第二章 第四節(jié) 土壤環(huán)境

第二章第四節(jié)土壤環(huán)境第1頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1土壤組成與性質(zhì)4.1.1

土壤組成土壤是環(huán)境中特有的組成部分，是一個極其復(fù)雜的由固體、液體和氣體三相組成的多相疏松多孔體系第2頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1土壤組成與性質(zhì)土壤物質(zhì)組成土壤礦物土壤有機(jī)質(zhì)土壤溶液土壤空氣原生礦物次生礦物固相氣相液相4.1.1土壤組成第3頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1土壤組成與性質(zhì)(1)土壤礦物質(zhì)：來源于地殼巖石（母巖）和母質(zhì)，它對土壤的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能影響很大。原生礦物：直接來源于母巖的礦物，它只受到不同程度的物理風(fēng)化作用，而化學(xué)成分和結(jié)晶構(gòu)造未有大的改變。一般土壤中1-0.01mm的砂和粉砂幾乎全都是原生礦物。如石英、長石(Na2O.Al2O3.6SiO2)、云母、輝石、角閃石等。次生礦物：原生礦物經(jīng)物理、化學(xué)風(fēng)化作用，組成和性質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，形成的新礦物稱次生礦物。如簡單的鹽類、高嶺石等(Al2O3*2SiO2*2H2O)。第4頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1土壤組成與性質(zhì)(2)土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種含碳有機(jī)化合物的總稱。包括腐殖質(zhì)、生物殘體及土壤生物第5頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1土壤組成與性質(zhì)(3)土壤水分

土壤水分主要來自大氣降水和灌溉。在地下水位接近地面（2-3cm）的情況下，地下水也是上層土壤水分的重要來源。此外，空氣中水蒸汽冷凝成為土壤水分。土壤水分并非純水，不僅含有Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、NO3-、SO42-、HCO3-等離子以及有機(jī)物，還含有有機(jī)的、無機(jī)的污染物。因此土壤水分既是植物養(yǎng)分的主要來源，也是進(jìn)入土壤的各種污染物向其他環(huán)境圈層（如水圈、生物圈等）遷移的媒介。第6頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1土壤組成與性質(zhì)(4)土壤空氣土壤空氣存在于未被水分占據(jù)的土壤孔隙中。主要來源于大氣，其次是產(chǎn)生于土壤中的生物化學(xué)和化學(xué)過程。常含有少量還原性氣體，如甲烷（CH4）、硫化氫（H2S）、氫氣（H2）。在某些情況下還可能產(chǎn)生磷化氫（PH3）及二硫化碳（CS2）等氣體。第7頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1土壤組成與性質(zhì)4.1.2

土壤膠體性質(zhì)土壤膠體指土壤中顆粒直徑小于1-2

m，具有膠體性質(zhì)的微粒土壤膠體類型無機(jī)膠體：Fe、Al、Si等含水氧化物；層狀硅酸鹽類礦物有機(jī)膠體：主要是多糖、蛋白質(zhì)和腐殖質(zhì)有機(jī)-無機(jī)膠體：和腐殖質(zhì)膠體結(jié)合在一起形成部分礦物膠體第8頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1土壤組成與性質(zhì)4.1.2

土壤膠體性質(zhì)土壤膠體的性質(zhì)巨大的比表面和表面能；電荷性質(zhì)：以負(fù)電荷為主；分散性和凝聚性土壤膠體有兩種不同的狀態(tài)，一種是土壤膠體微粒均勻地分散在水中，呈高度分散的溶膠，一種是膠體微粒彼此凝集在一起呈絮狀的凝膠第9頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1土壤組成與性質(zhì)4.1.3

土壤的酸堿性(1)土壤的酸堿度土壤的酸堿度取決于土壤溶液中的H+

和OH-的含量土壤中的H+主要是二氧化碳溶于水形成的碳酸、有機(jī)物分解產(chǎn)生的有機(jī)酸以及某些少數(shù)無機(jī)酸、Al3+水解產(chǎn)生的。土壤中的OH-主要來自碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣以及膠粒表面交換性Na+水解產(chǎn)生的。土壤的堿度也用pH表示，含Na2CO3

