1、土壤污染土壤污染 第十章第十章一一 土壤污染的概念土壤污染的概念二二 土壤污染物的来源及危害土壤污染物的来源及危害三三 土壤组成和性质对污染物毒性的影响土壤组成和性质对污染物毒性的影响 重金属污染重金属污染 有机物污染有机物污染主要内容主要内容本章重点一 名词解释：土壤污染 土壤环境容量 土壤自净功能二 论述 重金属在土壤中迁移转化的规律？有机物在土壤中迁移转化的规律？4Initial concepts of soil pollution一一 土壤污染的概念土壤污染的概念土壤背景值土壤背景值l理论上，指未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组成理论上，指未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组成和
2、含量。和含量。实际上，土壤背景值只能代表土壤某一发展、演变阶段实际上，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，即的一个相对意义上的数值，即严格按照土壤背景值研究方法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壤化学元素的所获得的尽可能不受或少受人类活动影响的土壤化学元素的原始含量。原始含量。l土壤背景值研究及其意义土壤背景值研究及其意义 土壤背景值研究是以土壤学特别是土壤分析为主线，涉土壤背景值研究是以土壤学特别是土壤分析为主线，涉及多学科，技术要求高的一个系统。具有较严密的结构性、及多学科，技术要求高的一个系统。具有较严密的结构性、整体性及目的性
3、，对各子系统独有严格的技术质量控制。整体性及目的性，对各子系统独有严格的技术质量控制。土壤背景值在土壤污染评价，污水灌溉土壤背景值在土壤污染评价，污水灌溉(wastewater irrigation)与作物施肥与作物施肥(fertilization)上是不可缺少的依据。上是不可缺少的依据。环境质量评价环境质量评价(environmental quality evaluation)土地资源评价土地资源评价(land resource assessment)国土规划国土规划(territorial planning)环境医学环境医学(environmental medicine)食品卫生食品卫生(
4、food hygiene)重重要要的的实实用用意意义义土壤环境容量土壤环境容量(soil environment capacity)土壤污染评价土壤污染评价物理自净作用物理自净作用：污染物渗滤、挥发、扩散等污染物渗滤、挥发、扩散等化学和物理化学化学和物理化学(physical chemistry)自净作用自净作用 土壤中污染物经过吸附、配位、沉淀、氧化还原等使其毒性土壤中污染物经过吸附、配位、沉淀、氧化还原等使其毒性浓度降低的过程。粘粒和有机物是主要载体；酸碱反应和氧化还浓度降低的过程。粘粒和有机物是主要载体；酸碱反应和氧化还原反应起重要作用。原反应起重要作用。生物化学净化作用生物化学净化作用
5、(biochemical purification)有机污染物在微生物及其酶作用下，通过生物降解，分解为有机污染物在微生物及其酶作用下，通过生物降解，分解为简单无机物而消散的过程。简单无机物而消散的过程。Environmental capacity 环境容量环境容量 人类生存和自然生态不受损害前提下，环境所能容纳人类生存和自然生态不受损害前提下，环境所能容纳污染物的最大负荷量。污染物的最大负荷量。Soil environmental capacity土壤环境容量土壤环境容量 土壤环境单元一定时限内遵循环境质量标准，既保土壤环境单元一定时限内遵循环境质量标准，既保证农产品产量和生物学质量，同时也
6、不使环境污染时，证农产品产量和生物学质量，同时也不使环境污染时，土壤所能允许承纳的污染物的最大数量或负荷量。土壤所能允许承纳的污染物的最大数量或负荷量。8土壤污染的概念土壤污染的概念 人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象。起土壤质量恶化的现象。人类活动向土壤添加有害物质（人类活动向土壤添加有害物质（“绝对性绝对性”定义定义）以特定参照数据以特定参照数据(如土壤背景值加二倍标准差如土壤背景值加二倍标准差)为临界值来判为临界值来判断，超过此值则认为土壤已被污染；（断，超过此值则认为土壤已被污染；（“相对性相对性”定义定
