土壤污染与治理实践论文.doc

实 践 论 文题目：土壤污染与治理学院：专业：时间：摘 要近年来，由于人口急剧增加，工业迅速发展，固体废弃物不断向土壤表面堆放和倾倒，有害废水不断向土壤中渗透，大气中的有害气体和飘尘不断随雨水降落到土壤中，这样就导致了土壤污染.土壤污染有着对经济、农业、人体等各方面的危害，因此，我们要提出各种可行措施来改善土壤现状.本文就有关内容作一下论述及探讨.正 文 一 土壤及其污染 土壤是指地球陆表面具有一定肥力且能生长植物的疏松表层,它是由岩石风化和母质的成土两个过程综合作用下形成的产物.是人类和生物赖以生存的物质基础.土壤是由矿物质、有机质和活的生物有机体以及水分、空气等固、液、气三相组成,按重量计,矿物质占固相的9095%以上,有机质约占110%.因此,土壤是一个以矿物质为主的物质体系.<一>土壤矿物质土壤矿物质来源于成土母质,按其成因可分为原生矿物质和次生矿物质两大类,原生矿物质是各种岩石受不同程度物理风化的碎屑物,其来源改变原有的化学和结晶结构.次生矿物质主要是由原生矿物质经风化而重新形成的新矿物,其化学组成与结晶结构已经发生变化.<二>土壤有机质土壤有机质是指以各种形式存在于土壤中的有机化合物,可以分为普通有机物和腐殖质.普通有机物包括碳水化合物、蛋白质、木质素、有机酸以及含有N、P、S的有机物等.腐殖质是土壤中一种特殊的有机物质,约占有机质的5060%.因此,提高土壤腐殖质含量的减轻污染危害及增强自净能力的重要措施.<三>土壤溶液与酸碱度土壤溶液是土壤水分及其所含气体、溶质和悬浮物质的总称.其溶液溶质包括各种可溶性盐和营养物质以及可溶性污染物质.土壤的酸碱度是指土壤溶液中存在的H+和OH_浓度,通常用PH值表示.土壤污染是指人类活动产生的污染物质通过各种途径进入土壤,其数量超过了土壤的容纳和同化能力而使土壤的性质、组成及性状等发生了变化,并导致土壤的自然功能失调、土壤质量恶化的现象.二 中国土壤污染现状与趋势我国土壤污染问题已十分严重,据调查,全国受有机污染物(农药、石油烃等)污染农田达3600万hm2,其中农药污染面积约1600万hm2,因农田施用化肥氮每年转化成污染物而进入环境的氮素达1000万吨之多,农产品的硝酸盐和亚硝酸盐污染十分严重,农膜污染土壤面积超过780万hm2,这些残留的农膜对土壤毛细管起阻滞作用,恶化土壤的物理现状,影响农业产量和农产品品质的问题已日益暴露出来.据有关调查表明,全国受重金属污染的农业土地约2500万hm2,尤其是每年被重金属污染的粮食多达1200万吨，农业部环保监测系统曾对全24省市320个严重污染区8223万亩土壤调查发现,大田类农产品超标面积占污染区农田面积到20%,其中重金属超标占污染土壤和农作物的80%,问题非常突出.禽类养殖对土壤环境的污染已成为新的农业污染源.三 土壤污染源及污染物<一>土壤污染源1、 城市污水和固体废物在城市污染中,常含有各种污染物质,当长时间使用这种污水溉农田时,会使污染物在土壤中积累而引起污染.利用工业废渣和城市污泥作肥料施用于农田时,常会使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染.工业废物和城市垃圾的堆放场往往也是土壤的污染源.2、 农药和化肥现代农业生产大量使用农药、化肥和除草剂,也会对土壤造成污染.如有机氮杀虫剂、DDT等在土壤中长期残留,并在生物体内富集.N、P等化学肥料,凡未被植物吸收利用的都在根层以下积累或转入地下水,成为潜在的环境污染物.关于此方面内容,我们在后面做详细讨论.3、 牲畜排泄物和生物残体禽畜饲养场的积肥和屠宰场的废物中常含有寄生虫、病原体和病毒.当利用这些废物作肥料时,如不进行处理便会引起土壤污染,并通过农作物危害人体健康.4、 大气沉降物大气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物可通过沉降或降水降落到农田,由于雨水酸度增大,引起土壤酸化,土壤盐基饱和度降低,大气层核实验的散降物可造成土壤的放射性污染.