2012巖土工程師考試基礎(chǔ)輔導:土壤污染

　　土壤是指陸地表面具有肥力、能夠生長植物的疏松表層，其厚度一般在2 m左右。土壤不但為植物生長提供機械支撐能力，并能為植物生長發(fā)育提供所需要的水、肥、氣、熱等肥力要素。近年來，由于人口急劇增長，工業(yè)迅猛發(fā)展，固體廢物不斷向土壤表面堆放和傾倒，有害廢水不斷向土壤中滲透，大氣中的有害氣體及飄塵也不斷隨雨水降落在土壤中，導致了土壤污染。凡是妨礙土壤正常功能，降低作物產(chǎn)量和質(zhì)量，還通過糧食、蔬菜、水果等間接影響人體健康的物質(zhì)，都叫做土壤污染物。$lesson$

　　土壤污染物的來源廣、種類多，大致可分為無機污染物和有機污染物兩大類。無機污染物主要包括酸、堿、重金屬(銅、汞、鉻、鎘、鎳、鉛等)鹽類、放射性元素銫、鍶的化合物、含砷、硒、氟的化合物等。有機污染物主要包括有機農(nóng)藥、酚類、氰化物、石油、合成洗滌劑、3，4-苯并以及由城市污水、污泥及廄肥帶來的有害微生物等。當土壤中含有害物質(zhì)過多，超過土壤的自凈能力，就會引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，微生物活動受到抑制，有害物質(zhì)或其分解產(chǎn)物在土壤中逐漸積累，通過“土壤→植物→人體”，或通過“土壤→水→人體” 間接被人體吸收，達到危害人體健康的程度，就是土壤污染。

　　為了控制和消除土壤的污染，首先要控制和消除土壤污染源，加強對工業(yè)“三廢”的治理，合理施用化肥和農(nóng)藥。同時還要采取防治措施，如針對土壤污染物的種類，種植有較強吸收力的植物，降低有毒物質(zhì)的含量(例如羊齒類鐵角蕨屬的植物能吸收土壤中的重金屬);或通過生物降解凈化土壤(例如蚯蚓能降解農(nóng)藥、重金屬等);或施加抑制劑改變污染物質(zhì)在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化方向，減少作物的吸收(例如施用石灰)，提高土壤的pH，促使鎘、汞、銅、鋅等形成氫氧化物沉淀。此外，還可以通過增施有機肥、改變耕作制度、換土、深翻等手段，治理土壤污染。

　　土壤污染 soil pollution

　　由于具有生理毒性的物質(zhì)或過量的植物營養(yǎng)元素進入土壤而導致土壤性質(zhì)惡化和植物生理功能失調(diào)的現(xiàn)象。土壤處于陸地生態(tài)系統(tǒng)中的無機界和生物界的中心，不僅在本系統(tǒng)內(nèi)進行著能量和物質(zhì)的循環(huán)，而且與水域、大氣和生物之間也不斷進行物質(zhì)交換，一旦發(fā)生污染，三者之間就會有污染物質(zhì)的相互傳遞。作物從土壤中吸收和積累的污染物常通過食物鏈傳遞而影響人體健康。

　　污染物類型 土壤污染物有下列4類：①化學污染物。包括無機污染物和有機污染物。前者如汞、鎘、鉛、砷等重金屬，過量的氮、磷植物營養(yǎng)元素以及氧化物和硫化物等;后者如各種化學農(nóng)藥、石油及其裂解產(chǎn)物，以及其他各類有機合成產(chǎn)物等。②物理污染物。指來自工廠、礦山的固體廢棄物如尾礦、廢石、粉煤灰和工業(yè)垃圾等。③生物污染物。指帶有各種病菌的城市垃圾和由衛(wèi)生設(shè)施(包括醫(yī)院)排出的廢水、廢物以及廄肥等。④放射性污染物。主要存在于核原料開采和大氣層核爆炸地區(qū)，以鍶和銫等在土壤中生存期長的放射性元素為主。

　　污染物進入土壤的途徑 主要有：①污水灌溉。用未經(jīng)處理或未達到排放標準的工業(yè)污水灌溉農(nóng)田是污染物進入土壤的主要途徑，其后果是在灌溉渠系兩側(cè)形成污染帶。屬封閉式局限性污染。②酸雨和降塵。工業(yè)排放的 SO2、NO等有害氣體在大氣中發(fā)生反應而形成酸雨，以自然降水形式進入土壤，引起土壤酸化。冶金工業(yè)煙囪排放的金屬氧化物粉塵，則在重力作用下以降塵形式進入土壤，形成以排污工廠為中心、半徑為2至3公里范圍的點狀污染。③汽車排氣。汽油中添加的防爆劑四乙基鉛隨廢氣排出污染土壤，行車頻率高的公路兩側(cè)常形成明顯的鉛污染帶。④向土壤傾倒固體廢棄物。堆積場所土壤直接受到污染，自然條件下的二次擴散會形成更大范圍的污染。⑤過量施用農(nóng)藥、化肥。屬農(nóng)業(yè)區(qū)開放性的。