7、义）当加入土壤的污染物超过土壤的自净能力，或污染物在土壤当加入土壤的污染物超过土壤的自净能力，或污染物在土壤中积累量超过基准值，而归生态系统造成了危害，此时认为中积累量超过基准值，而归生态系统造成了危害，此时认为土壤被污染了。（土壤被污染了。（“相对性相对性”定义定义）l土壤污染特性土壤污染特性n 土壤污染的隐蔽性土壤污染的隐蔽性n 土壤污染的持久性土壤污染的持久性n 土壤污染的间接有害性土壤污染的间接有害性痛痛病骨痛病骨痛病病人骨骼严重畸形、剧痛，身长缩短，病人骨骼严重畸形、剧痛，身长缩短，骨脆易折。患者初发病时，腰、手、骨脆易折。患者初发病时，腰、手、脚疼痛，以后疼通逐渐加剧，渐渐变脚疼痛
8、，以后疼通逐渐加剧，渐渐变成全身骨痛，行动困难，出现骨萎缩，成全身骨痛，行动困难，出现骨萎缩，骨弯曲，骨软化等症状，进而发生自骨弯曲，骨软化等症状，进而发生自然骨折。病人日夜卧床，不断喊痛，然骨折。病人日夜卧床，不断喊痛，最后在疼痛中死运去，这就是世界著最后在疼痛中死运去，这就是世界著名的骨痛病。经患者尸体解剖，有的名的骨痛病。经患者尸体解剖，有的患者全身骨折达患者全身骨折达72处，身长也缩短了处，身长也缩短了30厘米。在此事件中，就诊患者厘米。在此事件中，就诊患者258人，其中死亡者人，其中死亡者207人。人。林德曼效率及污染富集林德曼效率及污染富集DDT的生物富集土壤污染物的来源及危害土壤
9、污染物的来源及危害l土壤污染物来源土壤污染物来源 天然污染源天然污染源 人为污染源人为污染源 工业污染源：工业污染源：工业废气、废水、废渣，工业废气、废水、废渣，农业污染源：农业污染源：化肥、农药化肥、农药生活污染源：生活污染源：城市污泥、垃圾城市污泥、垃圾偶尔还有原子武器散落的偶尔还有原子武器散落的放射性微粒放射性微粒等。等。工业和城市的废水和固体废物：污水灌溉和污泥作为肥料施用，常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。工业废物堆放场，往往也是土壤的污染源。例如1977年美国调查了50个废物堆放场，其中43个堆放场的重金属和有机毒物污染了附近的土壤和地下水。土壤污染物的来源及危害土
10、壤污染物的来源及危害农药和化肥：现代化农业大量施用农药和化肥。有机氯杀虫剂如DDT、六六六等能在土壤中长期残留，并在生物体内富集。氮、磷等化学肥料，凡未被植物吸收利用和未被根层土壤吸附固定的养分，都在根层以下积累，或转入地下水，成为潜在的环境污染物。土壤侵蚀是使土壤污染范围扩大的一个重要原因。土壤污染物的来源及危害土壤污染物的来源及危害牲畜排泄物和生物残体：禽畜饲养场的厩肥和屠宰场的废物，其性质近似人粪尿。利用这些废物作肥料，如果不进行物理和生化处理，则其中的寄生虫、病原菌和病毒等可引起土壤和水域污染，并通过水和农作物危害人群健康。土壤污染物的来源及危害土壤污染物的来源及危害大气沉降物：大气中
11、的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物，通过沉降和降水而降落到地面。20年来，北欧的南部、北美的东北部等地区，雨水酸度增大，引起土壤酸化，土壤盐基饱和度降低。大气层核试验的散落物可造成土壤的放射性污染。放射性散落物中，90Sr、137Cs的半衰期较长，易被土壤吸附，滞留时间也较长。土壤污染物的来源及危害土壤污染物的来源及危害l土壤污染物的主要种类土壤污染物的主要种类重金属污染物重金属污染物(heavy metal pollutant)重金属主要指汞、镉、铅、铬、铜、锌。类金属砷和非金重金属主要指汞、镉、铅、铬、铜、锌。类金属砷和非金属氟也包括其中。属氟也包括其中。有机污染物有机污染物(organic p
12、ollution)有机农药、三氯乙醛有机农药、三氯乙醛(酸酸)、矿物油类、表面活性剂、废塑、矿物油类、表面活性剂、废塑料制品，及工矿企业排放的含有机质的三废。料制品，及工矿企业排放的含有机质的三废。固体废物与放射性污染物固体废物与放射性污染物(solid waste&radioactive contaminant)按其来源不同，可分为工业固体废物、农业固体废物，按其来源不同，可分为工业固体废物、农业固体废物，放射性固体废物和城市垃圾放射性固体废物和城市垃圾四类。四类。土壤重金属污染土壤重金属污染什么是重金属？什么是重金属？n 化学上跟据金属的密度把金属分成重金属和轻金属，化学上跟据金属的密度把
