1、1第第4章章土壤环境问题土壤环境问题24.1 土壤环境概述土壤环境概述4.1.1 土壤的概念和特征土壤的概念和特征 土壤土壤是位于陆地表面具有肥力的疏松层次。是位于陆地表面具有肥力的疏松层次。 土壤的本质特征土壤的本质特征： 一是具有肥力，即具有供应和协调植物生长所需要的一是具有肥力，即具有供应和协调植物生长所需要的营养条件（水分和养分）和环境条件（温度和空气）的能营养条件（水分和养分）和环境条件（温度和空气）的能力；力； 二是具有同化和代谢外界输入物质的能力。二是具有同化和代谢外界输入物质的能力。34.1.2 土壤的组成土壤的组成 土壤由土壤由矿物质矿物质、有机质有机质（包括土壤生（包括土壤
2、生物）、物）、水分水分和和空气空气四四种物质组成。种物质组成。 41.土壤矿物质土壤矿物质 按成因可将土壤矿物分为：原生矿物和次生矿物按成因可将土壤矿物分为：原生矿物和次生矿物. 原生矿物原生矿物 是各种岩石是各种岩石(主要趋岩浆岩主要趋岩浆岩)受到程度不同的物理风化而未受到程度不同的物理风化而未经化学风化的碎屑物，其原来的化学组成和结晶构造都没有改经化学风化的碎屑物，其原来的化学组成和结晶构造都没有改变。变。 土壤中最主要的原生矿物有四类：硅酸盐类矿物、氧化物土壤中最主要的原生矿物有四类：硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物。类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物。（1）硅酸盐
3、类矿物硅酸盐类矿物 长石类、云母类、辉石类和闪角石类等矿物，容易风化而长石类、云母类、辉石类和闪角石类等矿物，容易风化而释放出释放出K、Na、Ca、Fe、Mg和和Al等元素可供植物吸收，同时等元素可供植物吸收，同时形成新的次生矿物。形成新的次生矿物。5（2）氧化物类矿物）氧化物类矿物 石英石英(SiO2)、赤铁矿、赤铁矿(Fe2O3)、金红石、金红石(TiO2) 、蓝晶石、蓝晶石(Al2SiO5)等。等。 （3）硫化物类矿物）硫化物类矿物 土壤中通常只有铁的硫化物，即黄铁矿和白铁矿，二土壤中通常只有铁的硫化物，即黄铁矿和白铁矿，二者是同质异构物，分子式均为者是同质异构物，分子式均为Fe2S，极
4、易风化，成为土壤，极易风化，成为土壤中硫元素的主要来源。中硫元素的主要来源。（4）磷酸盐类矿物）磷酸盐类矿物 土壤中分布最广的是磷灰石，包括氟磷灰石和氯磷灰土壤中分布最广的是磷灰石，包括氟磷灰石和氯磷灰石两种，其次是磷酸铁、铝以及其它磷的化合物，是土壤石两种，其次是磷酸铁、铝以及其它磷的化合物，是土壤中无机磷的重要来源。中无机磷的重要来源。6次生矿物次生矿物 大多数是由原生矿物经风化后重新形成的新矿物，大多数是由原生矿物经风化后重新形成的新矿物，其化学组成和构造都有所改变而不同于原来的原生矿物。其化学组成和构造都有所改变而不同于原来的原生矿物。 土壤中次生矿物可分为：土壤中次生矿物可分为：简单
5、盐类简单盐类、三氧化物类和三氧化物类和次生铝硅酸盐类次生铝硅酸盐类。(1)简单盐类简单盐类 如方解石如方解石(CaCO3)、白云石、白云石(Ca、Mg（CO3）2)、石、石膏膏(CaSO42H2O)等，是原生矿物化学风化的最终产物，等，是原生矿物化学风化的最终产物，结晶构造都较简单，常见于干早和半干旱地区的土壤。结晶构造都较简单，常见于干早和半干旱地区的土壤。 7(2)三氧化物三氧化物 如针铁矿如针铁矿(Fe2O3H2O)、褐铁矿（、褐铁矿（2Fe2O3 3H2O）等，是）等，是硅酸盐类矿物彻底风化的产物，常见于湿热的热带和亚热带硅酸盐类矿物彻底风化的产物，常见于湿热的热带和亚热带地区的土壤中
6、，特别是基性岩地区的土壤中，特别是基性岩(玄武岩、安山岩和石灰墙玄武岩、安山岩和石灰墙)上上发育的土壤中含量最多。发育的土壤中含量最多。（3）次生硅酸盐类）次生硅酸盐类 由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成，是构成土壤粘粒由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成，是构成土壤粘粒的主要成分，故又称粘土矿物或粘粒矿物。可细分为伊利石、的主要成分，故又称粘土矿物或粘粒矿物。可细分为伊利石、蒙脱石和高岭石。蒙脱石和高岭石。 在土壤形成过程中，原生矿物以不同的数量与土壤中的在土壤形成过程中，原生矿物以不同的数量与土壤中的次生矿物混合存在，成为土壤矿物质。次生矿物混合存在，成为土壤矿物质。82、土壤有机质、土壤有机质