　　污染物在土壤中的去向 進入土壤的污染物，因其類型和性質(zhì)的不同而主要有固定、揮發(fā)、降解、流散和淋溶等不同去向。重金屬離子，主要是能使土壤無機和有機膠體發(fā)生穩(wěn)定吸附的離子，包括與氧化物專性吸附和與胡敏素緊密結(jié)合的離子，以及土壤溶液化學平衡中產(chǎn)生的難溶性金屬氫氧化物、碳酸鹽和硫化物等，將大部分被固定在土壤中而難以排除;雖然一些化學反應能緩和其毒害作用，但仍是對土壤環(huán)境的潛在威脅?；瘜W農(nóng)藥的歸宿，主要是通過氣態(tài)揮發(fā)、化學降解、光化學降解和生物降解而最終從土壤中消失，其揮發(fā)作用的強弱主要取決于自身的溶解度和蒸氣壓，以及土壤的溫度、濕度和結(jié)構(gòu)狀況。例如，大部分除草劑均能發(fā)生光化學降解，一部分農(nóng)藥(有機磷等)能在土壤中產(chǎn)生化學降解;目前使用的農(nóng)藥多為有機化合物，故也可產(chǎn)生生物降解。即土壤微生物在以農(nóng)藥中的碳素作能源的同時，就已破壞了農(nóng)藥的化學結(jié)構(gòu)，導致脫烴、脫鹵、水解和芳環(huán)烴基化等化學反應的發(fā)生而使農(nóng)藥降解。土壤中的重金屬和農(nóng)藥都可隨地面徑流或土壤侵蝕而部分流失，引起污染物的擴散;作物收獲物中的重金屬和農(nóng)藥殘留物也會向外環(huán)境轉(zhuǎn)移，即通過食物鏈進入家畜和人體等。施入土壤中過剩的氮肥，在土壤的氧化還原反應中分別形成NO、 N□和NH□、N□。前兩者易于淋溶而污染地下水，后兩者易于揮發(fā)而造成氮素損失并污染大氣。

　　防治 防治土壤污染，首先應通過國家立法，健全有關(guān)環(huán)境保護的法律、標準和制度;同時應通過土壤質(zhì)量監(jiān)測，嚴格控制污染物排放，合理施用農(nóng)藥、化肥、禁用長殘留和對人畜高毒性農(nóng)藥;還應對土地嚴重破壞的礦山和工業(yè)區(qū)進行地表景觀的修復，以保持環(huán)境清潔等措施，預防土壤污染的發(fā)生。對于已經(jīng)污染的土壤，一般可采取下列措施進行改良和利用：①改革耕作制度。土壤中污染物的危害程度常與土壤性質(zhì)密切相關(guān)。如有機氯農(nóng)藥在旱作土壤中的殘留期可長達數(shù)年，而在水田中嫌氣微生物群體的作用下，只需2至3個月即可基本消失。在水田中鎘離子易形成難溶性化合物而毒害減輕;砷則相反，在水田中可形成比砷酸毒性更強的亞砷酸。因而可根據(jù)這些原理調(diào)整耕作制度，以減輕土壤污染的危害。②合理利用污染土地。嚴重污染的土壤可改種非食用經(jīng)濟作物或經(jīng)濟林木以減少食品污染。③施用石灰、磷酸鹽、氧化鐵等化學改良劑，可減輕土壤中重金屬的毒害。采用稀酸和氯化鐵處理土壤可加速排除土壤中的重金屬，但具體實施時要防止污染地下水。④客土或深埋等工程措施，是快速和較徹底地治理土壤污染的方法，但工程量較大。

　　一、土壤的污染源

　　土壤的污染，一般是通過大氣與水污染的轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生，它們可以單獨起作用，也可以相互重疊和交叉進行，屬于點污染的一類。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，特別是農(nóng)業(yè)化學化水平的提高，大量化學肥料及農(nóng)藥散落到環(huán)境中，土壤遭受非點污染的機會越來越多，其程度也越來越嚴重。在水土流失和風蝕作用等的影響下，污染面積不斷地擴大。

