污染土壤的修復(fù)原理和技術(shù)1

1、第一章 土壤環(huán)境污染概述第一節(jié) 土壤的組成與性質(zhì)土壤是巖石圈表面能夠生長(zhǎng)動(dòng)物、植物的疏松表層，是陸生生物生活的基質(zhì)，能提供生物生活所必須的礦質(zhì)元素和水分。一、土壤的基本結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1、土壤的結(jié)構(gòu)及組成土壤的剖面結(jié)構(gòu) 固體（無(wú)機(jī)和有機(jī)） 土壤礦物質(zhì)土壤的“骨架”土壤 液體 土壤有機(jī)質(zhì)土壤的“肌肉” 氣體 土壤液體 土壤的“血液” 生物（動(dòng)物、植物、微生物）2、土壤的性質(zhì)最基本性質(zhì)就是具有肥力。土壤中各組分的組成及相互關(guān)系，形成了一定的土壤性質(zhì)和土壤肥力，從而影響生物的生長(zhǎng)。土壤肥力即土壤滿足生物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水、肥、氣、熱要求的能力。二、土壤環(huán)境元素背景值和土壤環(huán)境容量1、土壤環(huán)境元素背景值又稱土壤環(huán)

2、境背景值。指未受到污染土壤的化學(xué)元素的自然含量。是自然成土因素和成土過(guò)程綜合作用下的產(chǎn)物。不同類型土壤，其環(huán)境背景值差別很大，包括范圍值、平均中中位值等。是土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與管理的重要依據(jù)，是確定土壤環(huán)境容量、制定土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的主要參考值。2、土壤環(huán)境容量是指在人類生存和自然生態(tài)不致受害的前提下，土壤環(huán)境所能容納污染物的最大負(fù)荷量。是制定土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。三、土壤在地球表層環(huán)境系統(tǒng)中的地位和作用土壤是生態(tài)系統(tǒng)中生物與無(wú)機(jī)環(huán)境相互作用的產(chǎn)物，是物質(zhì)與能量交換的重要場(chǎng)所。第二節(jié) 土壤環(huán)境污染及其特點(diǎn)一、土壤污染的定義什么是土壤污染？目前還沒(méi)有統(tǒng)一的定義。一種看法認(rèn)為，由于人類的活動(dòng)向土壤添加

3、有害化合物，此時(shí)土壤即受到污染。這個(gè)定義的關(guān)鍵是存在有可鑒別的人為添加污染物，可視作為“絕對(duì)性”定義。另一種是以特定的參照數(shù)據(jù)來(lái)加以判斷的，如以背景值加兩倍標(biāo)準(zhǔn)差為臨界值，若超過(guò)了一數(shù)值，即認(rèn)為該土壤為某元素所污染，這可視作為“相對(duì)性”定義。第三種定義是不但要看含量的增加，還要看后果即加入土壤的物質(zhì)給生態(tài)系統(tǒng)造成了危害，此時(shí)才能稱為污染，這可視作為”綜合性”定義。這三種定義的出發(fā)點(diǎn)雖然不同但有一點(diǎn)卻是相同的，即認(rèn)為土壤中某種成分的含量明顯高于原有含量時(shí)即構(gòu)成了污染。綜上所述，土壤污染是指人類活動(dòng)所產(chǎn)生的污染物質(zhì)通過(guò)各種途徑進(jìn)入土壤，其數(shù)量超過(guò)了土壤的容納和同化能力，從而是土壤的性質(zhì)、組成及性狀

4、發(fā)生變化，并導(dǎo)致土壤的功能失調(diào)，土壤質(zhì)量惡化，從而影響植物的正常生長(zhǎng)和發(fā)育，以及在植物體內(nèi)積累，使作物產(chǎn)量和質(zhì)量下降，最終影響人體健康。二、土壤污染的特點(diǎn)與大氣和水體污染相比，土壤污染有兩個(gè)明顯不同的特點(diǎn)：1、隱蔽性和潛伏性直觀性差、潛伏期長(zhǎng)。水體和大氣的污染比較直觀，嚴(yán)重時(shí)通過(guò)人體感官即能發(fā)現(xiàn)。土壤污染則往往要通過(guò)農(nóng)作物包括糧食，蔬菜、水果或牧草以及攝食的入或動(dòng)物的健康狀況才能反映出來(lái)。從遭受污染到產(chǎn)生后果有一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的逐步積累過(guò)程，具有隱蔽性或潛伏性。日本的第二公害病痛痛病便是一個(gè)典型的例證。表1 張士灌區(qū)人體血、尿、發(fā)的Cd含量2、不可逆性和長(zhǎng)期性污染物移動(dòng)性低，稀釋、降解慢。污染土壤不

5、易恢復(fù)。沈陽(yáng)張士灌區(qū)的土壤鎘污染。3、后果的嚴(yán)重性。由于上壤污染的隱蔽性或潛伏性，以及它的不可逆性或長(zhǎng)期性，因而往往通過(guò)食物鏈危害動(dòng)物和人體健康。研究去明土壤和糧食的污染與些地區(qū)居民肝腫大之間有明顯的劑量-反應(yīng)關(guān)系，污灌引起的污染越嚴(yán)重，人群的肝腫大率越高。三、土壤污染源土壤污染源可分為天然污染源和人為污染源。天然污染原是指自然界自行向環(huán)境排放有害物質(zhì)或造成有害影響的場(chǎng)所，如正在活動(dòng)的火山；人為污染源是指人類活動(dòng)所形成的污染源。后者是土壤污染研究的主要對(duì)象。而在這些污染原中化學(xué)物質(zhì)對(duì)土壤的污染是人們最關(guān)注的。按照污染物進(jìn)入土壤的途徑劃分，土用污染源可分為：污水灌溉、固體廢物的利用、農(nóng)藥和化肥、

