1、第第1页页/共共69页页我国土地面临的问题我国土地面临的问题： 1、土地资源匮乏。、土地资源匮乏。 1/5人口，人口，7的土地的土地;20亿亩耕地。亿亩耕地。 2、土地资源不断减少。、土地资源不断减少。 城市化，工矿、交通用地。十年减少上亿亩。仅城市化，工矿、交通用地。十年减少上亿亩。仅2003年，全国净减少耕地年，全国净减少耕地253.74万公顷，人均耕地已由万公顷，人均耕地已由2002年的年的0.098公顷降为公顷降为0.095公顷。公顷。 3、环境恶化的威胁。、环境恶化的威胁。 沙漠化、水土流失。我国土地沙漠化的发展速度惊沙漠化、水土流失。我国土地沙漠化的发展速度惊人，上世纪人，上世纪5
2、0年代至年代至70年代，年增年代，年增1500平方公里，平方公里，80年年代达代达2100平方公里，平方公里，90年代末达到年代末达到3460平方公里，目前平方公里，目前总面积已达总面积已达267.4万平方公里。万平方公里。 4、环境污染、环境污染 2.0107hm2（耕地面积的耕地面积的1/5）第第2页页/共共69页页 一、概念一、概念 指由于人类活动产生的有害、有毒物质指由于人类活动产生的有害、有毒物质进入土壤，积累到一定程度，超过土壤本身进入土壤，积累到一定程度，超过土壤本身的自净能力，导致土壤性状和质量变化，构的自净能力，导致土壤性状和质量变化，构成对农作物和人体的影响和危害的现象成对
3、农作物和人体的影响和危害的现象称为称为第一节第一节 土壤污染概述土壤污染概述掌握掌握第第3页页/共共69页页4是指以各种方式进入土壤的污染物，通是指以各种方式进入土壤的污染物，通过土壤的物理、化学和生物学的复杂作过土壤的物理、化学和生物学的复杂作用，使污染物质逐渐转化、减毒、消失，用，使污染物质逐渐转化、减毒、消失，最终使土壤恢复到原有的生态功能。最终使土壤恢复到原有的生态功能。土壤土壤自净自净掌握掌握第第4页页/共共69页页l土壤背景值的概念土壤背景值的概念 l 严格按照土壤背景值研究方法所获严格按照土壤背景值研究方法所获得的尽可能不受或少受人类活动影响的土得的尽可能不受或少受人类活动影响的
4、土壤化学元素的原始含量。壤化学元素的原始含量。 土壤背景值只能代表土壤某一发展、演变土壤背景值只能代表土壤某一发展、演变阶段的一个相对意义上的数值，阶段的一个相对意义上的数值，掌握掌握第第5页页/共共69页页6指土壤对污染物的最大承受能力或指土壤对污染物的最大承受能力或负荷量。负荷量。土壤土壤容量容量掌握掌握第第6页页/共共69页页环境容量环境容量土壤污染物土壤污染物国家标准含量上限国家标准含量上限土壤污染物背景值土壤污染物背景值减去减去镉：镉：0.20mg/kg 镉：镉：0.002mg/kg 土壤环境质量标准：一级土壤镉含量标准土壤环境质量标准：一级土壤镉含量标准第第7页页/共共69页页l
5、1 1、隐蔽性和潜伏性、隐蔽性和潜伏性l 2 2、不可逆性和长期性、不可逆性和长期性l 3 3、后果严重性、后果严重性二、土壤污染的特点二、土壤污染的特点掌握掌握第第8页页/共共69页页三、土壤污染类型和污染物类型：三、土壤污染类型和污染物类型：来源：人为污染、自然污染来源：人为污染、自然污染土壤污染按污染进土壤的方式：土壤污染按污染进土壤的方式： 1.1.水型污染水型污染 污染来源主要是以未经处理的生活污水、污染来源主要是以未经处理的生活污水、 工业废水或医院污水灌溉农田，或利用渗工业废水或医院污水灌溉农田，或利用渗水坑来处理污水而使土壤受到重金属、有水坑来处理污水而使土壤受到重金属、有机物
6、或病原体污染，例如土壤中镉多不超机物或病原体污染，例如土壤中镉多不超过过0.5mg/kg0.5mg/kg，而为铅锌矿废水污染的农田，而为铅锌矿废水污染的农田土壤中含镉高达土壤中含镉高达1010136mg/kg136mg/kg。又如保定。又如保定污水灌溉的稻田表土含铅比对照高污水灌溉的稻田表土含铅比对照高6464倍。倍。 第第9页页/共共69页页2.2.气型污染气型污染 企业排出的污染物如二氧化硫、氮氧化企业排出的污染物如二氧化硫、氮氧化合物、铅、镉、汞、氟等，经过自然沉降合物、铅、镉、汞、氟等，经过自然沉降或降雨而污染土壤，如电解铝厂、磷肥厂、或降雨而污染土壤，如电解铝厂、磷肥厂、细铁厂排出的