7、 土壤有机质包括：土壤有机质包括：非腐殖质，包括动植物残体的组成部分以及有机质分非腐殖质，包括动植物残体的组成部分以及有机质分解的中间产物，主要为碳水化合物和含氮化合物。我解的中间产物，主要为碳水化合物和含氮化合物。我国各主要土壤表土中碳水化合物的含量约占有机质总国各主要土壤表土中碳水化合物的含量约占有机质总量的量的15-27%，主要是微生物来源的多糖混合物，小部，主要是微生物来源的多糖混合物，小部分为植物纤维。土壤中已知的含氮化合物主要是结合分为植物纤维。土壤中已知的含氮化合物主要是结合态的氨基酸和氨基糖。态的氨基酸和氨基糖。(1) 土壤腐殖质，是土壤特有的有机物质，是土壤有机质土壤腐殖质，
8、是土壤特有的有机物质，是土壤有机质的主体，主要是动植物残体通过微生物作用，发生复的主体，主要是动植物残体通过微生物作用，发生复杂转化而成，主要为胡敏酸和富里酸。杂转化而成，主要为胡敏酸和富里酸。9 3、土壤中的水分、土壤中的水分104、土壤中的空气、土壤中的空气 土壤孔隙中所存在的各种气体的混合物称为土壤土壤孔隙中所存在的各种气体的混合物称为土壤空气。空气。 以以O2、N2、CO2及水汽等为主要成分及水汽等为主要成分; 其次由于土壤进行生物化学作用产生的气体。如其次由于土壤进行生物化学作用产生的气体。如H2S、NH3、NO2、CO等等; 另外一些醇类、酸类以及其它挥发性物质通过挥另外一些醇类、
9、酸类以及其它挥发性物质通过挥发作用也进入土壤。发作用也进入土壤。114.1.3 土壤的分层土壤的分层 土壤从上到下通常分为土壤从上到下通常分为A A、B B、C C、D D四层：四层：A A层（淋溶层）：层（淋溶层）：厚度在厚度在1010厘米左右，含有厘米左右，含有丰富的有机物和腐殖质；丰富的有机物和腐殖质；B B层（淀积层）：层（淀积层）：由上层土淋滤出来的有机由上层土淋滤出来的有机物、盐类、以及粘土颗粒组成；物、盐类、以及粘土颗粒组成；C C层（母质层）：层（母质层）：风化的成土母岩组成。风化的成土母岩组成。D D层（原始层）：层（原始层）：为未风化的基岩。为未风化的基岩。124.1.4
10、土壤的性质土壤的性质1.土壤是一个多相的疏松多孔体土壤是一个多相的疏松多孔体 土壤中的腐殖质和粘粒通过土壤中的腐殖质和粘粒通过Ca2+ 、Mg2+联接作用形成微联接作用形成微团粒，继而形成团粒结构，在团粒结构内部具有较多的毛细团粒，继而形成团粒结构，在团粒结构内部具有较多的毛细管空隙，而在团粒和团粒之间具有较大的非毛细管空隙，这管空隙，而在团粒和团粒之间具有较大的非毛细管空隙，这些构成空气和水分的通道。些构成空气和水分的通道。2.土壤胶体及其吸附特性土壤胶体及其吸附特性 土壤胶体是土壤中颗粒直径小于土壤胶体是土壤中颗粒直径小于1微米或微米或2微米的微细固微米的微细固体颗粒，是由矿物质微粒、腐殖
11、质、铝、铁、锰、硅和含水体颗粒，是由矿物质微粒、腐殖质、铝、铁、锰、硅和含水氧化物组成。氧化物组成。13土壤胶体的种类土壤胶体的种类（1）无机胶体）无机胶体 主要是细颗粒的粘土微粒，包括粘土矿物中的高岭石、主要是细颗粒的粘土微粒，包括粘土矿物中的高岭石、伊利石等以及铁、铝、锰水合氧化物。伊利石等以及铁、铝、锰水合氧化物。（2）有机胶体）有机胶体 主要是腐殖质和生物活动的产物，它是高分子有机物，主要是腐殖质和生物活动的产物，它是高分子有机物，具有极大的表面积，吸附作用强。具有极大的表面积，吸附作用强。（3）有机）有机-无机复合体无机复合体 是由土壤中一部分矿物胶体和腐殖质胶体结合在一起所是由土壤
12、中一部分矿物胶体和腐殖质胶体结合在一起所形成的。这种胶体的特点是比表面减少；形成稳定的团粒结形成的。这种胶体的特点是比表面减少；形成稳定的团粒结构，能改善水、肥、气、热的状况。构，能改善水、肥、气、热的状况。14土壤胶体的性质：土壤胶体的性质： 带电荷带电荷：一方面由于表面基团解离或吸附离子而带电荷；：一方面由于表面基团解离或吸附离子而带电荷；另一方面，胶体内部的电荷不平衡表现出来的表面电荷。另一方面，胶体内部的电荷不平衡表现出来的表面电荷。 吸附作用吸附作用：由于其颗粒细小，所以表面积大，产生吸附作：由于其颗粒细小，所以表面积大，产生吸附作用。用。 （1）机械吸附：土壤胶体能把大于孔隙的物质
