化学与环境土壤污染与防治课件.pptx
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1、荒漠化和沙化,7,土壤污染防治,8,肥料的污染,6,第十章 土壤污染与防治,第1页/共36页,荒漠化和沙化7土壤污染防治8肥料的污染6第十章 土壤污染与防,10.1 土壤污染过程,一、土壤的组成(一)土壤中的矿物质 土壤中的矿物质化学元素十分复杂,约有几十种。主要是Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K、Ti等,其次还有少量的P、S、Cu、B、Mn、Zn、Mo等。土壤中的矿物质种类很多,最常见和数量最大的矿物颗粒有石英、长石、云母、黏土矿物等。壤中除黏土矿物外,还有其他种类繁多的矿物,如水合氧化物。壤中除黏土矿物外,还有其他种类繁多的矿物,如水合氧化物。,第2页/共36页,10.1 土壤污染过
2、程一、土壤的组成第2页/共36页,10.1 土壤污染过程,(二)土壤中的有机质 土壤中的有机质较少,一般耕地表土层的有机质含量不超过1%2%,表土层以下更少。土壤中的有机质主要来自植物残骸、动物和微生物的遗体。 土壤中的有机质可分为新鲜有机质、半腐烂有机质、简单有机质和腐殖质。 有机质的矿物质化,是组成复杂的有机质在微生物的作用下,分解成简单无机化合物的过程。 有机质的腐殖质化过程是在微生物参与下,重新组合成一类新的特殊物质,即腐殖质。,第3页/共36页,10.1 土壤污染过程(二)土壤中的有机质第3页/共36页,10.1 土壤污染过程,(三)土壤溶液 土壤溶液是土壤的液相组成,是无机盐类及各
3、种有机物的水溶液。土壤水分主要来源于大气降水和灌溉给水。土壤溶液是一种稀溶液,组成非常复杂,包括无机盐类和有机物。,第4页/共36页,10.1 土壤污染过程(三)土壤溶液第4页/共36页,10.1 土壤污染过程,二、土壤污染(一)土壤污染物 土壤污染物是指进入土壤中并影响土壤正常作用,改变土壤的成分和功能的物质。土壤污染物可影响土壤的生态平衡,降低农作物的产量和质量。土壤污染物主要分为无机物和有机物两大类。无机物主要是化肥、盐、碱、酸、氟和氯以及汞、镉、铬、铅、镍、锌和铜等重金属和铯、锶等放射性元素;有机物主要指农药、洗涤剂、多环芳烃、酚类、氰类以及病原微生物和寄生虫卵等。,第5页/共36页,
4、10.1 土壤污染过程二、土壤污染第5页/共36页,10.1 土壤污染过程,(二)土壤污染源 土壤中的污染物可通过土壤自身的缓冲和更新,经生物、化学和物理作用,将污染物降解、转化而达到去毒净化,该过程叫做土壤自净。土壤自净的过程包括:稀释、扩散和挥发;氧化还原;配位螯合、离子交换和吸附;缓冲和生物降解等。,第6页/共36页,10.1 土壤污染过程(二)土壤污染源第6页/共36页,10.1 土壤污染过程,天然污染包括:某些元素富集中心或矿床附近等地质因素造成的地区性土壤污染;气象因素引起的土壤淹没、冲刷流失、风蚀等;地震、火山爆发等。 人为污染包括:固体废弃物的污染如人类生活垃圾、工业渣土、矿山
5、尾矿等;农药、肥料在土壤中的残留、积累,有机肥中的病原菌及寄生虫卵在土壤中滋生;化肥的施用造成土壤的板结,农作物中硝酸盐和亚硝酸盐的积累;劣质水的灌溉,生活污水、工业废水进入土壤,大气污染物通过降水、沉降进入土壤如酸雨;土壤植被被破坏、大型水利工程等引起土壤的沙漠化、盐渍化。,第7页/共36页,10.1 土壤污染过程 天然污染包括:某些元素富集中心或矿床,10.1 土壤污染过程,土壤污染的特点为: 土壤污染非常隐蔽,最后通过农产品质量和人畜致病源才有反映; 土壤污染具有时效性,现在发现的污染,要追溯到多年以前; 土壤污染极难去除,一旦被污染后果严重,有时只能放弃。,第8页/共36页,10.1
