土壤地球化學(xué)環(huán)境污染與防治.ppt

第四章土壤地球化學(xué)環(huán)境污染,概述人類生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)土壤環(huán)境的污染土壤污染與凈化污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境及人類健康的影響土壤污染的防治,一、概述1、定義土壤是位于陸地表面具有肥力的疏松土層。2、土壤的化學(xué)成分(1)土壤礦物質(zhì)的化學(xué)成分(2)土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素(3)土壤中的微量元素,3、土壤的生物學(xué)性質(zhì)(1)土壤微生物：分解有機(jī)物，硝化、固氮、分泌抗菌素及幫助植物根須吸收養(yǎng)分等作用。(2)土壤動(dòng)物：動(dòng)物遺體增加土壤有機(jī)質(zhì)；動(dòng)物機(jī)械地粉碎植物殘?bào)w，及通過(guò)硝化作用引起土壤中有機(jī)質(zhì)的變化。(3)綠色植物：是土壤有機(jī)質(zhì)的最重要來(lái)源，對(duì)土壤肥力的發(fā)展影響也最大。,4、母巖的風(fēng)化作用風(fēng)化作用：由于溫度的變化，大氣、水溶液及生物作用，使巖石或礦物在原地發(fā)生物理、化學(xué)變化的過(guò)程。(1)物理風(fēng)化礦物和巖石的熱脹冷縮地表巖石空隙中水的凍結(jié)和融化地表巖石空隙中鹽的結(jié)晶和潮解,(2)化學(xué)風(fēng)化氧化作用：低價(jià)鐵氧化成高價(jià)鐵水溶液的作用：溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用(3)生物風(fēng)化作用生物機(jī)械風(fēng)化作用：生物在生命活動(dòng)中對(duì)巖石產(chǎn)生的機(jī)械破壞作用生物化學(xué)風(fēng)化作用：生物新陳代謝和生物死亡后的遺體腐爛、分解腐蝕巖石,二、人類生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)土壤環(huán)境的污染土壤污染是指由于自然及人類活動(dòng)所產(chǎn)生的污染物質(zhì)進(jìn)入土壤，其數(shù)量和速度超過(guò)了土壤的容納能力和凈化速度，使土壤的自然動(dòng)態(tài)平衡遭到破壞、功能失調(diào)、質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。,1、使用肥料畜、禽糞尿的污染水體富營(yíng)養(yǎng)化重金屬污染,2、使用農(nóng)藥(1)土壤會(huì)出現(xiàn)明顯酸化(2)土壤養(yǎng)分（氮，磷，鉀等）隨污染程度加重而減少(3)土壤空隙度變小，從而造成土壤結(jié)構(gòu)板結(jié)(4)農(nóng)藥殺死其它益蟲(chóng)，對(duì)土壤中的微生物、原生動(dòng)物以及其它的動(dòng)物產(chǎn)生不同程度的危害,3、污水灌溉(1)重金屬污染(2)地下水污染(3)影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì),不管是空氣中的鉛，還是污水里的鎘、砷，在逐漸沉淀之后，最后的歸屬都是土地?？茖W(xué)研究表明，水稻的根系生長(zhǎng)于25厘米之上的土壤表層中，而這一層也正好是重金屬最富集的所在。,日本富山神通川流域，正在修復(fù)的土壤。,4、廢氣排放(1)重金屬污染(2)酸性物質(zhì)使土壤酸化(3)土壤中鉛含量增加5、其他(1)工廠廢渣和城市垃圾引起土壤污染(2)生活污水、糞便、垃圾、動(dòng)植物尸體等在土壤中形成大量病菌,三、土壤的污染與凈化1、土壤污染物定義指妨礙土壤正常功能，降低作物產(chǎn)量和質(zhì)量，有害于人體健康的物質(zhì)。,(2)分類按土壤污染物的物化特性分類：無(wú)機(jī)污染物：鹽、堿、酸、F和Cl，以及Hg、Cd、Cr、As、Pb、Ni、Zn、Cu等重金屬和Cs、Sr等放射性元素有機(jī)污染物：有機(jī)農(nóng)藥、石油類、酚類、氰化物，苯并芘、有機(jī)洗滌劑,2、土壤污染與凈化土壤背景值又稱土壤本底值，是指未受人類污染影響的情況下，土壤在自然界存在和發(fā)展過(guò)程中其本身原有的化學(xué)組成、化學(xué)元素和化合物的含量。,(1)污染物的累積過(guò)程(2)土壤凈化過(guò)程物理凈化作用物理化學(xué)凈化作用：指污染物的陽(yáng)離子和陰離子與土壤上原來(lái)吸附的離子發(fā)生相互交換的作用?；瘜W(xué)凈化作用生物凈化作用,四、污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化1、重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化重金屬在土壤中的結(jié)合態(tài)可交換態(tài)碳酸鹽結(jié)合態(tài)鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)有機(jī)結(jié)合態(tài)殘?jiān)鼞B(tài),重金屬在土壤植物中遷移的影響因素土壤的理化性質(zhì)重金屬的種類、濃度及其在土壤中的存在形態(tài)植物的種類、生長(zhǎng)發(fā)育期等復(fù)合污染施肥,遷移轉(zhuǎn)化方式機(jī)械遷移和轉(zhuǎn)化化學(xué)、物理化學(xué)遷移和轉(zhuǎn)化生物遷移和轉(zhuǎn)化,(4)幾種主要重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化汞（Hg）汞進(jìn)入土壤后95%以上可被土壤持留或固定，土壤黏土礦物和有機(jī)質(zhì)強(qiáng)烈吸附汞。