此外,造成土壤污染的还有自然污染源.例如,在含有重金属或放射性元素的矿床附近地区,由于这些矿床的风化分解作用,也会使周围土壤受到污染.<二>污染物凡是进入土壤并导致土壤的自然功能失调、土壤质量恶化的物质统称为土壤污染物.1、 有机污染物土壤中有机物主要是化学农药,其中主要包括有机磷农药、有机氮农药、氨基甲酸脂类、苯氧羧酸类等,此外,石油、多环芳烃、甲烷、洗涤剂和有害微生物等也是土壤中常见的有机污染物.2、 重金属使用含有重金属的污水进行灌溉是重金属进入土壤的一个重要途径，另一个是随大气沉降进入土壤.重金属主要汞、铜、锌、铅、镉、硒等,重金属不能被微生物吸收分解,而且可为生物富集,土壤一旦被重金属污染,其自然净化过程和人工治理都是非常困难的,因而对人类有较大的潜在危害.3、 放射性元素 放射性元素主要来源于大气层核试验的沉降物以及原子能和平利用过程中所排放的废气、废水和废渣.4、 病原微生物土壤中的病原微生物主要来自人畜的粪便及用于灌溉的污水(未经处理的生活污水,特别是医院污水).四 污染物进入土壤的途径及去向<一>污染物进入土壤的途径1、 污水灌溉用未经处理或未达标的工业污水灌溉农田是污染物进入土壤的主要途径,其后果是在于灌溉系统两侧形成污染带.2、 酸雨和降尘工业排放的二氧化硫、氮氧化物等有害气体在大气中发生反应而形成酸雨,以自然降水的形式进入土壤,引起土壤酸化.冶金工业烟囱排放的金属氧化物粉尘则在重力作用下以降尘的形式进入土壤.3、 汽车排气汽油中添加的防爆剂四乙基铅随尾气排出污染土壤，性车频率高的公路两侧常形成明显的铅污染带.4、 向土壤倾倒固体废弃物固体废弃物堆积场所土壤直接受到污染,自然条件下的二次污染扩散会形成更大范围的污染.5、 过量的施用农药、化肥这方面内容我们在后面再做详细叙述.<二>、污染物在土壤中的去向进入土壤中的污染物因其类型和性质的不同而主要有固定、挥发、降解、流散和淋溶等不同去向.重金属离子主要是能使土壤屋脊和有机胶体发生稳定吸附的离子,包括与氧化物专性吸附和与胡敏素紧密结合的离子,以及土壤化学平衡中产生的难溶性金属氧化物、碳酸盐和硫化物等,将大部分被固定在土壤中而难以排除;虽然一些化学反应农药能缓和其毒害作用,但仍是对土壤环境的潜在威胁.化学农药的归宿主要是通过气态挥发、化学降解、光化学降解和生物降解而最终从土壤中消失,其挥发作用的强弱主要取决于自身的溶解度和蒸气压,以及土壤的温度、湿度和结构状况,土壤中的重金属和农药都可随地面径流或土壤侵蚀而部分流失,引起污染物的扩散.五 污染物的特点土壤环境的多介质、多界面、多组分以及非均一性和复杂多变的特点,决定了土壤污染具有区别于大气环境和水环境污染的不同特点:1、隐蔽性与滞后性土壤污染往往是要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测情况、甚至要通过粮食蔬菜和水果等农作物以及摄取事物的人或动物的健康状况才能反映出来,这往往是一个相当长的过程.2、积累性和地域性污染物在土壤中并不像在大气和水体中那样容易扩散和稀释,因此容易在土壤中不断积累而达到很高的浓度,并且,这也使土壤污染具有很强的地域性特点.3、不可逆转性往往污染土壤中的难降解污染物很难靠稀释作用和自净作用来消除，特别是重金属污染物,其主要表现为两个方面:进入土壤环境后,很难通过自然过程得以从土壤中消失或稀释.对生物体的危害和对土壤生态系统结构与功能的影响不容易恢复.5、 治理难而周期长土壤污染一旦发生，仅仅依靠切断污染源的方法往往很难自我恢复，必须采取各种有效的治理技术才能解决现实污染问题，但是,从目前现有的技术来看，仍存在成本高和治理周期较长的问题，因此，需要有更大的投入来探索、研究、发展更为先进的、更有效的和更为经济的污染土壤修复、治理的各项技术和方法.