、Na2HCO3

的土壤的pH值一般大于8.5。含CaCO3的石灰性土壤pH值約在7.0—8.5之間。第10頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1土壤組成與性質(zhì)(1)土壤的酸堿度我國土壤的pH大多在4.5-8.5范圍內(nèi)，并有由南向北pH值遞增的規(guī)律性，長江以南的土壤多為酸性和強(qiáng)酸性，華南、西南地區(qū)廣泛分布的紅壤、黃壤，pH

值大多在4.5-5.5之間，有少數(shù)低至3.6-3.8；華中華東地區(qū)的紅壤，pH

在5.5-6.5之間；長江以北的土壤多為中性或堿性，華北、西北的土壤大多含CaCO3

，pH值一般在7.5-8.5之間，少數(shù)強(qiáng)堿性土壤的pH值高達(dá)10.5第11頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2土壤污染的發(fā)生土壤環(huán)境元素背景值簡稱土壤環(huán)境背景值，是指未受或很少受人類活動特別是人為污染影響的土壤化學(xué)元素的自然含量。土壤環(huán)境環(huán)境容量是指在一定環(huán)境單元、一定時限內(nèi)遵循環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，既保證農(nóng)產(chǎn)品生物學(xué)質(zhì)量和品質(zhì)質(zhì)量，也不使環(huán)境系統(tǒng)受到污染時，土壤環(huán)境所能容納污染物的最大負(fù)荷量。土壤環(huán)境背景值是一個范圍值，而不是一個確定值。土壤環(huán)境背景值的2-3倍作為土壤污染起始值的指標(biāo)。同一土壤對不同的污染物的環(huán)境容量是不同的，主要是由于土壤凈化能力的問題。不同土壤環(huán)境容量不同。第12頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2土壤污染的發(fā)生是指人為活動或自然因素所產(chǎn)生的污染物質(zhì)，通過各種途徑輸入土壤，其數(shù)量增加的速度超過了土壤凈化作用的速度，從而在土壤中逐漸積累，致使這些成分明顯高于原有含量，所導(dǎo)致的現(xiàn)象。土壤污染土壤質(zhì)量下降，并影響到作物的生長發(fā)育，以及產(chǎn)量和質(zhì)量下降土壤污染物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化，引起大氣或水體污染通過食物鏈，最終影響到人類的健康第13頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2土壤污染的發(fā)生

土壤污染的隱蔽性土壤污染往往通過對土壤樣品進(jìn)行分析化驗(yàn)和農(nóng)作物殘留檢測情況，甚至通過糧食、蔬菜和水果等農(nóng)作物以及攝食的人或動物的健康狀況才能反映出來，從遭到污染到產(chǎn)生‘惡果’需要相當(dāng)長的過程

土壤污染的持久性土壤環(huán)境使污染難于擴(kuò)散和稀釋，在土壤中容易積累并達(dá)到很高濃度

土壤污染的間接有害性

次生污染源影響作物品質(zhì)土壤污染的特性第14頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2土壤污染的發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)：目前用自凈能力及動植物受害時的臨界濃度進(jìn)行判斷污染程度的確定：以土壤環(huán)境背景、植物和土壤生物的生態(tài)效應(yīng)、土壤環(huán)境效應(yīng)、土壤環(huán)境基準(zhǔn)或環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。土壤污染的程度的量化指標(biāo)影響土壤污染程度的因素污染物的數(shù)量強(qiáng)度土壤自身的凈化能力第15頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2土壤污染的發(fā)生土壤自凈作用土壤被污染后，由于土壤的物理、化學(xué)和生物化學(xué)等作用，在一定時間后各種有機(jī)物、病原微生物、寄生蟲卵和有毒物質(zhì)等逐漸分解、吸收、轉(zhuǎn)化、積沉，最終達(dá)到無害化的能力。土壤自凈能力

