土壤環(huán)境保護

主講人：王曉農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境保護目錄01土壤污染問題與土壤污染的緊迫性02土壤肥力保護03污染土壤修復技術研究現(xiàn)狀1中國土壤污染問題與土壤保護緊迫性的緊迫性2土壤肥力保護3污染土壤修復技術研究現(xiàn)狀土壤污染土壤污染是指進入土壤中的有害、有毒物質(zhì)超出土壤的自凈能力,導致土壤的物理、化學和生物學性質(zhì)發(fā)生改變,降低農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量,并危害人體健康的現(xiàn)象。中國土壤污染問題現(xiàn)狀全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂。據(jù)國家環(huán)保部最新通報：全國土壤總的超標率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。污染類型以無機型為主，有機型次之，復合型污染比重較??；無機污染物超標點位數(shù)占全部超標點位的82.8%。從污染分布情況看，南方土壤污染重于北方；長江三角洲、珠江三角洲、東北老工業(yè)基地等部分區(qū)域土壤污染問題較為突出，西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標范圍較大；鎘、汞、砷、鉛4種無機污染物含量分布呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢。中國土壤污染問題現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)土壤：土壤點位超標率為19.4%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，主要污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛、滴滴涕和多環(huán)芳烴。中國農(nóng)業(yè)土壤污染的特點一,農(nóng)業(yè)土壤的污染源復雜多樣諸如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中使用的農(nóng)業(yè)化學藥劑、化學肥料、農(nóng)用地膜、工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的"工業(yè)三廢”,城市和農(nóng)村居民生活所產(chǎn)生的生化垃圾等等污染物通過大氣沉降和污染水源等等均會造成土壤污染,這說明農(nóng)業(yè)土壤污染源防控是很困難的,由于污染源的復雜多樣,使得農(nóng)業(yè)土壤污染源防治困難中國農(nóng)業(yè)土壤污染的特點二,農(nóng)業(yè)土壤污染隱蔽性強農(nóng)用地的土壤污染往往很難以被察覺,原因之一就是由于農(nóng)業(yè)土壤污染并不像水污染和大氣污染那樣可以通過直觀的視覺和嗅覺發(fā)現(xiàn)。其二就是即便是農(nóng)業(yè)土壤污染已經(jīng)影響到了農(nóng)作物和牲畜的生長,人們也很難斷定是由于何種原因造成農(nóng)作物和牲畜的病變。中國農(nóng)業(yè)土壤污染的特點三,農(nóng)業(yè)土壤污染直接危害人類健康農(nóng)業(yè)土壤的污染已經(jīng)達到很嚴重的程度。當存在相當長的一段時間以后,己經(jīng)開始影響到周邊村民的正常生活或者引起區(qū)域性人體病變。