资源简介

(共46张PPT)
任务1-3 土壤污染物及污染源
土壤重金属污染
作物生长并未受害，但产品中某金属含量超过标准，造成对人畜的危害
进入土壤的重金属元素积累的浓度超过作物需要和可忍受程度，表现出受毒害的症状
土壤被重金属污染
一、土壤重金属污染的特点
1、土壤中的重金属污染
重金属：汞、镉、铅、锌、铜、钴、镍、钡、锡、砷等
定义
污水灌溉
施用化肥
农药
固体废弃物堆积
煤和石油
燃烧
矿床开发
原生岩石
一、土壤重金属污染的特点
2、土壤中的重金属来源
最主要污染源
土壤重金属污染
形态多变 重金属从自然态转变为非自然态时，常常毒性增加；离子态的毒性常大于配合态。
金属有机态的毒性大于金属无机态
价态不同，毒性不同 六价铬的毒性大于三价铬；二价汞的毒性大于一价汞；二价铜的毒性大于零价铜。
金属羰基化合物常常剧毒
迁移转化形式多
一、土壤重金属污染的特点
3、重金属污染的特点
土壤重金属污染
⑥ 重金属的物理化学行为多具有可逆性
⑦ 产生毒性效应的浓度低
一般在1 ～10mg/L。汞、镉、铅、铬、砷，俗称重金属“五毒”，它们的毒性的阀值（对生物产生污染的最小剂量）都很小。
⑧ 不能被微生物分解，不能被降解而消除
⑨ 在土壤中易累积
⑩ 在植物体内及人体内可富集转化，潜伏期长
一、土壤重金属污染的特点
3、重金属污染的特点
土壤重金属污染
①氧化－还原条件
②酸碱度
③土壤胶体的吸附作用
离子交换吸附、共价键、配位键吸附形成沉淀
有机胶体吸附容量＞＞无机胶体
二、重金属在土壤中的迁移
2、重金属在土壤中的迁移影响因素
④络合－螯合作用
重金属离子浓度较高时，以吸附交换为主；重金属离子浓度较低时，以络合－螯合作用为主，迁移能力增大。
土壤重金属污染
三、重金属在土壤-植物体系中的迁移
重金属元素在植物体内主要作酶催化剂。土壤中的重金属主要是通过植物根系毛细胞的作用积累于植物茎、叶和果实部分。
影响因素：
植物种类
土壤种类
重金属形态
重金属间的复合作用（协同与拮抗作用）
重金属在植物体内的迁移能力
土壤重金属污染
汞
1、土壤中汞污染的来源
汞的开采应用、煤和化石燃料燃烧、金属冶炼、工业污染、农药使用。
2、汞在环境中的形态与迁移转化
汞在土壤环境中的形态
化学形态：金属汞、无机结合态汞、有机结合态汞。烷基汞毒性最强。
价态：0、+1、+2价，汞主要以HgS的状态残留于土壤中。
与酸根结合易溶于水，其他大都难溶于水；氧化条件下，无机汞转化为甲基汞；还原条件下，二价汞还原为汞单质，挥发。
四、土壤重金属污染
土壤重金属污染
2、汞在环境中的形态与迁移转化
②土壤胶体对汞的吸附特征
土壤中的各类胶体对汞均有强烈的表面吸附和离子交换吸附作用。
③无机和有机配位体对汞的络合-螯合作用
④汞的甲基化作用
汞的迁移途径：植物吸收、随水运动、蒸气迁出
四、土壤重金属污染
土壤重金属污染
四、土壤重金属污染
3、土壤汞污染的危害
所有的无机汞化合物，除硫化汞以外，都是有毒的；
有机汞一般比无机汞毒性更大；
土壤中的有机汞直接通过陆生食物链或水生植物链进入人体；
土壤汞污染对土壤微生物、土壤活性以及理化性质具有影响
重庆北碚长期汞污染严重 农田里能挖出水银
土壤重金属污染
镉
1、土壤中镉污染的来源