13、阻留，小）机械吸附：土壤胶体能把大于孔隙的物质阻留，小于孔隙的颗粒也能阻留在土壤中。机械吸附对不溶性颗于孔隙的颗粒也能阻留在土壤中。机械吸附对不溶性颗粒物的作用最为明显。粒物的作用最为明显。 （2）物理吸附：是指土壤胶体颗粒对分子态物质的吸附）物理吸附：是指土壤胶体颗粒对分子态物质的吸附作用。作用。 （3）物理）物理-化学吸附：是指土壤胶体对土壤溶液中离子态化学吸附：是指土壤胶体对土壤溶液中离子态物质的保蓄作用。物质的保蓄作用。15 吸附作用吸附作用是使许多金属离子和分子从不饱和溶液中转是使许多金属离子和分子从不饱和溶液中转入固相的主要途径。入固相的主要途径。 土壤胶体对重金属粒子的吸附作用具
14、有双重效果，一土壤胶体对重金属粒子的吸附作用具有双重效果，一是使它们不易被植物吸收，暂时退出生物圈的小循环；另是使它们不易被植物吸收，暂时退出生物圈的小循环；另一方面却使它们长期滞留在农田内，并随时间的推移而富一方面却使它们长期滞留在农田内，并随时间的推移而富集，很难让它们通过地下渗水、水田放水等途径离开土壤，集，很难让它们通过地下渗水、水田放水等途径离开土壤，最终还是只有让植物吸收，危及生物圈。最终还是只有让植物吸收，危及生物圈。163.土壤酸碱性和土壤缓冲性土壤酸碱性和土壤缓冲性 （1）土壤酸碱性的产生）土壤酸碱性的产生 土壤酸性的产生主要有以下几个途径：土壤酸性的产生主要有以下几个途径：
15、 首先，植物根系活动以及土壤中有机质的分解产生的首先，植物根系活动以及土壤中有机质的分解产生的有机酸和大量的有机酸和大量的CO2，以及某些微生物产生的矿质酸，都，以及某些微生物产生的矿质酸，都是土壤溶液中是土壤溶液中H+的来源；的来源； 其次，当土壤胶体上吸附的其次，当土壤胶体上吸附的H+达到一定的数量后，粘达到一定的数量后，粘粒矿物的晶格遭到破坏，使粘粒矿物中的铝被溶解出来，粒矿物的晶格遭到破坏，使粘粒矿物中的铝被溶解出来，溶液中出现了活性铝，水解后释放出溶液中出现了活性铝，水解后释放出H+ ； 17 第三，胶体上吸附的第三，胶体上吸附的H+和和Al3+ 、 Fe3+被其他阳离子被其他阳离子
16、代换到溶液中而使土壤成酸性。代换到溶液中而使土壤成酸性。土壤碱性的产生土壤碱性的产生 土壤碱性主要来自土壤中大量存在的碱金属，如钾、土壤碱性主要来自土壤中大量存在的碱金属，如钾、钠、钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐的水解。土壤钠、钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐的水解。土壤pH在在7.5-8.5之间时，主要由于含有的之间时，主要由于含有的CaCO3水解所致；水解所致；pH8.5时时土壤中可能含有土壤中可能含有Na2CO3 。（2）土壤酸碱性的表示）土壤酸碱性的表示 土壤酸碱性的主要指标是土壤酸碱性的主要指标是pH值，值，pH越小，表示土壤越小，表示土壤的酸性越强，碱性越弱。大部分土壤的的酸性越强，碱性越弱。大
17、部分土壤的PH值在值在4.5-9.5之之间，其中间，其中6.5-7.5为中性。为中性。18（3）土壤的缓冲性）土壤的缓冲性 指土壤抵制指土壤抵制pH值改变的能力。土壤中起缓冲作用的主要因值改变的能力。土壤中起缓冲作用的主要因素是土壤胶体上吸附的阳离子。素是土壤胶体上吸附的阳离子。 H+ 、 Al3+ 和和Fe3+的存在可以缓的存在可以缓冲碱，其他阳离子可以缓冲酸。土壤缓冲能力越大，对酸碱污冲碱，其他阳离子可以缓冲酸。土壤缓冲能力越大，对酸碱污染物质的容纳量就越大。染物质的容纳量就越大。 一般土壤缓冲能力的大小顺序是：腐殖质土一般土壤缓冲能力的大小顺序是：腐殖质土 粘土粘土 砂土。砂土。土壤酸碱
18、度的影响：土壤酸碱度的影响：影响土壤中微生物的活性和有机污染物的分解；影响土壤中微生物的活性和有机污染物的分解； 影响土壤中物质的存在形态和迁移转化规律；影响土壤中物质的存在形态和迁移转化规律； 影响养分的有效性和植物的生长发育。影响养分的有效性和植物的生长发育。194、土壤的氧化还原性、土壤的氧化还原性 土壤中的主要氧化剂：氧气、土壤中的主要氧化剂：氧气、NO3-离子和高价金属离子；离子和高价金属离子； 土壤中的主要还原剂：有机质和低价金属离子。土壤中的主要还原剂：有机质和低价金属离子。 土壤中植物的根系和土壤生物也是土壤发生氧化还原反土壤中植物的根系和土壤生物也是土壤发生氧化还原反应的重要
