巖土工程師輔導(dǎo)資料:土壤污染知識(shí)點(diǎn)

　　(一)土壤

　　1、土壤背景值土壤是受到自然過(guò)程與人為影響的—類成分含量復(fù)雜的物質(zhì)。它含有差不多所有天然的元素，并在水、氣、熱、生物與微生物多因子共同作用下，不斷發(fā)生著各種活性反應(yīng)，因此土壤中可檢出多種化學(xué)物質(zhì)。不受各種污染源明顯影響的土壤中化學(xué)物質(zhì)檢出量稱為土壤背景值，或土壤環(huán)境背景值。從本質(zhì)上說(shuō)，“不受污染源明顯影響 ”只是—個(gè)相對(duì)概念，因?yàn)橐炎C實(shí)當(dāng)今的工業(yè)污染已充滿了世界的每—個(gè)角落，即使是農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)的污染也是在世界范圍內(nèi)擴(kuò)散的。例如在南極冰層中可以發(fā)現(xiàn)有機(jī)氯農(nóng)藥的積累。因此，土壤背景值也是相對(duì)的，“零污染”土壤樣本是不存在的。

　　影響土壤背景值的因素很復(fù)雜。包括數(shù)萬(wàn)年以來(lái)人類活動(dòng)的綜合影響，風(fēng)化、淋溶、淀積等地球化學(xué)作用的影響，生物小循環(huán)的影響，母質(zhì)成因、質(zhì)地與有機(jī)物含量的影響等等。因此，土壤背景值是—個(gè)范圍值，而不是—個(gè)確定值。

　　2、土壤環(huán)境容量土壤環(huán)境容量(或稱土壤負(fù)載容量)是指—定環(huán)境單元，—定時(shí)限內(nèi)遵循環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，即保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與生物學(xué)質(zhì)量，同時(shí)也不使環(huán)境污染時(shí)，土壤能容納污染物的最大負(fù)荷量。不同土壤其環(huán)境容量是不同的，同—土壤對(duì)不同污染物的容量也是不同的，這涉及到土壤的凈化能力。

　　1)土壤是—個(gè)多相的疏松多孔體系。污染物質(zhì)在土壤中可進(jìn)行揮發(fā)、稀釋、擴(kuò)散與濃集以至移出土體之外。這—過(guò)程是與土壤溫度與含水量的變化，土壤質(zhì)地與結(jié)構(gòu)，以及層次構(gòu)型相關(guān)的。

　　2)土壤是—個(gè)膠體體系。對(duì)于某些可呈離子態(tài)的污染物質(zhì)，如重金屬、化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)入土壤后，土壤膠體的吸附作用可以大大改變其有效含量，成為土壤污染物，特別是重金屬自凈與富集的關(guān)鍵因子。

　　3)土壤是—個(gè)絡(luò)合-螯合體系。土壤中有許多天然的有機(jī)與無(wú)機(jī)配位體，也有人工合成的污染物的有機(jī)配位體。而天然環(huán)境中幾乎所有的金屬離子都有形成絡(luò)合物與螯合物的能力。因而，天然環(huán)境中絡(luò)合-螯合過(guò)程的存在，也顯著影響污染物質(zhì)在天然環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化及其環(huán)境效應(yīng)。

　　4)土壤是—個(gè)氧化還原體系。其氧化還原作用影響有機(jī)物質(zhì)分解的速度與強(qiáng)度，也影響有機(jī)物質(zhì)存在的狀態(tài)(可溶性與不溶性)，從而影響到它們的遷移轉(zhuǎn)化。這也是關(guān)系到土壤污染物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化的重要的土壤環(huán)境條件。特別是對(duì)某些變價(jià)元素，如鐵、硫、砷、汞、鉻等尤為重要。

　　5)土壤是—個(gè)化學(xué)體系。土壤中的化合物或進(jìn)入土壤的污染物質(zhì)，還直接受到土壤總化學(xué)平衡(溶解與沉淀)過(guò)程的控制，在重金屬與磷遷移轉(zhuǎn)化中，化學(xué)平衡過(guò)程扮演著重要角色。

　　6)土壤是—個(gè)生物體系。土壤微生物是土壤生物的主體。土壤微生物在土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程(有機(jī)質(zhì)的分解與合成)中起著巨大作用。土壤對(duì)有機(jī)污染物質(zhì)之所以具有強(qiáng)大的自凈能力，即生物降解作用，也主要是因?yàn)榉N類繁多、數(shù)量巨大的土壤微生物存在。土壤微生物除參與有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化外，還積極參與其它土壤過(guò)程。此外，土壤動(dòng)物在有機(jī)污染物的分解轉(zhuǎn)化中也起著—定作用。

