第十章 土壤污染与防治.

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1 第十章 土壤污染与防治

2 研究土壤污染防治的意义 随着人类社会的发展，对土壤的开发利用 强度越来越大。与此同时，向土壤排放的污染
物也成倍增加，对农业生态系统已造成极大的 威胁。防治土壤污染，保护有限的土壤资源， 已成为全球性的突出问题。

3 并非危言耸听： 粮食减产达1.3×1010kg; 我国单位耕地面积化肥用量为世界平均水平 的 2.9倍；
我国遭受不同程度污染的农田已达1000万hm2， 粮食减产达1.3×1010kg; 我国单位耕地面积化肥用量为世界平均水平 的 2.9倍；

4 在我国北方地区, 1 4个县市 69个点位的调查表 明, 37个点位的地下水NO3- 含量已高达 50ｍg/Ｌ; 据估计, 我国受农药污染的土地面积已达到 1.3×1 0 8hｍ2 。

5 第一节 土壤污染 soil pollution, soil contamination

6 土壤作为人类赖以生存和发展的物质基础， 不仅仅因为它的肥力属性，即具有生产绿色植 物的功能，还因为它具有过滤性、吸附性、缓 冲性等多种特性，既充当各种来源污染物的载 体，又起到天然净化场所的作用。

7 因此我们在学习土壤污染 的概念之前，首先 需要对土壤背景值、土壤自净功能和土壤环境容 量等概念有所了解。

8 一、土壤背景值 土壤背景值在理论上,是自然形成的土壤化 学元素的组成和含量，即未受人类活动影响的土 壤本身的化学元素组成和含量。

9 然而，土壤是一个复杂的开放体系，特别 由于人类活动的范围和强度不断扩展，几乎地 球上的所有土壤都不同程度地受到人类活动直 接或间接的影响。

10 因此，所谓土壤背景值只能是代表土壤某 一发展演变阶段的一个具有相对意义的数值， 即严格按照土壤背景值研究方法所获得的、尽
可能不受或少受人类活动影响的土壤化学元素 的原始含量。

11 (一) 土壤背景值的获得 既然在地球上很难找到绝对不受人类活 动影响的土壤，那么，要获得一个尽可能接 近自然土壤化学元素含量的真值是相当困难 的。也就是说，确定土壤背景值是一项难度 很高的基础性研究。

12 各国都很重视土壤背景值的研究，美国、英 国、德国、加拿大、日本以及俄罗斯等国，都已 公布了土壤中某些元素的背景值。

13 我国也将土壤背景值研究列入“六五”和“七
五”国家重点科技攻关项目，并于1990年出版了 《中国土壤元素背景值》。

14 通常，土壤背景值的研究应建立包括情报 检索、野外采样、样品处理和保存、实验室分 析质量控制、分析数据统计检验、制图等技术 环节。

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16 从这个技术系统可见，土壤背景值研究是 以土壤学特别土壤分析为主线，涉及多学科， 技术要求很高的一个系统。具有较严密的结构
性、整体性及目的性，对各子系统都有严格的 技术质量控制标准。

17 （二）土壤背景值的用途 1、农田施肥（平衡施肥）； 2、土壤污染评价； 3、计算土壤环境容量； 4、应用于医疗卫生事业。

18 农田施肥 土壤背景值反映了土壤化学元素的丰度，在 研究化学元素特别是微量元素的生物有效性时， 土壤背景值是预测元素丰缺程度，制订施肥方案
的基础数据。

19 土壤污染评价 土壤背景值是土壤污染评价不可缺少的依据。 土壤质量评价，划分质量等级和进行污染评价，划
分污染等级，必须以土壤背景值作为基础参数和标 准。

20 土壤环境容量 土壤背景值是研究和确定土壤环境容量， 制订土壤环境标准不可缺少的基础数据。

21 环境医学和食品卫生 土壤背景值反映了区域土壤生物地球化学 元素的组成和含量。通过对元素背景值的分析，
可以找到土壤、植物、动物和人群之间某些异 常元素的相互关系。

22 实例 低硒土壤背景区域，是克山病、大骨节病及动 物白肌病的发病区，这是由于土壤缺硒，使得整条 食物链缺硒，最终导致人体内硒营养失常，危害人
体健康。

23 二、土壤的自净作用 土壤自净是指进入土壤的污染物，在土壤矿 物质、有机质和土壤微生物的作用下，经过一系
列的物理、化学及生物化学过程，降低其浓度或 改变其形态，从而消除或降低毒性的现象。

24 土壤的自净作用对维持土壤生态平衡起重要 作用。少量有机污染物进入土壤后，经生物化学 降解，可降低其活性，变为无毒物质；进入土壤 的重金属元素，则通过吸附、沉淀、络合、氧化 还原等化学作用变为不溶性化合物，退出生物循 环，脱离食物链。