7、废气中含有高浓度的氟，据细铁厂排出的废气中含有高浓度的氟，据某铝厂调查，厂内土壤氟浓度为某铝厂调查，厂内土壤氟浓度为2200mg/kg2200mg/kg，厂外为厂外为490mg/kg490mg/kg，对照为，对照为330mg/kg330mg/kg。第第10页页/共共69页页3.3.生物污染型生物污染型4.4.固体废弃物型污染固体废弃物型污染 工业固体弃废物或生活垃圾在土壤上工业固体弃废物或生活垃圾在土壤上堆放和填埋，或作农田基肥，由于淋浴、堆放和填埋，或作农田基肥，由于淋浴、渗透，可使其中的有害物质有机物、病原渗透，可使其中的有害物质有机物、病原体进入土壤中，如武汉市生活垃圾含汞体进入土壤中，
8、如武汉市生活垃圾含汞9.5mg/kg9.5mg/kg、铅、铅13.8mg/kg13.8mg/kg、大肠菌值、大肠菌值10-10-2 210-910-9， 特别是有毒的工业固体废弃物特别是有毒的工业固体废弃物更可严重污染土壤，并通过土壤污染地下更可严重污染土壤，并通过土壤污染地下水。水。第第11页页/共共69页页5.5.农业生产污染物农业生产污染物 目前我国大量使用农药与化肥，我国目前我国大量使用农药与化肥，我国目前生产的农药包括杀虫剂、杀菌剂、除目前生产的农药包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂、氮化肥增效剂等有草剂、氮化肥增效剂等有100100多种，我国多种，我国化肥用量全年约化肥用量全年约1 1亿吨
9、。亿吨。 农药的利用率只有农药的利用率只有1010，化肥利用率，化肥利用率也只也只30304040，其余均进入环境主要是土，其余均进入环境主要是土壤之中。残留在土壤中的农药、化肥可以壤之中。残留在土壤中的农药、化肥可以通过食物链危害人体键康。通过食物链危害人体键康。第第12页页/共共69页页污水渠旁边种的菜苗已经奄奄一息污水渠旁边种的菜苗已经奄奄一息 第第13页页/共共69页页l这样的水灌出来的蔬菜你敢吃么？这样的水灌出来的蔬菜你敢吃么？第第14页页/共共69页页工业废气工业废气第第15页页/共共69页页电子垃圾，已经成为产业，我们只能关注电子垃圾，已经成为产业，我们只能关注 第第16页页/共
10、共69页页露天堆放的电子垃圾，将会直接污染土壤及地下水源露天堆放的电子垃圾，将会直接污染土壤及地下水源 第第17页页/共共69页页 在广东某处，土壤重金属钡的浓度在广东某处，土壤重金属钡的浓度10倍于土壤污染危险倍于土壤污染危险临界值临界值，锡为，锡为152倍，倍，铬铬1338倍，铅为危险污染标准的倍，铅为危险污染标准的212倍，倍，而水中的污染物超过饮用水标准数千倍。而水中的污染物超过饮用水标准数千倍。 我们如何为下一代，争取更多的生存空间？我们如何为下一代，争取更多的生存空间？ 第第18页页/共共69页页四、主要污染物质四、主要污染物质1 1、重金属污染、重金属污染 重金属主要指汞、镉、铅
11、、铬、铜、锌。类金重金属主要指汞、镉、铅、铬、铜、锌。类金属砷和非金属氟也包括其中。我国受重金属污染的土属砷和非金属氟也包括其中。我国受重金属污染的土壤面积达壤面积达20002000万公顷，占总耕地面积的万公顷，占总耕地面积的1 16 6，因工业，因工业“三废三废”污染的农田近污染的农田近700700万公顷，使粮食每年减产万公顷，使粮食每年减产100100亿公斤。亿公斤。 有资料显示，华南地区有的城市有有资料显示，华南地区有的城市有50%50%的耕地遭的耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属和石油类的污染；长江三受镉、砷、汞等有毒重金属和石油类的污染；长江三角洲地区有的城市连片农田受镉、铅、砷、铜、锌
12、等角洲地区有的城市连片农田受镉、铅、砷、铜、锌等多种重金属污染，致使多种重金属污染，致使10%10%的土壤基本丧失生产力的土壤基本丧失生产力。 第第19页页/共共69页页2 2、农药残留、农药残留农药污染触目惊心农药污染触目惊心 我国农药总施用量达我国农药总施用量达130130余万吨（成药），余万吨（成药），平均每亩施用接近平均每亩施用接近1 1公斤，比发达国家高出一公斤，比发达国家高出一倍。农药施用后在土壤中的残留量一般为倍。农药施用后在土壤中的残留量一般为50%50%60%60%，已经长期停用的，已经长期停用的“滴滴涕滴滴涕”等农药目等农药目前在土壤中的检出率仍然很高。前在土壤中的检出率仍