6、土壤污染过程土壤污染的特点为:第8页/共36页,10.2 重金属污染,一、重金属元素在土壤中的化学行为(一)重金属与胶体的缔合 交换性活跃的黏土矿物,对金属离子吸附的顺序为 有机胶体对金属离子吸附的顺序为: 不同的土壤类型,具有不同类型的胶体,对重金属的吸附性也不同。,第9页/共36页,10.2 重金属污染一、重金属元素在土壤中的化学行为第9页/,10.2 重金属污染,第10页/共36页,10.2 重金属污染第10页/共36页,10.2 重金属污染,(二)重金属的配位作用 有些重金属离子,在土壤溶液中往往不是以简单离子存在,而主要以配离子形式存在。 在无机配位体中,人们比较重视重金属与羟基和氯
7、离子的配位作用,认为两者是影响一些重金属难溶盐溶解度的主要因素,能促进重金属在土壤中的迁移转化。重金属能在较低pH值下水解,H+离开水合重金属离子的配位水分子。 正常土壤中的氯离子浓度较低,其对重金属的配位顺序是,第11页/共36页,10.2 重金属污染(二)重金属的配位作用第11页/共36页,10.2 重金属污染,土壤有机质配合物和螯合物的稳定性,与配位螯合剂和金属本身有关,但也决定环境条件,尤其是pH值。土壤有机质对金属元素的配位、螯合能力的顺序为:PbCuNiZnHgCd 形成有机螯合物对金属迁移的影响取决于所形成的螯合物的溶解性。,第12页/共36页,10.2 重金属污染 土壤有机质配
8、合物和螯合物的稳定性,10.2 重金属污染,(三)重金属的沉淀 重金属在土壤溶液中还存在沉淀溶解平衡。重金属迁移转化只能在溶液状态下进行,所以与pH值等有关。pH值是影响土壤中重金属迁移转化的重要因素,正常的土壤的pH值在58之间。酸性土壤的pH值可能小于4,碱性土壤的pH值可达11。pH值与迁移的关系,有下面的几种情况。 pH6时迁移活泼的金属离子是: pH7时迁移活泼的金属离子是: 与pH值关系不大的金属离子是:,第13页/共36页,10.2 重金属污染(三)重金属的沉淀第13页/共36页,10.2 重金属污染,二、土壤中典型的重金属(一)汞 土壤中的汞主要来源于含汞农药;含汞污水浇灌农田
9、;含汞污泥施肥;空气中微量汞蒸气和汞尘干沉降或湿沉降进入土壤等。土壤中有金属汞、无机汞和有机汞,或者有离子吸附和共价吸附的汞、可溶性汞和难溶性汞。在正常氧化还原电势和pH值时,汞以单质存在,最终产物为难溶稳定的HgS,能在土壤中积累。,第14页/共36页,10.2 重金属污染二、土壤中典型的重金属第14页/共36页,10.2 重金属污染,(二)镉 土壤中的镉同土壤中汞类似,也是来源于农药、污水、污泥等。土壤中的镉可分为水溶性和非水溶性两大类。土壤中的水溶性的镉和非水溶性的镉在一定条件下,可以互相转化,转化受电极电势和pH值的影响。镉在土壤中也很稳定,不能被分解,难以去除,迁移只不过是在各环境要
10、素之间和生物体内的迁移。只要镉从其矿物冶炼出,进入环境,就一直在环境循环,永不消逝。所以对镉的长期污染要有充分的认识。,第15页/共36页,10.2 重金属污染(二)镉第15页/共36页,10.2 重金属污染,三、我国的重金属污染防治 中国自20世纪60年代就开始重视重金属污染防治。然而操作层面与国外则有差距。重金属污染是我国“十一五”凸显的重大环境问题。 重金属污染综合防治“十二五”规划是中国第一个“十二五”专项规划,也是有据可查的首个针对“重金属污染综合防治”的五年规划。未来5年,政府计划投入750亿元,开展重金属污染综合防治。重金属污染防治的其他目标包括:到2015年,“解决一批损害群众
11、健康的突出问题;进一步优化重金属相关产业结构,基本遏制住突发性重金属污染事件高发态势”。,第16页/共36页,10.2 重金属污染三、我国的重金属污染防治第16页/共36,10.3 农药的污染,一、农药的挥发、扩散迁移与吸附 农药的挥发造成了大气的污染。 农药的水扩散方式有两种:一种直接溶于水中,另一种是被吸附于土壤固体细粒表面上随水分移动而进行机械迁移。土壤中的黏粒、有机质和土壤胶粒可通过物理吸附、物理化学吸附将农药固定,使农药迁移能力和毒性减小。结果一方面使土壤溶液中农药浓度降低,可给性减小,起了一定的净化作用,但另一方面也导致了土壤中农药的积累。当超过了土壤吸附能力后,即失去净化效果。一
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