土壤環(huán)境化學(xué)(1)-5-14

1、典型土壤隨深度呈現(xiàn)不同的層次典型土壤隨深度呈現(xiàn)不同的層次 土壤的層次結(jié)構(gòu)土壤的層次結(jié)構(gòu) 圖圖2. 自然土壤的綜合剖面圖自然土壤的綜合剖面圖(南京大學(xué)等合編，南京大學(xué)等合編，1980) A00 A0 A1 A2 A3 B1 B2 B3 CC CS G D 土土 壤壤 層層 覆蓋層覆蓋層(A0) 淋溶層淋溶層(A) 淀積層淀積層(B) 母質(zhì)層母質(zhì)層(C) 基巖基巖(D) 疏松的枯枝落葉層，未經(jīng)分解疏松的枯枝落葉層，未經(jīng)分解 暗色半分解有機(jī)質(zhì)層暗色半分解有機(jī)質(zhì)層 暗色的腐殖層暗色的腐殖層 灰白色的灰化層灰白色的灰化層 向向B層過(guò)渡層，多似層過(guò)渡層，多似A層層 向向A層過(guò)渡層，多似層過(guò)渡層，多似B層層

2、 棕色至紅棕色的淀積層棕色至紅棕色的淀積層 向向C層過(guò)渡層層過(guò)渡層 CaCO3聚集層聚集層 CaSO4聚集層聚集層 潛育層潛育層(灰粘層灰粘層) 可能出現(xiàn)的特殊層次可能出現(xiàn)的特殊層次 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 第四章第四章 土壤環(huán)境化學(xué)土壤環(huán)境化學(xué) Chapter 4. Soil Environmental Chemistry 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 土壤的污染與修復(fù)土壤的污染與修復(fù) 土壤的組成土壤的組成 土壤的粒級(jí)與質(zhì)地土壤的粒級(jí)與質(zhì)地 土壤的吸附性土壤的吸附性 土壤的酸堿性土壤的酸堿性 土壤的氧化還原性土壤的氧化還原性 重金屬的污染與修復(fù)重金屬的污

3、染與修復(fù) 有機(jī)污染與修復(fù)有機(jī)污染與修復(fù) 土壤環(huán)境化學(xué)土壤環(huán)境化學(xué) 土壤圈層是地表環(huán)境系統(tǒng)中各種變化最為復(fù)雜，最為頻繁的地帶，在環(huán)土壤圈層是地表環(huán)境系統(tǒng)中各種變化最為復(fù)雜，最為頻繁的地帶，在環(huán) 境系統(tǒng)中起穩(wěn)定與緩沖的作用。境系統(tǒng)中起穩(wěn)定與緩沖的作用。 土壤中農(nóng)藥污染物土壤中農(nóng)藥污染物 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 1.1 土壤的組成土壤的組成 土壤固相土壤固相 土壤液相土壤液相 土壤氣相土壤氣相 (35% V) 土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì) (90% ) 土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì) (1-10%) 原生礦物質(zhì)原生礦物質(zhì) (90% ) 次生礦物次生礦物 圖圖1. 土壤中固、液、氣相結(jié)構(gòu)圖土壤中固、液、

4、氣相結(jié)構(gòu)圖 （自（自S.F. Manahan, 1984） 排入地下水排入地下水 根須根須土粒上的土粒上的 吸附水吸附水 土粒土粒 土壤空隙土壤空隙 被水飽和被水飽和 的土壤的土壤 原生礦物原生礦物：各種巖石：各種巖石(主要是巖漿巖主要是巖漿巖)受到程度不同的物理風(fēng)受到程度不同的物理風(fēng) 化而未經(jīng)化學(xué)風(fēng)化而形成的物質(zhì)，其原來(lái)的化學(xué)組成和結(jié)化而未經(jīng)化學(xué)風(fēng)化而形成的物質(zhì)，其原來(lái)的化學(xué)組成和結(jié) 晶構(gòu)造都沒(méi)有改變；晶構(gòu)造都沒(méi)有改變； 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 1.1.1 土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì) 土壤礦物質(zhì)是巖石經(jīng)物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化形成的。按其成土壤礦物質(zhì)是巖石經(jīng)物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化形成的。按其