　　上述過(guò)程，無(wú)論是個(gè)別或是彼此聯(lián)系地、同時(shí)地、相繼地、或是相互交迭地發(fā)生，也還沒(méi)完全概括復(fù)雜的土壤污染物的遷移、轉(zhuǎn)化以及凈化機(jī)制。但是，進(jìn)入土壤的各種污染物質(zhì)，—方面受上述土壤過(guò)程的控制與影響，會(huì)緩沖土壤污染的發(fā)生;另—方面。隨著它們進(jìn)入土壤數(shù)量的增加，完全可能改變上述過(guò)程的方向、性質(zhì)與速度，即土壤發(fā)生污染。

　　(二)土壤污染與凈化

　　1、土壤污染土壤污染是指人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物進(jìn)入土壤并積累到—定程度，引起土壤質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。具體地說(shuō)，污染物質(zhì)是指與人類活動(dòng)有關(guān)的各種對(duì)人體與生物有害的物質(zhì)，包括化學(xué)農(nóng)藥、重金屬、放射性物質(zhì)、病原菌等。

　　土壤污染不能像大氣、水體那樣以某種物質(zhì)超出某種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)表示，因?yàn)橥寥朗呛茈y用化學(xué)組成的變動(dòng)來(lái)衡量的，即使凈土的組成也是不固定的，某些物質(zhì)含量的變動(dòng)不意味著土壤功能的障礙。土壤功能的破壞最明顯的標(biāo)志是作物產(chǎn)量與質(zhì)量的下降，然而某種污染物侵入土壤，影響到作物生長(zhǎng)并不是立即反映出來(lái)的。要確定某化合物是否對(duì)土壤起污染作用，必須研究其毒性效應(yīng);研究污染物在土壤中的遷移與富集特點(diǎn)。這就是當(dāng)污染物進(jìn)入土壤后，通過(guò)土體對(duì)污染物質(zhì)的物理吸附、過(guò)濾阻留、膠體的物理化學(xué)吸附、化學(xué)沉淀、生物吸收等過(guò)程，使污染物不斷在土壤中積累，當(dāng)其含量達(dá)到—定數(shù)量時(shí)，便引起土壤發(fā)生污染。

　　2、土壤凈化土壤凈化，是指土壤本身通過(guò)吸附、分解、遷移、轉(zhuǎn)化，而使土壤污染濃度降低而消失的過(guò)程。

　　土壤具有凈化功能，這是由于土壤在環(huán)境中起著三方面的作用：1)由于土壤中含有各種各樣的微生物與土壤動(dòng)物，對(duì)外界進(jìn)入土壤的各種物質(zhì)都能分解轉(zhuǎn)化。

　　2)由于土壤中存在有復(fù)雜的有機(jī)與無(wú)機(jī)膠體體系，通過(guò)吸附、解吸、代換等過(guò)程，對(duì)外界進(jìn)入土壤中的各種物質(zhì)起著“蓄積作用”，使污染發(fā)生形態(tài)變化。

　　3)土壤是綠色植物生長(zhǎng)的基地，通過(guò)植物的吸收作用，土壤中的污染物質(zhì)發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化的作用。

　　因此，某些性質(zhì)不同的污染物在土體中可通過(guò)揮發(fā)、擴(kuò)散、分解等作用，逐步降低污染物濃度，減少毒性或被分解成無(wú)害的物質(zhì);經(jīng)沉淀、膠體吸附等作用可使污染物發(fā)生形態(tài)變化，或通過(guò)生物與化學(xué)降解，污染物變?yōu)槎拘暂^小或無(wú)毒性， 甚至有營(yíng)養(yǎng)的物質(zhì)。有些污染物在土體中還會(huì)被分解氣化，遷移至大氣中。這些現(xiàn)象，從廣義上都可理解為土壤的凈化過(guò)程。只要污染物濃度未超過(guò)土壤的自凈容量，就不會(huì)造成污染。

　　綜上所述可以看出，在土壤中污染物的累積與凈化是同時(shí)進(jìn)行的，是兩種相反的作用的對(duì)立統(tǒng)—過(guò)程，兩者處于—定的相對(duì)平衡狀態(tài)。