19、参与者。应的重要参与者。 影响：影响： 影响土壤中营养元素的状态和有效性。影响土壤中营养元素的状态和有效性。 影响元素离子的价态、从而影响其迁移、转化。影响元素离子的价态、从而影响其迁移、转化。20214.1.5 土壤环境元素背景值和土壤环境容量1.1.土壤环境元素背景值土壤环境元素背景值 土壤环境元素背景值，简称土壤环境背景值，是指未受或很少受人类活动特别是人为污染影响的土壤化学元素的自然含量。 不同土壤类型的土壤环境背景值差别较大，它是统计性的范围值、平均值或中位值，而不是一个简单的确定值。 土壤环境背景值是我们研究土壤环境污染、土壤生态和进行土壤环境质量评价和管理、确定土壤环境容量、环境
20、基准、制定土壤环境标准时重要的参考标准或本底值。222.2.土壤环境容量土壤环境容量土壤环境容量，是指在人类生存和自然生态不致受害的前提下，土壤环境所能容纳的污染物的最大负荷量。在一定土壤环境单元和一定时限内遵循环境质量标准，既维持土壤生态系统的正常结构和功能、保证农产品生物学产量和质量，也不致使环境系统超过受污染时土壤环境能容纳污染物的最大负荷量。土壤环境容量是制定土壤环境标准的重要依据。234.1.6 土壤在地球表层环境系统中的地位和作用土壤是地球表层环境系统的一个重要组成要素。由于土壤圈在地球表层环境系统中位于大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的界面结合地带，是无机界和有机界联系的纽带，是地球
21、表层环境系统中物质与能量迁移和转化的重要环节。土壤不仅是维持地球上大多数动物、植物生长发育的基础，也是人类生存和发展必需的条件。244.2 土壤污染和土壤自净土壤污染和土壤自净4.2.1 土壤污染的概念土壤污染的概念 土壤污染土壤污染是指污染物质通过多种途径进入土壤，其数量是指污染物质通过多种途径进入土壤，其数量和速度超出了土壤的容纳能力和土壤的净化速度，引起土壤和速度超出了土壤的容纳能力和土壤的净化速度，引起土壤的性质、组成及性状等发生变化，并导致土壤的自然功能失的性质、组成及性状等发生变化，并导致土壤的自然功能失调，土壤质量恶化，从而影响植物的正常生长和发育，以致调，土壤质量恶化，从而影响
22、植物的正常生长和发育，以致在植物体内积累，使作物产量和质量下降，最终影响人体健在植物体内积累，使作物产量和质量下降，最终影响人体健康的现象。康的现象。25固体废物的固体废物的堆放，严重堆放，严重污染土壤污染土壤2627282930全国现有沙化土地一百七十四点三万平方公里，占国土全国现有沙化土地一百七十四点三万平方公里，占国土面积的百分之十八点二。据专家测算，中国每年因土地沙面积的百分之十八点二。据专家测算，中国每年因土地沙化造成的直接经济损失高达五百四十亿元，直接或间接影化造成的直接经济损失高达五百四十亿元，直接或间接影响近四亿人口的生存、生产和生活。响近四亿人口的生存、生产和生活。 31因水
23、土流失造成退化、沙化、碱化草地约因水土流失造成退化、沙化、碱化草地约100100万平方公万平方公里，占我国草原总面积的里，占我国草原总面积的50%50%。 32由于暴雨集中，植被稀疏，土壤抗蚀性差，使黄河中由于暴雨集中，植被稀疏，土壤抗蚀性差，使黄河中游黄土高原成为我国水土流失最严重的地区。黄土高原游黄土高原成为我国水土流失最严重的地区。黄土高原严重的水土流失使黄河成为驰名世界的多泥沙河流。严重的水土流失使黄河成为驰名世界的多泥沙河流。 334.2.2 污染源污染源土壤污染源来源及其广泛途径土壤污染源来源及其广泛途径 人类把土壤作为农业生产的劳动对象和获得生命能源的生产人类把土壤作为农业生产的
24、劳动对象和获得生命能源的生产基地，为了提高农产品的数量和质量，要向农田中施用化肥和基地，为了提高农产品的数量和质量，要向农田中施用化肥和农药，要进行水利灌溉，这样使污染物质进入土壤，并随之积农药，要进行水利灌溉，这样使污染物质进入土壤，并随之积累起来，这是土壤污染的重要发生途径；累起来，这是土壤污染的重要发生途径； 土壤历来就作为废物（垃圾、废渣和污水等）的堆放、处置土壤历来就作为废物（垃圾、废渣和污水等）的堆放、处置和处理场所，使大量有机和无机污染物质随之进入土壤，这是和处理场所，使大量有机和无机污染物质随之进入土壤，这是造成土壤污染的重要途径；造成土壤污染的重要途径； 土壤环境是个开放系统
25、，不断地进行物质和能量交换，大气、土壤环境是个开放系统，不断地进行物质和能量交换，大气、水体或生物体中的污染物质迁移转化而进入土壤，使土壤遭受水体或生物体中的污染物质迁移转化而进入土壤，使土壤遭受污染。污染。34污染源分类污染源分类 自然污染源：自然界中某些矿床或物质富集中心周围由于自然自然污染源：自然界中某些矿床或物质富集中心周围由于自然扩散使附近土壤中某些物质的含量超出土壤正常含量的范围，扩散使附近土壤中某些物质的含量超出土壤正常含量的范围，造成土壤污染。造成土壤污染。人为污染源：人为污染源： 工业污染源：直接由工业工业污染源：直接由工业“三废三废”引起的土壤污染；引起的土壤污染；农业污染