环境中的镉大约有70%积累在土壤里。
镉污染来源主要是铅、锌、铜的矿山和冶炼厂的废水、尘埃和废渣，电镀、电池、颜料、涂料工业废水、磷肥使用等。
2、镉在环境中的形态与迁移转化
镉在土壤环境中的赋存形态
镉在土壤溶液中以简单离子或简单配离子形式存在。
在土壤中，只能以Cd2+和其他化合物进行迁移、转化。
大多数土壤溶液中Cd的主要形态为Cd2+、CdCl+、CdSO4。
土壤中呈吸附交换态的镉所占比例大。吸附率在80% ～95%。
四、土壤重金属污染
土壤重金属污染
2、镉在环境中的形态与迁移转化
②镉的生物迁移特征
土镉对作物生长是非必需元素，易被植物吸收
土壤镉的环境容量小，我国以1.0mg/kg为标准。
氧化还原电位增大，酸碱度下降，镉溶解度增加
迁移途径：随水迁移、植物吸收
③土壤镉污染的危害
影响植物生长 “镉米”
致突变、致癌、致畸作用
四、土壤重金属污染
土壤重金属污染
铅
1、土壤中铅污染的来源
铅污染来源主要是铅矿开采、汽车燃烧排放的废气、铅应用工业的“三废”排放和农业施用含铅量高的污泥或垃圾。
2、铅在环境中的形态与迁移转化
土壤中的铅主要以Pb(OH)2、PbCO3、Pb3(PO4)2等难溶态形式存在。
铅主要积累在土壤表层。
随着土壤Eh值得升高，土壤中可溶性铅的含量降低。
pH值升高，铅的可溶性和移动性降低。
在大多数土壤环境中，Pb2+是铅唯一稳定的氧化态。
植物从土壤溶液中吸收Pb2+，且绝大部分集中在根部。
四、土壤重金属污染
土壤重金属污染
土壤pH值增大，作物根部铅含量降低。
铅在土壤环境中的迁移转化及对植物吸收铅的影响，与土壤中存在的其他金属离子有密切关系。
铁锰氧化物可以控制植物对Pb的吸收。土壤缺磷使对铅的吸收显著增加。
铬
1、土壤中铬污染的来源
铬污染来源主要是工业的“三废”排放、农业化肥施用等。
2、铬在环境中的形态与迁移转化
土壤中的铬主要是3价铬和6价铬，以3价铬最为稳定
铬以四种形态存在：Cr3+、CrO2-、Cr2O72-和CrO42-。
土壤环境的pH值和Eh值影响铬的存在形式和含量
土壤胶体对铬的强吸附作用是使铬的迁移能力和可给性降低的原因之一。
3、土壤铬污染的危害
六价铬致癌
铬对植物的毒性主要发生在根部
四、土壤重金属污染
土壤重金属污染
砷
1、土壤中砷污染的来源
砷污染来源主要是工矿企业的“三废”排放、含砷农药施用等。
2、砷在环境中的形态与迁移转化
土壤中的砷主要以正3价态和正5价态存在。
水溶性的砷主要以AsO43-、HAsO42-、H2AsO4-、AsO33-等阴离子形式存在。
土壤中的砷大部分与土壤胶体结合，呈吸附状态。
砷主要积累在土壤表层。
随着pH值升高和Eh值的下降，可提高土壤中砷的溶解性。
3、土壤砷污染的危害
三价砷的毒性远高于五价砷 致癌
四、土壤重金属污染
土壤重金属污染
铜和锌污染
1、土壤中铜和锌污染的来源
“三废”排放、农药或废水、污泥施用等。
2、在环境中的形态与迁移转化
铜主要以和有机化合物络合的形式存在
锌主要以Zn2+、Zn(OH)+形式存在。
土壤溶液中的锌主要是无机离子。
四、土壤重金属污染
土壤重金属污染
DDT的使用
在我国五十年代，曾经流传过这样的歌谣：要吃白米饭，只要“二二三（即DDT）”。
