第五章土壤污染與防治

＊概念：土壤是在母質、氣候、生物、地形和時間五大因子(五大成土因素)綜合作用下形成的自然體，能夠生產植物收獲的陸地疏松表層。第一部分土壤的組成和基本性質一、土壤的組成礦物質固相物質

有機質：動植物殘體，微生物分解和合成的有機物質

氣相粒間物質

土壤液相

土壤動物（各類昆蟲、線蟲、節肢動物）

生物體土壤微生物二、土壤的結構是指土壤結構體的類型、數量、排列方式、孔隙狀況及穩定性的綜合特性。土粒：是形成土壤結構的基礎骨架（粒徑大小）

砂粒、礫石

空隙（使土壤具有通透性）這種土粒的結構優點是：為空氣和水分的進入提供了便利的通道，通過水分給土壤帶來熱量。缺點是：保水保熱能力差，特別容易受到污染的危害。

粉粒：能保持一定的水分和由水帶來的熱量。

粘粒：吸水膨脹；失水收縮。三、土壤環境的基本性質

（一）土壤環境的物理學性質對環境的影響

1、土壤孔性土壤孔性：是指土壤孔隙數量大小的分配和比例特征。

無效孔隙：粘土中較多，砂質土壤少

毛管孔隙：毛細管孔隙（能保持對植物有效的毛細管水，對土壤供水、供肥具有重要意義。土壤孔隙

通氣孔隙：空氣和水分的通道，是土壤通氣和透水的重要指標。

土壤孔隙的作用：①調節水、氣、熱②凈化污染物質（通過過濾截留、物理化學吸附、化學分解、微生物降解）２、土壤質地就是指土壤的結構性質（砂土、粘土）影響進入環境污染物質的截留、遷移和轉化。粘土：比表面大，800-1000m2/g，吸附力強，污染物不易遷移。砂土：比表面小，土壤孔隙大，通透性好，吸附能力弱，污染物易遷移。第二部分土壤污染及防治

我國遭受不同程度污染的農田已達1000萬hm2.糧食減產達1.3×1010kg;

我國單位耕地面積化肥用量為世界平均用量的2.9倍.

在我國北方地區,14個縣市的69個點位的調查表明,37個點位的地下水ＮＯ3-N含量已高達50ｍｇ/Ｌ。

1994年,我國農藥的施用量已超過2.2×105ｔ,占世界農藥總產量的十分之一。據估計,我國受農藥污染的土地已達到1.3×108hm2.引言

我國在人口劇增和農業低投入雙重作用下，土地退化和生態平衡失調問題尤為突出,主要形式如下：水土流失土地荒漠化土壤鹽堿化土壤退化水土污染（1）土壤流失這就是李自成的家鄉—

米脂（2）荒漠化（3）土壤次生鹽漬化指由于不合理的耕作灌溉而引起的土壤鹽漬化過程。主要發生在干旱或半干旱地區地下水位較高、地下徑流不暢、地下水中含有較多可溶性鹽的沖積平原，

（4）土壤退化食用含過量重金屬砷的蔬菜，導致人患皮膚病。土壤健康對人類至關重要（5）土壤污染砷污染對人體造成的危害

氟污染造成的危害氟中毒氟中毒是一種慢性全身性疾病，早期表現為疲乏無力、食欲不振、頭暈、頭痛、記憶力減退等癥狀。過量的氟進入人體后，主要沉積在牙齒和骨骼上，形成氟斑牙和氟骨癥。氟斑牙在牙齒表面出現白色不透明的斑點，斑點擴大后牙齒失去光澤，明顯時呈黃色、黃褐色或黑褐色斑紋。嚴重者牙面出現淺窩或花樣缺損，牙齒外形不完整，往往早期脫落。氟骨癥表現為腰腿痛、關節僵硬、骨骼變形、下肢彎曲、駝背，甚至癱瘓。

硒中毒造成的危害

土壤污染一、土壤背景值*土壤背景值:理論上是土壤在自然成土過程中，構成土壤自身的化學元素的組成和含量。（未受人類活動影響的土壤本身的化學元素組成和含量）

是否還有不受污染的凈土？

土壤背景值的用途：

1、農田施肥；

2、土壤污染評價

3、計算土壤環境容量；

4、應用于醫療衛生；二、土壤自凈作用

土壤自凈：進入土壤的污染物，在土壤礦物質、有機質和土壤微生物的作用下，經過一系列的物理、化學及生物化學反應過程，降低其濃度或改變其形態，從而消除污染物毒性的現象。