13、然很高。 第第20页页/共共69页页3 3、化肥污染、化肥污染 化肥污染令人震惊化肥污染令人震惊 上世纪上世纪9090年代，全世界氮肥使用量为年代，全世界氮肥使用量为80008000万吨（纯氮），其中我国用量达万吨（纯氮），其中我国用量达17261726万万吨（纯氮），占世界总用量的吨（纯氮），占世界总用量的21.621.6。 我国耕地平均施用化肥氮量为我国耕地平均施用化肥氮量为224.8224.8公斤公斤公顷，其中有公顷，其中有1717个省的平均施用量超过了个省的平均施用量超过了国际公认的上限国际公认的上限225225公斤公顷。据公斤公顷。据3131个省个省、市、自治区的调查，目前蔬菜、瓜果
14、地里、市、自治区的调查，目前蔬菜、瓜果地里，单季作物化肥用量通常很高。，单季作物化肥用量通常很高。 第第21页页/共共69页页4、有机矿物油、有机矿物油 石油、多环芳烃类（石油、多环芳烃类（PAHs）、各类烷烃、）、各类烷烃、芳烃的混合物，如萘、菲、芘、苯并芘、芳烃的混合物，如萘、菲、芘、苯并芘、苯并嗯。苯并嗯。5、放射性、放射性 天然放射性：宇宙射线、天然放射物天然放射性：宇宙射线、天然放射物 人为放射性：核爆炸、放射性物质排放人为放射性：核爆炸、放射性物质排放6、致病微生物、致病微生物 细菌、病毒、寄生虫、传染性疾病病原体细菌、病毒、寄生虫、传染性疾病病原体等等7、酸性大气和固体沉降物、酸
15、性大气和固体沉降物 酸雨、重金属、有机污染物酸雨、重金属、有机污染物第第22页页/共共69页页第第23页页/共共69页页一、重金属及其他有毒物质对土壤危害一、重金属及其他有毒物质对土壤危害 土壤重金属污染物土壤重金属污染物(heavy metal pollutant)主要有铜、铬、镉、砷、汞等。主要有铜、铬、镉、砷、汞等。它们在土壤中的活性小，易于积累，土壤它们在土壤中的活性小，易于积累，土壤一旦被其污染则极难消除。其中镉和砷是一旦被其污染则极难消除。其中镉和砷是极毒的；汞、铅、镍是中等毒性；硼、铜、极毒的；汞、铅、镍是中等毒性；硼、铜、锰、锌的毒性较低。锰、锌的毒性较低。 第第24页页/共共
16、69页页（一）土壤重金属背景值（一）土壤重金属背景值 表表91 表表92 不同土壤类型背景值不一样不同土壤类型背景值不一样 不同地区土壤背景值不一样不同地区土壤背景值不一样 掌握掌握第第25页页/共共69页页（二）对土壤的代谢影响（二）对土壤的代谢影响 1 1微生物群落影响微生物群落影响l 减少微生物种群的数量，如镉使微减少微生物种群的数量，如镉使微生物数量减少生物数量减少5050倍。倍。l抑制有益菌类的活性：如固氮菌、抑制有益菌类的活性：如固氮菌、解磷菌、枯草杆菌、纤维分解菌等解磷菌、枯草杆菌、纤维分解菌等。 土壤微生物反过来也对重金属和有土壤微生物反过来也对重金属和有害金属代谢，改变其毒性
17、害金属代谢，改变其毒性. 、掌握掌握第第26页页/共共69页页 2 2、对土壤酶活性影响、对土壤酶活性影响 破坏酶类活性基团和空间结构。破坏酶类活性基团和空间结构。 抑制微生物生长抑制微生物生长 如氧化还原酶、碱基磷酸酶、多酚氧如氧化还原酶、碱基磷酸酶、多酚氧化酶等化酶等3 3、生化过程的影响、生化过程的影响l 有机质降解有机质降解l 土壤呼吸土壤呼吸l 土壤氨化和硝化作用抑制土壤氨化和硝化作用抑制 第第27页页/共共69页页二二 、农药、农药（一）农药种类（一）农药种类 1、杀虫剂：无机、有机、微生物杀虫剂、杀虫剂：无机、有机、微生物杀虫剂 2、杀菌剂：有机、无机、抗生素、植物、杀菌剂：有机
18、、无机、抗生素、植物 3、杀螨剂：、杀螨剂： 4、杀线虫剂、杀线虫剂 5、除草剂、除草剂 6、杀鼠剂、杀鼠剂 7、植物、植物 生长调节剂生长调节剂 8、杀软体动物、杀软体动物第第28页页/共共69页页（二）、（二）、 农药在土壤中的迁移转化行为农药在土壤中的迁移转化行为（三）、（三）、对土壤环境的危害对土壤环境的危害 1 1、对微生物群落、对微生物群落 使群落发生变化，减少或增加使群落发生变化，减少或增加 2 2、硝化和氨化影响、硝化和氨化影响l 有的细菌有抑制作用，有些没有影响。有的细菌有抑制作用，有些没有影响。l 对氨化和硝化的影响也不同对氨化和硝化的影响也不同3 3、对呼吸作用的影响、对
19、呼吸作用的影响掌握掌握第第29页页/共共69页页 三、化肥使用三、化肥使用 1 1、对理化性质的影响、对理化性质的影响 土壤酸化土壤酸化有些微量元素增加有些微量元素增加元素有效磷降低元素有效磷降低上层水稳性团聚体直径增加、下层上层水稳性团聚体直径增加、下层 减少减少 土壤板结：土壤板结：CaCa2 2减少减少 2 2、污染土壤、污染土壤 过多的过多的F F、CICI、NONO2 2、NONO3 3- - 3 3、重金属污染、重金属污染 4 4、对土壤微生物影响、对土壤微生物影响掌握掌握第第30页页/共共69页页四、放射性四、放射性 第第31页页/共共69页页l虽然切尔诺贝利核电站核泄漏事故已经