25 1、物理自净作用 土壤是多孔介质，进入土壤的污染物可以随 土壤水迁移，通过渗滤作用排出土体。水迁移与 土壤的颗粒组成、吸附容量密切相关。

26 某些有机污染物亦可通过挥发、扩散等方式 进入大气。挥发和扩散的速率主要决定于污染物 的蒸气压、浓度梯度和土壤的温度梯度。

27 但是，物理净化作用只能使局部土壤污染物 的浓度降低或使污染物迁移，而不能使污染物从 自然界消失。 如果污染物迁入地表水或地下水层，将造成 水体污染，逸入大气则造成空气污染。

28 2、化学和物理化学自净 土壤中污染物经过吸附、络合、沉淀、氧化 还原作用，使其毒性浓度降低的过程，称为化学 和物理化学自净。

29 土壤粘粒、有机质具有巨大的表面积和表面 能，有较强的吸附能力，是产生化学和物理化学 自净的主要载体。 酸碱反应在土壤自净过程中也起着主要作 用，许多重金属在碱性土壤中容易沉淀。 在还原条件下，大部分重金属离子能与S2-形 成沉淀，降低污染物的毒性。

30 土壤粘粒对重金属离子的吸附、配位和沉淀 过程等，只是改变了金属离子的存在形态，降低了 它们的生物有效性，是土壤对重金属离子生物毒性 的缓冲过程。

31 从长远来看，污染物并没有真正消除，而是 在土壤中“积累”起来，最终仍有可能被生物吸收， 危及生物圈。

32 3、生物化学净化作用 有机污染物在微生物及其酶的作用下，通过 生物降解，被分解为简单的无机物而消散的过 程，叫做生物化学净化作用。 从净化的机理看，生物化学自净才是真正的 净化。

33 不同化学结构的物质，在土壤中的降解历 程不同。污染物在土壤中的半衰期长短十分悬 殊，其中有的降解中间产物的毒性可能比母体 更大。

34 三、土壤环境容量 1、土壤环境容量的概念 土壤环境单元在一定时限内，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，土壤所能承纳污染物的最大数量或负 荷量。

35 近20年来，随着污水土地处理系统研究的开 展，土壤环境容量的研究日益受到重视。 美国、澳大利亚等国，根据土地处理系统对 污水的净化能力，计算出某一时间、单元处理区 的水力负荷和灌溉量。澳大利亚还提出了安全的 “锌当量”。

36 我国在“六五”、“七五”国家科技攻关课题《中
国土壤环境容量》研究中，提出了确定重金属土壤 临界含量的依据，取得了土壤重金属临界含量、重 金属对微生物和生化活性影响临界值等一系列有价 值的研究成果。

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38 表10-2 我国主要土壤重金属临界含量 （mg/kg）
元素 土壤 Cd Pb As Cu 黑土 1.42 530 42 298 灰钙土 2.30 300 25 110 黄棕壤 0.30 586 51 99 砖红壤 0.63 243 45 80 赤红壤 0.46 287 38 红壤 0.56 345 47 104 潮土 0.64 366 35 紫色土 0.74 430 11

39 2、土壤环境容量的数学模式 土壤环境容量的数学模式，是土壤生态系 统与其边界环境中诸参数构成的定量关系。

40 Ci为i元素的土壤环境标准 (mg／kg)； Cbi为i元素的土壤背景值(mg／kg)。
当土壤环境容量标准确定后，可由下式 获得土壤的静容量： Cso = M (Ci- Cbi) 式中，Cso为土壤静容量； M为耕层土重(2250t／hm2)； Ci为i元素的土壤环境标准 (mg／kg)； Cbi为i元素的土壤背景值(mg／kg)。

41 四、土壤污染的概念 一种看法认为：只要人类活动向土壤添加 了有害物质，土壤即受到了污染。 此定义的关键，是存在有可鉴别的人为添
加的污染物，可视为“绝对性”定义。

42 另一种是以特定的参照数据来加以判断的， 如以土壤背景值加二倍标准差为临界值，如超过 此值，则认为该土壤已被污染，可视为“相对性” 定义。

43 第三种定义是，不但要看含量的增加，还 要看后果，即当加入土壤的污染物超过土壤的 自净能力，或污染物在土壤中积累量超过土壤 基准量，而给生态系统造成了危害，此时才能被 称为污染，这也可视为“相对性”定义。

44 第二节 土壤污染物的 来源及危害

45 土壤中污染物的来源具有多源性，其输入 途径除地质异常外，主要是工业“三废”，即废 气、废水、废渣，以及农药、化肥、城市污
泥、垃圾，偶尔还有原子武器散落的放射性微 粒等。

46 一、重金属污染物 在环境污染研究中，重金属主要指汞、镉、 铅、铬、铜、锌。 类金属砷和非金属氟也包括在其中。

47 (一) 镉(Cd) 岩石圈的含镉量平均在0.1～0.2mg／kg之 间。天然土壤含Cd量为0.01～0.70mg／kg，我
国26个省市4092个土壤样品分析表明，土壤含 Cd变化范围0.001～91.46mg／kg，平均值为 0.097mg／kg。

