、鈷、鎳、硒等重金屬，過量的氮、磷、硫、硼等植物營養物質以及氟、酸、堿、鹽等其他物質。3.生物污染土壤生物污染是指一個或幾個有害生物種群從外界侵入土壤大量繁殖，破壞原來的動態平衡，對人類健康與土壤生態系統造成不良影響。4.放射性污染土壤放射性污染是指人類活動排放出的放射性污染物使土壤的放射性水平高于天然本底值。第六章土壤污染及其保護表6-1土壤中主要污染物的類型及來源污染物類型來源第六章土壤污染及其保護污染物類型來

源有機污染物有機農藥農藥的生產和使用酚類煉焦、煉油、石油化工、化肥、農藥等工業氰化物電鍍、冶金、印染等工業石油油田、煉油、輸油管道漏油3，4-苯并芘煉焦、煉油等工業有機性洗滌劑機械工業、城市污水一般有機物城市污水、食品、屠宰工業無機污染物重金屬汞（Hg）氯堿工業、含汞農藥、汞化物生產、儀器儀表工業鎘（Cd）冶煉、電鍍、染料等工業、肥料雜質銅（Cu）冶煉、銅制品生產、含銅農藥鋅（Zn）冶煉、鍍鋅、人造纖維、紡織工業、含鋅農藥、磷肥鉻（Cr）冶煉、電鍍、制革、印染等工業鉛（Pb）顏料、冶煉等工業、農藥、汽車排氣鎳（Ni）冶煉、電鍍、煉油、染料等工業非金屬砷（As）硫酸、化肥、農藥、醫藥、玻璃等工業硒（Se）電子、電器、油漆、墨水等工業其他氟（F）冶煉、磷酸和磷肥、氟硅酸鈉等工業酸、堿、鹽化工、機械、電鍍、酸雨、造紙、纖維等工業生物污染物城市污水、醫院污水、廄肥放射性污染物原子能、核工業、同位素生產、核爆炸（四）土壤污染的主要發生途徑土壤污染的發生特征是與土壤所處的地理位置和功能相聯系的，其污染物來自：①自然污染物。在自然界中某些礦床或物質的富集中心周圍，經常形成自然擴散，而使其附近土壤中某些物質的含量超出土壤正常含量范圍，而造成土壤污染。②人為污染源。隨著農業現代化，大量化學肥料及農藥散落到環境中，土壤受非點源污染的概率越來越高，其程度也越來越嚴重。污染物質可以通過多種途徑進入土壤，其主要發生途徑為：第一種污染途徑來自大氣污染。第二種污染途徑來自水體污染。第三種污染途徑來自固體廢棄物污染。第四種污染途徑來自農業污染。第六章土壤污染及其保護（五）農藥和化肥污染土壤的機理1.農藥在土壤環境中的吸附與降解（1）土壤對農藥的吸附作用進入土壤的農藥，可通過物理吸收、化學吸附、氫鍵結合及配價鍵結合等形式吸附在土壤顆粒的表面。各種農藥在土壤中吸附能力的強弱，主要取決于土壤和農藥兩者的性質及相互作用的條件。（2）農藥在土壤中的降解作用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。第六章土壤污染及其保護2.化肥在土壤中的轉化（1）土壤中氮肥的轉化土壤中氮肥的轉化實際上是有機氮化物的礦化作用，基本上是連續的三個反應過程：氨基化作用、氨化作用和硝化作用。前兩步是通過異養性生物進行的，第三步基本上是由土壤中的自養性微生物來完成的。（2）土壤中磷肥的轉化土壤中的磷可分為有機的和無機的兩類。有機磷的轉化是在土壤有機質分解時進行的，轉化的結果可釋放出銨態氮和硝態氮，與此同時，也伴隨著無機磷的釋放；土壤中的無機磷化物以多種形態存在于土壤中，其中的肥料鹽類所形成的化合物被稱為土壤肥料反應產物。這種磷酸鹽對作物的有效性是通過作物吸收磷元素而獲得的。