20、过去了虽然切尔诺贝利核电站核泄漏事故已经过去了24年，但是当年，但是当年核电站释放出来的放射性元素对当地的核污染仍然存在。年核电站释放出来的放射性元素对当地的核污染仍然存在。照片上有关专家正在展示受核污染死亡的鹿。照片上有关专家正在展示受核污染死亡的鹿。第第32页页/共共69页页l生活在核污染区域的许多人都有慢性呼吸道疾病以及内分生活在核污染区域的许多人都有慢性呼吸道疾病以及内分泌失调的症状。乌克兰、白俄罗斯、俄罗斯以及东欧一些泌失调的症状。乌克兰、白俄罗斯、俄罗斯以及东欧一些国家每年都要为治疗受核辐射污染的人花大量医药费。国家每年都要为治疗受核辐射污染的人花大量医药费。 第第33页页/共共6
21、9页页l切尔诺贝利核电站核泄漏事故发生后，切尔诺贝利核电站核泄漏事故发生后，11.6万人被及时撤万人被及时撤出了灾难区域，但没有及时离开污染区的人则受到大量辐出了灾难区域，但没有及时离开污染区的人则受到大量辐射出现身体残疾甚至死亡。射出现身体残疾甚至死亡。第第34页页/共共69页页第第35页页/共共69页页1789年，德国化学家年，德国化学家 克拉普罗特克拉普罗特1828年，瑞典化学家年，瑞典化学家 贝采利乌斯贝采利乌斯第第36页页/共共69页页放射性元素及其特征放射性元素及其特征射线：带射线：带2个电荷的氦核流，穿透能力个电荷的氦核流，穿透能力比较弱，有很高的电离能比较弱，有很高的电离能 氦
22、原子由原子核与核外电子构成，核内有氦原子由原子核与核外电子构成，核内有2个质子（带正个质子（带正电）、电）、2个中子（电中性），核外有绕核高速运动的个中子（电中性），核外有绕核高速运动的2个电子个电子（带负电）。原子核的半径约占原子半径的几万分之一。（带负电）。原子核的半径约占原子半径的几万分之一。 第第37页页/共共69页页 粒子飞行速度大约是光度的粒子飞行速度大约是光度的1/10，一个移动的，一个移动的粒子容易从粒子容易从原子和分子中移去电子。原子和分子中移去电子。 第第38页页/共共69页页射线：高速电子流，具有较低的电离射线：高速电子流，具有较低的电离能力和较大的穿透能力，质量小，运动
23、能力和较大的穿透能力，质量小，运动速度大。容易造成射线伤。速度大。容易造成射线伤。射线：波长极短的光射线，穿透力特射线：波长极短的光射线，穿透力特别强，能穿透别强，能穿透20-25cm的铅，不受电磁的铅，不受电磁场的影响。场的影响。射线有很强的穿透力，工业中可用射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。来探伤或流水线的自动控制。射线对细胞有杀伤力，射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤医疗上用来治疗肿瘤。第第39页页/共共69页页表：表：9-13第第40页页/共共69页页五、矿物油和多环芳烃的影响五、矿物油和多环芳烃的影响 1、微生物群落、微生物群落 2、酶活性影响、酶活性影响
24、六、致病生物体的影响六、致病生物体的影响 病原菌传染人畜的媒介。三种途径病原菌传染人畜的媒介。三种途径 1、人土壤人、人土壤人 2、动物土壤人、动物土壤人 3、土壤人、土壤人第第41页页/共共69页页第第42页页/共共69页页第第43页页/共共69页页 2006 2006年年7 7月，全国土壤污染状况调查工作全面展月，全国土壤污染状况调查工作全面展开，为了做好这项工作，国家投入了开，为了做好这项工作，国家投入了1010亿元专项资亿元专项资金，耗时金，耗时3 3年半时间，调查范围覆盖除台湾省和港澳年半时间，调查范围覆盖除台湾省和港澳地区以外的所有省、市、自治区的全部陆地。地区以外的所有省、市、自
25、治区的全部陆地。 由法学家、环境专家、农业专家、水利专家等组由法学家、环境专家、农业专家、水利专家等组成的土地污染防治法专家组认为，我国现阶段的土成的土地污染防治法专家组认为，我国现阶段的土壤污染防治立法，可侧重于壤污染防治立法，可侧重于“治治”，但，但“防防”不能不能偏废。我国目前土壤污染的状况之所以比较严重，偏废。我国目前土壤污染的状况之所以比较严重，恐怕与过去不注重土壤污染的预防有关。恐怕与过去不注重土壤污染的预防有关。 中国土壤污染防治法中国土壤污染防治法的专家意见稿已经完成，的专家意见稿已经完成，并提交有关部门征求意见，在完善之后将提交全国并提交有关部门征求意见，在完善之后将提交全国