物理自凈化學和物理化學自凈生物化學自凈三、土壤環境容量

環境容量：在一定條件下環境對污染物最大容納量。*土壤環境容量：土壤環境單元一定時間內遵循環境質量標準，既保證農產品產量和生物學質量，同時也不使環境污染時，土壤所能允許承納的污染物的最大數量或負荷量。

元素我國主要土壤重金屬臨界含量（mg/kg）土壤CdPbAsCa黑土1.4253042298黑鈣土2.3030025110黃棕壤0.305865199磚紅壤0.632434580赤紅壤0.462873845紅壤0.5634547104潮土0.6436635104紫色土（中性）0.7443011110四、土壤污染的概念土壤污染直接的影響是土地生產力的下降；通過土壤-植物-動物-人體食物鏈的污染，危害人體健康、威脅人類生存；土壤污染還危害其他環境要素如水體，大氣等。土壤污染:進入土壤中的有害、有毒物質超出土壤的自凈能力，導致土壤的物理、化學和生物學性質發生改變，降低農作物的產量和質量，并危害人體健康的現象。中國重金屬污染耕地總計：2000萬公頃中國有機物污染農田總計：6000萬公頃據報道人類活動向土壤施加有害物質，是加速土壤污染，引起土壤環境質量惡化加劇的主要原因。五、土壤污染的原因*導致土壤污染人類活動：工農業生產、生活廢棄物排放，如開礦、冶煉、化工生產、施肥等。土壤發生污染是由于進入土壤的污染物凈積累。六、土壤污染的定量化如何判斷土壤受到了污染？污染嚴重程度多少？方法：1.定量方法生物--土壤系統法化學法背景值法土壤污染指數法生物－土壤系統法：以植物從土壤中吸收污染物后，其可食部分污染物含量達到食品衛生標準，或產量因污染而減少10％時的土壤污染物濃度為土壤污染臨界值，超過該值為污染；化學法：是在生物--土壤系統法的基礎上建立起來的。利用“土壤污染臨界值”的概念，直接取其“臨界值”的測定方法與指標（土壤全量或有效量），判斷土壤是否受污染，或進行污染等級的劃分；背景值法：建立在環境背景值的統計基礎上，能反映出環境變異的數量特征（以土壤背景值加二倍標準差為臨界值）。在實踐中使用較多。但不能反映出生物適應能力因環境和自身長勢而變異的影響；土壤污染指數法：按污染物的污染指數（土壤中污染物的實測濃度與其污染臨界濃度的比值）來劃分污染程度。上述四種方法中，最基本的依據是土壤污染臨界值和背景值，而土壤污染臨界值至今只有極少數的標準，亟待研究。即當加入土壤的污染物超過土壤的自凈能力，或污染物在土壤中積累量超過土壤基準量，而給生態系統造成了危害，此時才能被稱為污染。土壤污染“定量化”概念：*根據土壤環境質量的功能和保護目的，將我國土壤劃分為三類：2.土壤（環境）質量標準Ⅰ類，主要適用于國家規定的自然保護區、集中式生活飲用水源地、茶園、牧場和其它保護地區的土壤，土壤質量基本上保持自然背景值；Ⅱ類，主要適用于一般農田、蔬菜地、茶園、果園、牧場等土壤，土壤質量基本上對植物和環境不造成危害和污染；Ⅲ類，主要適用于林地土壤及污染物容量較大地高背景值土壤和礦產附近等地的農田土壤(蔬菜地除外)，土壤質量基本上對植物和環境不造成危害和污染。將土壤質量標準分為三級：一級標準為保護區域自然生態，維持自然背景的土壤環境質量的限制值；二級標準為保障農業生產，維護人體健康的土壤限制值；三級標準為保障農林業生產和植物正常生長地土壤臨界值。

執行：I類土壤環境質量執行一級標準；II類土壤環境質量執行二級標準；III類土壤環境質量執行三級標準。土壤環境質量標準(GB15618-1995)(mg/kg)

級別123土壤pH自然背景<6.56.5-7.5>7.5>6.5Cd0.200.300.300.601.0Hg0.150.300.501.01.5As水田1530252030As旱地1540302540Cu農田等3550100100400Cu果園-150200200400Pb35250300350500Cr水田90250300350400Cr旱地90150200250300Zn100200250300500Ni40405060200寧波市江東等五個蔬菜基地