48 镉在电镀、颜料、塑料稳定剂、镍镉电池、 电视显像管制造中日益广泛应用。世界上每年 由冶炼厂和镉处理厂释放到大气中的Cd大约为 100万kg，由磷肥带入土壤的Cd约66万kg。

49 我国广西的磷矿含Cd量很高，平均达174mg ／kg。西方国家研究认为，人类活动对土壤镉的 贡献，磷肥占54％～58％，空气沉降占39％～41 ％，污泥占2％～5％。

50 镉的化合物毒性极大，而且具有积蓄性，引 起慢性中毒的潜伏期可达10～30年之久。Cd能降 低植物细胞中ATP酶活性，妨碍K向根内输导， 降低植物对K的吸收。

51 长期食用Cd污染(＞1mg／kg)的“镉米”
污染实例： 长期食用Cd污染(＞1mg／kg)的“镉米” 就会患骨痛病。日本的镉米事件，就是最典 型的例子。

52 (二) 铬(Cr) 地壳含Cr平均100mg／kg。我国土壤含Cr 量平均值小于80mg／kg，一般在50～60mg/kg范 围内。上海地区农业土壤中Cr含量平均为 64.6mg／kg，北京地区平均为59.2mg／kg，南 京地区平均为59.0mg／kg。

53 金属铬无毒性，三价铬有毒，六价铬毒性更 大，还有腐蚀性。对皮肤和粘膜表现为强烈的刺 激和腐蚀作用，还有全身毒性作用，可引起血功 能障碍，骨功能衰竭，皮炎。 铬及其化合物还有致癌、致畸、致突变作用。

54 全世界年产约750万t铬，90％用于钢铁 生产，其它产生铬污染的主要生产企业和工 艺有：铬矿的开采和冶炼，含铬化合物在电
镀、鞣革、颜料、油漆、合金、印染、胶印 及农业上的应用。

55 铬对种子萌发，作物生长的影响主要是使细 胞质壁分离、细胞膜透性变化并使组织失水，影 响氨基酸含量，改变植株体内的羟羧化酶，抗坏 血酸氧化酶。

56 污染实例： 河北省文安县电镀村儿童发铬的含量明 显高于对照村，其体内免疫蛋白的水平明显 降低。

57 (三) 汞(Hg) 地壳含Hg0.2mg/kg，土壤含Hg平均为0.03 mg/kg。我国4041个土样分析结果表明，土壤含

58 金矿炼金，生产含汞制品的工厂，如日光 灯、体温计，血压表、气压计、整流器制造厂 等。其他如升汞、中药中的轻粉、红粉、制造 雷管的雷汞等。

59 植物根系和叶片均可吸收Hg，比较容易被 吸收的汞有金属汞、Hg2+、乙基汞和甲基汞。 水培试验表明，汞浓度为0.074mg/kg时，
水稻根系受害，秕谷率增加，水稻产量下降。

60 汞对作物生长发育的影响主要有抑制光合 作用、根系生长和养分吸收、酶的活性、根瘤 菌的固氮作用等。 汞对人的毒性主要是在心、脑中蓄积，导 致神经损伤。

61 污染案例： 在日本九洲熊本县水俣湾，曾发生“海藻枯 萎、鸟死猫疯，人群耳聋，手指颤抖，精神错乱， 瘫痪致死” 的怪病，后经多年调查，才找到元 凶—汞。20年间，水俣湾3000余人染病，200多人 丧命。

62 (四) 铜 (Cu) 岩石圈含铜为70mg／kg。铁镁矿物和长石 类矿物，如橄榄石、角闪石、辉石、黑云母、正 长石、斜长石等Cu含量较多。

63 铜是亲硫元素，往往以辉铜矿(CuS)、 黄铜矿(CuFeS2)、赤铜矿(CuO)、孔雀石 [Cu2(OH)2CO3]、蓝铜矿[Cu3(OH)2(CO3)2] 等矿物形态存在。

64 土壤含铜量为2～100mg/kg，平均为20～30mg/kg。
量、成土过程和培肥条件等有关。

65 铜等有色金属开采冶炼企业排出的“三废”，
化石燃料特别是煤的燃烧，城市垃圾污泥，含铜 农药使土壤含铜量有时超过1000mg/kg。长期施用 波尔多液，土壤含铜量可高达1500 mg/kg。

66 植物受铜毒害会使光合作用减弱，叶色褪 绿，引起缺铁，抑制生长，导致减产。 水稻受铜毒后，植株黄化，明显矮化，不 分蘖，根系细侧根多，软弱无力。 铜在人体肝脏中大量累积，会产生名为“肝 痘”的铜代谢疾病。

67 (五) 铅 (Pb) 地壳岩石中铅的平均丰度为16 mg/kg。土 壤含铅量通常为2～200 mg/kg，平均含量变化

68 一般来说，离城市远、未污染的土壤含铅量 为10～30 mg/kg，城区公路两旁及低污染区域的 土壤含铅量为30～100mg/kg，受铅锌矿企业污染 的土壤含铅量可高达几万mg/kg。