26、人大审议。人大审议。第第44页页/共共69页页 我国仅北京地区而言，将工厂外迁转产我国仅北京地区而言，将工厂外迁转产遗留的场地进行无害化处理，就将带来遗留的场地进行无害化处理，就将带来300300亿亿500500亿元的土壤修复市场。亿元的土壤修复市场。 自自20062006年以来，每年有年以来，每年有2020家意欲来我国家意欲来我国开拓土壤修复市场的国外环保企业，国外开拓土壤修复市场的国外环保企业，国外环保企业进入中国土壤修复市场的欲望非环保企业进入中国土壤修复市场的欲望非常强烈。常强烈。 第第45页页/共共69页页一、监测的目的和特点一、监测的目的和特点 目的：目的： 特点特点: 痕量性痕量
27、性 混合性混合性 代表性代表性第第46页页/共共69页页二）、土壤监测分类二）、土壤监测分类 目的目的 对象对象 监测方式监测方式第第47页页/共共69页页二、土壤样品采集和制备二、土壤样品采集和制备 1、采样点、采样点 对角线对角线 棋盘法棋盘法 蛇形法蛇形法 2、深度、时间、取样量、深度、时间、取样量 3、样品制备、样品制备 第第48页页/共共69页页三、土壤污染的监测方法三、土壤污染的监测方法l一）物理化学法一）物理化学法l二）生物法二）生物法第第49页页/共共69页页第四节第四节 污染土壤的治理措施污染土壤的治理措施1.重金属污染土壤的治理措施重金属污染土壤的治理措施 土壤中重金属的显
28、著化学行为是不移土壤中重金属的显著化学行为是不移动性、累积性，具有不可逆性的特点。因动性、累积性，具有不可逆性的特点。因此，对受重金属污染土壤的治理要根据污此，对受重金属污染土壤的治理要根据污染程度的轻重进行改良。从降低重金属的染程度的轻重进行改良。从降低重金属的活性，减小它的生物有效性入手，加强土、活性，减小它的生物有效性入手，加强土、水管理。水管理。 第第50页页/共共69页页（1）通过农田的水分调控，调节水田土壤）通过农田的水分调控，调节水田土壤Eh值值来控制土壤重金属的毒性来控制土壤重金属的毒性 （2）施用石灰、有机物质等改良剂）施用石灰、有机物质等改良剂 重金属的毒性与土壤重金属的毒
29、性与土壤pH关系密切。关系密切。 （3）客土、换土法）客土、换土法 对于严重污染土壤采用客土或换土是一种切实有对于严重污染土壤采用客土或换土是一种切实有效的方法。但此法的代价较高，对大面积治理效的方法。但此法的代价较高，对大面积治理难以推广。难以推广。 （4）生物修复）生物修复 对污染严重的土壤，尤其是那些矿山土壤的治理，对污染严重的土壤，尤其是那些矿山土壤的治理，在复垦前，采用超积累植物的生物修复技术是在复垦前，采用超积累植物的生物修复技术是一个可取的方法。一个可取的方法。 第第51页页/共共69页页三、有机物（农药）污染土壤的防治三、有机物（农药）污染土壤的防治 对于有机物、农药污染的土壤
30、，除合理施用对于有机物、农药污染的土壤，除合理施用农药、采用病虫害综合防治，改进农药剂农药、采用病虫害综合防治，改进农药剂型等以预防为主的系列技术措施外，对污型等以预防为主的系列技术措施外，对污染土壤的治理应从加速土壤中农药的降解染土壤的治理应从加速土壤中农药的降解入手。其中采取以下措施：入手。其中采取以下措施： （1 1）增施有机肥料，提高土壤对农药的吸）增施有机肥料，提高土壤对农药的吸附量，减轻农药对土壤的污染。附量，减轻农药对土壤的污染。 （2 2）调控土壤）调控土壤pHpH和和Eh,Eh,加速农药的降解。加速农药的降解。第第52页页/共共69页页 三、防止土壤污染，可采取以下措施：三、
31、防止土壤污染，可采取以下措施：（）加强对于工业废气、废水、废渣等的治（）加强对于工业废气、废水、废渣等的治理和综合利用，防止向土壤任意排放含各种污理和综合利用，防止向土壤任意排放含各种污染物质的废物；染物质的废物；（）合理施用农药和化肥，积极发展高效、（）合理施用农药和化肥，积极发展高效、低毒、低残留的农药；低毒、低残留的农药；（）对粪便、垃圾和生活污水进行无害化处（）对粪便、垃圾和生活污水进行无害化处理；理；（）慎重推广污水灌溉，对灌溉农田的污水（）慎重推广污水灌溉，对灌溉农田的污水要严格进行监测和控制，最好使用处理后的污要严格进行监测和控制，最好使用处理后的污水灌田。水灌田。第第53页页/