5、成 因類型可以將土壤礦物質(zhì)分為兩類：原生礦物和次生礦物。因類型可以將土壤礦物質(zhì)分為兩類：原生礦物和次生礦物。 次生礦物次生礦物：原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后形成的新礦物，其化學(xué)：原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后形成的新礦物，其化學(xué) 組成和晶體結(jié)構(gòu)都有所改變。組成和晶體結(jié)構(gòu)都有所改變。 成土母質(zhì)的風(fēng)化成土母質(zhì)的風(fēng)化-土壤的形成土壤的形成 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 1.1.2 土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì) 土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中含碳有機(jī)化合物的總稱是土壤中含碳有機(jī)化合物的總稱 (腐殖酸腐殖酸富里酸富里酸 1.1.3 土壤水分土壤水分 主要來(lái)自于大氣降水、地下水和灌溉。主要來(lái)自于大氣降水、地下水和灌溉。 不

6、同土壤的保水能力不同；土壤水分實(shí)際上是土壤溶液。不同土壤的保水能力不同；土壤水分實(shí)際上是土壤溶液。 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 土壤溶液的形成是土壤三相成分間進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的結(jié)果。土壤溶液土壤溶液的形成是土壤三相成分間進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的結(jié)果。土壤溶液 濃度和成分隨土壤種類、使用情況和環(huán)境條件的不同而有很大變異。除鹽濃度和成分隨土壤種類、使用情況和環(huán)境條件的不同而有很大變異。除鹽 堿土和剛施過(guò)化肥的土壤外，土壤溶液濃度一般約在堿土和剛施過(guò)化肥的土壤外，土壤溶液濃度一般約在0.10.4之間。之間。 （a）溶解性氣體）溶解性氣體 CO2O2N2 （b）無(wú)機(jī)鹽離子）無(wú)機(jī)鹽離子 （c）

7、無(wú)機(jī)膠體）無(wú)機(jī)膠體 Fe、Al金屬水合氧化物金屬水合氧化物 （d）可溶性有機(jī)物）可溶性有機(jī)物 腐殖酸、有機(jī)酸、可溶性糖類、蛋白質(zhì)及其衍生物等腐殖酸、有機(jī)酸、可溶性糖類、蛋白質(zhì)及其衍生物等 （e）配合物類）配合物類 如鐵和鋁的有機(jī)配合物等。如鐵和鋁的有機(jī)配合物等。 1.1.4 土壤空氣土壤空氣 土壤空氣組成與大氣類似，主要成分都是土壤空氣組成與大氣類似，主要成分都是N2、O2和和CO2。 差異是：差異是： 土壤空氣是不連續(xù)的，存在于土?？障吨g；土壤空氣是不連續(xù)的，存在于土?？障吨g； 有更高的濕度；有更高的濕度； 由于有機(jī)物腐爛，使土壤空氣中由于有機(jī)物腐爛，使土壤空氣中O2含量較少，而含量較少

8、，而CO2濃度顯著增加（比濃度顯著增加（比 大氣中大氣中CO2濃度大濃度大8300倍），但二者之和約為總量的倍），但二者之和約為總量的21（體積），與（體積），與 大氣情況相近；大氣情況相近； 土壤空氣中還含有少量還原性氣體，如土壤空氣中還含有少量還原性氣體，如CH4、H2S、H2等，在某些情況下等，在某些情況下 還可能產(chǎn)生還可能產(chǎn)生PH3、CS2等氣體，這些都是厭氧性微生物活動(dòng)的產(chǎn)物，對(duì)植物等氣體，這些都是厭氧性微生物活動(dòng)的產(chǎn)物，對(duì)植物 生長(zhǎng)有害。生長(zhǎng)有害。 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 成分大氣土壤 N2797880 O220.970.120 CO20.030.210 源于植物呼

9、吸、有機(jī)質(zhì)分解 表表 土壤空氣與大氣組成比較（土壤空氣與大氣組成比較（%） 1.2 土壤吸附性土壤吸附性 土壤中兩個(gè)最活躍的組分是土壤中兩個(gè)最活躍的組分是土壤膠體和土壤微生物土壤膠體和土壤微生物，它，它 們對(duì)污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化有重要作用。們對(duì)污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化有重要作用。 膠體體系由粒子和介質(zhì)組成。粒子大小至少在一維方向膠體體系由粒子和介質(zhì)組成。粒子大小至少在一維方向 上為上為30-10000 左右。粒子叫膠粒或分散相；介質(zhì)叫分散介質(zhì)左右。粒子叫膠?；蚍稚⑾啵唤橘|(zhì)叫分散介質(zhì) 或連續(xù)相。或連續(xù)相。 1.2.1 土壤膠體的性質(zhì)土壤膠體的性質(zhì) (1) 土壤膠體具有巨大的比表面和表面能。土