13、金属分成重金属和轻金属，常把密度大于常把密度大于5g/cm5g/cm3 3的金属称为重金属。的金属称为重金属。如：金、银、铜、铅、锌、镍、钴、铬、汞、镉等如：金、银、铜、铅、锌、镍、钴、铬、汞、镉等大约大约4545种。种。n 从环境污染方面所说的重金属是指：从环境污染方面所说的重金属是指：镉、铬、汞、镉、铬、汞、铅、铅、以及类金属以及类金属砷砷等生物毒性显著的重金属。对人等生物毒性显著的重金属。对人体毒害最大的有体毒害最大的有5 5种：种：铅、汞、铬、铅、汞、铬、砷、镉砷、镉。这些。这些重金属在水中不能被分解，人饮用后毒性放大，与重金属在水中不能被分解，人饮用后毒性放大，与水中的其他毒素结合生
14、成毒性更大的有机物。水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物。地区地区污染类型污染类型原因原因中国山西临汾中国山西临汾大气污染大气污染煤矿，炼焦煤矿，炼焦多米尼加的海纳多米尼加的海纳铅铅美国美国6060亿公斤废电池亿公斤废电池印度拉尼贝特印度拉尼贝特铬铬皮革废弃物皮革废弃物吉尔吉斯斯坦梅鲁苏地区吉尔吉斯斯坦梅鲁苏地区铀铀废弃的铀矿废弃的铀矿秘鲁拉奥罗亚秘鲁拉奥罗亚铅铅重金属熔炼厂重金属熔炼厂俄罗斯捷尔任斯克俄罗斯捷尔任斯克铅铅世界上最大的重金属熔炼厂世界上最大的重金属熔炼厂乌克兰切尔诺贝利乌克兰切尔诺贝利铀铀核电站爆炸核电站爆炸赞比亚卡布韦赞比亚卡布韦铅锌铅锌血铅超血铅超1010倍倍2004-2
15、005年世界十大污染城市重金属对土壤的污染重金属对土壤的污染 重金属污染物重金属污染物有有镉镉(Cd)、铬、铬(Cr)、汞、汞(Hg)、砷、砷(As)、铅、铅(Pb)、铜、铜(Cu)、锌、锌(Zn)、镍、镍(Ni)和氟和氟(F)等。等。重金属污染物在土壤中的活性小，易于积累，土壤一旦重金属污染物在土壤中的活性小，易于积累，土壤一旦被其污染则极难消除。被其污染则极难消除。镉和砷是极毒的；镉和砷是极毒的；汞、铅、镍是中等毒性；汞、铅、镍是中等毒性；铜、锌的毒性较低。铜、锌的毒性较低。土壤中的重金属来源主要是土壤中的重金属来源主要是“三废三废”排放。排放。镉镉 (c ca ad dmium)mium
16、)CdCd 损害骨骼肾脏 金属镉无毒性，但镉的金属镉无毒性，但镉的化合物毒性极大化合物毒性极大，属于，属于积蓄型积蓄型，引起慢性中毒的，引起慢性中毒的潜伏期可达潜伏期可达10103030年之久。长期食用年之久。长期食用“镉米镉米”的人会患的人会患骨痛病骨痛病，也会引起，也会引起高血压，以及酶系统、生育力受到影响。高血压，以及酶系统、生育力受到影响。土壤中的镉有土壤中的镉有水溶性水溶性(离子态和络合态离子态和络合态CdCl2、CdCO3 及络合物Cd（OH）2)及及非水溶性非水溶性(化学沉淀和难溶络合态化学沉淀和难溶络合态)两种，它们随环境条件的变动而互相两种，它们随环境条件的变动而互相转化。对
17、作物起危害作用的主要是转化。对作物起危害作用的主要是水溶性镉，旱地水溶性镉，旱地CdCO3水田水田CdS沉淀 酸性条件下，镉化合物的溶解度增大，毒性增强；酸性条件下，镉化合物的溶解度增大，毒性增强；碱性条件下，则形成氢氧化镉沉淀。镉可溶于酸，但不溶于碱。碱性条件下，则形成氢氧化镉沉淀。镉可溶于酸，但不溶于碱。氧化条件下，镉的活性或毒性增强。氧化条件下，镉的活性或毒性增强。镉在土壤中常会与羟基、氯化物形成络合离子而提高活性。镉在土壤中常会与羟基、氯化物形成络合离子而提高活性。土壤镉污染来源：土壤镉污染来源：污水灌溉污水灌溉 磷肥等磷肥等 镉是银白色有光泽的金属，镉是银白色有光泽的金属，加热时表面
18、形成棕色的氧化物加热时表面形成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反应激烈，层。高温下镉与卤素反应激烈，形成卤化镉。也可与硫直接化形成卤化镉。也可与硫直接化合，生成硫化镉。镉可溶于酸，合，生成硫化镉。镉可溶于酸，但不溶于碱。镉的毒性较大，但不溶于碱。镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体被镉污染的空气和食物对人体危害严重，日本因镉中毒曾出危害严重，日本因镉中毒曾出现现“痛痛病痛痛病”。镉会对呼吸道产生刺激，长期镉会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内吸收，积吸收，但可经呼