物理作用化學(xué)作用生物化學(xué)作用結(jié)果：有些污染物在土壤中蓄積起來；有些被轉(zhuǎn)化而降低，或消除了活度與毒性。第16頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2土壤污染的發(fā)生土壤污染源污水灌溉固體廢物的農(nóng)業(yè)利用、堆放、處理、填埋農(nóng)業(yè)污染大氣沉降生物污染利用城市污水、工業(yè)廢水或混合污水進(jìn)行農(nóng)田灌溉。農(nóng)藥和化肥在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸、銷售和使用過程污染濕沉降，降雨、結(jié)露等降水干沉降，塵埃、重金屬顆粒病原菌等微生物污染第17頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2土壤污染的發(fā)生土壤污染的類型有機(jī)物污染無機(jī)物污染土壤生物污染放射性物質(zhì)的污染有機(jī)廢棄物、農(nóng)藥、塑料地膜、危及農(nóng)作物的生長和土壤生物的生存；通過食物鏈遷移地殼變遷、火山爆發(fā)、巖石風(fēng)化；采礦、冶煉、機(jī)械制造；有害的元素氧化物、酸、堿和鹽類等有害的生物種群，從外界環(huán)境侵入土壤，大量繁衍，破壞原來的動態(tài)平衡；傳染病醫(yī)院未經(jīng)消毒處理的污水和污物。土壤的放射性水平高于天然本底值從污染物的屬性來考慮，一般可分為有機(jī)物污染、無機(jī)物污染、生物污染和放射性物質(zhì)的污染第18頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染土壤化學(xué)農(nóng)藥污染主要來自四個方面將農(nóng)藥直接施入土壤或以拌種、浸種和毒谷等形式施入土壤向作物噴灑農(nóng)藥時，農(nóng)藥直接落到地面上或附著在作物上，經(jīng)風(fēng)吹雨淋落入土壤大氣中懸浮的農(nóng)藥顆?；蛞詺鈶B(tài)形式存在的農(nóng)藥經(jīng)雨水溶解和淋溶，最后落到地面上隨死亡動植物殘體或用污水灌溉而將農(nóng)藥帶入土壤。農(nóng)藥在土壤中長期殘留積累，將導(dǎo)致土壤生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化和農(nóng)作物產(chǎn)品出現(xiàn)微量的殘留農(nóng)藥，甚至危害到人畜健康。第19頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.1化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化(1)土壤對農(nóng)藥的吸附土壤是一個由無機(jī)膠體（粘土礦物）、有機(jī)膠體（腐殖酸類）以及有機(jī)－無機(jī)膠體所組成的膠體體系，其具有較強(qiáng)的吸附性能。在酸性土壤下，土壤膠體帶正電荷，在堿性條件下，則帶負(fù)電荷。土壤對農(nóng)藥的吸附作用，在某種意義上就是土壤對農(nóng)藥的凈化。但這種凈化作用是有限度的，土壤膠體的種類和數(shù)量，膠體的陽離子組成，化學(xué)農(nóng)藥的物質(zhì)成分和性質(zhì)等都直接影響到土壤對農(nóng)藥的吸附能力。吸附能力越強(qiáng)，農(nóng)藥在土壤中的有效性越低，則凈化效果越好。第20頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.1化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化(2)化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的揮發(fā)、擴(kuò)散和遷移土壤中的農(nóng)藥，在被土壤固相物質(zhì)吸附的同時，還通過氣體揮發(fā)和水的淋溶在土體中擴(kuò)散遷移，因而導(dǎo)致大氣、水和生物的污染。

大量資料證明，易揮發(fā)和不易揮發(fā)的農(nóng)藥都可以從土壤、水及植物表面大量揮發(fā)。對于低水溶性和持久性的化學(xué)農(nóng)藥來說，揮發(fā)是農(nóng)藥進(jìn)入大氣中的重要途徑。揮發(fā)作用大小，主要決定于農(nóng)藥本身的溶解度和蒸氣壓，也與土壤的溫度、濕度等有關(guān)以水為介質(zhì)進(jìn)行遷移。一是直接溶于水中；二是被吸附于土壤固體細(xì)粒表面上隨水分移動而進(jìn)行機(jī)械遷移。主要是由于土壤侵蝕，通過地表徑流流入地面水體造成地表水體的污染第21頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.1化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化(3)農(nóng)藥在土壤中的降解農(nóng)藥在土壤中的降解，包括光化學(xué)降解、化學(xué)降解和微生物降解等。光化學(xué)降解：指土壤表面接受太陽輻射能和紫外線光譜等能流而引起農(nóng)藥的分解作用化學(xué)降解：化學(xué)降解以水解和氧化最為重要，水解是最重要的反應(yīng)過程之一。土壤pH