10、壤膠體具有巨大的比表面和表面能。比表面比表面是單位質(zhì)量是單位質(zhì)量 的物質(zhì)的表面積。的物質(zhì)的表面積。 (2) 土壤膠體具有雙電層，土壤膠體具有雙電層，微粒的內(nèi)部一般帶負(fù)電荷微粒的內(nèi)部一般帶負(fù)電荷，其外部，其外部 由于電性吸引，形成一個(gè)正離子層，合稱為雙電層。由于電性吸引，形成一個(gè)正離子層，合稱為雙電層。 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) (3) 土壤膠體的凝聚性和分散性土壤膠體的凝聚性和分散性 由于膠體的比表面和表面能都很大，為減小表面能，膠由于膠體的比表面和表面能都很大，為減小表面能，膠 體具有相互吸引、凝聚的趨勢(shì)，這就是膠體的體具有相互吸引、凝聚的趨勢(shì)，這就是膠體的凝聚性凝聚性。 在土

11、壤溶液中，膠體常帶負(fù)電荷，所以膠體微粒間又因在土壤溶液中，膠體常帶負(fù)電荷，所以膠體微粒間又因 相同電荷而排斥，這是膠體的相同電荷而排斥，這是膠體的分散性分散性。 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 1.2.2 土壤膠體的離子交換吸附土壤膠體的離子交換吸附 在土壤膠體雙電層的擴(kuò)散層中，補(bǔ)償離子可以和溶液中相同在土壤膠體雙電層的擴(kuò)散層中，補(bǔ)償離子可以和溶液中相同 電荷的離子以離子價(jià)為依據(jù)作等價(jià)交換，稱為離子交換電荷的離子以離子價(jià)為依據(jù)作等價(jià)交換，稱為離子交換(或代或代 換換)。包括陽(yáng)離子交換作用和陰離子交換作用。包括陽(yáng)離子交換作用和陰離子交換作用。 Na2CaCa 22Na Na 土壤膠體土壤

12、膠體 影響因素：影響因素： 離子電荷數(shù)越高，陽(yáng)離子交換能力越強(qiáng)；離子電荷數(shù)越高，陽(yáng)離子交換能力越強(qiáng)； 同價(jià)離子中，離子半徑越大，水化離子半徑就越小，同價(jià)離子中，離子半徑越大，水化離子半徑就越小， 具有較強(qiáng)的交換能力。具有較強(qiáng)的交換能力。 (1) 陽(yáng)離子交換吸附陽(yáng)離子交換吸附 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 陽(yáng)離子交換總量陽(yáng)離子交換總量：每千克干土中所含的全部陽(yáng)離子總量，：每千克干土中所含的全部陽(yáng)離子總量， 稱為陽(yáng)離子交換量。稱為陽(yáng)離子交換量。 CATION EXCHANGE CAPACITY (CEC)，(c mol/kg); 不同種類膠體的陽(yáng)離子交換總量不同，其一般順序?yàn)椋河胁煌N類

13、膠體的陽(yáng)離子交換總量不同，其一般順序?yàn)椋河?機(jī)膠體機(jī)膠體 蒙脫石蒙脫石水化云母水化云母高嶺土高嶺土含水氧化鐵、鋁。含水氧化鐵、鋁。 土壤質(zhì)地越細(xì)，陽(yáng)離子交換量越高。土壤質(zhì)地越細(xì)，陽(yáng)離子交換量越高。 土壤膠體中土壤膠體中SiO2/R2O3比值越大，陽(yáng)離子交換量越大；比值越大，陽(yáng)離子交換量越大； （R2O3= Al2O3+ Fe2O3 ） pH下降，陽(yáng)離子交換量降低。下降，陽(yáng)離子交換量降低。 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 土壤可交換性陽(yáng)離子土壤可交換性陽(yáng)離子 致酸離子：致酸離子：H+、Al3+ 鹽基離子：鹽基離子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+、NH4+ 鹽基飽和土壤鹽基飽和土壤：當(dāng)土

