1、 环境土壤学 一：土壤环境（负载）容量 1. 指土壤环境单元一定时限内遵循环境质量标准，既保证农产品产量和生物学质量，同时也不使环境污染时，土壤所能允许承纳的污染物的最大数量或负荷量。 土壤环境容量实际上是土壤污染物的起始值和最大负荷量之差。 将土壤质量标准分为三级： 一级标准为保护区域自然生态，维持自然背景的土壤环境质量的限制值；二级标准为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值； 三级标准为保障农林业生产和植物正常生长地土壤临界值。 类，主要适用于国家规定的自 然保护区、集中式生活饮 用水源地、茶园、牧场和其它保护地区的土壤，土壤质量基 本上保持自然背景值；类，主要适用于一般农田、蔬菜地、茶
2、园、果园、牧场等土壤，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染；类，主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤 (蔬菜地除外 )，土壤质量基 本上对植物和环境不造成危害和污染。 2.土壤环境容量的确定 （ 1） 土壤绝对容量 (静容量 )：在一定环境单元与一定时限内，假定污染物不参与土壤圈物质循环情况下所能容纳污染物的最大负荷量。 Qsi W（ Cci-Coi) w 为耕层土重， Coi 为污染物 i原来含量， Cci 为污染物 i 临界含量， Qsi 污染物 i 静负载容量 （ 2） 土壤年容量 (动容量 )：考虑土壤污染物的输入及输出循环。若假定年输入量为
3、Q，年输出量为 Q，并且 Q 大于 Q。则：残留量为 Q-Q。残留量 (Q- Q )与输入量 Q 之比，称之为累积率 (K)。 若计算几年内土壤污染物累积总量 AT(含当年转入量 )，则：AT=Q+QK+QK 2+ + QKn，而 n年内的污染物残留总量 RT(不含当年输入量 )则为： RT = QK+QK2+ + QKn 当年限 n 足够长时 QKn 趋于零，且 AT 达 到最大极限值。 等比有限累积规律：其数学模式： A T = K（ B+Q） A T：污染物在土壤中的年累积量， mg/kg； K ：土壤污染物年残留率 (%)，即残留量与输入量的比率； B ：污染物的区域土壤背景值， mg
4、/kg； Q ：土壤污染物的年输入量， mg/kg。 3.影响土壤环境容量大小的因素 土壤性质的影响：土壤类型差异 土壤 Cu、 Cd、 Pb 容量由南至北增大 ,As 则相反。 指示物的影响：作物品种，部位差异污染历程的影响：污染时间长，可能形成沉淀。环境因素的影响：温度：温度高增加水分蒸腾，植物吸收多。化合物类 型的影响 二：土壤元素背景值 1.土壤背景值的概念：不受或少受人类活动影响的土壤化学元素的原始含量。 土壤背景值的表达方法： 算术平均值 x 算术平均值标准偏差 x 2 s 几何平均值几何标准偏差 M D 我国土壤元素背景值的表达方法： 95%置信度 如元素测定值符合正态分布：用算
5、术平均值 x 2 s 如元素测定值呈对数正态分布：用几何平均值 M/D2 MD2 三：土壤污染 指人为因素有意或无意地将对人类本身和其他生命体有害的物质或制剂施加到土壤中，使其增加了新的组分或某种成分的含量 明显高于原有含量、并引起现存的或潜在的土壤环境质量恶化和相应危害的现象 四：生物降解 通过生物的作用使有机污染物分解为小分子化合物的过程。 高等植物和动物 微生物（有机化合物生物降解的第一要素） 1.微生物代谢农药方式 酶促方式 不以农药为能源的代谢 (酶起作用共谢） 分解代谢（以农药为能源） 解毒代谢（抗性适应机制） 非酶方式 2.微生物代谢有机物的途径（氧化，还原，水解，合成） 3.影
6、响有机污染物生物降解的环境因素 土壤类型和性质 土壤水分和温度：因农药而异 老化作用：农药与土壤组 分结合更牢固 五：腐殖化系数 1.进入土壤的有机物经过一年的腐殖化过程后所残留的碳占原总碳量的比率，或单位重量的有机碳在土壤中分解一年后残留的碳量。 碳总 量每年 进 入 单 位土壤有机单 位土壤每年 残 留 碳 量腐殖化系数 六：污染土壤修复 第一节 土壤修复的概念与分类 一、 土壤修复的概念 （一）土壤自净功能 自然条件下绿色植物根系的吸收、转化、降解和生物合成作用； 土壤中的细菌、真菌和放线菌等微生物和动物的降解、转化和固定作用； 土壤有机、无机胶体及其复合体的吸附、配位和沉淀作用； 土壤