69 含铅汽油含铅400～1000mg/kg，交通工具 排出的尾气中含有大量铅，积累于公路两旁土 壤，产生程度不同的铅污染。美国12条高速公 路两旁的土壤含铅量在128～700mg/kg。

70 此外，一些城郊土壤(施用垃圾、污泥)、污灌
区土壤，以及果园土壤(施用砷酸铅)的含铅量也较 高。 在蓄电池生产、粉末冶金、青铜冶炼、颜料、 釉彩、涂料、医药中广泛应用铅。

71 铅在植物体内主要以Pb3(PO4)2和PbCO3等沉
淀形式存在，在植物汁液中也有离子态和络合态 铅存在。由于吸持、钝化或沉淀作用，植物根系 所吸收的Pb难向地上部输送，90％以上仍滞留在 根系中。

72 过多的铅对植物的影响，主要是抑制或不 正常地促进某些酶的活性，从而影响光合作用 和呼吸作用，不利于植物对养分的吸收。

73 污染实例： 我国曾有用含铅的容器盛放食品和饮用水， 而引起中毒的事故。一些专家认为，用铅容器盛 放食品和饮用水，使古罗马统治阶级中毒，加速
了他们的灭亡。

74 (六) 锌 (Zn) 岩石圈平均含锌约为80mg/kg，土壤中锌的 含量在10～300mg/kg，平均为50mg/kg。我国 土壤含锌为3～790mg/kg(平均为100mg/kg)。

75 土壤中的锌除来自岩石母质外，还来自大气 沉降、农用污泥、垃圾、农用化学品、铅锌矿 尾砂等。煤和其它化石燃料以及有色金属的冶 炼是大气中Zn的主要来源。一些地质异常地区 和铅锌矿周围土壤常常受到锌的污染。

76 一般植物含锌量为10～100mg/kg。当植 物含锌量＞50mg/kg时，就发生锌中毒。锌对 植物的毒害首先表现在抑制光合作用，减少 CO2固定；其次影响韧皮部的输送作用，改变 细胞膜渗透性，从而导致生长减缓，受阻和失 绿症，严重时致死。

77 地壳岩石圈含砷量平均在2～5mg/kg之间。
(七) 砷 (As) 地壳岩石圈含砷量平均在2～5mg/kg之间。 土壤含砷量0～195mg/kg，平均为9.36mg/kg。 我国一些地区自然土壤的平均含砷量为 10.38mg/kg。

78 从总趋势看，石灰岩、浅海沉积物、冲积物 发育的质地较细、有机质较多的土壤含砷量较 高，而发育于花岗岩、凝灰岩等火成岩母质上的 砂性土壤含砷量较低。

79 有色金属开采和冶炼过程中，砷化合物进 入土壤，成为重要的污染源，因为砷常与铜、 铅、锑、钴等伴生。

80 曾经使用过的含砷农药主要有： 砷酸钙、砷酸铅、稻脚青、稻宁、甲基胂酸 二钠、巴黎绿。 磷肥中含砷量一般在20～50mg/kg，高的可 达几百mg/kg。

81 工业和化石燃料每年释放砷7.8×107kg，开 矿冶炼和火山活动引起的砷释放每年分别为 4.6×107kg和2.8×107kg，农用化学品每年释放 砷1.9×106kg。

82 低浓度的砷对植物有刺激作用。当植株摄 入过量砷时，就会受害。其症状首先表现在叶 子上，其次是根系的伸长受到阻碍，致使作物 的生长发育受到显著抑制。

83 砷可以取代DNA中的磷，妨碍水分特别是养
分的吸收，抑制水分从根部向地上部输送，从 而使叶片凋萎以至枯死。

84 砷对养分吸收阻碍顺序是K+＞NH4+＞ NO3-＞Mg 2+＞PO4=＞Ca 2+。高等植物的叶受 砷害发黄的原因之一，是叶绿素受到了破坏， 再就是水分和氮素的吸收受到了阻碍。

85 污染实例： 某工厂生产磷肥和硫酸，由于将高砷磷矿 石放置在水井附近，导致饮用水源污染，致使 1052人中毒。

86 (八) 氟(F) 地壳平均含氟660mg/kg。我国4093个土样 分析结果表明，土壤氟含量为50～3467mg/kg，

87 土壤中含氟过高的原因，除了母岩背景丰度 和含氟矿藏(萤石矿等)自然扩散原因外，与排F 企业(铝厂、磷肥厂、水泥厂)、废水污灌及某些 粘土对污染区氟气的捕获、吸收等性能有关。

88 在干旱、半干旱碱性盐类富集地区，土壤 中某些难溶性氟化合物(如CaF2)，由于羟基置 代反应，使F活化而转入液相，成为易被作物 吸收和富集的可溶性F，参与食物链，危害人 畜健康。

