土壤

本节重点

1.土壤中元素的背景值、对污染物的环境容纳量 2.污染物污染土壤的方式及土壤污染的特点. 3.哪些因素会影响重金属在土壤中的迁移转化？ 4.痛痛病的病因及主要病理改变 5.持久性有机污染物的来源及特性

土壤（soil）:指地球陆地表面能生长植物的疏松表层。 自然土壤：由地壳表面的岩石经过长期的风化和生物学 作用而形成的土壤。

农业土壤：自然土壤经过耕种、施肥、灌溉等人为因素 的改造利用而形成的土壤。

土壤中元素的背景值（background level，本底值）：

指该地区未受或少受人类活动影响的天然土壤中各种元素的含量。 评价土壤污染程度的对照值

确定土壤环境容量、制订土壤中有害化学物质卫生标准 的重要依据。

土壤环境容量（soil environmental capacity,土壤负载容量): 指一定土壤环境单元在一定时限内遵循环境质量标准，维持土壤生态系统的正常结构与功能，保证农产品的生物学产量与质量，在不使环境系统污染的前提下，土壤环境所能容纳污染物的最大负荷量。

＝农田土壤标准值－本底值 土壤环境容量： 指一定环境单元、一定时间内、在不超过土壤卫生标准的前提下土壤对该污染物能够容纳的最大负荷量。

某地土壤中镉的自然本底值为0.1ppm，已知农田土壤标准规定的镉的最大容许值为1ppm，则：

该土壤对镉的容纳量=1-0.1=0.9(ppm) 土壤环境容量：

反映了土壤污染物的生态效应和环境效应； 未考虑土壤环境的自净作用与缓冲性能。 土壤污染的基本特点

1.隐蔽性 进入人体途径复杂，以慢性、间接危害为主。 2.累积性 土壤的吸附、固定作用使污染物自净缓慢。 尤其是重金属、有机氯农药、放射性元素。 3.不可逆转性 重金属、持久性有机物难降解。 4.长期性 污染难去除。 土壤污染源

1.生活污染 生活污水、垃圾、人畜粪便等，主要导致土 壤中微生物和有机物的污染；

2.工业和交通污染 工业“三废” 。主要导致重金属、有机 物、酸、碱、盐类的污染。

3.农业污染 主要来自农药、化肥的使用，牲畜的饲养过 程。有机物、微生物、重金属、农药、化肥污染。

4.交通污染 尾气中所含的Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu 等通过大气沉降污染两侧土壤。 5.灾害污染 火山爆发、战争、井喷等。

6.电子垃圾污染 Pb、Cd、Hg、Cr6+、聚氯乙烯、溴化 阻燃剂

（三）污染物污染土壤的方式 1.气型污染

污染来源：被污染的大气

污染途径：重力沉降或降水的冲刷、溶解作用 主要污染物：铅、砷、氟等化学污染物

污染分布特点：污染范围往往以污染源为中心呈椭圆 形或带状污染。 2.水型污染

污染来源：生活污水、工业废水 污染途径：污水灌溉

主要污染物：重金属、病原微生物。

污染分布特点：进水口附近土壤污染重，出水口处污 染轻，易造成浅层地下下水污染，而且某些有害 物质可在农作物中富集。 3.固体废弃物型污染

污染来源：尾矿、工业废渣、污水处理厂污泥、生产垃 圾、粪便等。

污染途径：直接弃入土壤或不合理堆放。

主要污染物：重金属、放射性物质、农药、微生物等。 污染分布特点：范围比较固定和局限 土壤自净作用(soil self-purification):

指受污染的土壤通过物理、化学和生物学的作用，使病 原体死灭，各种有害物质达到无害的程度，土壤逐渐恢 复到污染前的状态。这个过程称为土壤自净作用。 1.物理净化作用