土壤的重金屬含量（mg/kg)引自：陸針松等，土壤環境、施肥與農產品品質的關系溫州市城郊興通橋等六個蔬菜基地

土壤的重金屬含量（mg/kg)引自：王亮等，溫州市城郊污灌對土壤和蔬菜品質的影響杭州市城郊轉塘等十一個蔬菜基地

土壤的重金屬含量（mg/kg)引自：謝正苗等，杭州市郊菜園土部分重金屬污染狀況的調查研究土壤污染物的來源及危害工業污染源：交通運輸污染源：農業污染源：生活污染源：

土壤中污染物的來源具有多源性，主要是工業“三廢”，化肥農藥、城市污泥、垃圾等。1.土壤中污染物的來源*土壤污染源工業區周圍工業“三廢”、污水灌溉等農業生產本身產生的，農藥和化肥，動物廢棄物等尾氣等生活垃圾、廢水等廢棄物無機污染物:有機污染物:有害微生物：*三大類土壤污染物：2.土壤污染物的種類進入土壤中并影響土壤正常功能的物質，即會改變土壤的成分，降低農作物的數量和質量，有害人體健康的物質，統稱土壤污染物質*。重金屬、非金屬、放射元素、無機酸堿等有機農藥、石油、酚類等污染病蟲害等重金屬土壤環境污染的重金屬，主要有汞、鎘、鉛、鉻、銅、鋅，以及類金屬砷和非金屬氟。*重金屬元素對土壤的污染特點：不移動、不微生物分解,通過食物鏈積累。重金屬主要通過采礦、冶煉、污灌、污泥、施肥、大氣沉降等流失到土壤中。城鎮垃圾農用控制標準值總鎘，3mg/kg總汞，5mg/kg總鉛，100mg/kg總鉻，300mg/kg總砷，30mg/kg總氮(N)0.5%總磷（P2O5)0.3%總鉀(K2O)1.0%農用污泥污染物控制標準值

(mg/kg干污泥）

pH6.5pH≥6.5Cd520Hg515Pb3001000Cr6001000As7575Cu250500Zn5001000Ni100200我國無公害蔬菜衛生指標(重金屬)寧波市部分蔬菜基地蔬菜重金屬污染情況調查

（陸正松等，2000年，內部資料）溫州市部分蔬菜基地蔬菜重金屬污染情況調查

（王亮等，2000年，內部資料）上海市蔬菜地土壤重金屬累積情況(2003-2004年調查結果)上海市蔬菜地土壤Hg累計分布情況(2003-2004年調查結果)上海市蔬菜地土壤Cd累計分布情況(2003-2004年調查結果)上海市蔬菜地土壤Zn累計分布情況(2003-2004年調查結果)農藥農藥是指用于防治、消滅或者控制危害農業、林業的病、蟲、草和其他有害生物以及有目的地調節植物、昆蟲生長的化學合成的或者來源于生物、其他天然物質的一種物質或者幾種物質的混合物及其制劑。有機氯農藥、重金屬制劑、有機磷農藥、氨基甲酸脂類殺蟲劑、除草劑等在土壤中積累，引起土壤污染。進入土壤中的農藥通過吸附與解吸、徑流與淋溶、揮發與擴散等過程，可從土壤中轉移和消失，但往往會造成生態環境的二次污染。化肥建國初到2005年，化肥用量從1.3萬噸增加到4146.4萬噸,增長了3000多倍.2005年化肥用量中,氮肥2126.5萬噸,磷肥690.5萬噸,.農業高強度投入浙江省化肥用量持續超過90萬噸(純養分),每公頃耕地用量達到了570多公斤，遠遠超出了國際上認可的維持土壤持續利用所允許化肥用量臨界值（225公斤/公頃）,氮肥利用率僅35%左右，與發達國家的50%-60%相比差距很大,每公斤氮素的水稻生產力不及產量水平相當的日本和韓國的1/2。

年浙江省肥料消費量（2006，萬噸）總量（純養分）：93.98氮肥（N）：55.41磷肥（P2O5）：12.19鉀肥（K2O）：7.74復合肥：18.63浙江省農作物播種面積變化動態浙江省每公頃播種面積化肥用量變化動態浙江省單位面積化肥用量與