中國農(nóng)業(yè)土壤污染的特點四,農(nóng)業(yè)土壤受污染后治理難由于農(nóng)業(yè)土壤的污染源多樣復雜,而且受污染后隱蔽性非常強,幾乎都是累積到一定程度,對農(nóng)業(yè)環(huán)境造成顯著影響以后才會被發(fā)現(xiàn),而此時土壤本身穩(wěn)定的生態(tài)結構已經(jīng)被打破,污染物質(zhì)進入土壤就很難擴散或者稀釋,土壤自身的自凈能力已經(jīng)失去了作用,此時土壤的污染治理已經(jīng)非常難了。農(nóng)業(yè)土壤污染的危害一、農(nóng)業(yè)土壤污染對農(nóng)業(yè)作物生長的影響最主要的是導致農(nóng)業(yè)經(jīng)濟作物的產(chǎn)量跟質(zhì)量下降。農(nóng)業(yè)土壤受到污染后其內(nèi)部的組成成分和物理化學性質(zhì)都會發(fā)生變化,直接導致耕地質(zhì)量降低引起農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量不過關,造成土壤污染的有毒有害成分會在農(nóng)作物生長過程中富集到農(nóng)作物內(nèi),這就使得農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量無法達到安全標準,不僅影響食用者的安全,同時也會影響農(nóng)產(chǎn)品的銷售和出口,制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟發(fā)展。農(nóng)業(yè)土壤污染對農(nóng)產(chǎn)品食用安全的影響農(nóng)業(yè)土壤污染對生態(tài)環(huán)境的影響農(nóng)業(yè)土壤污染的危害二、農(nóng)業(yè)土壤污染對農(nóng)產(chǎn)品食用安全的影響農(nóng)作物在受污染的土壤上時會逐漸將土壤中的有毒有害成分會通過水分和養(yǎng)料的吸收進自身體內(nèi),最終富集到果實內(nèi),直接影響農(nóng)作物的食用安全,影響到食用者的身體健康,諸如農(nóng)藥殘留問題便異常棘手,農(nóng)藥會殘留于農(nóng)作物表層,也會被吸收進農(nóng)作物內(nèi)部,如果殘留的農(nóng)藥化學成分被人體吸收,會影響到人體內(nèi)臟的正常生理機能失調(diào),尤其是對于肝臟和腎臟的損害,幾乎等同于慢性中毒,這也是為什么現(xiàn)在農(nóng)村地區(qū)癌癥高發(fā)的原因之一。農(nóng)業(yè)土壤污染的危害三、農(nóng)業(yè)土壤污染對生態(tài)環(huán)境的影響土壤是生態(tài)系統(tǒng)中一個重要的環(huán)節(jié),當土壤受到污染后,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)土壤中的污染成分會隨著降雨等進入到河流里造成水污染,也會因為水污染灌溉造成土壤污染,進入一個循環(huán)沉積污染物質(zhì)的怪圈,土壤污染成分還會隨著雨水下滲,到達深部土層,進而引發(fā)地下水污染，而地下水正是農(nóng)業(yè)灌溉,城市生活用水的重要水源,其受到污染將直接影響城市飲用水安全。土壤污染引發(fā)的地表河流水域污染也會直接影響我國漁業(yè)發(fā)展。土壤肥力土壤肥力是土壤的基本屬性和本質(zhì)特征，是土壤為植物生長供應和協(xié)調(diào)養(yǎng)分、水分、空氣和熱量的能力，是土壤物理、化學和生物學性質(zhì)的綜合反應。四大肥力因素:營養(yǎng)因素：養(yǎng)分、水分；環(huán)境條件：空氣、熱量土壤評價指標分為三類：物理指標、化學指標、生物指標土壤肥力土壤肥力土壤肥力保護研究物理指標余學祥、吳錦松對安慶市耕地的土壤質(zhì)地情況做了調(diào)查，結果顯示壤質(zhì)土砂、粘比例適當,肥力較好;粘質(zhì)土養(yǎng)分含量高。但通氣不良,水、氣、熱不協(xié)調(diào);砂質(zhì)土土體松散,保、供肥、水能力差。由此他們提出了一系列改善的措施。