26、源：农业生产本身产生的，如化肥、农药和农用地膜农业污染源：农业生产本身产生的，如化肥、农药和农用地膜等的施用（使用）造成的；等的施用（使用）造成的；生活污染源：是指含有致病的各种病原微生物和寄生虫的生活生活污染源：是指含有致病的各种病原微生物和寄生虫的生活污水、医院污水、垃圾以及被病原菌污染的其他水体等，它们污水、医院污水、垃圾以及被病原菌污染的其他水体等，它们是造成土壤环境生物污染的重要污染源。是造成土壤环境生物污染的重要污染源。354.2.3 土壤污染物土壤污染物 输入土壤环境中的足以影响土壤环境正常功能，降低作物输入土壤环境中的足以影响土壤环境正常功能，降低作物的产量和生物学质量，有害于
27、人体健康的物质。的产量和生物学质量，有害于人体健康的物质。 化学污染物化学污染物有机污染物有机污染物 其中数量较大而又比较重要的是化学农药，化学农药的种其中数量较大而又比较重要的是化学农药，化学农药的种类繁多，主要分为有机氯和有机磷两大类，主要有：类繁多，主要分为有机氯和有机磷两大类，主要有：有机氯类：如有机氯类：如DDT、六六六、艾氏剂、狄氏剂等；、六六六、艾氏剂、狄氏剂等；有机磷类：马拉硫磷、对硫磷、敌敌畏等；有机磷类：马拉硫磷、对硫磷、敌敌畏等；氨基甲酸脂类：其中有除草剂和杀虫剂氨基甲酸脂类：其中有除草剂和杀虫剂苯氧羧酸类：主要有除草剂如苯氧羧酸类：主要有除草剂如2，4-D、2，4-T等
28、；等；苯酰胺类：全部为除草剂苯酰胺类：全部为除草剂36 其他有机污染物：酚类物质、石油、稠环芳烃、有机其他有机污染物：酚类物质、石油、稠环芳烃、有机洗涤剂等洗涤剂等无机污染物无机污染物 重金属污染物如重金属污染物如Hg As Cd Pb Cr Cu Zn 等以及有害等以及有害的氧化物、酸、碱、盐、氟等；的氧化物、酸、碱、盐、氟等； 过量的氮和磷植物营养元素；过量的氮和磷植物营养元素； 物理污染物物理污染物 来自工厂、矿山的固体废物如尾矿、废石、粉煤灰和来自工厂、矿山的固体废物如尾矿、废石、粉煤灰和工业垃圾等。工业垃圾等。 放射性污染物放射性污染物 如：铯、锶等放射性元素为主如：铯、锶等放射性元
29、素为主 生物污染物生物污染物 各种带病菌如肠细菌、破伤风杆菌、肠寄生虫、结核各种带病菌如肠细菌、破伤风杆菌、肠寄生虫、结核杆菌等的污染物，包括城市垃圾、医院废水、废物及厩肥杆菌等的污染物，包括城市垃圾、医院废水、废物及厩肥等。等。374.2.4 土壤污染的类型土壤污染的类型1、水质污染型水质污染型 工业废水、城市生活废水和受污染的地面水体，通过灌溉工业废水、城市生活废水和受污染的地面水体，通过灌溉污染土壤。污染土壤。2、大气污染型大气污染型 大气中的二氧化硫、氮氧化合物和颗粒物通过沉降和降水大气中的二氧化硫、氮氧化合物和颗粒物通过沉降和降水污染土壤。污染土壤。3、固体废物污染型固体废物污染型
30、工矿业废物、污泥和城市垃圾等的污染。工矿业废物、污泥和城市垃圾等的污染。4、农业污染型农业污染型 化肥、农药、城市垃圾堆肥、污泥等引起的污染。化肥、农药、城市垃圾堆肥、污泥等引起的污染。5、综合污染型综合污染型 由多源污染造成。由多源污染造成。384.2.5 土壤污染的特点土壤污染的特点1、土壤污染具有隐秘性和滞后性；、土壤污染具有隐秘性和滞后性；2、土壤污染的易积累性；、土壤污染的易积累性；3、土壤污染具有不可逆转性和长期性；、土壤污染具有不可逆转性和长期性；4、土壤污染的难治理性。、土壤污染的难治理性。4.2.6 土壤污染的危害土壤污染的危害1、土壤污染导致严重的直接经济损失；、土壤污染导
31、致严重的直接经济损失；2、土壤污染导致食物品质不断下降；、土壤污染导致食物品质不断下降；3、土壤污染影响植物生长发育和危害人体健康；、土壤污染影响植物生长发育和危害人体健康；4、污染污染会导致环境问题。、污染污染会导致环境问题。394.2.7 土壤的自净能力土壤的自净能力 概念：是指进入土壤的物质，通过稀释、扩概念：是指进入土壤的物质，通过稀释、扩散、挥发、淋洗、吸附、生物和化学降解等过程散、挥发、淋洗、吸附、生物和化学降解等过程降低浓度或毒性的现象。降低浓度或毒性的现象。 1.物理净化作用物理净化作用 难溶性固体污染物被土壤机械阻留，可溶性污染物可难溶性固体污染物被土壤机械阻留，可溶性污染物