89 污染环境的氟基本上都来源于冶金工业。炼 铝、炼钢，磷肥生产，含F塑料生产，砖瓦、陶 瓷、玻璃、耐火材料等工业都排放氟化物。 电解铝要用含氟54％的冰晶石作熔剂，用上 插式电解槽生产1t铝要排放15kg HF、8kg氟尘、2kg SiF4。

90 毒性： 使人、畜、植物中毒。氟斑牙、大骨病等。 污染实例： 我国包头地区，曾发生过近10万头羊氟中毒事 件，造成严重的经济损失。

91 二、有机污染物 土壤中有机污染物主要有有机农药、三 氯乙醛(酸)、矿物油类、表面活性剂、废塑料 制品，以及工矿企业排放的含有各种有机物
质的“三废”。

92 (一) 农药 农药污染土壤的主要途径有： 1、将农药直接施入土壤或以拌种、浸种等形 式施入土壤。 2、向作物喷洒农药时，农药直接落到地面上 或附着在作物上，经风吹雨淋进入土壤。

93 3、大气中悬浮的农药，或以气态形式挥发的农
药，经雨水溶解和淋洗，落到地面。 4、随死亡动植物或污水灌溉将农药带入土壤。

94 农药进入土壤后，一部分被植物和土壤动物 及微生物很快吸收，一部分通过物理化学及生物 化学作用逐渐从土壤中消失、转化或钝化，还有 一部分则以保留其活性的形式残留在土壤中。

95 农药在土壤中的消失途径有：吸收，迁移， 蒸发，在日光、空气、水、粘土矿物和微生物 的作用下分解、转化。 土壤温度、质地、水分含量、有机质含量及 耕作制度等对农药残留有不同程度的影响。

96 多数农药难溶于水，易被粘土和有机质吸 附，随水淋失的数量较少，所以农药大部分存 在于 20cm的表土层中。在土壤中存在着结合 态农药，用非极性有机溶剂和极性溶剂连续 提取后，仍有一部分农药残留在土壤富里酸、 胡敏酸和胡敏素里。

97 有机氯杀虫剂( 如六六六，DDT )比较稳定，
脂溶性、浸透性较强，能耐酸、耐热、挥发性 低，在土壤中不降解。无论水田、旱地、山林土 壤，甚至已多年未施用有机氯杀虫剂的茶园土壤 中，均能检出其残留量。

98 农药对农田的污染程度与作物种类、农 药使用强度有关。农药使用多、复种指数高 的土壤中农药残留量较大。果园土壤农药的 污染程度往往高于一般农田，棉田土壤污染 小于果园土壤，高于其它大田。

99 从总体而言，我国六六六残留水平依次是 果园土壤＞棉田土壤＞牧草土壤＞蔬菜土壤＞ 水稻土壤＞茶树土壤＞烟草土壤。目前六六六 和DDT等残毒期长的农药已被禁止生产和应用。

100 三氯乙醛(CCl3CHO)是很多化工产品、药物和
(二) 三氯乙醛(酸) 三氯乙醛(CCl3CHO)是很多化工产品、药物和 农药(如敌百虫)的合成原料。农药厂在生产三氯 乙醛时，用工业硫酸吸收成品中的水分，产生大 量含三氯乙醛的废硫酸。

101 这种废硫酸含三氯乙醛8～12％。用这种 废硫酸生产过磷酸钙肥料，或胡敏酸铵肥料， 肥料中的三氯乙醛含量可高达几百乃至几千 mg/kg。

102 值得注意的是，污染土壤中三氯乙醛经分 解、转化，其含量已不能检出时，作物却仍然 受害。这是因为三氯乙醛可在微生物作用下经 氧化为毒性强烈的三氯乙酸，三氯乙酸在土壤 中有较长的残留期(70～100d)。

103 三氯乙醛易与水合成水合氯醛晶体，易溶于 水和有机溶剂，酸性条件下稳定，碱性条件下易 分解。

104 水合氯醛对植物的毒害作用是破坏植物细 胞原生质的极性结构和分化，使细胞和核的分 裂、增殖作用紊乱，生长畸形，降低新陈代谢 的功能。 单子叶植物对三氯乙醛(酸)的敏感性高于 双子叶植物。

105 抗性较强的作物有甜菜、烟草、番茄 等，中等敏感的植物有棉花、苜蓿、马铃薯 等，而禾谷类、豆类作物对之最敏感。麦类 作物极为敏感。水稻、玉米的抗性略高于小 麦。

106 含三氯乙醛污染物的磷肥，可通过微生物发 酵法降解去除，使肥效得到正常发挥。浙江大学 试验证实，含三氯乙醛0.32％的磷肥与猪粪、菜 园土、草木灰、碳酸铵按1:4:4:0.4:0.2重量比混 合堆制，在pH6.5～7.0，温度40～50℃条件下发 酵1～3周，即可使三氯乙醛全部降解消失。