　　根據(jù)污染物質(zhì)的性質(zhì)不同，土壤污染物分為無機物和有機物兩類：無機物主要有汞、鉻、鉛、銅、鋅等重金屬和砷、硒等非金屬;有機物主要有酚、有機農(nóng)藥、油類、苯并芘類和洗滌劑類等。以上這些化學污染物主要是由污水、廢氣、固體廢物、農(nóng)藥和化肥帶進土壤并積累起來的。

　　(一)污水灌溉對土壤的污染生活污水和工業(yè)廢水中，含有氮、磷、鉀等許多植物所需要的養(yǎng)分，所以合理地使用污水灌溉農(nóng)田，一般有增產(chǎn)效果。但污水中還含有重金屬、酚、氰化物等許多有毒有害的物質(zhì)，如果污水沒有經(jīng)過必要的處理而直接用于農(nóng)田灌溉，會將污水中有毒有害的物質(zhì)帶至農(nóng)田，污染土壤。例如冶煉、電鍍、燃料、汞化物等工業(yè)廢水能引起鎘、汞、鉻、銅等重金屬污染;石油化工、肥料、農(nóng)藥等工業(yè)廢水會引起酚、三氯乙醛、農(nóng)藥等有機物的污染。

　　(二)大氣污染對土壤的污染大氣中的有害氣體主要是工業(yè)中排出的有毒廢氣，它的污染面大，會對土壤造成嚴重污染。工業(yè)廢氣的污染大致分為兩類：氣體污染，如二氧化硫、氟化物、臭氧、氮氧化物、碳氫化合物等;氣溶膠污染，如粉塵、煙塵等固體粒子及煙霧，霧氣等液體粒子，它們通過沉降或降水進入土壤，造成污染。例如，有色金屬冶煉廠排出的廢氣中含有鉻、鉛、銅、鎘等重金屬，對附近的土壤造成污染;生產(chǎn)磷肥、氟化物的工廠會對附近的土壤造成粉塵污染和氟污染。

　　(三)化肥對土壤的污染施用化肥是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的重要措施，但不合理的使用，也會引起土壤污染。長期大量使用氮肥，會破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤板結(jié)，生物學性質(zhì)惡化，影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。過量地使用硝態(tài)氮肥，會使飼料作物含有過多的硝酸鹽，妨礙牲畜體內(nèi)氧的輸送，使其患病，嚴重的導致死亡。

　　(四)農(nóng)藥對土壤的影響農(nóng)藥能防治病、蟲、草害，如果使用得當，可保證作物的增產(chǎn)，但它是一類危害性很大的土壤污染物，施用不當，會引起土壤污染。

　　噴施于作物體上的農(nóng)藥(粉劑、水劑、乳液等)，除部分被植物吸收或逸入大氣外，約有一半左右散落于農(nóng)田，這一部分農(nóng)藥與直接施用于田間的農(nóng)藥(如拌種消毒劑、地下害蟲熏蒸劑和殺蟲劑等)構(gòu)成農(nóng)田土壤中農(nóng)藥的基本來源。農(nóng)作物從土壤中吸收農(nóng)藥，在根、莖、葉、果實和種子中積累，通過食物、飼料危害人體和牲畜的健康。此外，農(nóng)藥在殺蟲、防病的同時，也使有益于農(nóng)業(yè)的微生物、昆蟲、鳥類遭到傷害，破壞了生態(tài)系統(tǒng)，使農(nóng)作物遭受間接損失。

　　(五)固體廢物對土壤的污染工業(yè)廢物和城市垃圾是土壤的固體污染物。例如，各種農(nóng)用塑料薄膜作為大棚、地膜覆蓋物被廣泛使用，如果管理、回收不善，大量殘膜碎片散落田間，會造成農(nóng)田“白色污染”。這樣的固體污染物既不易蒸發(fā)、揮發(fā)，也不易被土壤微生物分解，是一種長期滯留土壤的污染物。

　　二、 土壤污染的防治

　　(一)科學地進行污水灌溉工業(yè)廢水種類繁多，成分復雜，有些工廠排出的廢水可能是無害的，但與其他工廠排出的廢水混合后，就變成有毒的廢水。因此在利用廢水灌溉農(nóng)田之前，應按照《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》規(guī)定的標準進行凈化處理，這樣既利用了污水，又避免了對土壤的污染。

　　(二)合理使用農(nóng)藥?重視開發(fā)高效低毒低殘留農(nóng)藥合理使用農(nóng)藥，這不僅可以減少對土壤的污染，還能經(jīng)濟有效地消滅病、蟲、草害，發(fā)揮農(nóng)藥的積極效能。在生產(chǎn)中，不僅要控制化學農(nóng)藥的用量、使用范圍、噴施次數(shù)和噴施時間，提高噴灑技術(shù)，還要改進農(nóng)藥劑型，嚴格限制劇毒、高殘留農(nóng)藥的使用，重視低毒、低殘留農(nóng)藥的開發(fā)與生產(chǎn)。

