第五章土壤环境保护第二节农药与土壤污染-农药在土壤中的迁移转化（课件）《环境学基础》教学同步（化学工业出版社）

第五章土壤环境保护 第二节农药与土壤污染 农药在土壤中的迁移转化 前 言 土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质的施用，土壤重金属污染日益严重，几乎威胁着每个国家。土壤重金属污染是指比重大于5的金属或其化合物在土壤环境中所造成的污染。目前，全世界平均每年排放Hg约1.5万吨，Cu 340万吨，Pb 500万吨，Mn 1500万吨，Ni100万吨。我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万hm2,约占总耕地面积的1/5。 重金属： 指密度大于5g/cm3的金属，或在元素周期表金属栏内原子量超过40以上之金属元素均称为重金属元素。 1、什么是重金属？ 环境污染重金属： 指铅、镉、铬、汞和类金属砷等生物毒性显著的重金属。 Pb Cd Cr Hg As 2、土壤重金属污染来源及其危害 土壤中重金属的浓度受自然成土条件和人为活动的双重影响。 自然来源 （1）成土母质的风化过程对土壤重金属本底含量的影响 （2）风力和水力的自然物理和化学迁移过程 人为干扰输入 （1）不同工矿企业生产对土壤重金属的额外输入 （2）农业生产活动影响下的土壤重金属输入 （3）交通运输对土壤重金属污染的影响 2.1 土壤中重金属污染来源 电子产品造成的铅污染，已经成 为铅污染的主要途径之一。 2.2 土壤重金属污染的危害 主要危害： (1)影响植物根和叶的发育 (2)破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等 例：植物病例 人类病例 返回 Hg中毒 Pb中毒 慢性As中毒 Cd中毒 Cr中毒 3、土壤重金属污染修复技术 由于土壤重金属污染具有以上特点，且可经由水环境直接毒害植物体，并可最终通过食物链危害人类健康。因此，其治理和恢复的难度大，但又显得极为迫切。 土壤重金属污染特点 表聚性 长期性 不可逆性 隐蔽性 目前，综合国内外各种研究，修复措施主要有四种： 工程措施 物理化学修复 生物修复 农业生态修复 3.1 工程措施 主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则是用于重污染区的常见方法。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。 3.2 物理化学修复 A 电动修复 污染土壤 通电流 金属离子等向电极运输 集中收集处理 达到治污目的 电动修复是一种原位修复技术，不搅动土层，并可以缩短修复时间，是一种经济可行的修复技术。 B 电热修复 污染土壤 高频电压产生电磁波 热能 对土壤加热 污染物从土中解吸 挥发性重金属分离 达到修复目的 熔化土壤 冷却后形成玻璃态物质 C 土壤淋洗 污染土壤 淋洗液淋洗 土壤固相中重金属 土壤液相中 将液相回收处理 达到修复目的 D 化学修复 污染土壤 加入改良剂 降低重金属生物有效性 达到修复目的 3.3 生物修复 生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新方法。利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。主要包含植物修复技术与微生物修复技术两种方法。 3.3.1 植物修复技术(phytoremediation) 是以植物忍耐和超积累某种或某些污染物的理论为基础，利用自然生长或遗传工程培育的植物，清除环境中污染物的环境污染治理技术。包括植物提取、植物挥发、植物稳定三种方式 。 植物提取(phytoextraction) 即利用重金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物，随后收割地上部分并进行集中处理，连续种植该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的。 植物挥发(phytovolatilization) 其机理是利用植物根系吸收重金属，将其转化为气态物质挥发到大气中，以降低土壤污染。目前研究较多的是Hg和Se。 植物稳定(phytostabilization) 利用一些植物来促进重金属转变为低毒性形态的过程。在这一过程中，土壤的重金属含量并不减少，只是形态发生变化。 总结——优点 与传统的修复技术相比, 植物修复是一种容易接受、成本低、技术要求低的修复方法, 它可应用于空气、地表水、地下水、土壤中污染物的修复。 总结——缺点 要求植株具有高的生物量；对污染物的耐受性要高; 受植物根系分布的限制; 受气候、土质等的影响; 清除污染物所需的时间长; 转基因技术的应用可能会造成潜在的环境污染等。 几种吸附土壤重金属的植物 小花南芥：修复Pb、Zn复合污染