土壤的吸附、机械阻留、土壤水的溶解、挥发和气化。 2.化学净化作用

凝聚、沉淀、氧化还原、络合－螯合、酸碱中和、水解、 分解化合反应及光化学降解作用等

重金属、性质稳定的化合物难以被化学净化。 PCBs、有机氯农药、塑料、橡胶等 3.生物净化作用 （1）病原体的死灭

①太阳紫外线

②土壤中的不适生存环境条件

③土壤微生物间的拮抗和噬菌体的作用 ④植物杀菌素的作用 （2）有机物的净化 ①有机物的无机化 A.含氮有机物的无机化

a.氨化作用：指含氮有机物在土壤微生物的作用下，分 解成氨或氨盐。

b.硝化作用：指氨化过程中产生的氨在氧气充足的条 件下，进一步氧化成亚硝酸盐、硝酸盐的过程。 硝化细菌的生存条件：

亚硝酸菌：适宜温度28℃，最适pH5.5～7.9。

硝酸菌：最适温度25～30℃，最适pH为7.0～9.3，有 氨或亚硝酸存在和严格的需氧条件

c.反硝化作用：微生物在厌氧条件下将硝酸盐还原为亚硝酸盐、氨和分子态氮的过程。 B．不含氮有机物的分解

a.含碳有机物：碳水化合物、脂肪等在氧气充足条件下，最终被分解、氧化成二氧化碳和水，在厌氧条件下产生甲烷

b.含硫和磷的有机物：需氧分解成终产物硫酸盐或磷酸盐；厌氧分解产生硫醇、硫化氢或磷化氢等恶臭物质。 ②有机物的腐殖质化

指有机物经过土壤微生物分解后再合成的一种褐色或暗褐色的大分子胶体物质，称为腐殖质(humus)。

基本成分为木质素、纤维素、蛋白质、碳水化合物、 脂肪及有机酸—胡敏酸、乌敏酸、克连酸、富里酸等。 腐殖质的性质

化学性质稳定，不腐败不分解； 无臭气，不招引苍蝇；

卫生上安全，不会传播疾病； 农业上的良好肥料。

三、土壤污染物的转归

1.迁移 进入土壤中的各种化学污染物可以通过日光、地表 径流和渗滤作用由土壤中迁移至大气、地面水和地下水。

2.转化 指化学物质通过物理、化学、生物学作用而改变其化学结构和性质的过程。 3.降解 指复杂化合物逐步转变为简单化合物的过程。

4.残留 难降解的污染物在土壤中的存留情况，以t1/2和 残留期（减少75%～100%所需时间）表示。 （一）农药的迁移转化 1.土壤对农药的吸附

土壤胶体具有较强的吸附能力，将农药吸附在表层

土壤，使其向其它介质和生物迁移难度增大，起到缓冲 作用。

2.农药在土壤中的挥发、扩散和迁移

可通过挥发性和水的淋溶进入大气和水体，包括地 面水和地下水，也可以被生物摄取而向生物体内迁移。 3.农药在土壤中的降解过程

（1）光化学降解：土壤表面接受太阳辐射和紫外线能量而引起农药的分解作用。农药转化和消失的主要途径。

（2）化学降解：水解和氧化作用，受土壤温度、水分和pH影响。

（3）生物降解：农药在土壤中微生物的作用下发生的降解。也是农药降解的重要途径。 （二）重金属元素在土壤中的迁移转化

重金属在土壤中稳定性强，难以迁移转化。 下列因素会影响其在土壤中的迁移转化过程：

1.土壤pH 进入土壤中的重金属随土壤中氢离子浓度的增高其溶解度增高，容易作物吸收。

2.土壤的氧化还原状态 处于还原状态的土壤中，重金属生成不溶性硫化物增多，在土壤溶液中浓度降低，作物的吸收减少

3.土壤的吸附性和螯合作用 重金属可被土壤吸附而处于不活化状态 。粘土>壤土>砂土，镉>铅>锌>钡。

4.土壤中各成分间的相互作用 当某种成份大量存在时，能抑制或促进其它成份从植物根部吸收及其在体内的生理作用并减轻或加重后者的作用：前者如铁与锰、氨离子，磷与锌等；后者如钾与铁、磷与钼等。 （三）重金属和农药的残留

重金属进入土壤后只有通过向其他环境介质空气、地面水、地下水和农作物中迁移，才能逐渐从土壤中消失，否则会长期存在于土壤中

农药中一些化学性质稳定者进入土壤后，降解缓慢，可在土壤中长期残留，应注意这类农药的环境积累作用。 （一）慢性镉中毒与痛痛病

慢性镉中毒（chronic cadmium poisoning):

是人群长期暴露于被镉污染的环境，主要是水体与 土壤镉污染和由此导致的稻米与鱼贝类食物镉含量增高， 造成摄入体内镉蓄积并超过一定阈值所引起的以肾脏和 骨骼损伤为主要中毒表现的环境污染性疾病。 3.镉在土壤中的存在形式

水溶性镉：硫酸镉、硝酸镉、氯化镉等，水溶性大， 易被植物吸收；

非水溶性镉：碳酸镉、氢氧化镉、硫化镉等，难溶于 水，不易为植物吸收。 4.痛痛病(itai-itai diseas)

病人体内要检出大量的镉、铅、锌；

痛痛病死者骨中镉、铅、锌含量比对照者分别高159、