　　(三)合理施用化肥，增施有機肥根據(jù)土壤的特性、氣候狀況和農(nóng)作物生長發(fā)育特點，配方施肥，嚴格控制有毒化肥的使用范圍和用量。

　　增施有機肥，提高土壤有機質(zhì)含量，可增強土壤膠體對重金屬和農(nóng)藥的吸附能力。如褐腐酸能吸收和溶解三氯雜苯除草劑及某些農(nóng)藥，腐殖質(zhì)能促進鎘的沉淀等。同時，增加有機肥還可以改善土壤微生物的流動條件，加速生物降解過程。

　　(四)施用化學改良劑，采取生物改良措施在受重金屬輕度污染的土壤中施用抑制劑，可將重金屬轉(zhuǎn)化成為難溶的化合物，減少農(nóng)作物的吸收。常用的抑制劑有石灰、堿性磷酸鹽、碳酸鹽和硫化物等。例如，在受鎘污染的酸性、微酸性土壤中施用石灰或堿性爐灰等，可以使活性鎘轉(zhuǎn)化為碳酸鹽或氫氧化物等難溶物，改良效果顯著。

　　因為重金屬大部分為親硫元素，所以在水田中施用綠肥、稻草等，在旱地上施用適量的硫化鈉、石硫合劑等有利于重金屬生成難溶的硫化物。

　　對于砷污染土壤，可施加Fe2SO43和MgCl2等生成FeAsO4、Mg?NH4　AsO4等難溶物減少砷的危害。另外，可以種植抗性作物或?qū)δ承┲亟饘僭赜懈患芰Φ牡偷戎参?，用于小面積受污染土壤的凈化。如玉米抗鎘能力強，馬鈴薯、甜菜等抗鎳能力強等。有些蕨類植物對鋅、鎘的富集濃度可達數(shù)百甚至數(shù)千ppm，例如，在被砷污染的土壤上谷類作物無法生存，但在其上生長的苔蘚砷富集量可達1250×10-6。

　　總之，按照“預防為主”的環(huán)保方針，防治土壤污染的首要任務是控制和消除土壤污染源，對已污染的土壤，要采取一切有效措施，清除土壤中的污染物，控制土壤污染物的遷移轉(zhuǎn)化，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，為廣大人民群眾提供優(yōu)質(zhì)、安全的農(nóng)產(chǎn)品。

　　中國土壤污染的特點

　　土壤污染具有隱蔽性和滯后性。大氣污染、水污染和廢棄物污染等問題一般都比較直觀，通過感官就能發(fā)現(xiàn)。而土壤污染則不同，它往往要通過對土壤樣品進行分析化驗和農(nóng)作物的殘留檢測，甚至通過研究對人畜健康狀況的影響才能確定。因此，土壤污染從產(chǎn)生污染到出現(xiàn)問題通常會滯后較長的時間。如日本的“痛痛病”經(jīng)過了10～20年之后才被人們所認識。

　　土壤污染的累積性。污染物質(zhì)在大氣和水體中，一般都比在土壤中更容易遷移。這使得污染物質(zhì)在土壤中并不象在大氣和水體中那樣容易擴散和稀釋，因此容易在土壤中不斷積累而超標，同時也使土壤污染具有很強的地域性。

　　土壤污染具有不可逆轉(zhuǎn)性。重金屬對土壤的污染基本上是一個不可逆轉(zhuǎn)的過程，許多有機化學物質(zhì)的污染也需要較長的時間才能降解。譬如：被某些重金屬污染的土壤可能要100～200年時間才能夠恢復。

　　土壤污染很難治理。如果大氣和水體受到污染，切斷污染源之后通過稀釋作用和自凈化作用也有可能使污染問題不斷逆轉(zhuǎn)，但是積累在污染土壤中的難降解污染物則很難靠稀釋作用和自凈化作用來消除。

　　土壤污染一旦發(fā)生，僅僅依靠切斷污染源的方法則往往很難恢復，有時要靠換土、淋洗土壤等方法才能解決問題，其他治理技術(shù)可能見效較慢。因此，治理污染土壤通常成本較高、治理周期較長。 鑒于土壤污染難于治理，而土壤污染問題的產(chǎn)生又具有明顯的隱蔽性和滯后性等特點，因此土壤污染問題一般都不太容易受到重視。

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