盧永旺、林雷通等分析了福建武平烤煙產(chǎn)區(qū)不同質(zhì)地的土壤，他們發(fā)現(xiàn)不同質(zhì)地土壤各肥力因子間表現(xiàn)出不同的相關性，具體表現(xiàn)為砂土各肥力因子之間的相互影響較大，而壤土和黏土各肥力因子間的相互影響較?。紫嫔⒗顕鴦俚妊芯苛它S河源區(qū)草地的土壤持水性，得出結論毛管持水量、飽和含水量、田間持水量與土壤理化性質(zhì)關系密切，主要受容重、總碳、有機質(zhì)和總氮這8個因素影響。土壤肥力保護研究化學指標沈潤平、王海輝、連楚楚等研究了稻田土壤有機質(zhì)氧化穩(wěn)定性與土壤肥力關系，他們發(fā)現(xiàn)稻田土壤有機質(zhì)氧化穩(wěn)定性與土壤肥力有著密切的關系,反映了有機質(zhì)動態(tài)質(zhì)量,作為有機質(zhì)品質(zhì)指標的土壤易氧化有機質(zhì)含量及有機質(zhì)氧化穩(wěn)定系數(shù),可用來衡量稻田土壤肥力及培肥水平。張國印、茹淑華等在河北省農(nóng)林科學院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所試驗田進行了長期肥料定位試驗，結果發(fā)現(xiàn)以氮磷、氮磷鉀、氮磷鉀錳鋅配合處理冬小麥籽粒產(chǎn)量最高，而且這3個處理間無明顯差異。以氮磷鉀錳鋅配合夏玉米籽粒產(chǎn)量最高，其次為氮磷鉀配合施用的處理。土壤肥力保護研究生物指標姚慶端研究表明杉木與巨尾桉混交后促進了杉木的生長,大大提高了林分生產(chǎn)力,生物多樣性高,混交模式效果很好,同時巨尾桉又具有用途廣泛和經(jīng)濟價值較高的特性。唐玉姝、慈恩等對太湖地區(qū)試驗稻麥兩季土壤酶活性與土壤肥力關系進行了研究，發(fā)現(xiàn)稻麥兩季土壤肥力水平在不同程度上受土壤酶活性影響,土壤酶活性與土壤各肥力因子的線性相關程度顯著。稻麥兩季的脲酶、酸性磷酸酶、堿性磷酸酶、β-葡糖苷酶和芳基硫酸酯酶活性與肥力因子大都具有不同程度的顯著線性相關關系,特別是和土壤Ｃ、Ｐ循環(huán)密切相關的酸性磷酸酶和β-葡糖苷酶。如何保持和提高土壤肥力一、增施有機肥通過施用人、畜的糞、尿肥及堆肥、漚肥、綠肥等有機質(zhì)含量高的農(nóng)肥來增加和保持土壤有機肥含量，有條件的地方可大量施肥（河泥、草碳等），對提高土壤有機質(zhì)含量有明顯作用。二、秸稈還田秸稈還田是改良土壤，增加土壤生產(chǎn)能力的有效措施。一是秸稈經(jīng)過堆漚后施入土壤；另一種是在作物收獲后，把秸稈切碎撒在地表后用犁翻壓，直接還田，這樣能夠改善土壤的物理性質(zhì)，促進土壤團粒結構形成，增加透氣、透水、保肥能力，從而提高土壤肥力。如何保持和提高土壤肥力三、合理輪作合理輪作是用地養(yǎng)地的耕作方式，在輪作中注意兩點：一是適當增加豆科作物種植面積，在輪作過程中四年左右種一茬豆科作物可增加土壤中氮素含量，同時豆科綠肥作物經(jīng)翻壓入土后，大量的根、莖、葉能夠增加土壤有機質(zhì)，改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力；二是種植耗地力作物要控制年限，如甜菜要七年輪一次，葵花要四年輪一次，豆類和瓜類作物不重茬、不迎茬，要五年以上輪作，這樣有利于恢復地力，又防治病害。如何保持和提高土壤肥力四、種草肥田應大力提倡種植豆科牧草來培肥地力，增加經(jīng)濟產(chǎn)量。目前可種植的牧草有草木犀、紫花苜蓿等，以此來改善土壤，培肥地力，提高土壤生產(chǎn)能力。五、合理調(diào)整農(nóng)、林、牧用地比例林業(yè)的發(fā)展恢復是平衡生態(tài)，改善氣候條件，變惡性循環(huán)為良性循環(huán)的有利措施。合理的畜牧發(fā)展可以為土壤提供大量有機質(zhì)，是培肥地力，提高農(nóng)作物產(chǎn)量的直接措施。污染土壤修復土壤污染修復指通過物理、化學、生物、生態(tài)學原理，并采用人工調(diào)控措施，使土壤污染物濃度降低，實現(xiàn)污染物無害化和穩(wěn)定化，以達到人們期望的解毒效果和技術措施。