14、壤膠體上吸附的陽(yáng)離子均是鹽基離子，：當(dāng)土壤膠體上吸附的陽(yáng)離子均是鹽基離子， 且已經(jīng)達(dá)到吸附飽和時(shí)的土壤。且已經(jīng)達(dá)到吸附飽和時(shí)的土壤。 鹽基不飽和土壤鹽基不飽和土壤：當(dāng)土壤膠體上吸附的陽(yáng)離子有一部分為致：當(dāng)土壤膠體上吸附的陽(yáng)離子有一部分為致 酸離子，則這種土壤為鹽基不飽和土壤。酸離子，則這種土壤為鹽基不飽和土壤。 鹽基飽和度鹽基飽和度：在土壤交換性陽(yáng)離子中，鹽基離子所占的百分：在土壤交換性陽(yáng)離子中，鹽基離子所占的百分 數(shù)為鹽基飽和度。數(shù)為鹽基飽和度。 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) (2) 土壤膠體的陰離子交換吸附土壤膠體的陰離子交換吸附:自身帶正電荷的膠體離子自身帶正電荷的膠體離子 所

15、吸附的陰離子與溶液中的陰離子的交換作用。所吸附的陰離子與溶液中的陰離子的交換作用。 1.3 土壤酸堿性土壤酸堿性 根據(jù)土壤的酸度可以將土壤分為根據(jù)土壤的酸度可以將土壤分為9個(gè)等級(jí)。個(gè)等級(jí)。 1.3.1土壤酸度土壤酸度 根據(jù)土壤中根據(jù)土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分為兩大類：的存在方式，土壤酸度可分為兩大類： (1) 活性酸度：是土壤溶液中氫離子濃度的直接反映，又稱活性酸度：是土壤溶液中氫離子濃度的直接反映，又稱 為有效酸度，通常用為有效酸度，通常用pH表示。表示。 土壤溶液中氫離子的來(lái)源：土壤溶液中氫離子的來(lái)源：CO2溶于水形成碳酸、有機(jī)酸、溶于水形成碳酸、有機(jī)酸、 無(wú)機(jī)酸、酸沉降無(wú)機(jī)酸、酸

16、沉降 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) (2) 潛性酸度：土壤潛性酸度的來(lái)源是土壤膠體吸附的可代換潛性酸度：土壤潛性酸度的來(lái)源是土壤膠體吸附的可代換 性性H+和和Al3+ 。當(dāng)這些離子通過(guò)離子交換作用進(jìn)入土壤溶液中。當(dāng)這些離子通過(guò)離子交換作用進(jìn)入土壤溶液中 之后，即可增加土壤溶液的之后，即可增加土壤溶液的H+濃度。濃度。 只有鹽基不飽和土壤才有潛性酸度，其大小與土壤代換量和只有鹽基不飽和土壤才有潛性酸度，其大小與土壤代換量和 鹽基飽和度有關(guān)。鹽基飽和度有關(guān)。 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 1.3.2 土壤堿度土壤堿度 土壤溶液中土壤溶液中OH-的主要來(lái)源，是的主要來(lái)源，是CO2

17、 和和HCO3-的堿金屬及堿土的堿金屬及堿土 金屬鹽類。金屬鹽類。 碳酸鹽堿度和重碳酸鹽堿度的總和稱為總堿度。碳酸鹽堿度和重碳酸鹽堿度的總和稱為總堿度。 不同溶解度的碳酸鹽和重碳酸鹽對(duì)土壤堿性的貢獻(xiàn)不同不同溶解度的碳酸鹽和重碳酸鹽對(duì)土壤堿性的貢獻(xiàn)不同。 當(dāng)土壤膠體上吸附的當(dāng)土壤膠體上吸附的Na+,K+,Mg2+(主要是主要是Na+)等離子的飽和度等離子的飽和度 增加到一定程度時(shí)，會(huì)引起交換性陽(yáng)離子的水解作用。增加到一定程度時(shí)，會(huì)引起交換性陽(yáng)離子的水解作用。 yNaOH OyH Na y)Na(x yH 2 土壤膠體土壤膠體x 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 1.3.3 土壤的緩沖性能土