32、可被土壤水分稀释或被土壤固相表面吸附，可挥发或转化为被土壤水分稀释或被土壤固相表面吸附，可挥发或转化为气态物质的污染物的污染物还可迁移入大气。气态物质的污染物的污染物还可迁移入大气。 实质：污染物的迁移（不能从自然环境中消除）实质：污染物的迁移（不能从自然环境中消除）402.物理化学净化作用物理化学净化作用 是指污染物的阴阳离子与土壤胶体上原来吸附的阴是指污染物的阴阳离子与土壤胶体上原来吸附的阴阳离子的交换吸附作用。阳离子的交换吸附作用。 土壤胶体主要带负电荷，故对带正电荷的污染物净土壤胶体主要带负电荷，故对带正电荷的污染物净化能力较强。增加土壤胶体含量可相应提高净化能力。化能力较强。增加土壤
33、胶体含量可相应提高净化能力。增加增加pH，有利于污染物阳离子净化，反之，有利于污染，有利于污染物阳离子净化，反之，有利于污染物阴离子净化。物阴离子净化。 物理化学净化作用不能消除污染物，故只能相对减物理化学净化作用不能消除污染物，故只能相对减轻危害；物理化学净化作用是暂时的、不稳定的；物理轻危害；物理化学净化作用是暂时的、不稳定的；物理化学净化作用是污染物在土壤环境中的积累过程，将产化学净化作用是污染物在土壤环境中的积累过程，将产生严重的潜在威胁。生严重的潜在威胁。413.化学净化作用化学净化作用 污染物在土壤中经凝聚与沉淀反应、氧化还原反应、配合污染物在土壤中经凝聚与沉淀反应、氧化还原反应、
34、配合-螯合反应、酸碱中和反应、水解、分解和化合反应，或光化学螯合反应、酸碱中和反应、水解、分解和化合反应，或光化学降解作用等转化成难溶性、难解离性物质而减小危害程度和毒降解作用等转化成难溶性、难解离性物质而减小危害程度和毒性，或分解为无毒物质或营养物质的作用。性，或分解为无毒物质或营养物质的作用。 化学降解和光化学降解作用可将污染物降解为无毒物，而化学降解和光化学降解作用可将污染物降解为无毒物，而从土壤环境中消除，但多氯联苯、稠环芳烃、有机氯农药等性从土壤环境中消除，但多氯联苯、稠环芳烃、有机氯农药等性质稳定的化合物则难以净化。质稳定的化合物则难以净化。 其他化学净化作用只能暂时降低污染物在土
35、壤溶液中的浓其他化学净化作用只能暂时降低污染物在土壤溶液中的浓度，或暂时减小其活性和毒性，起到一定的减缓作用，不能将度，或暂时减小其活性和毒性，起到一定的减缓作用，不能将污染物从土壤环境中消除如重金属。污染物从土壤环境中消除如重金属。424.生物净化作用生物净化作用 污染物在土壤中被生长在土壤中的植物吸收、动物和微生物污染物在土壤中被生长在土壤中的植物吸收、动物和微生物吞食，或在生物体内酶或分泌酶的催化下降解为危害程度小或无吞食，或在生物体内酶或分泌酶的催化下降解为危害程度小或无毒物质的现象。毒物质的现象。 生物降解作用是土壤环境自净作用的主要途径。（生物降解作用是土壤环境自净作用的主要途径。
36、（1）纤维素、）纤维素、淀粉等转变为淀粉等转变为CO2和和 H2O；蛋白质、多肽、核酸等转变为；蛋白质、多肽、核酸等转变为NH3、CO2和和 H2O；有机磷化合物释放出无机磷酸等。这些维系自然的；有机磷化合物释放出无机磷酸等。这些维系自然的C、N、P循环。（循环。（2）降解各种其他有机物为无毒的残留物和）降解各种其他有机物为无毒的残留物和CO2 。（。（3）降低无机污染物的活性和毒性。）降低无机污染物的活性和毒性。 土壤水分适宜，温度土壤水分适宜，温度30左右，通气良好，电势较高左右，通气良好，电势较高pH偏中偏中性到碱性，碳氮比在性到碱性，碳氮比在20:1左右，有利于天然有机物的降解。左右，
37、有利于天然有机物的降解。43 4.3.1 重金属在土壤中的迁移转化重金属在土壤中的迁移转化1、物理迁移、物理迁移 溶解部分随水迁移至地面水体；溶解部分随水迁移至地面水体； 在颗粒内或吸附于土壤胶体表面可随水机械搬移或随风在颗粒内或吸附于土壤胶体表面可随水机械搬移或随风机械搬运。机械搬运。2、物理化学迁移和化学迁移、物理化学迁移和化学迁移 土壤环境中的重金属污染物以离子交换吸附和土壤胶体土壤环境中的重金属污染物以离子交换吸附和土壤胶体相结合；相结合； 以配合以配合-螯合等形式和土壤胶体相结合；螯合等形式和土壤胶体相结合； 发生溶解与沉淀作用。发生溶解与沉淀作用。4.3 土壤污染物的迁移转化土壤污