六 土壤污染的危害经济在飞速发展，环境在不断恶化，土壤污染正在剥夺大片肥田沃土的生产力和相关生态系统的健康,严重的土壤污染可以导致农作物生长发育的抑制甚至枯萎死亡,这些污染后果可以及时发现的，但更多的土壤污染并无明显表现，如破坏土壤的理化性质，使土壤板结,降低农产品的质量，特别是通过农作物对有害物的富集作用，暗地里危害人体和牲畜的健康.1、 导致严重的经济损失土壤污染造成的直接和间接的经济损失首先表现在农业方面.据估计，全国近年受乡镇工业污染造成的农业经济损失在100亿以上,全国每发生污染渔业事故造成的经济损失约有3亿元,并呈明显上升趋势.对于有机污染、放射性污染、病原菌污染等其他类型的土壤污染所导致的经济损失,目前尚难估计,但这些类型的污染问题在国内确实存在，而且日益严重.2、 导致农产品污染超标,品质不断下降中国多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污染,许多地方粮食、蔬菜和水果等食物中镉、砷、铅等重金属含量超标或接近临界值.农业部曾组织广东,北京等八省.自治区和直辖市的农业环境监测站,对其所在城市的30多中蔬菜,17种水果中的农药残留污染状况进行了抽样检测,其中北京,天津,上海,广州,南宁,昆明等六个城市蔬菜农药残留超标率超过50%.3 导致大气环境的次生污染 土壤受到了污染以后,含重金属浓度较高的污染表土容易在风力的作用下进入大气环境,导致大气污染及生态系统退化等其他次生生态环境问题.另外,表土的污染物质可能在风的作用下直接从气态或甲基化形式进入大气环境,并进一步通过呼吸作用进入人体.4 导致水体富营养化并成为水体污染的祸患农田生态系统中仅化肥氮的淋洗和径流损失量每年就有大于174万吨.长江,黄河,珠江每年输出的溶解态无机氮达100万吨,是造成近海赤潮的主要污染源.土壤受到污染后.重金属浓度较高的污染表土很容易在水力的作用下进入水环境,导致地表水和地下水的重金属污染,人,畜通过饮水和食物可能引起中毒.七 土壤污染的防治 (一)预防防治土壤污染.首先应通过国家立法,健全有关环境保护的法律,标准和制度;同时应通过土壤质量监测,严格控制污染物的排放,合理使用农药、化肥,禁用表残留和对人畜高毒性农药;还应对土地严重破坏的矿山和工业区进行地表景观的修复,一保持环境清洁等措施.预防土壤污染的发生,要做到严格贯彻土壤环境保护与经济建设社会发展相协调的原则,预防为主、防治结合的原则,开发者养矿、污染者治理的原则,公众参与的原则这四大原则.(二)对已被污染土壤的治理1. 改革耕作制度土壤中污染物的危害程度常与土壤性质密切相关,如有机氮农药在旱作土壤中的残留期长达数年,而在水中嫌气微生物群体的作用下只需2-3个月即可基本消失,因而可根据类似原理调整耕作制度,以减轻土壤污染的危害.2. 施用石灰、磷酸盐、氧化铁等化学改良剂,可减轻土壤中重金属的毒害.采用稀酸和氧化铁处理土壤可加速排除土壤中的重金属,但具体实施时要防止污染地下水.八 化肥和农药对土壤的污染及对策(一) 化肥对土壤的污染施用化肥是农业增产的重要措施,但不合理的使用会引起土壤污染,长期大量使用氮肥,会破坏土壤的结构,造成土壤板结,生物学性质恶化,影响农作物的产量和质量.过量的使用硝态氮肥,会使饲料作物有过多的硝酸盐,防碍畜生体内氧的输送,使其患病,严重导致死亡.<一>农药对土壤的影响农药能防治病、虫、草、害,如果使用得当,可保证作物的增产,赶它是一类危害性很大的土壤污染物,施用不当会引起土壤污染.喷施于作物上的农药,除部分被植物吸收或逸入大气外,约有一半左右散落于农田.这一部分农药与直接施用于田间的农药构成农田土壤中农药的基本来源,农作物从土壤中吸收农药,在根、茎、叶、果实和种子中积累,通过食物、饲料危害人体和畜生的健康.(二) 合理使用化肥,增施有机化肥根据土壤的特性,气候状况和农作物生长发育特点,配方施肥,严格控制有毒化肥的使用范围和用量.增施有机肥,提高土壤有机质的含量,可增强胶体对重金属和农药的吸附能力.同时,增加有机肥还可以改善土壤微生物的流动条件,加速生物降解过程.