第六章土壤污染及其保護第二節土壤保護針對土壤污染的保護主要有如下途徑：一是土壤環境現狀監測調查，即開展土壤背景值調查，對重點污染地區進行詳查和定點監測。二是土壤環境評價，考慮土壤污染程度是否在土壤環境容量范圍內。三是土壤污染的治理，包括控制土壤污染源，從根源上防止污染物進入土壤；對土壤進行生態修復，改變污染物在土壤中的存在形態，使其被固定，降低其在環境中的遷移性及生物有效性，據此人們提出了物理、化學和生物治理措施。第六章土壤污染及其保護一、土壤環境現狀監測調查（一）土壤背景值調查土壤背景值又稱土壤本底值，它是指在區域內很少受人類活動影響和不受或未明顯受現代工業污染與破壞情況下，土壤原來固有的化學組成和元素含量水平。它代表一定環境單元中的一個統計量的特征值，而不是一個確定值。1.資料調查法資料調查包括自然條件調查、農業生產情況調查、土壤性狀調查和污染歷史與現狀調查。2.現場實測法為了解土壤污染狀況，可隨時采集樣品進行測定。土壤監測項目與監測頻次見表6-2。第六章土壤污染及其保護第六章土壤污染及其保護表6-2土壤監測項目與監測頻次項目類別監測項目監測頻次常規項目基本項目pH、陽離子交換量每3年一次農田在夏收或秋收后采樣重點項目鎘、鉻、汞、砷、鉛、銅、鋅、鎳、六六六、滴滴涕特定項目（污染事故）特征項目及時采樣，根據污染物變化趨勢決定監測頻次選測項目影響產量項目全鹽量、硼、氟、氮、磷、鉀等每3年監測一次農田在夏收或秋收后采樣污水灌溉項目氰化物、六價鉻、揮發酚、烷基汞、苯并[a]芘、有機質、硫化物、石油類等POPs與高毒類農藥苯、揮發性鹵代烴、有機磷農藥、PCB、PAH等其他項目結合態鋁（酸雨區）、硒、釩、氧化稀土總量、鉬、鐵、錳、鎂、鈣、鈉、鋁、硅、放射性比活度等（二）土壤環境容量調查土壤環境容量或稱土壤負載容量，是指一定環境單元、一定時限內遵循環境質量標準，即保證農產品質量和生物學質量，同時也不使環境污染時，土壤所能容納污染物的最大負荷量。土壤環境容量最大允許極限值減去背景值，得到的是土壤環境的靜容量；考慮土壤環境的自凈作用與緩沖性能，即土壤環境的靜容量加上這部分土壤的凈化量，稱為土壤的全部環境容量或土壤的動容量。土壤環境容量是對污染物進行總量控制與環境管理的重要指標，對損害或破壞土壤環境的人類活動及時進行限制，進一步要求污染物排放必須限制在容許限度內，既能發揮土壤的凈化功能，又能保證該系統處于良性循環狀態。在一定區域內，掌握土壤環境容量是判斷土壤污染與否的界限，可使土壤污染的防治與控制工作更具體。第六章土壤污染及其保護二、土壤環境評價土壤環境評價的目的是在全面掌握土壤及其環境特征，主要污染源、污染物和土壤背景值或本底值等資料的基礎上，選擇適當的評價因子和評價標準，建立正確的評價模式和指數系統，對土壤污染的程度、范圍和污染物的分布做出定量、半定量的估計。土壤環境評價涉及評價因子、評價標準和評價模式。評價因子數量與項目類型取決于監測的目的和現實的經濟與技術條件；評價標準常采用國家土壤環境質量標準、區域土壤背景值或部門（專業）土壤質量標準；評價模式常用污染指數法或者與其有關的評價方法。（一）評價程序具體程序參照圖6-1。第六章土壤污染及其保護第六章土壤污染及其保護圖6-1土壤環境評價程序（二）評價標準1.