和吸附是影響水解反應(yīng)的重要因素微生物降解：土壤中微生物（包括細(xì)菌、霉菌、放線菌等各種微生物）對有機(jī)農(nóng)藥的降解起著重要的作用。第22頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.2化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的殘留農(nóng)藥在土壤中的存留時間常用兩種概念來表示：即半衰期和殘留期，半衰期指施入土壤中的農(nóng)藥因降解等原因使其濃度減少一半所需要的時間殘留量指土壤中的農(nóng)藥因降解等原因含量減少而殘留在土壤中的數(shù)量，單位是

mg/kg土壤第23頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.2化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的殘留殘留量R可用下式表示：式中：C0－農(nóng)藥在土壤中初始含量；t－是農(nóng)藥在土壤中的衰減時間；k－是常數(shù)。連續(xù)使用農(nóng)藥，使農(nóng)藥在土壤中累積不斷增加，但不會無限增加，達(dá)到一定值后趨于平衡R=c0e-kt

第24頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.3化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的殘留積累毒害土壤化學(xué)農(nóng)藥的殘留積累毒害主要表現(xiàn)在兩方面：一、殘留農(nóng)藥的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的危害；二、殘留農(nóng)藥對靶生物的直接毒害。

(1)殘留農(nóng)藥的轉(zhuǎn)移殘留農(nóng)藥的轉(zhuǎn)移主要與食物鏈有關(guān)，生物體內(nèi)殘留農(nóng)藥的轉(zhuǎn)移主要有下面三條路線:第一條：土壤→陸生植物→食草動物第二條：土壤→土壤中無脊椎動物→脊椎動物→食肉動物第三條：土壤→水系（浮游生物）→魚和水生生物→食魚動物第25頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3土壤中化學(xué)農(nóng)藥污染4.3.3化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的殘留積累毒害(2)殘留農(nóng)藥對靶生物的直接毒害農(nóng)藥殘存在土壤中，對土壤中的微生物、原生動物以及其它的節(jié)肢動物、環(huán)節(jié)動物、軟體動物等均產(chǎn)生不同程度的影響。另外，土壤中殘留農(nóng)藥對植物的生長發(fā)育也有顯著的影響第26頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4土壤重金屬污染土壤污染物最突出而又很難降解的有兩大類，一是重金屬(heavymetal)，二是有機(jī)合成農(nóng)藥。土壤重金屬污染物(heavymetalpollutant)主要有鉛、鉻、鎘、砷、汞等。它們在土壤中的活性小，易于積累，土壤一旦被其污染則極難消除。其中鎘和砷是極毒的；汞、鉛、鎳是中等毒性；硼、銅、錳、鋅的毒性較低。土壤中的重金屬來源主要是“三廢”的排放所致。第27頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4土壤重金屬污染4.4.1重金屬的土壤化學(xué)行為進(jìn)入土壤中的重金屬的歸宿將由一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和物理與生物過程所控制。進(jìn)入土壤溶液中的金屬離子的形態(tài)和量很不相同，并直接影響重金屬在土體中的遷移、轉(zhuǎn)化及植物效應(yīng)。（1）pH的影響土壤中pH值降低，某些重金屬如鉛、銅、鋅、鉻等易轉(zhuǎn)化為水溶性的重金屬鹽類，pH值越低其活動度越大，越易于遷移；pH增高，某些重金屬則轉(zhuǎn)化為難溶性化合物如CdS、HgS等，pH值越高，它們越易于趨于固定而減低其活性，在土壤中容易積累。類金屬砷例外第28頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4土壤重金屬污染