19、吸被体内吸收，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显。还可导致骨质疏脏损害最为明显。还可导致骨质疏松和软化。松和软化。镉污染致使大量农田荒废，原本收割稻子的季节，镉污染致使大量农田荒废，原本收割稻子的季节，如今只能见到牛羊在田间放养。如今只能见到牛羊在田间放养。我们我们身边的土壤身边的土壤我们我们身边身边的人的人茄子茄子丝瓜丝瓜黄瓜黄瓜番茄番茄？砷砷 (a ar rs senic)enic)：中国古代炼丹家是砷的最早发现者。据史书中国古代炼丹家是砷的最早发现者。据史书记载，约在记载，约在 317317年，中国的炼丹家葛洪用雄黄，松脂，硝石三年，中国的炼丹家
20、葛洪用雄黄，松脂，硝石三种物质炼制得到砷。种物质炼制得到砷。自然界中主要以硫化物矿形式存在，有雄黄（自然界中主要以硫化物矿形式存在，有雄黄（As4S4As4S4）、雌黄）、雌黄（As2S3As2S3）等。）等。三氧化二砷三氧化二砷在中国古代称为砒霜，中药用。在中国古代称为砒霜，中药用。砷的硫化物矿自古以来被用作颜料和杀虫剂、灭鼠药。砷的硫化物矿自古以来被用作颜料和杀虫剂、灭鼠药。硫化硫化合物具有强烈毒性合物具有强烈毒性，今天砷的拉丁名称，今天砷的拉丁名称 arseniumarsenium和元素符号和元素符号AsAs正是由这一词演变而来。正是由这一词演变而来。不溶于水，溶于硝酸和王水，也能溶解于
21、强碱，生成砷酸盐。不溶于水，溶于硝酸和王水，也能溶解于强碱，生成砷酸盐。砷与其化合物被运用在砷与其化合物被运用在农药、除草剂、杀虫剂农药、除草剂、杀虫剂与许多种的合金与许多种的合金中。中。arsenicarsenic：“强有力的强有力的”，“男子气概男子气概”，表示砷化合物在，表示砷化合物在医药中的作用。医药中的作用。砷砷(arsenic)，土壤中的砷土壤中的砷多呈砷酸形态，包括多呈砷酸形态，包括砷酸盐砷酸盐(五价五价)和和亚砷酸盐亚砷酸盐(三三价价)。无机化合物毒性大于有机砷化合物，三价砷比五价砷毒。无机化合物毒性大于有机砷化合物，三价砷比五价砷毒。土壤中砷的可给性受土壤中砷的可给性受pHp
22、H值值的影响很大，在接近中性的情况下，的影响很大，在接近中性的情况下，砷的溶解度较低，既可溶于酸，也可溶于碱。土壤中的砷酸和亚砷的溶解度较低，既可溶于酸，也可溶于碱。土壤中的砷酸和亚砷酸随砷酸随氧化还原电位氧化还原电位的变化而相互转化。的变化而相互转化。砷对人体毒害作用砷对人体毒害作用的潜伏期长，砷有的潜伏期长，砷有致癌致癌作用。砷中毒使作用。砷中毒使中枢中枢神经系统神经系统发生机能紊乱，毛细血管麻痹和肌肉瘫痪等。发生机能紊乱，毛细血管麻痹和肌肉瘫痪等。土壤砷污染来源：土壤砷污染来源：有色金属开采和冶炼、含砷农药、磷有色金属开采和冶炼、含砷农药、磷肥含砷、工业和化石燃料燃烧等。肥含砷、工业和化
23、石燃料燃烧等。砷中毒外在表现铬铬(chrome)金属铬无毒，金属铬无毒，Cr3+有毒，有毒，Cr6+毒性更大，还有腐蚀性。毒性更大，还有腐蚀性。对皮肤和对皮肤和粘膜表现为强烈的刺激和腐蚀作用，对全身有毒性作用，有致癌、粘膜表现为强烈的刺激和腐蚀作用，对全身有毒性作用，有致癌、致畸、致突变作用。铬对种子萌发、作物生长也有毒害作用。致畸、致突变作用。铬对种子萌发、作物生长也有毒害作用。有机质有机质可促进对铬的吸附与螯合，同时有助于土壤中可促进对铬的吸附与螯合，同时有助于土壤中Cr6+还原为还原为Cr3+。有机质对。有机质对Cr6+的还原作用随土壤的还原作用随土壤pH值的升高而减弱。值的升高而减弱。
24、粘土矿物粘土矿物对铬有较强的吸附作用，对对铬有较强的吸附作用，对Cr3+的吸附能力为的吸附能力为Cr6+的的30300倍，且随倍，且随pH的升高而减弱。的升高而减弱。土壤土壤pH值及氧化还原电位值及氧化还原电位均可改变铬的化合物形态。在低均可改变铬的化合物形态。在低Eh值值时，时，Cr6+被还原成被还原成Cr3+；而在中性和碱性条件下，；而在中性和碱性条件下，Cr3+可以可以Cr(OH)3 形态沉淀。形态沉淀。土壤土壤Cr污染来源污染来源：铬矿开采和冶炼；电镀、鞣革、油漆、印：铬矿开采和冶炼；电镀、鞣革、油漆、印染等企业。染等企业。汞汞(hydrargyrum)：原意是：原意是“液态银液态银”
25、。熔点是最低的，只有熔点是最低的，只有-38.87-38.87，一种有毒的银白色一种有毒的银白色一一价和二价价和二价重金属元素，它是常温下唯一的液体金属。重金属元素，它是常温下唯一的液体金属。天然的天然的硫化汞硫化汞又称为又称为朱砂朱砂，由于具有鲜红的色泽，因，由于具有鲜红的色泽，因而很早就被人们用作红色颜料。而很早就被人们用作红色颜料。汞汞 (h hydrarydrarg gyrumyrum)：原意是：原意是“液态银液态银”。无机汞在土壤中的化学沉淀作用很强，因此，无机汞在土壤中的化学沉淀作用很强，因此，无机汞无机汞对植物的毒害不很对植物的毒害不很明显。但汞的化合物被还原为金属汞，而以汞蒸气