其重點是研究土壤污染物的控制、緩解、消除、凈化并恢復土壤功能。其機理是將局部集中的污染物通過適當?shù)耐緩綌U散到廣闊的環(huán)境之中（污染物含量均在高端閾值之下），或通過各種物理化學手段固化或凈化土壤中的污染物，以減輕污染物對生物的危害。污染土壤修復技術研究現(xiàn)狀污染土壤修復技術的研究起步于20世紀70年代后期。在過去的30年期間,歐、美、日、澳等國家紛紛制定了土壤修復計劃,巨額投資研究了土壤修復技術與設備,積累了豐富的現(xiàn)場修復技術與工程應用經(jīng)驗,成立了許多土壤修復公司和網(wǎng)絡組織,使土壤修復技術得到了快速的發(fā)展。我國的污染土壤修復技術研究起步較晚,在“十五”期間才得到重視,列入了高技術研究規(guī)劃發(fā)展計劃,其研發(fā)水平和應用經(jīng)驗都與美、英、德、荷等發(fā)達國家存在相當大的差距。經(jīng)過近十多年來全球范圍的研究與應用,包括生物修復、物理修復、化學修復及其聯(lián)合修復技術在內(nèi)的污染土壤修復技術體系已經(jīng)形成,并積累了不同污染類型場地土壤綜合工程修復技術應用經(jīng)驗,出現(xiàn)了污染土壤的原位生物修復技術和基于監(jiān)測的自然修復技術等研究的新熱點。污染土壤修復技術簡介一、原位修復技術原位修復技術是指對未挖掘的土壤進行治理的過程，對土壤基本沒有擾動。優(yōu)點：比較經(jīng)濟有效，就地進行污染物的降解和解毒，無需建設和購買各種運輸和地面工程設施，操作維護簡單。缺點：難以控制處理過程中產(chǎn)生的“三廢”實例一、生物通風（Bioventing）技術描述：生物通風法是一種強迫氧化的生物降解方法。即在受污染土壤中強制通入空氣，將易揮發(fā)的有機物一起抽出，然后用排入氣體處理裝置進行后續(xù)處理或直接排入大氣中。此法常用于地下水層上部透氣性較好而被揮發(fā)性有機物污染土壤的修復，但也適用于結構疏松多孔的土壤，以利于微生物的生長繁殖。毛麗華、劉菲等生物通風堆肥法修復原油污染土壤的實驗研究隋紅、李鑫鋼等生物通風修復多種有機污染物體系的模擬分析二、植物修復（Phytoremediation）技術描述：植物修復技術即利用植物能忍耐和超量積累環(huán)境中污染物，利用植物的生長來清除環(huán)境中污染物的方法。由于植物毒性問題，一般來說，植物修復只用于低污染水平的區(qū)域。蜈蚣草海州香薷東南景天遏藍菜三、玻璃化（Vitrification）技術描述：原位玻璃化技術是指通過向污染土壤插入電極，對污染土壤固體組分給予1600～2000℃的高溫處理，使有機污染物和一部分無機化合物如硝酸鹽、硫酸鹽和碳酸鹽等得以揮發(fā)或熱解從而從土壤中去除的過程。其中，有機污染物熱解產(chǎn)生的水分和熱解產(chǎn)物由氣體收集系統(tǒng)進行進一步處理。熔化的污染土壤冷卻后形成化學惰性的、非擴散的整塊堅硬玻璃體，有害無機離子得到固定化。

污染土壤修復技術簡介二、異位土壤修復技術異位土壤修復技術是指對挖掘后的土壤進行修復的過程。優(yōu)點：對處理過程的條件控制較好，與污染物的接觸較好，容易控制處理過程中產(chǎn)生的“三廢”排放。缺點：需要挖土和運輸，影響處理過的土壤的再使用，且費用較高。實例一、堆肥（Composting）技術描述：堆肥是一種受控制的生物過程，將有害物質(zhì)通過微生物生物降解成無害、穩(wěn)定的副產(chǎn)品，一般在提高的溫度下進行。在大多數(shù)情況下，可使用本土微生物。將土壤挖掘，并與膨松劑和有機物改良劑混合，如木屑、動物糞便，以增強混合物的滲透性。在堆肥中使用三種處理方法：需氧靜態(tài)堆肥（堆肥以鼓風機或真空泵通風)，容器中機械攪動堆肥（堆肥在容器中混合和充氣）以及料堆堆肥（置于長堆中，定期與以活動設備混合）。二、玻璃化（Vitrification）技術描