土壤农药污染
农药的产生和发展
天然药物时代
无机农药时代
有机合成农药时代
19世纪中期
植物杀虫
除虫菊
鱼藤
烟草
无机化合物
砷酸铅
砷酸钙
硫酸烟碱
土壤农药污染
除虫菊
土壤农药污染
鱼藤
土壤农药污染
有机合成农药时代
DDT化学结构式
DDT分子的平面结构图
DDT的球棍结构图
1847年，德国著名化学家蔡德勒合成了一种有机氯化合物——二氯二苯基三氯乙烷。
蔡德勒
1939年，瑞士科学家Paul Müller发明了DDT
土壤农药污染
有机合成农药时代
1939年，瑞士科学家缪勒发现了DDT的杀虫作用。
(1)对害虫毒性很高
(2)对温血动物和植物相对无害
(3)无刺激性，气味很小
(4)能广泛施用
(5)化学性质稳定且残效期长
(6)价廉且容易大量生产。
1940年，瑞士的嘉基公司成功地开发了DDT杀虫剂产品，从此DDT在世界范围内得到了广泛地应用。
土壤农药污染
蕾切尔·卡逊(Rachel Carson)
1962《寂静的春天》(silent spring)
土壤农药污染
农药的危害之一
深点食螨瓢虫
对害虫的天敌和其它益虫、益鸟有杀伤作用，破坏了自然界的平衡。
一、农药对土壤的污染与危害
土壤农药污染
农药的危害之二
使害虫产生了抗药性
产生抗药性疯狂繁殖
“臭大姐”盘踞青岛山头
土壤农药污染
农药的生物富集作用
在人体内蓄积
慢性中毒作用
D D T
DDT
农药的危害之三
土壤农药污染
农药对环境的污染
大气
水体
土壤
农药的危害之四
土壤农药污染
二、主要的农药类型
分类
按农药用途分类
按物理状态分类
按化学组分分类
按作用方式分类
杀虫剂
除莠剂
灭真菌剂
杀鼠剂
……
粉状
可溶性液体
挥发性液体
氨基甲酸脂
有机氯农药
有机磷农药
有机汞农药
有机砷农药
胃毒
触杀
熏蒸
拒食
……
土壤农药污染
二、主要的农药类型
有机氯类农药
种类
特点
高残留性
脂溶性
禁 用
土壤农药污染
二、主要的农药类型
有机磷类农药
根据毒性大小可分为三类：
剧毒类（对硫磷）
中毒类（敌敌畏）
低毒类（马拉硫磷）
对硫磷（1605）
土壤农药污染
二、主要的农药类型
氨基甲酸脂类农药（-NH(CO)O- ）
在环境中易分解，在动物体内也能迅速代谢，而代谢产物的毒性多数低于其本身毒性，因此属于低残留的农药。
除草剂（除莠剂）
除草剂具有选择性，只能杀伤杂草，而不伤害作物。大多数除草剂在环境中会被逐渐分解，对哺乳动物的生化过程无干扰，对人、畜毒性不大，也未发现在人畜体内有累积。
土壤农药污染
清除蔬菜上残留农药的方法：
去皮法
碱水浸泡法
加热法
洗洁精洗涤法
三、土壤中农药的迁移转化
农药污染土壤的主要途径
施用于田间的各种农药大部分落入土壤中，附着于植物体上的部分农药，也因风吹雨淋落入土壤中，这就是造成土壤污染的主要原因。
使用浸种、拌种、毒谷等施药方式，或是将农药直接撒至土壤中，造成污染的累积。
吸附有农药的尘埃以及呈气溶胶态漂浮于大气中的农药，通过干湿沉降进入土壤。
引用受农药污染的水源灌溉。
土壤农药污染
2. 土壤对农药的吸附作用
进入土壤的化学农药通过物理吸附、化学吸附、氢键结合和配价键结合等形式吸附在土壤颗粒表面。