26、出现时，它就可以自叶面明显。但汞的化合物被还原为金属汞，而以汞蒸气出现时，它就可以自叶面气孔进入植物体。气孔进入植物体。无机汞化合物在嫌气细菌的作用下，可以转化为无机汞化合物在嫌气细菌的作用下，可以转化为有机汞化合物有机汞化合物，被植物，被植物吸收，增强其对植物的汞污染。汞对作物生长发育的影响主要有吸收，增强其对植物的汞污染。汞对作物生长发育的影响主要有抑制光合作抑制光合作用、根系生长和养分吸收、酶的活性、根瘤菌的固氮作用用、根系生长和养分吸收、酶的活性、根瘤菌的固氮作用等。等。植物根系和叶子均可吸收植物根系和叶子均可吸收Hg，比较容易吸收的汞有，比较容易吸收的汞有金属汞金属汞、Hg2+、乙基
27、、乙基汞和甲基汞汞和甲基汞。食物链对于汞有极强的富集能力，。食物链对于汞有极强的富集能力，土壤汞污染来源土壤汞污染来源：含：含Hg化学品，污水、污泥、垃圾及含化学品，污水、污泥、垃圾及含Hg农农药等。药等。水俣病事件-耳聋眼瞎外加精神失常 1953年年-1968年，发生在日本熊本县的水俣镇。水俣镇一家氮肥年，发生在日本熊本县的水俣镇。水俣镇一家氮肥公司在生产氯乙稀和醋酸乙稀时，采取了低成本的公司在生产氯乙稀和醋酸乙稀时，采取了低成本的汞催化剂汞催化剂工艺，工艺，排放到海湾中的废水含有重金属汞，然后汞经过生物化学反应转排放到海湾中的废水含有重金属汞，然后汞经过生物化学反应转变成变成甲基汞甲基汞，
28、通过食物链，通过食物链富集富集在鱼虾和贝类体中，人或动物长期在鱼虾和贝类体中，人或动物长期食用后就会中毒。食用后就会中毒。1950年，人们开始发现一些奇怪的猫，步态不稳，抽筋麻痹，年，人们开始发现一些奇怪的猫，步态不稳，抽筋麻痹，最后跳入水中溺死，当地人称之为最后跳入水中溺死，当地人称之为“自杀猫自杀猫”，“猫跳海猫跳海”。1953年，该镇发现了一些奇怪的病人，开始时口齿不清，步态不年，该镇发现了一些奇怪的病人，开始时口齿不清，步态不稳，面部痴吴，进而耳聋眼瞎，全身麻木，最后神经失常，身体稳，面部痴吴，进而耳聋眼瞎，全身麻木，最后神经失常，身体弯弓惨叫而死。人们将这种病称为弯弓惨叫而死。人们将
29、这种病称为“水俣病水俣病”。1991年，日本环年，日本环境厅公布的中毒病人仍有境厅公布的中毒病人仍有2248人，其中人，其中1004人死亡。人死亡。水俣事件铅铅 (p plumlumb bumum)铅对铅对人体神经系统、血液和血管人体神经系统、血液和血管有毒害作用，并对卟啉有毒害作用，并对卟啉转变、血红素合成的酶促过程有抑制作用。早期症状为细胞转变、血红素合成的酶促过程有抑制作用。早期症状为细胞病变。引起慢性中毒后，出现贫血、高血压、生殖能力和智病变。引起慢性中毒后，出现贫血、高血压、生殖能力和智能减退（特别是儿童脑机能减退）等症状。铅急性中毒的症能减退（特别是儿童脑机能减退）等症状。铅急性中
30、毒的症状为便秘，腹绞痛，伸肌麻痹等。状为便秘，腹绞痛，伸肌麻痹等。过多的铅抑制或不正常的促进植物体中某些酶的活性，过多的铅抑制或不正常的促进植物体中某些酶的活性，从而影响光合和呼吸作用及对养分的吸收。从而影响光合和呼吸作用及对养分的吸收。中性至碱性条件下中性至碱性条件下形成的形成的PbPb3 3(PO(PO4 4)2 2和和PbCOPbCO3 3 的溶解度很小，的溶解度很小，植物难以吸收，故石灰性及碱性土中，铅的污染实际上并不植物难以吸收，故石灰性及碱性土中，铅的污染实际上并不严重。严重。土壤的粘土矿物及有机质对铅也起强吸附作用，且随土土壤的粘土矿物及有机质对铅也起强吸附作用，且随土壤壤pHp
31、H的增高而增强。的增高而增强。土壤铅污染来源土壤铅污染来源：污水、污泥，工矿企业废弃物、汽车尾气等。：污水、污泥，工矿企业废弃物、汽车尾气等。重金属元素迁移转化重金属元素迁移转化重金属在土壤中的迁移转化及生态效应均与其存在形态有关；重金属在土壤中的迁移转化及生态效应均与其存在形态有关；不同形态的重金属，其化学行为以及对植物的危害也不相同。不同形态的重金属，其化学行为以及对植物的危害也不相同。重金属元素大多是变价元素，其存在形态与环境条件有关。土重金属元素大多是变价元素，其存在形态与环境条件有关。土壤是一个复杂的物质体系，性质多变，因而进入土壤中的重壤是一个复杂的物质体系，性质多变，因而进入土壤