18、壤的緩沖性能 土壤的緩沖性能是指土壤具有緩和其土壤的緩沖性能是指土壤具有緩和其pH發(fā)生劇烈變化的能發(fā)生劇烈變化的能 力，它可以保持土壤反應(yīng)的相對(duì)穩(wěn)定，為植物生長(zhǎng)和土壤力，它可以保持土壤反應(yīng)的相對(duì)穩(wěn)定，為植物生長(zhǎng)和土壤 生物創(chuàng)造比較穩(wěn)定的生活環(huán)境。生物創(chuàng)造比較穩(wěn)定的生活環(huán)境。 (1) 土壤溶液的緩沖作用土壤溶液的緩沖作用 土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其他有機(jī)酸土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其他有機(jī)酸 等弱酸及其鹽類，構(gòu)成一個(gè)良好的緩沖體系，對(duì)酸堿具有等弱酸及其鹽類，構(gòu)成一個(gè)良好的緩沖體系，對(duì)酸堿具有 緩沖作用。緩沖作用。 1. 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) RCH NH

19、 2 COOH + H C lR CH NH 3Cl COOH (2) 土壤膠體的緩沖作用土壤膠體的緩沖作用 土壤膠體吸附有各種陽(yáng)離子，其中鹽基離子和氫離子能分土壤膠體吸附有各種陽(yáng)離子，其中鹽基離子和氫離子能分 別對(duì)酸和堿起緩沖作用。別對(duì)酸和堿起緩沖作用。 MCl HHCl M土壤膠體土壤膠體 OH MMOH H 2 土壤膠體土壤膠體 土壤膠體的數(shù)量和鹽基代換量越大，土壤的緩沖性能越強(qiáng)；土壤膠體的數(shù)量和鹽基代換量越大，土壤的緩沖性能越強(qiáng)； 鹽基飽和度越高，對(duì)酸的緩沖能力越強(qiáng)，鹽基飽和度越低，鹽基飽和度越高，對(duì)酸的緩沖能力越強(qiáng)，鹽基飽和度越低， 對(duì)堿的緩沖能力越強(qiáng)。對(duì)堿的緩沖能力越強(qiáng)。 1 土壤

20、的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 在在pH5的酸性土壤里，土壤溶液中的酸性土壤里，土壤溶液中Al3+有有6個(gè)水分子圍繞著，個(gè)水分子圍繞著， 當(dāng)土壤中當(dāng)土壤中OH-增多時(shí)，鋁離子周圍的增多時(shí)，鋁離子周圍的6個(gè)水分子有一、二個(gè)水個(gè)水分子有一、二個(gè)水 分子離解出分子離解出H+，與加入的，與加入的OH-中和，并發(fā)生如下的反應(yīng)。中和，并發(fā)生如下的反應(yīng)。 O4H O)(H(OH)AlOH2O)Al(H2 2 4 8222 3 62 1 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 這種帶有這種帶有OH-的鋁離子很不穩(wěn)定，它們要聚合成更大的離子團(tuán)。的鋁離子很不穩(wěn)定，它們要聚合成更大的離子團(tuán)。 聚合的離子團(tuán)越大，解離出的氫離

21、子越多，對(duì)堿的緩沖能力越聚合的離子團(tuán)越大，解離出的氫離子越多，對(duì)堿的緩沖能力越 強(qiáng)。強(qiáng)。 土壤中主要的氧化還原體系土壤中主要的氧化還原體系 O2H2O NO3- NO2-，NO3- N2，NO3- NH4+ SO42- H2S Fe 3+ Fe 2+ Mn 4+ Mn 2+ CO2 CH4 Cr2O72- CrO42- 土壤中主要的氧化劑土壤中主要的氧化劑氧氣氧氣 土壤中主要的還原劑土壤中主要的還原劑有機(jī)物有機(jī)物 1.4 土壤的氧化還原性土壤的氧化還原性 1 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 土壤土壤的氧化還原能力的大小可用土壤的的氧化還原能力的大小可用土壤的氧化氧化 還原電位（還原電位（ E

22、h ）來(lái)衡量。來(lái)衡量。 其值是以氧化態(tài)物質(zhì)與還原態(tài)物質(zhì)的相對(duì)濃其值是以氧化態(tài)物質(zhì)與還原態(tài)物質(zhì)的相對(duì)濃 度比為依據(jù)的。度比為依據(jù)的。 根據(jù)土壤的值可以確定土壤中有機(jī)物和無(wú)機(jī)根據(jù)土壤的值可以確定土壤中有機(jī)物和無(wú)機(jī) 物可能發(fā)生的氧化還原反應(yīng)和環(huán)境行為。物可能發(fā)生的氧化還原反應(yīng)和環(huán)境行為。 1 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 土壤淹水后氧化物的還原序列土壤淹水后氧化物的還原序列 1 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 影響土壤影響土壤Eh的因素的因素 土壤的通氣狀況土壤的通氣狀況 土壤的含水量土壤的含水量 土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì) pH值值 變價(jià)元素變價(jià)元素 1 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì) 土壤的基