32、共共69页页土壤污染事件土壤污染事件1992年年10月和月和1993年年5月，在未经有关部门同意的情况月，在未经有关部门同意的情况下，发生了辽宁省沈阳冶炼厂两次非法向黑龙江省鸡西下，发生了辽宁省沈阳冶炼厂两次非法向黑龙江省鸡西市梨树区转移有毒化工废渣造成重大环境污染的案件。市梨树区转移有毒化工废渣造成重大环境污染的案件。转移的废渣中含有三氧化二砷（俗称砒霜）等转移的废渣中含有三氧化二砷（俗称砒霜）等10多种有多种有毒物质毒物质332吨。这些有毒物质使穆棱河下游约吨。这些有毒物质使穆棱河下游约20平方千平方千米范围内的土壤、植物和地下水环境造成不同程度的污米范围内的土壤、植物和地下水环境造成不同
33、程度的污染。其中以土壤和植被受到的污染和破坏最为严重，残染。其中以土壤和植被受到的污染和破坏最为严重，残留在废渣堆放地及周围的砷、铜、铅、钢等重金属污染留在废渣堆放地及周围的砷、铜、铅、钢等重金属污染平均超标为平均超标为75倍，其中砷的超标指数最高，是倍，其中砷的超标指数最高，是103倍。倍。废渣倾倒现场寸草不长，废渣倾倒现场寸草不长，26棵棵20厘米直径树木枯死，厘米直径树木枯死，地表裸露面积达地表裸露面积达500平方米，大约平方米，大约7公顷地表植物受到公顷地表植物受到较严重污染，污染深度较严重污染，污染深度0140厘米。经预测，在自然厘米。经预测，在自然状况下，要想将土壤恢复到原有水平，
34、大概需要几百年，状况下，要想将土壤恢复到原有水平，大概需要几百年，甚至几千年以上。甚至几千年以上。第第54页页/共共69页页土壤污染的自净土壤污染的自净 土壤的自净作用是指土壤被污染后，由于土土壤的自净作用是指土壤被污染后，由于土壤的物理、化学和生物化学等的作用，在壤的物理、化学和生物化学等的作用，在 一定时一定时间后，各种病原微生物、寄生虫卵、有机物质和间后，各种病原微生物、寄生虫卵、有机物质和有毒物质等，逐渐达到无害化的程有毒物质等，逐渐达到无害化的程 度。土壤的自度。土壤的自净过程很复杂，主要有以下几个方面：净过程很复杂，主要有以下几个方面：(一一)物理作用物理作用 主要是日光、土壤温度
35、、风力等因素的作用。主要是日光、土壤温度、风力等因素的作用。日光可使土壤表层温度升高，再加上风日光可使土壤表层温度升高，再加上风 的作用，的作用，可使某些污染物挥发，能减少其在土壤中的含量。可使某些污染物挥发，能减少其在土壤中的含量。例如，六六六在旱田施用后，例如，六六六在旱田施用后， 主要靠挥发散失；主要靠挥发散失；氯苯灵等除草剂在高温条件下极易挥发，可迅速氯苯灵等除草剂在高温条件下极易挥发，可迅速失去其活性。失去其活性。第第55页页/共共69页页(二二)土壤的过滤作用和吸附作用土壤的过滤作用和吸附作用 污染物通过土壤时，比孔隙大的固体污染物通过土壤时，比孔隙大的固体颗粒被阻溜。土壤颗粒表面
36、还具有很大的颗粒被阻溜。土壤颗粒表面还具有很大的吸附作吸附作 用，能吸附溶于水中的气体、胶体用，能吸附溶于水中的气体、胶体微粒及其他物质，并将它们聚积或浓缩在微粒及其他物质，并将它们聚积或浓缩在土壤颗粒表面，逐渐形成一层胶质薄膜土壤颗粒表面，逐渐形成一层胶质薄膜(生生物膜物膜)，增强了土壤的吸附作用。，增强了土壤的吸附作用。第第56页页/共共69页页(三三)化学作用化学作用 土壤中某些金属离子，可与进入土壤的土壤中某些金属离子，可与进入土壤的污染物发生中和、氧化、还原、水解等反污染物发生中和、氧化、还原、水解等反应，应， 改变污染物的化学性质而降低其毒性。改变污染物的化学性质而降低其毒性。例如
37、酸、碱可被中和，铜在碱性土壤中可例如酸、碱可被中和，铜在碱性土壤中可生成难溶性的氢氧化铜，使铜的生物活性生成难溶性的氢氧化铜，使铜的生物活性下降。下降。第第57页页/共共69页页(四四)生物化学作用生物化学作用 有机污染物在各种土壤微生物有机污染物在各种土壤微生物( (包括细菌、真菌、包括细菌、真菌、放线菌放线菌) )的作用下，将复杂的有机物逐步无机化或腐的作用下，将复杂的有机物逐步无机化或腐殖质化而达到自净。殖质化而达到自净。1 1有机物的无机化有机物的无机化(1)(1)含氮有机化合物的无机化：含氮有机物含氮有机化合物的无机化：含氮有机物( (蛋白质、蛋白质、氨基酸、硫氨、尿素等氨基酸、硫氨