非微生物轉(zhuǎn)化：2Hg+=Hg2+Hg0微生物轉(zhuǎn)化：HgS(硫桿菌)Hg2+(抗汞菌)Hg0,汞的甲基化：在有氧或好氧條件下，微生物使無(wú)機(jī)汞鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榧谆Q汞的生物甲基化。這些微生物是利用機(jī)體內(nèi)的甲基鈷氨蛋氨酸轉(zhuǎn)移酶來(lái)實(shí)現(xiàn)汞的甲基化的。,生成的甲基汞具有親脂性，能在生物體內(nèi)積累富集，其毒性比無(wú)機(jī)汞大100倍。烷基汞中只有甲基、乙基和丙基汞為水俁病的致病性物質(zhì)。,Hg2+（甲烷形成菌）CH3Hg+CH3-Hg-CH3,鉛(Pb)可溶態(tài)的含量很低，主要以Pb(OH)2、PbCO3、PbSO4鉛的難溶鹽形式存在Pb2+可以置換黏土礦物上的Ca2+，在土壤中很少移動(dòng)易與鐵、錳氫氧化物發(fā)生專性吸附有效性受PH影響很大，酸性土壤活性高,植物吸收主要在根部，大氣中的鉛可通過(guò)葉面上的氣孔進(jìn)入植物體內(nèi)，如薊類植物能從大氣中被動(dòng)吸附高濃度的鉛，現(xiàn)已確定作為鉛污染的指示作物。,鎘(Cd)存在：在0-15厘米土壤表層積累，主要以CdCO3、Cd3(PO4)2和Cd(OH)2的形式存在。在pH>7的土壤中分為可給態(tài)、代換態(tài)和難溶態(tài)。吸收：根>葉>枝>花、果、籽粒蔬菜類葉菜中積累多，黃瓜、蘿卜、番茄中少，鎘進(jìn)入人體，在骨骼中沉積，使骨骼變形，骨痛癥。,微生物轉(zhuǎn)化：微生物特別某些特定菌類對(duì)鎘有較好的耐受性，可望用于工廠處理含鎘廢水（富集）,鉻（Cr)以含鉻廢水（物）進(jìn)入土壤，85-90%殘留土壤，難以遷移土壤膠體、氧化鐵強(qiáng)烈吸附鉻，隨pH的升高吸附能力增強(qiáng)pH6.5-8.5時(shí)，MnO2起催化作用，三價(jià)鉻被氧化4Cr(OH)2+3O2+2H2O4CrO42-+12H+鉻在作物中難以吸收和轉(zhuǎn)化。,砷(As)土壤中砷的形態(tài)：水溶態(tài)、吸附態(tài)和難溶態(tài)前二者又稱可給態(tài)砷，可被植物吸收吸收：有機(jī)態(tài)砷被植物吸收體內(nèi)降解為無(wú)機(jī)態(tài)通過(guò)根系、葉片的吸收體內(nèi)集中在生長(zhǎng)旺盛的器官如：水稻，根>莖葉>谷殼>糙米,毒性：甲基化砷>H3AsO3>H3AsO4微生物轉(zhuǎn)化,微生物還可以參加無(wú)機(jī)砷的轉(zhuǎn)化：,2、化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的遷移和轉(zhuǎn)化土壤對(duì)化學(xué)農(nóng)藥的吸附土壤膠體的吸附,化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的擴(kuò)散和遷移揮發(fā)到大氣中，在大氣中擴(kuò)散遷移隨水淋溶在土壤中擴(kuò)散遷移隨地表徑流進(jìn)入水體被生物體吸收通過(guò)降水、灌溉等發(fā)生擴(kuò)散遷移,化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的降解作用光化學(xué)降解化學(xué)降解微生物降解,化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的殘留殘留量殘留期,五、污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境及人類健康的影響1、施用農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的危害(1)污染大氣、水體、土壤、農(nóng)作物和食品(2)破壞食物鏈(3)通過(guò)食物進(jìn)入人體，危害人體健康,2、污水灌溉對(duì)環(huán)境的影響重金屬污染地下水污染影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì),3、固體廢棄物對(duì)環(huán)境的影響侵占土地污染土地,在河南省義馬市區(qū)4公里處的鉻渣場(chǎng)，圖中黃色物質(zhì)十分醒目，它便是鉻渣遇水后產(chǎn)生的劇毒物質(zhì)“六價(jià)鉻”。這處數(shù)十萬(wàn)噸的鉻渣已封存26年,污染水體污染大氣,影響環(huán)境衛(wèi)生4、煙塵及廢氣對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響,六、土壤污染的防治1、控制和消除工業(yè)“三廢”排放2、控制化學(xué)農(nóng)藥的使用、發(fā)展生態(tài)學(xué)農(nóng)業(yè)3、施加抑制劑4、控制氧化還原條件5、增施有機(jī)肥，改良砂性土壤6、改變耕作制7、換土、深翻、刮土,