32、中的重金属元素，在不同的土壤条件影响下，可以随之发生形态和金属元素，在不同的土壤条件影响下，可以随之发生形态和性质上的变化，从而产生不同的迁移转化过程。重金属元素性质上的变化，从而产生不同的迁移转化过程。重金属元素迁移转化的影响因素：迁移转化的影响因素：土壤酸碱度与化学沉淀土壤酸碱度与化学沉淀 土壤的氧化还原性质土壤的氧化还原性质土壤胶体的吸附作用土壤胶体的吸附作用配位体的络合与螯合作用配位体的络合与螯合作用生物代谢作用生物代谢作用 很多有毒重金属在土壤中是可以形成难溶性化学沉淀的，这与土壤的pH和Eh有关。土壤 pH 值是影响重金属迁移转化的重要因素。（1）pH值越低其活动度越大，越易于迁移
33、；（2）随着土壤pH值升高，重金属离子的浓度则下降，易形成沉淀物从土壤溶液中析出，即碱性条件下，会降低一些重金属元素(Cu、Zn、Fe等)的溶解度，难被作物吸收。（3）通常重金属的硫化物，氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐的溶度积较小，重金属离子在土壤中常以上述化合物的沉淀形式存在。（4）土壤的pH值通常在5-8之间，在pH值较高时，许多重金属离子可能形成难溶的氢氧化物。pH pH 值下降时土壤中重金属就溶解出来，这就是酸性土壤作物值下降时土壤中重金属就溶解出来，这就是酸性土壤作物受害的原因。受害的原因。在还原性条件下，不少重金属离子以难溶的硫化物形式存在在还原性条件下，不少重金属离子以难溶的硫化物形式
34、存在于土壤中。于土壤中。土壤酸碱度直接或间接影响污染物在土壤中的迁移转化：土壤酸碱度直接或间接影响污染物在土壤中的迁移转化：(1)(1)影响重金属等离子的溶解度；影响重金属等离子的溶解度；(2)(2)影响污染物氧化还原体系的电位；影响污染物氧化还原体系的电位；(3)(3)影响土壤胶体对重金属离子等的吸附。影响土壤胶体对重金属离子等的吸附。土壤酸化的直接后果是铝离子增多，致使植物生长受到影响，土壤酸化的直接后果是铝离子增多，致使植物生长受到影响，还能从土壤胶体中置换出其他它碱性阳离子，使之遭受淋还能从土壤胶体中置换出其他它碱性阳离子，使之遭受淋溶损失，而加速土壤酸化、淋溶。溶损失，而加速土壤酸化
35、、淋溶。土壤氧化土壤氧化还原条件的变化，对重金属元素还原条件的变化，对重金属元素的价态变化起重要作用。的价态变化起重要作用。土壤中氧化剂主要有游离氧、土壤中氧化剂主要有游离氧、NONO3 3-离子和高价金离子和高价金属离子属离子(Fe()(Fe()、MnMn()()、V()V()、Ti()Ti()等。等。还原剂有土壤有机质、低价金属离子及在厌氧还原剂有土壤有机质、低价金属离子及在厌氧条件下的分解产物。条件下的分解产物。在高氧化环境中，如在高氧化环境中，如CrCr等具有氧化还原性质的等具有氧化还原性质的重金属常呈氧化态，形成可溶性重金属常呈氧化态，形成可溶性等具有等具有极强的迁移能力，而铁、锰相
36、反，形成极强的迁移能力，而铁、锰相反，形成高价难高价难溶性沉淀溶性沉淀，迁移能力很低。，迁移能力很低。水稻田是氧化还原电位很低的特殊土壤水稻田是氧化还原电位很低的特殊土壤:当水田灌满水时，由于水的遮蔽效应形成了当水田灌满水时，由于水的遮蔽效应形成了还原性环境，有机物厌氧分解产生还原性环境，有机物厌氧分解产生H H2 2S S，当施当施用硫酸铵肥料时，用硫酸铵肥料时，硫还原细菌的作用使硫还原细菌的作用使 SOSO4 42-2-还原产生大量的还原产生大量的H H2 2S S。因此。因此镉主要以CdS形式存在，抑制Cd2+的迁移，难以被植物所吸收。当排水时，造成氧化淋溶环境，当排水时，造成氧化淋溶环
37、境，S S2-2-氧化成氧化成SOSO4 42-2-，引起引起pHpH降低，降低，镉溶解在土壤中，易被镉溶解在土壤中，易被植物吸收。植物吸收。金属离子浓度高，吸附交换为主，浓度低，络合螯合作用为主。金属离子被土壤胶体所吸附，是它从液相转入固相的重要途径。一般情况下，重金属进入土壤后，可被土壤胶体吸附，经过老化过程，转变为不可逆的凝胶，不易进入土壤溶液，移动性小，不易被水淋溶，也不易被微生物所降解；从而暂时退出生物小循环，不致形成食物的污染。胶体的吸附，特别是有机胶体的吸附，在很大程度上决定着土壤中重金属的分布和富集，是土壤污染累积的重要原因。土壤胶体对重金属的吸附能力与金属离子的性质及胶体的种
38、土壤胶体对重金属的吸附能力与金属离子的性质及胶体的种类有关。类有关。同一类的土壤胶体对阳离子的吸附与阳离子的价态有关。阳离子价态越高，电荷越多，土壤胶体与阳离子的静电作阳离子价态越高，电荷越多，土壤胶体与阳离子的静电作用也越强，吸引力越大，结合强度越大；而价态相同离子用也越强，吸引力越大，结合强度越大；而价态相同离子的水合半径小，吸附能力强。的水合半径小，吸附能力强。还与土壤的胶体性质有关：矿物类型，化学组成，阳离子交换量，比表面积等有关。土壤有机胶体属无定形胶体，土壤有机胶体属无定形胶体，比表面积大，吸附容量可达比表面积大，吸附容量可达 150 700 150 700 毫克当量毫克当量/10