(三) 合理使用农药 合理使用农药,这不仅可以减少对土壤的污染,还能经济有效的消灭病、虫、草害,发挥农药的积极效能.在生产中,不仅要控制化学农药的用量,使用范围,喷施次数和喷施时间,提高喷洒技术,还要改进农药剂型,严格限制剧毒,高残留农药的使用,重视低毒,低残留农药的开发与生产,推广和使用.九 污染土壤的植物修复植物修复是利用植物及共根际圈微生物体系的吸收,挥发和转化,降解的作用机制来清除环境中污染物质的一项新生的污染治理技术污染土壤的植物修复是通过绿色植物的新陈代谢活动来实现的.因此,植物能在污染土壤上正常生长就显得尤为重要.由于土壤为植物生长提供必要的水分和营养物质,其物理化学性质乃至生物环境对植物吸收转化污染物都有极其重要的影响.从这种意义上来讲,污染土壤的植物修复离不开土壤-植物-微生物,这一系统的共同作用.植物修复有以下几种类型:1、植物提取修复利用重金属超积累植物从污染土壤中超量吸收,积累一种或几种重金属元素,之后将植物整体收获并集中处理,然后再继续种植超积累植物以使土壤中重金属含量降低到可接受水平.这种方法是目前研究最多且最有发展前途的一种植物修复技术. 2、植物挥发修复利用植物将土壤中的一些挥发性污染物吸收到植物体内，然后将其转化为气体释放到大气中，从而对污染土壤起到治理作用.这方面的研究主要集中在易挥发性的重金属如汞灯方面.3、植物稳定性修复通过耐性植物根系分泌物质来积累和沉淀根际圈污染物质，使其失去生物有效性，以减少污染物质的毒害作用。这方面的研究也是偏重于重金属污染土壤的稳定修复，如废气矿山的复垦工程，铅、锌尾矿库的植被重建等.另外还有植物降解修复和根际圈生物降解修复等类型，下面我们就重金属的植物提取修复作一下探讨.目前，围绕着超积累植物积累重金属机理、性能改进及应用技术等方面开展了在世界范围内的研究，已经取得一定的进展，其修复机理包括以下几方面：1、 根际圈重金属的活化超积累植物在土壤中重金属很高时，不但能正常生长而且能超量积累重金属，且在土壤中重金属含量很低时，其所积累的重金属也常是普通植物体内的百倍甚至上万倍，这种区别于普通植物的积累能力一种可能的机理在于超积累植物对根际圈重金属的活化，其可能有以下几个途径：根系分泌质子促进对重金属的活动，这是因为H+的大量分泌能降低根际圈PH值.根系分泌低相对分子质量有机酸如乙酸等酸化根际圈环境，促进重金属的溶解.根细胞膜上某些专一性重金属还原酶能促进高价离子还原，从而使金属溶解度增加.2、 超积累植物对重金属的吸收和运输普通植物在重金属胁迫下，体内重金属含量表现为根部大于地上部，而超积累植物则表现为根上部大于根部含量，起可能的机理表现为：根系对重金属的选择性吸收，这在于根表细胞或根部细胞的质膜上可能存在重金属诱导产生的专一性运输蛋白质或通道控制蛋白，限制重金属从土壤中进入根.重金属在植物体内的转移，朝积累植物的叶泡膜上可能存在一些特殊运输体，可以把叶泡中重金属装载到木质部导管以利于向地上部运输.3、 超积累植物对重金属的积累 超积累植物对重金属的积累表现出区室化分布和具有较强解毒能力的特点，研究表明，超积累植物体内重金属在细胞水平上主要分布在叶泡及质外体等非生理性区，在组织水平上主要分布在表皮细胞、亚表皮细胞中.十 感 悟身为农民的儿子,我深知土地对农民的重要性.经过近几年的留心和对专业知识的学习,我深感土壤污染的严重性,因为农民只知道多用化肥,农作物就会长势喜人;多用农药农作物就会少遭害虫的侵害.但农作物的产品产量却年年下降,农作物出现死亡的现象越来越严重,这种结果也引起了农民的注意.但由于农民的环保意识和关于化肥、农药的科学使用了解甚少,所以都无所措施,这就需要科技人员对农民的知道,也需要我们这些学习专业知识的学生对农民开展宣传.十一 主要参考文献1、郭怀安等主编·环境科学基础教程·中国环境科学出版社·北京·19952、金瑞林主编·环境与资源保护法学·高等教育出版社·20053、宋玉芳等主编·污染土壤修复原理与方法·科学出版社·2004