38、染物的迁移转化443.生物迁移生物迁移 植物通过根系从土壤中吸收某些化学形态的重金属，植物通过根系从土壤中吸收某些化学形态的重金属，并在植物体内积累并在植物体内积累 该迁移途径不仅受到重金属总量和形态、土壤环境状况等该迁移途径不仅受到重金属总量和形态、土壤环境状况等的影响，还受到根际微区氧化还原屏障、的影响，还受到根际微区氧化还原屏障、pH值屏障和根系值屏障和根系分泌物的影响。分泌物的影响。 土壤微生物的吸收土壤微生物的吸收 土壤微生物对重金属的固定和活化受微生物胞外配合土壤微生物对重金属的固定和活化受微生物胞外配合作用、胞外沉淀作用和金属的微生物转化的影响。作用、胞外沉淀作用和金属的微生物转
39、化的影响。 土壤动物啃食重金属含量较高的表土土壤动物啃食重金属含量较高的表土 受污染的生物残体可将重金属重新归还给土壤。受污染的生物残体可将重金属重新归还给土壤。 454.3.2 几种主要重金属在土壤中的迁移转化几种主要重金属在土壤中的迁移转化（1）汞的迁移转化）汞的迁移转化 土壤中有金属汞、无机汞和有机汞，按其存在形态有离子土壤中有金属汞、无机汞和有机汞，按其存在形态有离子吸附和共价吸附的汞、可溶性汞（吸附和共价吸附的汞、可溶性汞（HgCl2）、难溶性汞（如）、难溶性汞（如HgHPO4 、HgCO3 、HgS）。）。 影响汞迁移转化的因素主要有：影响汞迁移转化的因素主要有：吸附剂的种类：吸附
40、剂的种类： 粘土矿物对粘土矿物对HgCl2的吸附顺序是：伊利石蒙脱石高岭的吸附顺序是：伊利石蒙脱石高岭石；对醋酸汞的吸附作用：蒙脱石水铝英石高岭石。石；对醋酸汞的吸附作用：蒙脱石水铝英石高岭石。 Hg2+、Hg22+可被带负电的土壤胶体吸附，可被带负电的土壤胶体吸附，HgCI3-等可被等可被带正电的胶体所吸附，而土壤中有机胶体对汞的吸附比粘土矿带正电的胶体所吸附，而土壤中有机胶体对汞的吸附比粘土矿物、氧化物高得多。物、氧化物高得多。 46 pH也影响胶体对汞的吸附，在也影响胶体对汞的吸附，在pH值在值在18范围内，吸附范围内，吸附量随量随pH 值增高而增大。值增高而增大。 除沙土和土层极薄的耕
41、地外，汞绝大部分积累在耕层土除沙土和土层极薄的耕地外，汞绝大部分积累在耕层土壤，不易向深层迁移。壤，不易向深层迁移。汞的氧化还原状态汞的氧化还原状态 土壤中汞有三种价态：土壤中汞有三种价态：0、+1、+2，在还原条件下，在还原条件下，Hg2+可还原为可还原为Hg0。Hg2+在含有在含有 H2S的还原条件下，将生成极难溶的还原条件下，将生成极难溶的硫化汞。当氧气充足时，的硫化汞。当氧气充足时，HgS又可慢慢氧化为亚硫酸盐和硫又可慢慢氧化为亚硫酸盐和硫酸盐，使酸盐，使HgS转化为转化为Hg2+。47有机汞和无机汞之间的转化有机汞和无机汞之间的转化有机汞之间的转化：有机汞之间的转化： 在碱性环境和无
42、机氮存在时有利于在碱性环境和无机氮存在时有利于A转化，在酸性介质中二转化，在酸性介质中二甲基汞不稳定分解为甲基汞。甲基汞不稳定分解为甲基汞。A在酸性介质中，烷氧烷基汞很不在酸性介质中，烷氧烷基汞很不稳定，易分解；稳定，易分解；B表示有机汞分解成无机汞；表示有机汞分解成无机汞；C表示厌氧或好氧条件下可以通过表示厌氧或好氧条件下可以通过生物或化学合成途径合成甲基汞。生物或化学合成途径合成甲基汞。48植物对汞的吸收和累积与土壤汞的含量关系植物对汞的吸收和累积与土壤汞的含量关系 实验证明：水稻生长的实验证明：水稻生长的“汞米汞米”和和“土汞土汞”之间生之间生物吸收富集系数为物吸收富集系数为0.01。
43、汞在作物不同部位的累积顺序为根叶茎种子。汞在作物不同部位的累积顺序为根叶茎种子。 不同作物对汞的吸收和积累能力是不同的，在粮食作不同作物对汞的吸收和积累能力是不同的，在粮食作物中的顺序为：水稻玉米高粱小麦。物中的顺序为：水稻玉米高粱小麦。494.3.3 农药在土壤中的迁移转化农药在土壤中的迁移转化 所谓所谓“农药农药”是泛指农业和林业上用来防治农作物病虫是泛指农业和林业上用来防治农作物病虫害和调节植物生长所施加药剂的总称，主要有杀虫剂、除草害和调节植物生长所施加药剂的总称，主要有杀虫剂、除草剂、杀真菌剂等。剂、杀真菌剂等。1、主要农药类型、主要农药类型 有机氯类农药有机氯类农药 该类农药是含氯
44、的有机化合物，主要的有该类农药是含氯的有机化合物，主要的有DDT、六六六、六六六、氯丹、毒杀芬、艾氏剂、狄氏剂和异狄氏剂等，这类农药的氯丹、毒杀芬、艾氏剂、狄氏剂和异狄氏剂等，这类农药的特点是：化学性质稳定，在环境中残留时间长，短期内不易特点是：化学性质稳定，在环境中残留时间长，短期内不易分解，脂溶性高，易在脂肪中积累。分解，脂溶性高，易在脂肪中积累。 通过食物链进入人体的通过食物链进入人体的有机氯农药能在肝、肾、心脏等组织中蓄积。蓄积的残留农有机氯农药能在肝、肾、心脏等组织中蓄积。蓄积的残留农药也能通过母乳排出，或转入卵蛋等组织，影响后代。药也能通过母乳排出，或转入卵蛋等组织，影响后代。 5