38、、尿素等) )在微生物的作用下首先分解在微生物的作用下首先分解成氨或铵盐，称为氨化阶段。在氧气充足条件下，成氨或铵盐，称为氨化阶段。在氧气充足条件下，氨氨( (铵盐铵盐) )在亚硝酸菌作用下，被氧化成亚硝酸盐，在亚硝酸菌作用下，被氧化成亚硝酸盐，并进一步在硝酸菌作用下氧化成硝酸盐，称为硝化并进一步在硝酸菌作用下氧化成硝酸盐，称为硝化阶段。硝酸盐是蛋白质无机化的最终产物，表示土阶段。硝酸盐是蛋白质无机化的最终产物，表示土壤已达自净。壤已达自净。 在土壤微生物作用下，蛋白质中的硫和磷也转在土壤微生物作用下，蛋白质中的硫和磷也转化成硫醇、硫化氢及磷化氢，最终形成化成硫醇、硫化氢及磷化氢，最终形成 硫
39、酸盐及磷硫酸盐及磷酸盐供植物吸收利用。酸盐供植物吸收利用。第第58页页/共共69页页(2)含硫和磷有机物的无机化：含硫和磷有机物的无机化： 在氧气充足的条件下，它们分解迅速而彻底，最在氧气充足的条件下，它们分解迅速而彻底，最终转化为硫酸盐或磷酸盐而达到无机化。但在厌氧终转化为硫酸盐或磷酸盐而达到无机化。但在厌氧条件下，产生疏醇、硫化氢或磷化氢等。条件下，产生疏醇、硫化氢或磷化氢等。 脂肪在水解能力很强的细菌、真菌及放线菌作用脂肪在水解能力很强的细菌、真菌及放线菌作用下分解为甘油和脂肪酸，再分解为水下分解为甘油和脂肪酸，再分解为水 和二氧化碳。和二氧化碳。 有机物的无机化可在需氧和厌氧两种条件下
40、进行。有机物的无机化可在需氧和厌氧两种条件下进行。在需氧条件下自净过程迅速，氧化在需氧条件下自净过程迅速，氧化 完全，不产生恶完全，不产生恶臭物质。在厌氧条件下的腐败发酵过程时间长，并臭物质。在厌氧条件下的腐败发酵过程时间长，并产生许多还原性产物，产生许多还原性产物， 如各种有机酸、氨、硫化氢、如各种有机酸、氨、硫化氢、沼气等，大都有恶臭。有机酸在土壤中积聚过多，沼气等，大都有恶臭。有机酸在土壤中积聚过多，常抑制土常抑制土 壤微生物的生长，减弱土壤的自净能力。壤微生物的生长，减弱土壤的自净能力。第第59页页/共共69页页2有机物的腐殖质化有机物的腐殖质化 有机物的腐殖质化过程是有机物在土壤微生
41、物作有机物的腐殖质化过程是有机物在土壤微生物作用下，不断分解又不断合成的过程，用下，不断分解又不断合成的过程， 参与这一过程参与这一过程的微生物有细菌、真菌、放线菌等。腐殖质化的最终的微生物有细菌、真菌、放线菌等。腐殖质化的最终产物是腐殖质，它是一产物是腐殖质，它是一 种疏松的褐色物质，含有多种疏松的褐色物质，含有多种有机化合物，其中主要的是腐殖酸，即胡敏酸种有机化合物，其中主要的是腐殖酸，即胡敏酸( (腐腐土酸土酸) )、 乌敏酸乌敏酸( (腐木质酸腐木质酸) )、克连酸、克连酸( (矿泉酸矿泉酸) )等。另等。另外，尚有木质素、纤维素、蛋白质、脂肪酸等多种物外，尚有木质素、纤维素、蛋白质、
42、脂肪酸等多种物质。腐殖质的性质较稳定，不再继续腐败和产生臭气，质。腐殖质的性质较稳定，不再继续腐败和产生臭气，也不招引苍蝇。、随着有机物的腐殖化，病原菌也不招引苍蝇。、随着有机物的腐殖化，病原菌( (芽芽胞菌除外胞菌除外) )及寄生虫卵逐渐死灭，因此在卫生上也是及寄生虫卵逐渐死灭，因此在卫生上也是安全的。安全的。 土壤中的有机物达到腐殖质阶段便达到了无土壤中的有机物达到腐殖质阶段便达到了无害化要求，腐殖质还具有持续提供植物的养料、促进害化要求，腐殖质还具有持续提供植物的养料、促进植物生长发育、改善土壤的物理性质、提高土壤的蓄植物生长发育、改善土壤的物理性质、提高土壤的蓄水和缓冲能力以及促进土壤
43、微生物活动的作用。水和缓冲能力以及促进土壤微生物活动的作用。第第60页页/共共69页页(五五)病原体在土壤中的死灭病原体在土壤中的死灭 有机物的无机化过程和腐殖质化过程是促有机物的无机化过程和腐殖质化过程是促使病原微生物和蠕虫卵死亡的重要条件。还使病原微生物和蠕虫卵死亡的重要条件。还 由于日光的照射、土壤中温度的改变、微生物由于日光的照射、土壤中温度的改变、微生物生长繁殖条件的不适宜、土壤微生物的拮抗生长繁殖条件的不适宜、土壤微生物的拮抗 作用和噬菌作用、一些植物根系所分泌的植物作用和噬菌作用、一些植物根系所分泌的植物杀菌素对某些真菌类的余灭作用等，都影响杀菌素对某些真菌类的余灭作用等，都影响