6、大氣沉降物等。1、污水灌溉。由灌水，特別是污灌常可引起土壤污染。污水灌溉一般是指使用經(jīng)過(guò)一定處理的城市污水灌溉農(nóng)田、森林和草地。城市污水通常是指含有大量生活污水和商業(yè)污水以及少量工業(yè)廢水的混合污水，也有全部用上業(yè)廢水(主要指農(nóng)產(chǎn)品加工廢水)進(jìn)行灌溉的。我國(guó)污水的處理率低(表2)，排放達(dá)標(biāo)率目前僅在50左右，因而大量污水未加處理而直接傾注于環(huán)境中，用這樣的污水灌溉后，使一些灌區(qū)上壤中有毒有害物質(zhì)有明顯的累積現(xiàn)象。表2 我國(guó)廢水排放量和處理率2、固體廢物的利用。固體廢物包括工業(yè)廢渣、污泥、城市垃圾等多種來(lái)源。由于污泥中含有一定的養(yǎng)分，因而可用來(lái)作為肥料使用，城市生活污水處理廠的污泥含氮量為0.8-

7、0.9%，含磷量為0.3-0.4%，含鉀量為0.2-0.35%，有機(jī)質(zhì)含量為16-20%。如混入工業(yè)廢水或工業(yè)廢水處理廣的圬泥，其成分較生活污泥要復(fù)雜得多，特別是重金屬的含量很高，這樣的污泥在農(nóng)田中施用不當(dāng)，勢(shì)之造成土壤污染。表3 施用垃圾肥對(duì)土壤、稻谷中重金屬含量的影響3、農(nóng)藥和化肥的施用。農(nóng)藥在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸、銷售和使用過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生污染，施在作物上的殺蟲(chóng)劑大約有一半左右流入土壤中。進(jìn)入土壤中的農(nóng)藥雖然在生物、光解和化學(xué)作用下，可有一部分降解，但對(duì)于像有機(jī)氯這樣的長(zhǎng)效農(nóng)藥來(lái)說(shuō)，那是十分緩慢的?；蕦?duì)土壤的污染是不合理的過(guò)量施用，促使上壤養(yǎng)分平衡失調(diào)；農(nóng)田大量使用氮肥，城市和農(nóng)村生活污水都

8、把大量氮素排入土壤，有的直接從土壤表面揮發(fā)進(jìn)入大氣，有的經(jīng)土壤微生物作用轉(zhuǎn)化成氮?dú)夂偷趸镞M(jìn)入大氣，可能破壞臭氧層。有的隨地表徑流和地下水排入水體中，使地下水源受到氮的污染。河川、湖泊、海灣的富營(yíng)養(yǎng)化，使藻類等水生植物生長(zhǎng)過(guò)多。磷肥中的重金屬，特別是Cd也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。世界各地磷礦含Cd量一般在1-110 mg/kg，但也有個(gè)別磷礦含Cd量達(dá)上千mg/kg。我國(guó)每年隨磷肥帶入土壤的Cd約37t, 因而，含Cd磷肥是一種潛在污染源。表4 我國(guó)及世界一些國(guó)家磷礦含Cd量表5 我國(guó)及一些國(guó)家磷肥含Cd量4、大氣沉降物。氣源重金屬微粒是土壤重金屬污染的途徑之一它的構(gòu)成主要是金屬飄塵。在金屬加

9、工過(guò)程中，在交通繁忙的地區(qū)，往往伴隨有金屬塵埃進(jìn)入大氣，其種類視污染源的不同而異。這些飄塵自身降落或隨著雨水接觸植物體或進(jìn)人土壤后隨之為植物或動(dòng)物所吸收。在大氣污染嚴(yán)重的地區(qū)，作物亦有明顯的污染。酸沉降本身既是一種土壤污染源又可加重其他有毒物質(zhì)的危害，我國(guó)長(zhǎng)江以南大部分地基本來(lái)說(shuō)是酸性土壤，在酸雨的作用下，土壤進(jìn)一步酸化，養(yǎng)分淋溶、結(jié)構(gòu)破壞、肥力降低、作物受損，從而可破壞土壤生產(chǎn)力。表6 冶煉廠周圍水稻中一些元素的含量四、土壤污染物1、無(wú)機(jī)污染物2、有機(jī)污染物表7 土壤環(huán)境主要污染物第三節(jié) 土壤環(huán)境污染的危害第四節(jié) 土壤的自凈作用土壤的自凈作用，即上壤環(huán)境的自然凈化作用（或凈化功能的作用過(guò)程)是指在自然因素的作用下，通過(guò)上壤自身的作用，使污染物在土壤環(huán)境中的數(shù)量濃度或毒性、活性降低的過(guò)程；可見(jiàn)，土壤自凈作用的含義所包括的范圍很廣。根據(jù)其作用機(jī)理的不同可劃分為物理凈化作用、物理化學(xué)凈化作用、化學(xué)凈化作用和生物凈化作用四個(gè)方面。1、物理凈化作用2、物理化學(xué)凈化作用3、化學(xué)凈化作用4、生物凈化作用第五節(jié) 土壤污染的治理途徑一、土壤重金屬污染的調(diào)控措施表8 施用石灰對(duì)三葉草重金屬含量的影響總之把施用石灰當(dāng)作降低重金屬對(duì)植物的