39、0/100克克土。对金属离子的吸附顺序是：土。对金属离子的吸附顺序是：Pb Cu CdPb Cu Cd Zn Hg Zn Hg重金属离子的浓度较低时，主要是以络离子的形式存在。络合作用可以改变重金属氢氧化物的溶解度，使元素迁移。对几种重金属离子的研究表明（1）羟基与重金属络合作用可大大提高重金属氢氧化物的溶解度；（2）氯络合作用可提高难溶重金属化合物的溶解度，同时可减弱土壤胶体对重金属的吸附；（3）有机螯合物对金属迁移的影响取决于所形成的螯合物是难溶的还是易溶的。以Hg为例，土壤表层中的Hg主要以Hg(OH)20 或 HgCl2为主，而在 Cl-高的盐碱土中则以 HgCl42-为主。土壤中微生
40、物通过烷基化、去烷基化、氧化、还原、配土壤中微生物通过烷基化、去烷基化、氧化、还原、配位和沉淀作用，转化重金属，影响其迁移能力和生物位和沉淀作用，转化重金属，影响其迁移能力和生物有效性。有效性。如：如：细菌、放线菌的汞还原酶使细菌、放线菌的汞还原酶使HgHg2 2还原成零价汞还原成零价汞CdCd通过与微生物或它们的代谢产物生成配合物而被土壤固通过与微生物或它们的代谢产物生成配合物而被土壤固定重金属在土壤中富集，通过生物放大作用，进入生定重金属在土壤中富集，通过生物放大作用，进入生态系统，代谢中态系统，代谢中重金属可在微生物作用下转化成毒性重金属可在微生物作用下转化成毒性更大的金属有机化合物。由
41、此可见，重金属易被土壤更大的金属有机化合物。由此可见，重金属易被土壤吸持并积累，植物和其他生物能吸收、累积重金属。吸持并积累，植物和其他生物能吸收、累积重金属。重金属对人体的伤害：重金属对人体的伤害：汞汞：食入后直接沉入肝脏，对大脑神精、视力破坏极大。：食入后直接沉入肝脏，对大脑神精、视力破坏极大。铬铬：会造成四肢麻木，精神异常。：会造成四肢麻木，精神异常。砷砷：会使皮肤色素沉着，导致异常角质化。：会使皮肤色素沉着，导致异常角质化。镉镉：破坏骨钙，肾功能失调，导致高血压，引起心脑血管疾病。：破坏骨钙，肾功能失调，导致高血压，引起心脑血管疾病。铅铅：直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经板，可造成
42、先天大：直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经板，可造成先天大脑沟回浅，智力低下；对老年人造成痴呆、脑死亡等。脑沟回浅，智力低下；对老年人造成痴呆、脑死亡等。重金属对人体的伤害常见的有：重金属对人体的伤害常见的有：铅：伤害人的脑细胞，致癌致突变等。铅：伤害人的脑细胞，致癌致突变等。汞：食入后直接沉入肝脏，对大脑汞：食入后直接沉入肝脏，对大脑 神精神精 视力破坏及视力破坏及大。天然水每升水中含大。天然水每升水中含0 0。0101毫克，就会强烈中毒。毫克，就会强烈中毒。铬：会造成四肢麻木，精神异常。铬：会造成四肢麻木，精神异常。砷：会使皮肤色素沉着，导致异常角质化。砷：会使皮肤色素沉着，导致异常角质
43、化。镉：导致高血压，引起心脑血管疾病；破坏骨钙，引镉：导致高血压，引起心脑血管疾病；破坏骨钙，引起肾功能失调。起肾功能失调。氟：轻者氟斑牙、氟化骨症；重者骨密度过硬、易骨氟：轻者氟斑牙、氟化骨症；重者骨密度过硬、易骨折。折。铅：是重金属污染中毒性较大的一种，一但进入人体铅：是重金属污染中毒性较大的一种，一但进入人体很难排除。直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神精很难排除。直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神精板，可造成先天大脑沟回浅，智力低下；对老年人造板，可造成先天大脑沟回浅，智力低下；对老年人造成痴呆、脑死亡等。成痴呆、脑死亡等。有机污染物有机污染物农药的种类：1.按主要防治对象：杀虫剂（接触
44、性、内吸性）、杀螨剂、杀菌剂、除草剂、杀线虫剂、灭鼠剂、植物生长调节剂 2.2.按化合物类型：按化合物类型：无机农药：无机农药：硫制剂硫制剂 汞制剂汞制剂 砷制剂砷制剂 有机农药有机农药 有机氯剂有机氯剂（1 1）滴滴涕）滴滴涕 （2 2）林丹）林丹 有机磷剂有机磷剂 有机氮剂有机氮剂有机氯农药含有一个或几个苯环的氯代衍生物，主要用作杀虫剂。化学性质稳定，高残留，不易分解高生物富集（1）DDT20世纪70年代前最常用的杀虫剂。挥发性小，不溶于水，易溶于有机溶剂，190摄氏度才分解。ClClClClCl 致癌、致畸、致突变 寂静的春天 斯德哥尔摩公约：DDT、艾氏剂、氯丹、狄氏剂、异狄氏剂、七氯