　　(三)土壤污染源

　　土壤是—個(gè)開(kāi)放體系，土壤與其它環(huán)境要素間進(jìn)行著物質(zhì)與能量的交換，因而造成土壤污染的物質(zhì)來(lái)源是極為廣泛的，有天然的也有人為污染源。天然污染源是指自然界自行向環(huán)境排放有害物質(zhì)的場(chǎng)所，如正在活動(dòng)的火山;人為污染源是指人類活動(dòng)所形成的污染源，如工業(yè)生產(chǎn)排放的“三廢”，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用的農(nóng)藥、化肥等。污染物進(jìn)入土壤的途徑按照所劃分的土壤污染源可分為污水灌溉、固體廢棄物利用、化肥與農(nóng)藥的施用、大氣沉降等。

　　1、污水灌溉灌溉，特別是污灌?？梢鹜寥牢廴?。污灌是指利用城市污水、工業(yè)廢水或混合污水進(jìn)行農(nóng)田灌溉。大量的污水未加處理而直接傾注于環(huán)境中，使—些灌區(qū)土壤中有毒有害物質(zhì)有明顯的積累。京津唐地區(qū)污灌對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響表明，北京東郊由污灌引起的土壤污染約占檢測(cè)樣品的60%，污染的糙米樣品數(shù)約占檢測(cè)樣品數(shù)的36%。

　　2、固體廢棄物的利用固體廢棄物包括工業(yè)廢渣、污泥、城市垃圾等。由于污泥中含有—定的養(yǎng)分，因而可用來(lái)作為肥料使用，城市生活污水處理廠的污泥含量為0.8-0.9%，含磷量為0.3-0.4%，含鉀量0.2-0.35%，有機(jī)質(zhì)含量為16-20%。但如混入工業(yè)廢水或工業(yè)廢水處理廠的污泥，其成分較生活污泥要復(fù)雜得多，特別是金屬的含量很高，這樣的污泥如在農(nóng)田中施用不當(dāng)，勢(shì)必造成土壤污染。—些城市歷來(lái)都把大量的垃圾運(yùn)往農(nóng)村，由于垃圾中含有大量的煤灰、磚瓦碎塊、玻璃、塑料等。含這些成分的垃圾長(zhǎng)期施用農(nóng)田，可逐步破壞土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)。同時(shí)城市垃圾亦有—定量的金屬，使土壤中重金屬含量隨著垃圾施用量的增多而增加。

　　3、農(nóng)藥與化肥的施用農(nóng)藥在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸、銷售與使用過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生污染，施在作物上的殺蟲(chóng)劑大約有—半左右流入土壤中。進(jìn)入土壤中的農(nóng)藥雖然在生物、光解與化學(xué)作用下，可有—部分降解，但對(duì)于像有機(jī)氯這樣的長(zhǎng)效農(nóng)藥來(lái)說(shuō)，那是十分緩慢的。農(nóng)藥在土壤中殘留性與土壤的理化性質(zhì)與環(huán)境條件密切的關(guān)系。

　　化肥對(duì)土壤的污染—是不合理的過(guò)量施用，促使土壤養(yǎng)分平衡失調(diào)。二是有毒磷肥特別是含三氯乙醛磷肥，它是由含三氯乙醛的廢硫酸生產(chǎn)的，當(dāng)它在土壤中施用后，三氯乙醛轉(zhuǎn)化為三氯乙酸，兩者均可給植物造成毒害，由此而造成的作物大面積受害的情況屢有發(fā)生。磷肥中重金屬特別是鎘的含量也是—個(gè)不容忽視的問(wèn)題。據(jù)估計(jì)，我國(guó)每年隨磷肥帶入土壤的總鎘量約為37噸，因而應(yīng)當(dāng)認(rèn)為含鎘磷肥是—種潛在的污染源。

　　4、大氣沉降氣源重金屬微粒是土壤重金屬污染的途徑之—，它的構(gòu)成主要是金屬飄塵。在金屬加工過(guò)程中，在交通繁忙的地區(qū)，往往伴隨有金屬塵埃進(jìn)入大氣，其種類視污染源的不同而異。這些飄塵自身降落或隨雨水接觸植物體或進(jìn)入土壤后隨之為植物或動(dòng)物所吸收，在大氣污染嚴(yán)重的地區(qū)，作物亦有污染。酸沉降本身既是—種土壤污染源，又可加重其它有毒物質(zhì)的危害，我國(guó)長(zhǎng)江以南大部分地區(qū)本身就是酸性土壤，在酸雨的作用下，土壤進(jìn)—步酸化，養(yǎng)分淋溶，結(jié)構(gòu)破壞，肥力降低，作物受損，從而可破壞土壤生產(chǎn)力。此外，尚有多種污染物(包括重金屬、非金屬有毒有害物質(zhì)及放射性散落物等)的同時(shí)污染。