23、本環(huán)境機(jī)能 培育植物培育植物 推動(dòng)物質(zhì)循環(huán)推動(dòng)物質(zhì)循環(huán) 保存水資源保存水資源 防止災(zāi)害防止災(zāi)害 自凈能力自凈能力 土壤的退化包括：土壤的退化包括： 水土流失；沙漠化；水土流失；沙漠化； 酸化、堿化；營(yíng)養(yǎng)物流失；土壤污染酸化、堿化；營(yíng)養(yǎng)物流失；土壤污染 土壤環(huán)境化學(xué)土壤環(huán)境化學(xué) 土壤污染土壤污染（soil contamination）：當(dāng)各種污）：當(dāng)各種污 染物通過(guò)各種途徑輸入土壤其數(shù)量超過(guò)了土染物通過(guò)各種途徑輸入土壤其數(shù)量超過(guò)了土 壤的自凈能力，并破壞了土壤的功能和影響壤的自凈能力，并破壞了土壤的功能和影響 了土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡，稱為土壤污染。了土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡，稱為土壤污染。 土壤污染有哪

24、些類型？土壤污染有哪些類型？ 土壤污染的來(lái)源是什么？土壤污染的來(lái)源是什么？ 土壤污染的后果有哪些？土壤污染的后果有哪些？ 土壤污染后如何修復(fù)？土壤污染后如何修復(fù)？ 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) 2.1 概述概述 2.1.1 土壤污染的類型土壤污染的類型 重金屬污染重金屬污染 有機(jī)污染物有機(jī)污染物 放射性物質(zhì)放射性物質(zhì) 有害生物污染有害生物污染 其它污染（如酸雨）其它污染（如酸雨） 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) 2.2.2 土壤污染來(lái)源和途徑土壤污染來(lái)源和途徑 1.污水灌溉污水灌溉 2.固體廢棄物污染固體廢棄物污染 3.大氣沉降（酸雨、放射性元素、有機(jī)污染物）大氣沉降（酸雨、放射性元素、

25、有機(jī)污染物） 4.農(nóng)業(yè)污染（農(nóng)藥、化肥）農(nóng)業(yè)污染（農(nóng)藥、化肥） 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) 2.1.3 土壤污染的特點(diǎn)和危害土壤污染的特點(diǎn)和危害 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 隱蔽性隱蔽性 累積性累積性 復(fù)雜性復(fù)雜性 危害：危害： 1. 影響植物生長(zhǎng)影響植物生長(zhǎng) 2. 影響土壤微生物影響土壤微生物 3. 危害土壤動(dòng)物危害土壤動(dòng)物 4. 污染水體、食物和大氣污染水體、食物和大氣 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) 2.2 土壤的重金屬污染土壤的重金屬污染 重金屬是土壤原有的構(gòu)成元素，有些是植重金屬是土壤原有的構(gòu)成元素，有些是植 物、動(dòng)物和人必需的營(yíng)養(yǎng)元素。如物、動(dòng)物和人必需的營(yíng)養(yǎng)元素。如Zn、Cu、 Mo、

26、Fe、Mn、Co等，但由于含量的不同，可等，但由于含量的不同，可 導(dǎo)致不同的效應(yīng)，如果含量和有效性太低生物導(dǎo)致不同的效應(yīng)，如果含量和有效性太低生物 會(huì)表現(xiàn)缺乏癥狀，但過(guò)量就會(huì)造成污染事件。會(huì)表現(xiàn)缺乏癥狀，但過(guò)量就會(huì)造成污染事件。 冶煉和采礦是土壤中重金屬的最主要污染源。冶煉和采礦是土壤中重金屬的最主要污染源。 土壤中重金屬的污染以點(diǎn)源污染為主。土壤中重金屬的污染以點(diǎn)源污染為主。 重金屬一旦進(jìn)入土壤后就很難去除。重金屬一旦進(jìn)入土壤后就很難去除。 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) 2.2.1人類疾病與元素含量的關(guān)系人類疾病與元素含