7、的离子交换作用； 土壤和植物的机械阻留作用； 土壤的气体扩散作用。 （二） 土壤修复的 概念 通过技术手段促使受污染的土壤恢复其基本功能和重建生产力的过程。 二、 土壤修复的分类 第二节 污染土壤的物理修复 一、 翻土和客土 翻土就是深翻土壤，是聚积在表层的污染物分散到较深的层次，达到稀释的目的。 该法适用于土层较深厚的土壤，且要配合增加施肥量，以弥补根层养分的减少 。客土法就是在污染的土壤上加入大量的干净土壤，或与原有的土壤混匀，使污染物浓度降低到临界危害浓度以下；或覆盖在表层、减少污染物与植物根系的接触，从而达成减轻危害的目的。 二、 高温热解 高温热解法即热处理技术 (thermal t
8、reatment)，是通过向土壤中通入热蒸气或用射频加热等方法把已经污染的土壤加热，使污染物产生热分解或将挥发性污染物赶出土壤并收集起来进行处理的方法。该法多用于能够热分解的有机污染物。 三、 真空 /蒸气抽提 （一）原理 通过降低土壤孔隙内的蒸气压把土壤介质中的化学污染物转化为气态而加以除去。 （二）分类 （三） 土壤蒸气抽提技术一般要求 所治理的污染物必须是挥发性的或者是半挥发性的有机物，蒸气压不能低于 0.5Torr（ 1Torr=1mmHg 压强）； 污染物必须具有较低的水溶性，并且土壤湿度不可过高； 污染物必须在地下 水位以上； 被修复的污染土壤应具有较高的渗透性，而对于容重大、土壤
9、含水量大、孔隙度低或渗透率小的土壤，土壤蒸气迁移会受到限制。 四、 固化填埋 固化技术 (solidification)是将重金属污染的土壤按一定比例与固化剂混合，经熟化最终形成渗透性很低的固体混合物。固化剂种类繁多，主要有水泥、硅酸盐、高炉矿渣、石灰、窑灰、粉煤灰、沥青等。 玻璃化是固化的另一种形式，其原理是通过加热将污染的土壤熔化，冷却后形成比较稳定的玻璃态物质，金属很难被浸提出来。 填埋处理是将固化后的污 染土壤、或将污染土壤挖掘出来填埋到进行过防渗处理的填埋场中，从而使污染土壤与未污染土壤分开，以减少或阻止污染物扩散到其他土壤中。该法适用于污染严重的局部性、事故性土壤。 第三节 污染土
10、壤的化学修复 化学修复主要是基于污染物土壤化学行为的改良措施，如添加改良剂、抑制剂等化学物质来降低土壤中污染物的水溶性、扩散性和生物有效性，从而使污染物得以降解或者转化为低毒性或移动性较低的化学形态，以减轻污染物对生态和环境的危害。 一、 化学钝化剂及改良剂 该方法是通过施用化学钝化剂等来降低土壤污染物的水溶性、扩散性和生物有 效性，从而降低它们进入植物体、微生物体和水体的能力，减轻对生态系统的危害。 无机钝化剂有机改良剂氧化剂还原剂催化光降解 二、 淋洗萃取 (一 )土壤淋洗的概念与分类 1.土壤淋洗的概念 土壤淋洗是指用淋洗剂去除土壤污染物的过程。 2.土壤淋洗分类 (二 )污染土壤淋洗的
11、影响因素 （ 1） 土壤质地 (2) 污染物类型及赋存状态 (3) 淋洗剂类型的适宜性 (三 )淋洗剂的选择和应用 选择高效的淋洗助剂是土壤淋洗法的技术关键。研究表明，对于镉污染土壤以及胺、醚和苯胺等碱性有机污染物污染的土壤，酸溶液是一种高效的淋洗助剂； 对于锌、铅和锡等重金属污染的土 壤，以及氰化物和酚类物质污染的土壤，碱溶液是较好的淋洗助剂；对于某些非水溶性液体污染物 (例如石油烃 )污染的土壤，表面活性剂或许是很好的淋洗助理剂；一些螯合剂 (如 EDTA 等 )对于重金属污染土壤的淋洗效果较好。 （四） 泵出处理 泵出处理 (P T)是一种适用于治理土壤深层污染的技术。 （五） 萃 取
12、超临界萃取技术适用于含有 PCBs 和 PAHs 等有机污染物的污染土壤的修复。 三、 电动修复 (一 )电动修复的定义与原理 1.电动修复的定义 电动修复 (electrokinetic remediation)是通过在污染土壤两侧施加直流电压形成电场梯度 ，土壤中的污染物质在电场作用下通过电迁移、电渗流或电泳的方式被带到电极两端，从而使污染土壤得以修复的方法。 2.电动修复原理 其装置主要包括：提供直流电压的 DC 电源， 阴、阳极电解池和阴、阳电极，处理导出污染 液体的处理装置等。电解池通常设有气体出口， 用来分别导出阴、阳两极产生的氢气和氧气。 第四节 污染土壤的微生物修复 一、有机物
13、污染土壤的微生物修复 （一）起修复作用土壤的微生物分类 土著微生物，外源微生物，基因工程菌 （二）微生物修复的土壤必备条件 在土壤中存在能够降解或转化污染物 的微生物；有机化合物大部分具有可生物降解性，即在微生物作用下由大分子化合物转变为简单小分子化合物的可能性。 二、 重金属污染土壤的微生物修复 利用微生物修复受重金属污染的土壤，主要是依靠微生物降低土壤中重金属的毒性，或者通过微生物来促进植物对重金属的吸收等其他修复过程。重金属污染的微生物修复包含两方面的技术，即生物吸附和生物氧化、还原。前者是重金属被活的或死的生物体所吸附的过程；后者则是利用微生物改变重金属离子的氧化、还原状态来降低环境和水体中的重金属水平。 二十五 .土壤微生物修复技术的优缺点 (一 )微生 物修复技术的优点