國內若干省份比較2006年浙江省耕地面積2390萬畝,作物播種面積4272.6萬畝浙江省單位耕地面積化肥用量與

世界若干地區比較（1997）浙江省單位耕地面積化肥用量與

世界若干國家比較（2005）部分肥料中的重金屬含量固體廢物城市生活垃圾有害有毒固體廢物（即危險廢物，包括醫院垃圾、廢樹脂、藥渣、含重金屬污泥、酸和堿廢物等）無毒無害固體廢物（不含放射性物質的粉煤灰、建筑垃圾等）。固體廢物是固態或半固態廢棄物的總稱。三大類：其中前兩類固體廢物的任意排放會嚴重污染和破壞環境。3.土壤污染的危害*造成減產、導致嚴重的直接經濟損失導致食物品質下降通過食物鏈危害人體健康導致其他環境（大氣、地表水、地下水污染，生態系統退化等）問題土壤組成和性質對污染物毒性的影響土壤的組成和性質決定土壤具有一定的凈化能力。土壤的凈化能力是有限的，當進入土壤的污染物質數量和速度超過了土壤的凈化能力時，污染物在土壤中積累，危害作物的正常生長發育，通過食物鏈會直接影響人類健康。土壤的凈化能力是指污染物進入土壤后，經生物和化學降解成為無毒物質；通過化學沉淀、絡合和螯合、氧化還原等作用轉化為其它物質，被土壤牢固吸附，不被植物利用。一、土壤組成對污染物毒性的影響一般認為，土壤中某污染物的水溶態或交換態有效濃度越大，其對生物的毒性較大，而專性吸附態、氧化物態或礦物固定態含量越高，則其毒性越小。粘粒礦物有機質土壤生物吸附作用靜電吸附和絡合(螯合)作用土壤組成降低、消除土壤污染物的主要機制（對有機污染物的）降解、轉化作用二、土壤性質對污染物毒性的影響1、通過影響土壤組分和污染物的電荷特性，沉淀溶解、吸附解吸和絡合解絡平衡來改變污染物的毒性；2、通過土壤微生物的活性來改變污染物的毒性。土壤酸堿性土壤氧化還原性質土壤氧化還原狀況主要影響沉淀溶解、變價元素。土壤污染的防治一、土壤污染的特點*隱蔽性和滯后性：土壤污染從產生污染到出現問題通常會滯后較長的時間。日本的“骨痛病”累積性：污染物在土壤中不斷積累，同時也使土壤污染具有很強的地域性。不可逆轉性：土壤重金屬污染基本上是一個不可逆轉的過程，許多有機化學物質的污染也需要較長的時間才能降解。土壤污染治理難度大：土壤中的難降解污染物很難靠稀釋作用和自凈作用來消除。土壤污染一旦發生，僅僅依靠切斷污染源的方法則往往很難恢復。治理污染土壤通常成本較高、治理周期較長。控制和消除土壤污染源：增加土壤容量，提高土壤凈化能力“預防為主，防治結合”二、土壤污染的防治原則實行污染總量控制，嚴格控制工業“三廢”的排放量和排放濃度，合理施用肥料和使用農藥等。污染土壤的治理對已污染的土壤，采取措施防治土壤中污染物的遷移轉化，進入食物鏈。三污染土壤修復技術及原理1.1污染土壤修復技術體系1.2典型修復技術及原理3.1

污染土壤修復技術體系3.1.1按修復場地分類（1）原位（insitu）修復：污染土壤氣體提取法(SVE)；

井中汽提法（In-wellVaporStripping）；

生物通氣；空氣攪動法（AirSparging）

原位沖洗、淋洗；加熱方法；處理墻方法；原位穩定—固化方法；電動力學方法；原位微生物修復方法；植物－微生物聯合修復方法等。3.1

污染土壤修復技術體系3.1.1按修復場地分類（2）異位（exsitu）修復：氣提法；泥漿反應器修復；土壤耕作法；土壤堆腐；焚燒法；客土法；預制床；淋洗/萃取；淋洗－生物反應器聯合修復；3.1

污染土壤修復技術體系3.1.2按照技術類別分類（1）物理化學修復：加熱方法；穩定固化法；淋洗；萃取；電動力學等（2）生物修復：微生物修復；生物通氣、泥漿反應器、預制床等植物修復；濕地修復；菌根修復等；植物－微生物聯合修復；菌根菌劑聯合修復等；（3）物理化學－生物聯合修復：淋洗－反應器聯合修復等。污染土壤修復工作流程可處理計劃系統分析應急對策長期對策凈化處理