27、量的關(guān)系 （2）人類疾病與元素含量的關(guān)系）人類疾病與元素含量的關(guān)系 甲狀腺腫大甲狀腺腫大 I 克山病克山病 Se, Mo 大骨節(jié)病大骨節(jié)病 Se 水俁病水俁病 Hg 痛痛病痛痛病 Cd 齲齒齲齒 F 黑腳病黑腳病 As 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) （3 3）我國(guó)的兩類環(huán)境病因）我國(guó)的兩類環(huán)境病因 由環(huán)境原因引發(fā)給人類的疾病分天然的 和人為的兩類。即以第一類環(huán)境問(wèn)題和第二 類環(huán)境問(wèn)題為病因。 a.天然地質(zhì)元素異常類環(huán)境疾病 b.人為污染類環(huán)境疾病 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) 2.2.2 重金屬在土壤重金屬在土壤-植物系統(tǒng)的遷移植物系統(tǒng)的遷移 重金屬通過(guò)質(zhì)流、擴(kuò)散、截重金屬通過(guò)質(zhì)流、擴(kuò)

28、散、截 獲到達(dá)植物根部獲到達(dá)植物根部 植物通過(guò)主動(dòng)吸收、被動(dòng)吸植物通過(guò)主動(dòng)吸收、被動(dòng)吸 收等方式吸收重金屬收等方式吸收重金屬 重金屬通過(guò)木質(zhì)部和韌皮部重金屬通過(guò)木質(zhì)部和韌皮部 向地上部運(yùn)輸向地上部運(yùn)輸 植物對(duì)污染物吸收受到土壤植物對(duì)污染物吸收受到土壤 性質(zhì)、植物種類、污染物形性質(zhì)、植物種類、污染物形 態(tài)的影響態(tài)的影響 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) （1）鉛）鉛-lead 來(lái)源：冶煉廢水、廢渣，汽車尾氣來(lái)源：冶煉廢水、廢渣，汽車尾氣 主要以主要以Pb(OH)2、PbCO3、Pb(PO4)2存在，存在，Ksp小小 易與鐵、錳氫氧化物發(fā)生專性吸附易與鐵、錳氫氧化物發(fā)生專性吸附 有效性受有效性受p

29、H影響很大，酸性土壤活性高影響很大，酸性土壤活性高 本身無(wú)價(jià)態(tài)變化，但形態(tài)受到本身無(wú)價(jià)態(tài)變化，但形態(tài)受到Eh的影響的影響 很難遷移、植物吸收后積累于根部很難遷移、植物吸收后積累于根部 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) 2.2.3 典型元素典型元素 （2）鎘）鎘Cadmium 來(lái)源：煉鋅工業(yè)的副產(chǎn)品來(lái)源：煉鋅工業(yè)的副產(chǎn)品 旱地石灰性土壤中多以旱地石灰性土壤中多以CdCO3、Cd(OH) 2存在存在 在通氣水田中主要在通氣水田中主要CdS存在存在 容易被作物吸收（生物富積因子），危害嚴(yán)重容易被作物吸收（生物富積因子），危害嚴(yán)重 土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn) 1 .0mg/kg 糧食糧食0.2mg/kg

30、，蔬菜，蔬菜0.05mg/kg 有些磷肥中含有一定的有些磷肥中含有一定的Cd 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) （3）鋅）鋅-Zinc 電鍍、冶煉三廢是主要來(lái)源電鍍、冶煉三廢是主要來(lái)源 鋅是植物、動(dòng)物和人類必需的營(yíng)養(yǎng)元素鋅是植物、動(dòng)物和人類必需的營(yíng)養(yǎng)元素 酸性土壤溶液中離子態(tài)含量高酸性土壤溶液中離子態(tài)含量高 2ppm 在堿性條件下易形成在堿性條件下易形成Zn(OH)2沉淀沉淀 對(duì)土壤對(duì)土壤pH非常敏感非常敏感 在還原條件下易形成在還原條件下易形成ZnS 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) （4）銅）銅Copper 銅是各種生物的必需微量元素銅是各種生物的必需微量元素 污染來(lái)源于冶煉、農(nóng)藥污染來(lái)源