107 (三) 油类污染物 矿物油是各种烷烃、芳烃的混合物。随着 石油工业的发展，矿物油类在土壤环境中的污 染日益增多。

108 土壤中矿物油污染物还来自溢油事故、油 页岩矿渣、油类药剂、车辆污染，以及土壤中 的生物合成。

109 动、植物油类常伴随城镇生活污水排出，家 畜屠宰场、食品加工及油脂工业废水也富含油类， 主要成分为甘油脂和脂肪酸。

110 油类污染物可以对土壤理化性质产生影响。 油类物质的表面张力很大，土壤受污染后油类迅 速在表土层内扩散，严重阻抑土体与大气层间的 气体交换；其强烈的疏水性使土壤不易被雨水和 灌溉水湿润，降雨后易形成地表径流流失。

111 油类降解、同化过程中生成的黏稠性代 谢物可堵塞土壤孔隙，使土壤水分垂直向下 渗滤受阻。 土壤油污染后短期内物理性状虽明显变 劣，但随着油类生化降解，某些物理性状反 有所改善。

112 砂质土壤油污染(含油量6.5％)后，在生化 降解过程中，因生成对改善土壤结构有利的絮凝 状代谢物，使土壤水稳性团聚体由初始的12.9％ 增加到64.4％，容重由1.3g/cm3降至0.7g/cm3。

113 油类污染物对土壤的化学性质的效应是： 1、油类分解需消耗大量氧气，降解过程中 土壤氧化还原电位明显降低，有时甚至 降至负值。

114 2、矿物油类中C／N比极高(＞1500)，油污染的土
后者为其生存的需要，将与植物争夺有效氮。

115 3、油类对土壤氨化、硝化作用有抑制效应，不
利于氮素营养的循环与转化。土壤含油1％时， 硝酸盐生成量降低。土壤含油5％时，1周内氨 化作用降低40～50％，10d降低30～35％。

116 油类污染物可直接经植物表皮渗入细胞间 隙，并在体内进行再分配，从而导致植物蒸腾 作用，呼吸作用、光合作用受到影响。其对作 物生长发育的不利影响主要表现为：发芽出芽 率降低，生育期推迟，易倒伏，结实率下降， 抗病虫害的能力下降等。

117 随着表面活性剂的广泛应用，特别是洗涤剂 (四) 表面活性剂 的大量应用，对土壤产生不同程度的影响，甚至
污染。表面活性剂主要有三类，即阴离子型活性 剂，阳离子型活性剂和非离子型活性剂。

118 土壤中活性洗涤剂对土壤微生物有影响，一 般浓度＜100mg/kg无实质性影响，洗涤剂浓度> 500 mg/kg时，则微生物种群数降低，阴离子和 非离子型活性剂的浓度约为1000mg/kg时，土壤 真菌数减少20％。

119 土壤中非离子型洗涤剂浓度低于50mg/kg，
可提高土壤持水性能90％～189％。含阴离子型 洗涤剂＜5000mg/kg时，则可相应提高4～5倍。 洗涤剂改善土壤导水，渗水性能的作用也很显 著。浓度为80mg/kg以下时，土壤团聚性能明显 改善，但高于500mg/kg时有负效应。

120 美国加利福尼亚土壤用浓度为300mg/kg 洗涤剂处理，雨季地面径流量减少30％，土壤 侵蚀量降低90％。

121 土壤含少量(5～10mg/kg)洗涤剂对玉米和麦
类作物生长有刺激效应，有人认为应归功于洗涤 剂中N、P的营养作用，但高浓度时(50～100mg/kg) 则减产，原因是组分中Na+(含量20％～30％)的高 毒性超过了N、P的增产效果。

122 (五) 废塑料制品 近年来，城市垃圾组分中废塑料剧增，各类 农用塑料薄膜作为大棚、地膜覆盖物被广泛应 用，使土壤中废塑料制品残留率明显增加，如北 京郊县蔬菜田、花生田耕层土壤农膜残留量为 15.0～58.5kg/hm2，残留率高达40％～70％。

123 塑料类高分子有机物性质稳定，耐酸碱， 不易被微生物分解。农用塑膜残片进入土壤 后，使物理性质变劣，不利于作物生长。

124 1、有些塑料制品的添加剂中含有毒成分，抑制
种子萌发，灼伤芽苗。 2、塑料残片阻断水分运动，降低孔隙率，不利 于空气的循环、交换。 3、土壤物理性能不良, 导致作物扎根困难，吸 肥、吸水性能降低而减产。

125 三、固体废弃物 (一)工业固体废物 工业固体废弃物主要包括：冶金废渣、采矿 废渣、燃料废渣、化工废渣、建材工业废渣，以
及机械工业废弃物、食品工业废弃物、轻纺工业 的布头、纤维、染料。

126 工业废弃物成分复杂，含有重金属等有毒元 素和致癌物质。如处理不当，不但大量侵占农田， 而且长期堆积，破坏植被，有时严重污染土壤。

127 (二) 城市垃圾 随着国民经济飞速发展，人民生活水平日益 提高，城市垃圾排放量急剧上升。根据全国24个
省会城市统计，城市垃圾平均每年增长率9.6％。

128 城市垃圾来源广泛，成分极为复杂，含有 重金属及其它有害元素。如未经适当处理，长 期施用必将导致农田中重金属的超量积累，使 农产品特别是城郊菜地蔬菜重金属超标，危及 人类健康。