45、0有机磷类农药有机磷类农药 有机磷农药大部分视磷酸的酯类或酰胺类化合物，按结构可有机磷农药大部分视磷酸的酯类或酰胺类化合物，按结构可分为：磷酸酯，如敌敌畏等；硫代磷酸酯，如乐果、对硫磷等；分为：磷酸酯，如敌敌畏等；硫代磷酸酯，如乐果、对硫磷等；膦酸酯和硫代膦酸酯，如敌百虫等；磷酰胺和硫代磷酰胺类，如膦酸酯和硫代膦酸酯，如敌百虫等；磷酰胺和硫代磷酰胺类，如甲胺磷等甲胺磷等 一般有剧烈毒性，但易于分解，在环境中残留时间短，在动一般有剧烈毒性，但易于分解，在环境中残留时间短，在动植物体内受酶的作用，磷酸酯进行分解不易蓄积，所以常被认为植物体内受酶的作用，磷酸酯进行分解不易蓄积，所以常被认为是较安全的
46、一种农药。有机磷农药对昆虫及哺乳类动物均可呈现是较安全的一种农药。有机磷农药对昆虫及哺乳类动物均可呈现毒性，阻碍其一些生理作用，使之致死。所以，在短期内有机磷毒性，阻碍其一些生理作用，使之致死。所以，在短期内有机磷类农药的环境污染毒性引起动物的致癌、致突变作用。类农药的环境污染毒性引起动物的致癌、致突变作用。氨基甲酸酯类农药氨基甲酸酯类农药 该类农药在环境中易分解，在动物体内也能迅速代谢，而代该类农药在环境中易分解，在动物体内也能迅速代谢，而代谢产物的毒性多数低于其本身的毒性，因此，属于低残留的农药。谢产物的毒性多数低于其本身的毒性，因此，属于低残留的农药。513、农药在土壤中的迁移转化、农药
47、在土壤中的迁移转化土壤对化学农药的吸附作用土壤对化学农药的吸附作用 土壤对农药的吸附作用有物理吸附、物理化学吸附、借氢土壤对农药的吸附作用有物理吸附、物理化学吸附、借氢键或配位键与胶体结合、与粘土矿物构成复合体等，其中主要键或配位键与胶体结合、与粘土矿物构成复合体等，其中主要是物理化学吸附（离子交换吸附）。是物理化学吸附（离子交换吸附）。 土壤胶体对离解为有机阳离子的农药吸附的顺序是：有机土壤胶体对离解为有机阳离子的农药吸附的顺序是：有机胶体蛭石蒙脱石伊利石绿泥石高岭石胶体蛭石蒙脱石伊利石绿泥石高岭石 解离为阴离子的有机农药可被带正电荷的土壤胶体吸附如解离为阴离子的有机农药可被带正电荷的土壤胶
48、体吸附如砖红壤。砖红壤。 土壤胶体对某些农药具有选择性吸附作用。土壤胶体对某些农药具有选择性吸附作用。 同一类型的农药，分子愈大，吸附能力愈强，在溶液中，同一类型的农药，分子愈大，吸附能力愈强，在溶液中，溶解度小的农药，土壤对其吸附能力也愈强。溶解度小的农药，土壤对其吸附能力也愈强。52化学农药向大气与水体的迁移化学农药向大气与水体的迁移 进入土壤中的农药，在被土壤固相物质吸附的同时，还通进入土壤中的农药，在被土壤固相物质吸附的同时，还通过气体挥发，随水淋溶，为生物体吸收，进而导致大气，水体过气体挥发，随水淋溶，为生物体吸收，进而导致大气，水体和生物污染。和生物污染。 化学农药挥发作用的大小，
49、主要决定于农药本身的溶解度化学农药挥发作用的大小，主要决定于农药本身的溶解度和蒸汽压以及土壤的湿度、温度，影响土壤孔隙的质地和结构和蒸汽压以及土壤的湿度、温度，影响土壤孔隙的质地和结构条件。土壤中农药向大气扩散是大气农药污染的主要途径。条件。土壤中农药向大气扩散是大气农药污染的主要途径。 农药的水迁移方式有两种：一是直接溶于水中；二是被吸农药的水迁移方式有两种：一是直接溶于水中；二是被吸附于土壤固体细粒表面上随水分移动而进行机械迁移。农药对附于土壤固体细粒表面上随水分移动而进行机械迁移。农药对地下水的污染作用不大，受土壤侵蚀作用的影响，大部分农药地下水的污染作用不大，受土壤侵蚀作用的影响，大部
50、分农药通过地表径流流入地面水体，造成地表水体污染。通过地表径流流入地面水体，造成地表水体污染。53化学农药在土壤中的降解作用化学农药在土壤中的降解作用 农药在土壤中的降解包括农药在土壤中的降解包括光化学降解光化学降解、化学降解化学降解和和微生物降微生物降解解等。等。 光化学降解光化学降解是指土壤表面受太阳辐射和紫外线等作用而引起是指土壤表面受太阳辐射和紫外线等作用而引起的农药中的的农药中的C-C、C-H、C-O、C-N等键断裂，形成激发态分子，等键断裂，形成激发态分子，从而发生光化学降解。从而发生光化学降解。 化学降解化学降解是指土壤中的农药发生水解、氧化、异构化和离子是指土壤中的农药发生水解