45、、灭蚁灵、毒杀芬。有机氯农药（2）林丹 含丙体六六六在99%以上的成为林丹。易溶于水，碱性条件下易于分解。在土壤中残效期较其他有机氯农业短，容易分解消失，减轻了在土壤中的残留和对环境的污染。有机磷农药：有机磷农药：RXPYAA对硫磷（对硫磷（1605）H5C2POSOOH5C2NO2比有机氯农药易于降解，环境污染及危害没有有机氯农药大。世界有机磷农药占农药生产量的一半以上，我国占一半以上大部分是磷酸的酯类和酰胺类化合物。磷酸酯：敌敌畏硫代磷酸酯：对硫磷，乐果磷酸酯和硫代磷酸酯类：敌百虫磷酰胺和硫代磷酸酯类施于土壤的化学农药，有的化学性质稳定，存留时间长，大量而持续使用农药，使其不断在土壤中累积
46、，到一定程度便会影响作物的产量和质量，而成为污染物质。农药还可以通过各种途径，挥发、扩散、径流、淋溶移动而转入大气、水体和生物体中，造成其他环境要素的污染，通过食物链对人体产生危害。因此，了解农药在土壤中的迁移转化规律以及土壤对有毒化学农药的净化作用，对于预测其变化趋势及控制土壤的农药污染都具有重大意义。农农 药药挥发到空气挥发到空气太阳光解太阳光解土土 壤壤物理化学吸附物理化学吸附扩散移动扩散移动淋淋 洗洗降降 解解太阳辐射和紫外光解太阳辐射和紫外光解化学降解化学降解微生物降解微生物降解在一定条在一定条件起净化件起净化和解毒作和解毒作用用污染地污染地下水下水农药在土壤中的迁移转化土土 壤壤农
47、作物农作物大大 气气地表水地表水农药施用农药施用藻类浮游动物藻类浮游动物农产品农产品（粮、油、果、菜、烟、茶）（粮、油、果、菜、烟、茶）畜畜 禽禽肉蛋油乳肉蛋油乳水鸟水鸟鱼虾蟹螺贝鱼虾蟹螺贝人人 体体饲料饲料降落降落）图移迁中界然自在药农（二、土壤中农药的迁移转化(1)土壤胶体对化学农药的吸附作用(2)化学农药在土壤的挥发和扩散(3)化学农药在土壤中的降解(4)化学农药在土壤环境中的残留性及危害(1)土壤对化学农药的吸附控制农药环境行为的主要因素：即吸附、迁移和降解。进入土壤的农药首先被土壤吸咐，后又被植物吸收。土壤胶体的吸附作用影响着农药在土壤的固、液、气三相中的分配，是影响土壤中农药迁移转
48、化及毒性的重要因素之一。土壤对农药的吸附主要是离子交换吸附较重要。吸附作用使一部分农药滞留在土壤中，并对农药的迁移和降解过程产生很大的影响。土壤的吸附能力愈大，农药的有效性愈低，净化效果就愈好。(2)(2)离子交换吸附：指带负电土壤组分与呈正离子交换吸附：指带负电土壤组分与呈正离子状态的农药通过静电引力相吸引。离子状态的农药通过静电引力相吸引。化学农药按其化学性质，可分为离子型和非离化学农药按其化学性质，可分为离子型和非离子型农药。离子型农药进入土壤后，一般解子型农药。离子型农药进入土壤后，一般解离为阳离子，可被带负电荷的有机胶体或无离为阳离子，可被带负电荷的有机胶体或无机胶体吸附。土壤机胶体
49、吸附。土壤pHpH对农药的吸附有一定的对农药的吸附有一定的影响。影响。(2)化学农药在土壤中的挥发和扩散气迁移因土壤疏松多孔，一些污染物挥发或呈气体状态，另一些污染物溶解于水中或被吸附于固体颗粒上。它们在土壤孔隙中随空气和水分的运动而挥发、扩散、稀释和浓集，以致迁出土体。农药的挥发性使它通过土壤孔道散失。这一过程与土壤温度、含水量及土壤孔隙的大小、数量和分布情况有关。影响农药挥发的主要因素：n 农药（物理化学性质、浓度、扩散速率）农药（物理化学性质、浓度、扩散速率）有机磷农药易挥发，有机氯农药较差。农药蒸汽压越高、水溶解度越小，挥发速率越快。n 土壤（含水量、吸附性）土壤（含水量、吸附性）如，
50、颗粒状的农药撒到干土表面上，几小时内几乎无损失；而将其喷雾时，雾滴复干的10分钟内，损失达20%。n 环境（温度、气流速度）等环境（温度、气流速度）等 温度升高，有机物的蒸汽密度升高，总的效应是扩散系数增大，如林丹的扩散系数随温度的升高而呈指数增大。液迁移：淋溶作用。农药在水和土壤之间的吸附解吸或分配的综合行为。(3)化学农药在土壤中的降解降解作用是农药消失的主要途径，是土壤净化功能的重要表现。化学农药在各种化学、生物化学作用下逐渐分解，最后转化为无机化合物的过程，称为化学农药的降解。可分为：光化学降解、化学降解、生物降解三种方式。（1）光化学降解 许多农药在许多农药在太阳紫外线太阳紫外线的作