129 第三节 土壤组成和性质对污 染物毒性的影响

130 一、土壤组成对污染物毒性的影响 污染物进入土壤后，与各种土壤组分发生 物理的、化学的和生物的反应，主要包括吸附
解吸、沉淀溶解、络合解络、同化矿化、降解 转化等过程。

131 这些过程与土壤污染物的有效浓度有密切关 系。一般认为，土壤中污染物的水溶态或交换态 有效浓度越大，其对生物的毒性较大，而专性吸 附态、氧化物态或矿物固定态含量越高，则其毒 性越小。

132 (一) 粘土矿物的影响 土壤中的粘土矿物如层状铝硅酸盐和氧化物， 显著影响污染物吸附解吸行为及其毒性。铝硅酸 盐对重金属和离子态有机农药及氧化物对氟、钼、 砷、铬等含氧酸根的吸附，对这些污染物可起到 固定或暂时失活的减毒效应。

133 粘土矿物类型不同，影响土壤对农药的 吸附。农药被粘粒吸附后，其毒性大大降低。 土壤对农药的吸附作用不仅影响农药的迁移，
而且还减缓化学分解和生物降解速度，因而吸 附量大时，其残留量也高。

134 土壤中有机质组分对污染物毒性的影响可通过
(二) 有机质对污染物毒性的影响 土壤中有机质组分对污染物毒性的影响可通过 静电吸附和络合(整合)作用来实现。 土壤有机质与重金属的吸附主要通过其含氧功 能基进行的。羧基和酚羟基是两种腐殖酸的主要功 能基，分别占功能基总量的 50％和30％。

135 二、土壤酸碱性对污染物毒性的影响 土壤酸碱性通过影响组分和污染物的电荷特 性，沉淀溶解、吸附解吸和络合解络平衡，改变
污染物的毒性，土壤酸碱性还通过土壤微生物的 活性来改变污染物的毒性。

136 土壤溶液中的大多数金属元素(包括重金 属)在酸性条件下以游离态或水化离子态存在， 毒性较大，而在中、碱性条件下易生成难溶性 氢氧化物沉淀，毒性大为降低。

137 pH对有机污染物在土壤中的积累、转化、降
解的影响主要表现在： 1、土壤pH不同，土壤微生物群落不同，影响土壤 微生物对有机污染物的降解作用，主要包括生 物氧化和还原反应中的脱氯、脱氯化氢、脱烷 基化、芳香环或杂环破裂反应等。

138 2、通过改变污染物和土壤组分的电荷特性，改
变两者的吸附、络合、沉淀等特性，导致污 染物有效度的改变。

139 土壤氧化还原状况(Eh)是一个综合性指标，
虽主要决定于土体内水气比例，但土壤中的微生 物活动、易分解有机质含量、易氧化和易还原的 无机物质的含量、植物根系的代谢作用及土壤 pH等都与Eh关系密切，对污染物毒性有显著影 响。

140 (一）农药 有机氯农药大多在还原环境下才能加速代 谢。例如，六六六在旱地土壤中分解很慢，分 解DDT适宜的Eh值为0～-250mV，艾氏剂也只有 在Eh＜-120mV时才快速降解。

141 (二) 重金属 土壤中大多数重金属污染元素是亲硫元素， 在农田厌氧还原条件下易生成难溶性硫化物，降 低毒性和危害。土壤中低价硫S2-来源于有机质 的厌氧分解与硫酸盐的还原反应，水田土壤Eh低 于-150mV时，S2-生成量可达20mg／100g土。当 土壤转为氧化状态如落干或改旱时，难溶硫化物 逐渐转化易溶硫酸盐，其生物毒性增加。

142 粘质土上添加Cd、P和Zn的情况下，淹水5～
8周后，可能存在CdS。在土壤含Cd量相同的同类 土壤，若水稻在全生育期淹水种植，即使土壤含 Cdl00mg/kg，糙米中Cd浓度不到lmg/kg(Cd食品卫生标准)；

143 但若在幼穗形成前后，水稻田落水搁田，则 糙米含Cd量可高达5mg/kg。这是因为在土壤淹 水条件下，土壤中Cd溶出量下降与Eh下降同时 发生。 Cd的毒性降低是因为生成硫化镉的缘故。

144 第五节 土壤污染的防治

145 一、提高对保护土壤资源重要性的认识 在环境三要素中，土壤污染远远没有像 空气、水体污染那样受到人们的关注和重视。
实际上，除了土壤科学、环境科学、农学、生 态学部分科学工作者外，其它学科的学者很少 思考土壤污染及其对陆地生态系统、人类生存 带来的威胁。

146 土壤污染不被重视的原因： 首先，土壤污染具有渐进性、长期性、隐蔽 性的特点。它对动物和人体的危害则往往通过农 作物包括粮食、蔬菜、水果或牧草，即通过食物 链逐级积累危害，人们往往身处其害而不知所 害，不像大气、水体污染易被人直接觉察。