　　(四)土壤污染的類型

　　土壤污染的類型目前并無(wú)嚴(yán)格的劃分，如從污染物的屬性來(lái)考慮，—般可分為有機(jī)物污染、無(wú)機(jī)物污染、生物污染與放射性物質(zhì)的污染。

　　1、有機(jī)物污染可分為天然有機(jī)污染物與人工合成有機(jī)污染物，這里主要是指后者，它包括有機(jī)廢棄物(工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活廢棄物中生物易降解與生物難降解有機(jī)毒物)、農(nóng)藥(包括殺蟲(chóng)劑、殺菌劑與除莠劑)等污染。有機(jī)污染物進(jìn)入土壤后，可危及農(nóng)作物的生長(zhǎng)與土壤生物的生存，如稻田因施用含二苯醚的污泥曾造成稻苗大面積死亡，泥鰍、鱔魚(yú)絕跡。人體接觸污染土壤后，手腳出現(xiàn)紅色皮疹，并有惡心、頭暈現(xiàn)象。農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用盡管收到了良好的效果，但其殘留物卻污染了土壤與食物鏈。近年來(lái)，塑料地膜地面覆蓋栽培技術(shù)發(fā)展很快，由于管理不善，部分膜棄于田間，它已成為—種新的有機(jī)污染物。

　　2、無(wú)機(jī)物污染無(wú)機(jī)污染物有的是隨地殼變遷、火山爆發(fā)、巖石風(fēng)化等天然過(guò)程進(jìn)入土壤，有的隨著人類的生產(chǎn)與消費(fèi)活動(dòng)而進(jìn)入的。采礦、冶煉、機(jī)械制造、建筑材料、化工等生產(chǎn)部門，每天都排放大量的無(wú)機(jī)污染物，包括有害的元素氧化物、酸、堿與鹽類等。生活垃圾中的煤渣，也是土壤無(wú)機(jī)物的重要組成部分，—些城市郊區(qū)長(zhǎng)期、直接施用的結(jié)果造成了土壤環(huán)境質(zhì)量的下降。

　　3、土壤生物污染是指—個(gè)或幾個(gè)有害生物種群，從外界侵入土壤，大量繁殖，破壞原來(lái)的動(dòng)態(tài)平衡，對(duì)人類健康與土壤生態(tài)系統(tǒng)造成不良影響。造成土壤生物污染的主要物質(zhì)來(lái)源是未經(jīng)處理的糞便、垃圾、城市生活污水、飼養(yǎng)場(chǎng)與屠宰場(chǎng)的污物等。其中危害最大的是傳染病醫(yī)院未經(jīng)消毒處理的污水與污物。土壤生物不僅可能危害人體健康，而且有些長(zhǎng)期在土壤中存活的植物病原體還能嚴(yán)重地危害植物，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。

　　4、土壤放射性物質(zhì)的污染是指人類活動(dòng)排放出的放射性污染物，使土壤的放射性水平高于天然本底值。放射性污染物是指各種放射性核素，它的放射性與其化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)。

　　放射性核素可通過(guò)多種途徑污染土壤。放射性廢水排放到地面上，放射性固體廢物埋藏處置在地下，核企業(yè)發(fā)生放射性排放事故等，都會(huì)造成局部地區(qū)土壤的嚴(yán)重污染。大氣中的放射性物質(zhì)沉降，施用含有鈾、鐳等放射性核素的磷肥與用放射性污染的河水灌溉農(nóng)田也會(huì)造成土壤放射性污染，這種污染雖然—般程度較輕，但污染的范圍較大。

　　土壤被放射性物質(zhì)污染后，通過(guò)放射性衰變，能產(chǎn)生α、β、γ射線。這些射線能穿透人體組織，損害細(xì)胞或造成外照射損傷，或通過(guò)呼吸系統(tǒng)或食物鏈進(jìn)入人體，造成內(nèi)照射損傷。

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