物理吸附：土壤胶体上扩散层的阳离子通过“水桥”吸附极性农药分子，如
土壤胶体-
土壤农药污染
物理化学吸附：因土壤胶体带有电荷，能吸附呈离子态的农药。土壤胶体除通过交换作用对农药吸附外，还可借氢键将农药与胶体联系在一起，如：
土壤对农药的吸附作用只是在一定条件下缓冲解毒作用，而没有使化学农药得到降解。
土壤农药污染
3. 农药在土壤中的迁移
挥发、扩散
土壤农药污染
4. 农药在土壤中的降解
光化学降解
化学降解
微生物降解
土壤农药污染
4. 农药在土壤中的降解
光化学降解
土壤表面因受太阳辐射能和紫外线能而引起农药的分解。
土壤农药污染
4. 农药在土壤中的降解
化学降解
催化反应：催化氧化、还原、水解和异构化
非催化反应：水解、氧化、异构化、离子化等作用。
如有机磷酯杀虫剂的水解：
土壤农药污染
4. 农药在土壤中的降解
微生物降解
脱氯作用、氧化还原作用，脱烷基作用、水解作用、环裂解作用等。
如杀虫剂的微生物降解—— DDT的代谢主要是脱氯作用，使DDT变为DDD或经脱氢脱氯变成 DDE，而DDD和DDE又可进一步氧化为 DDA。
土壤中微生物降解作用也受到土壤的pH、有机物、湿度、温度、通气状况、代换吸附能力等因素的影响。
土壤农药污染
5. 农药在土壤中的残留
残留时间与残留量
半衰期：指施入土壤中的农药因降解等原因使其含量减少一半所需要的时间；
残留期：指施入土壤中的农药因降解等原因使其含量减少75%－100%所需要的时间；
残留量：指土壤中的农药因降解等原因含量减少而残留在土壤中的数量，单位是mg／kg土壤。
土壤农药污染
一、有机物污染
1、天然有机污染物
天然有机物几乎均被天然微生物分解
当有机污染物的输入量过大，速度过快，超过了土壤环境容量，土壤将发生污染
天然有机物的主要化学成分是：纤维素、半纤维素、本质素、淀粉、蛋白质、油脂等。
2、人工合成有毒化合物
主要是酚类物质、氰化物、多氯联苯、稠环芳烃、有机合成洗涤剂以及含增塑剂、添加剂的废塑料和废橡胶等。
需氧污染物（天然有机化合物）、有毒有机污染物（酚类、多氯联苯、稠环芳烃以及有机农药等）。
土壤其他污染物
二、土壤氟污染
1、氟的污染来源
富氟矿物的开采和扩散
“三废”排放
燃烧高氟原煤所排放到环境中的氟
2、土壤环境中氟的迁移与累积
氟可在土壤-植物系统中迁移与累积
可随水分状况及土壤pH值等条件改变而发生迁移转化
3、土壤环境氟污染的危害
对作物的危害一般是慢性累积的生理障碍过程
土壤其他污染物
三、土壤环境中放射性污染
主要是由核爆炸降落的污染物，以及原子能和平利用所排出的液体和固体的放射性废弃物，最终不可避免地随同自然沉降，雨水冲刷和废弃物的堆放而污染土壤。
日本核电站土壤首现放射性钚 表明事故严重
土壤其他污染物
四、土壤生物污染
土壤中的病原微生物，主要来源于人畜的粪便及用于灌溉的污水（未经处理的生活污水及医院污水），当人与污染的封接触时可传染各种细菌及病毒，若食用被土壤污染的蔬菜、瓜果等会威胁人体健康。这些被污染的土壤经过雨水冲刷，又可能污染水体。
采取的主要措施：加强对人畜粪便的管理，采取堆肥、制沼气、消毒等措施，对粪便、垃圾进行无公害化处理；直接对土壤施药杀菌和消毒。
土壤其他污染物

展开更多......

收起↑