31、于冶煉、農(nóng)藥(波爾多液）波爾多液） Cu2+容易與腐質(zhì)酸的羧基和羥基發(fā)生螯合容易與腐質(zhì)酸的羧基和羥基發(fā)生螯合 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) （5）砷）砷-Arsenic 化工、冶金排放量最高化工、冶金排放量最高 As主要以主要以AsO33-、AsO43-存在存在 As毒性很大，俗名砒霜毒性很大，俗名砒霜 （雄黃）（雄黃） AsO43-性質(zhì)與性質(zhì)與PO43-相似，易于相似，易于Fe3+、Al3+、 Ca2+、Mg2+結(jié)合結(jié)合 酸性土壤對(duì)酸性土壤對(duì)As的吸附高于中、堿性土壤的吸附高于中、堿性土壤 AsO33- 易與蛋白質(zhì)的巰基結(jié)合，毒性大易與蛋白質(zhì)的巰基結(jié)合，毒性大 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染

32、與修復(fù) （6）鉻）鉻Chromium 鐵鉻工業(yè)、電鍍、皮革三廢鐵鉻工業(yè)、電鍍、皮革三廢 鉻是動(dòng)物和人類必須元素（胰島素）鉻是動(dòng)物和人類必須元素（胰島素） 變價(jià)元素變價(jià)元素Cr 3+，Cr6+是主要形態(tài)是主要形態(tài) Cr+6可以被可以被Fe2+、S2-還原為還原為Cr 3+ Cr 3+，Cr6+哪種形態(tài)毒性大？哪種形態(tài)毒性大？ 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) （7汞汞Mercury u常溫下是液態(tài)，容易揮發(fā)常溫下是液態(tài)，容易揮發(fā) u主要價(jià)態(tài)三種：主要價(jià)態(tài)三種：0，+1，+2 u三種價(jià)態(tài)隨著三種價(jià)態(tài)隨著pH和和Eh變化而轉(zhuǎn)化變化而轉(zhuǎn)化 uHgS是還原狀態(tài)下的主要形態(tài)是還原狀態(tài)下的主要形態(tài) u容易形

33、成容易形成HgCl3-、Hg(OH)3-配體配體 u汞在厭氧微生物作用下可甲基化，毒性增大汞在厭氧微生物作用下可甲基化，毒性增大 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) 2.2.3 土壤污染控制與修復(fù)土壤污染控制與修復(fù) 控制污染來(lái)源，切斷污染通道控制污染來(lái)源，切斷污染通道 避免對(duì)水、大氣的二次污染避免對(duì)水、大氣的二次污染 減少和避免重金屬進(jìn)入食物鏈減少和避免重金屬進(jìn)入食物鏈 對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù) 修復(fù)技術(shù)：物理、化學(xué)、生物修復(fù)技術(shù)：物理、化學(xué)、生物 傳統(tǒng)農(nóng)藝措施也可以適度修復(fù)傳統(tǒng)農(nóng)藝措施也可以適度修復(fù) 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) 2.3 土壤的有機(jī)污染土壤的有機(jī)污染 農(nóng)藥（有機(jī)

34、磷、有機(jī)氯）農(nóng)藥（有機(jī)磷、有機(jī)氯） 除草劑（阿特拉津除草劑（阿特拉津) 油類污染物油類污染物(重油）重油） 表面活性劑表面活性劑 塑料類塑料類 其它有機(jī)污染（抗生素）其它有機(jī)污染（抗生素） 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) 2.3.1 有機(jī)污染的特點(diǎn)有機(jī)污染的特點(diǎn) 污染面積較廣污染面積較廣 一般對(duì)土壤微生物和動(dòng)物影響較大一般對(duì)土壤微生物和動(dòng)物影響較大 植物直接吸收較少，但有可能在體表富集植物直接吸收較少，但有可能在體表富集 在土壤中的轉(zhuǎn)化過(guò)程復(fù)雜在土壤中的轉(zhuǎn)化過(guò)程復(fù)雜 對(duì)地下水污染有一定風(fēng)險(xiǎn)對(duì)地下水污染有一定風(fēng)險(xiǎn) 2 土壤污染與修復(fù)土壤污染與修復(fù) 2.3.2 有機(jī)污染物在土壤中的行為和歸趨有機(jī)污染物在土壤中的行為和歸趨 土壤中物理擴(kuò)散土壤中物理擴(kuò)散 向地下水淋移向地下水淋移 向大氣中揮發(fā)向大氣中揮發(fā) 被生物吸收被生物吸收 被土壤吸附被土壤吸附 在土壤中降解在土壤中降解