以區域土壤環境背景值為評價標準區域土壤環境背景值是指一定區域內遠離工礦、城鎮和道路（公路和鐵路），無明顯“三廢”污染，也無群眾反映有過“三廢”影響的土壤中有毒物質在某一保證率下的含量。該評價標準具有顯著的區域特點，測定工作簡單易行，數據處理簡便，適應面廣。2.以土壤本底值為評價標準土壤本底值代表了區域未受人為污染的土壤中某一元素的平均含量。該標準適于自然保護區、風景療養區的土壤環境質量評價。3.以區域中土壤自然含量為評價標準區域中土壤自然含量是指在清灌區內選用與污灌區的自然條件、耕作栽培措施大致相同，土壤類型相近，土壤中有毒物質在一定保證率下的平均含量。第六章土壤污染及其保護4.以土壤對照點含量為評價標準該方法是選擇與污染區的自然條件、土壤類型和利用方式大致相同的未污染地區作為對照點，以一個對照點的測定值或多個對照點測定值的平均值作為判斷是否污染的評價標準。該標準在評價范圍不大、評價要求不高、時間緊、任務重的情況下也可獲得較好的效果。5.以土壤和作物中污染物質的相關含量為評價標準土壤中某種污染物質的含量和作物中該種污染物積累量之間有一定的相關性。通過制定農作物產品和食品的衛生標準與污染分級，推斷出土壤中某種污染物的相關含量，通過食物鏈把土壤污染物與人體健康聯系起來制定評價標準。第六章土壤污染及其保護（三）評價模式1.單因子指數法（1）以土壤污染物的實測值與評價標準相比，計算土壤污染指數。（2）根據土壤—作物系統污染物積累的相關含量，計算土壤污染指數。（3）系統分級法劃分質量等級。首先建立土壤污染物累積和土壤容量模式，計算不同年限污染物的累積數量，根據土壤污染物含量、作物生長的相關關系、作物中污染物的累積與超標情況，對各污染物濃度進行分級，然后將污染物濃度轉換成污染指數，將污染指數加權綜合為土壤質量指數，據此劃分土壤質量的級別。第六章土壤污染及其保護2.因子綜合評價法（1）以土壤中各污染物指數疊加，作為土壤污染綜合指數。（2）內梅羅綜合污染指數。（3）以均方根的方法求綜合污染指數。3.模糊聚類分析法土壤環境污染是多因素綜合作用的結果，不同因子的影響程度不同。因此，有必要運用統計學中的模糊聚類分析法，對土壤綜合環境污染不明顯而表現出模糊性等進行判定。模糊聚類分析法就是通過建立土壤污染因子集合和環境質量評價標準集合及其兩個集合之間的模糊矩陣關系，通過求解不同污染因子的環境質量數值對不同級別環境質量的隸屬度，以及不同級別環境質量標準對綜合環境分級指數的隸屬程度，實現對土壤環境質量進行綜合評價的方法。第六章土壤污染及其保護三、土壤污染的治理（一）控制土壤污染源控制土壤污染源是防止土壤污染的根本措施。控制土壤污染源，即控制進入土壤的污染物的數量和速度，使其在土壤中緩慢地自然降解，以免產生土壤污染。1.控制農藥的使用2.控制化肥的使用3.控制污水灌溉4.控制水污染5.控制大氣污染6.控制固體廢物污染7.控制水土流失8.控制荒漠化9.控制鹽漬化第六章土壤污染及其保護（二）污染土壤的修復1.污染土壤的物理和化學修復（1）增加土壤環境容量，提高土壤凈化能力。（2）施用化學改良劑。（3）控制氧化還原條件。（4）改變耕作制。（5）物理工程修復措施。2.污染土壤的生物修復（1）原位處理法：是指污染土壤不經攪動，在原位和易殘留部位之間進行原位處理。（2）就地處理法：是將廢