44、 病原微生物和蠕虫卵的生存。例如，日光中的病原微生物和蠕虫卵的生存。例如，日光中的紫外线能杀灭土壤中的蛔虫卵，末成熟的蛔紫外线能杀灭土壤中的蛔虫卵，末成熟的蛔 虫卵更为敏感。对于干燥的土壤日光作用更强。虫卵更为敏感。对于干燥的土壤日光作用更强。在通常情况下，土壤中的蛔虫卵要在通常情况下，土壤中的蛔虫卵要1 1年左年左 右才右才死亡，但在死亡，但在5050以上数天后可被杀灭。土壤中以上数天后可被杀灭。土壤中的蚯蚓、昆虫及其幼虫也能吞食蠕虫的蚯蚓、昆虫及其幼虫也能吞食蠕虫 卵，故卵，故对土壤中蠕虫卵的死灭也有一定的意义对土壤中蠕虫卵的死灭也有一定的意义。第第61页页/共共69页页 由于上述自净作用
45、的结果，使进入土由于上述自净作用的结果，使进入土壤中的各种污染物质包括一些有机物、化壤中的各种污染物质包括一些有机物、化学毒物学毒物 的有害作用降低或消失。但土壤的的有害作用降低或消失。但土壤的自净作用有一定限度，超过了限度就会造自净作用有一定限度，超过了限度就会造成危害。某些成危害。某些 重金属和农药等污染物质，重金属和农药等污染物质，在土壤中尽管也可以发生一定的迁移、转在土壤中尽管也可以发生一定的迁移、转化，但最终并不能完化，但最终并不能完 全降解、消失而仍蓄全降解、消失而仍蓄积在土壤中。对这些污染物质就更应加强积在土壤中。对这些污染物质就更应加强预防措施，以减少污染和危预防措施，以减少污
46、染和危 害健康。害健康。第第62页页/共共69页页 第第63页页/共共69页页 第第64页页/共共69页页重金属超积累植物重金属超积累植物近年来，近年来， 利用超积累植物清除土壤和水体利用超积累植物清除土壤和水体环境中的金属和类金属污染环境中的金属和类金属污染植物修复技术植物修复技术以其潜在的高效、廉价及其环境友好性日益以其潜在的高效、廉价及其环境友好性日益受到各国政府、科技界和企业界的广泛关受到各国政府、科技界和企业界的广泛关注注 。 超富集植物起码需满足两个条件：超富集植物起码需满足两个条件：1 1）ZnZn、Mn10000ppm;Mn10000ppm; Pb Pb、CuCu、NiNi等等
47、1000ppm;1000ppm; Cd100ppm.Cd100ppm.2 2）地上部高于地下部）地上部高于地下部第第65页页/共共69页页1、遏蓝菜属（遏蓝菜属（Thlaspi）目前世界上目前世界上研究最多的超富集植物研究最多的超富集植物, ,十字花科。具有富十字花科。具有富集重金属集重金属ZnZn和和CdCd的能力。的能力。其地上部其地上部ZnZn、CdCd的含量分别可高达的含量分别可高达33600ppm33600ppm和和1140ppm1140ppm（干重）（干重）第第66页页/共共69页页宝宝山堇菜（宝宝山堇菜（Viola baoshanensisViola baoshanensis）
48、山堇菜宝山堇菜山堇菜宝山堇菜 一种一种CdCd的超富集植物，其地上的超富集植物，其地上部含量达部含量达1168ppm1168ppm，地下部含量达，地下部含量达981ppm981ppm。第第67页页/共共69页页、蜈蚣草（、蜈蚣草（Pteris vittata Linn.）第一种在我国第一种在我国发现的发现的As超富集植物，由陈同斌等发现超富集植物，由陈同斌等发现补充补充:凤尾蕨科。多年生草本；株高凤尾蕨科。多年生草本；株高20-110厘米，根状茎短，直立；厘米，根状茎短，直立；叶片倒披针形，长叶片倒披针形，长15-88厘米，宽厘米，宽5-20厘米，一回羽状，羽片线厘米，一回羽状，羽片线状披针形
49、。孢子囊群线形，沿羽片边缘着生。分布于长江以南状披针形。孢子囊群线形，沿羽片边缘着生。分布于长江以南诸省。多生于石灰岩山地或墙缝间。优美的株形，已被广泛引诸省。多生于石灰岩山地或墙缝间。优美的株形，已被广泛引种，可用于配置山石盆景和假山。全草入药，性温，味淡，苦，种，可用于配置山石盆景和假山。全草入药，性温，味淡，苦，有解毒、祛风除湿、止血、止泻的功效。有解毒、祛风除湿、止血、止泻的功效。研究证实，在南方湖研究证实，在南方湖南、广西等地大面积南、广西等地大面积分布的蕨类植物蜈蚣分布的蕨类植物蜈蚣草对砷具有很强的超草对砷具有很强的超富集功能，其叶片含富集功能，其叶片含砷量高达砷量高达，远超，远超过植物体内的氮磷养过植物体内的氮磷养分含量。分含量。第第68页页/共共69页页2、东南景天、东南景天(Sedum alfredii H)由杨由杨肖娥等发现的第一种肖娥等发现的第一种Zn 超富集植物。超富集植物。地上部的地上部的Zn含量达含量达5000ppm.富集系数达富集系数达1.9以上。以上。第第69页页/共共69页页