147 其次，从土壤污染的原因看，土壤污染与土 壤退化的其它类型不同。土壤沙化、水土流失、 土壤盐渍化和次生盐渍化、土壤潜育化等，是由 于人为因素和自然因素共同作用的结果。而土壤 污染除极少数突发性自然灾害如活动火山外，主 要是人类活动造成的。

148 再从土壤污染与其它环境要素污染的关系 看，大气、水体和土壤等自然地理要素的联系 是一种自然过程的结果，是相互影响，互相制 约的。土壤污染绝不是孤立的，它受大气、水 体污染的影响。

149 土壤作为各种污染物的最终聚集地，大气 和水体中污染物的 90％以上，最终沉积在土壤 中。反过来，土壤污染也将导致空气或水体的 污染。

150 二、土壤污染的防治措施 (一) 土壤污染的预防措施 西方国家都走过以资源的高消耗和环境污 染为代价的工业化过程，即“先污染后治理”的
路子。我国应该走可持续发展的道路，争取社 会经济、资源、环境的协调发展。

151 尤其对于土壤资源，一旦受污染，就很难治 理，重金属污染实际上是不可逆转的。因而土壤 资源管理更需要“先防后治，防重于治”。

152 1、执行国家有关污染物的排放标准 要严格执行有关部门颁发的污染物管理标 准，如《工业“三废”排放试行标准》(1973)，
《农药登记规定》(1982)，《农药安全使用规 定》(1982)等，并加强对污水灌溉与土地处理系 统，固体废弃物的土地处理管理。

153 2、建立土壤污染监测、预测与评价系统 以土壤环境标准和土壤环境容量为依据，定 期对辖区土壤环境质量进行监测，建立系统的档 案材料，确定优先检测的土壤污染物和测定标准 方法，按照优先污染次序进行调查、研究。

154 在开发建设项目实施前，对项目建设、投 产后土壤可能受污染的状况和程度进行预测和 评价。建立土壤污染物累积模型和土壤容量模 型，制定控制土壤污染或减缓土壤污染对策和 措施。

155 3、发展清洁生产 清洁生产工艺是不断地、全面地采用环境保 护战略，以降低生产过程对人类和环境的危害， 从原料到产品最终处理的全过程中减少“三废” 的排放量，以减轻对环境的影响。

156 (二) 污染土壤的治理措施 重金属污染土壤的治理措施 土壤中重金属的显著化学行为是不移动 性、累积性，具有不可逆性的特点。因此，对 受重金属污染土壤的治理要根据污染程度的轻 重进行改良。从降低重金属的活性，减小它的 生物有效性入手。

157 1）通过农田的水分调控，调节水田土壤Eh值
来控制土壤重金属的毒性。

158 2）施用石灰、有机物质等改良剂 重金属的毒性与土壤pH关系密切。施用石 灰使土壤pH升高，许多重金属，如Cd、Cu、Zn、 Pb等在pH＞7的碱性土壤中，形成氢氧化物沉 淀，降低了毒性。

159 向土壤施加有机物，一方面可为微生物提 供能源，促进土壤的还原进程，使重金属以硫 化物形式沉淀。另一方面有机物可提供阴离子 配位体，促使土壤溶液中的活性重金属形成络 合物和螯合物，活性降低。

160 3）客土、换土法 对于严重污染土壤采用客土或换土是一种切 实有效的方法。但此法的代价较高，对大面积治 理难以推广。

161 4）生物修复 对污染严重的土壤，尤其是那些矿山土壤 的治理，在复垦前，采用超积累植物的生物修 复技术是一个可能的方法。例如，羊齿类、铁
角蕨属植物，对土壤镉的吸收率可达10％，连 种几年，可降低土壤镉的含量。

162 2、有机物(农药)污染土壤的防治措施 对于有机物、农药污染的土壤，除合理施 用农药、采用病虫害综合防治，改进农药剂型等
以预防为主的系列技术措施外，对污染土壤的治 理应从加速土壤中农药的降解入手。

163 1）增施有机肥料，提高土壤对农药的吸附量，
减轻农药对土壤的污染。

164 2）调控土壤pH和Eh，加速农药的降解 不同有机农药降解的Eh、pH要求不同。降 解反应属氧化反应或在好氧微生物作用下发生 的降解反应，则应适当提高土壤Eh值。若降解 反应是一个还原反应，则应降低Eh值。

165 复习参考题

166 一、解释下列概念 土壤污染、土壤背景值、物理自净作用、化学 和物理化学自净作用、生物化学自净作用、土 壤环境容量

167 二、回答下列问题 1、土壤背景值主要应用于那些领域？ 2、重金属污染物都包括那些元素？ 3、农药污染土壤的主要途径有哪些？
4、农药在土壤中消失的途径有哪些？ 5、土壤污染有哪些主要类型？ 6、防治土壤污染的原则和措施有哪些？

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