環(huán)境科學(xué)概論第四章土壤環(huán)境黃榮華

1,第4章,土壤環(huán)境問題,2,4.1 土壤環(huán)境概述,4.1.1 土壤的概念和特征 土壤是位于陸地表面具有肥力的疏松層次。 土壤的本質(zhì)特征： 一是具有肥力，即具有供應(yīng)和協(xié)調(diào)植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)條件（水分和養(yǎng)分）和環(huán)境條件（溫度和空氣）的能力； 二是具有同化和代謝外界輸入物質(zhì)的能力。,3,4.1.2 土壤的組成 土壤由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)（包括土壤生物）、水分和空氣四種物質(zhì)組成。,4,1.土壤礦物質(zhì) 按成因可將土壤礦物分為：原生礦物和次生礦物. 原生礦物 是各種巖石(主要趨巖漿巖)受到程度不同的物理風(fēng)化而未經(jīng)化學(xué)風(fēng)化的碎屑物，其原來的化學(xué)組成和結(jié)晶構(gòu)造都沒有改變。 土壤中最主要的原生礦物有四類：硅酸鹽類礦物、氧化物類礦物、硫化物類礦物和磷酸鹽類礦物。 （1）硅酸鹽類礦物 長(zhǎng)石類、云母類、輝石類和閃角石類等礦物，容易風(fēng)化而釋放出K、Na、Ca、Fe、Mg和Al等元素可供植物吸收，同時(shí)形成新的次生礦物。,5,（2）氧化物類礦物 石英(SiO2)、赤鐵礦(Fe2O3)、金紅石(TiO2) 、藍(lán)晶石(Al2SiO5)等。 （3）硫化物類礦物 土壤中通常只有鐵的硫化物，即黃鐵礦和白鐵礦，二者是同質(zhì)異構(gòu)物，分子式均為Fe2S，極易風(fēng)化，成為土壤中硫元素的主要來源。 （4）磷酸鹽類礦物 土壤中分布最廣的是磷灰石，包括氟磷灰石和氯磷灰石兩種，其次是磷酸鐵、鋁以及其它磷的化合物，是土壤中無機(jī)磷的重要來源。,6,次生礦物 大多數(shù)是由原生礦物經(jīng)風(fēng)化后重新形成的新礦物，其化學(xué)組成和構(gòu)造都有所改變而不同于原來的原生礦物。 土壤中次生礦物可分為：簡(jiǎn)單鹽類、三氧化物類和次生鋁硅酸鹽類。 (1)簡(jiǎn)單鹽類 如方解石(CaCO3)、白云石(Ca、Mg（CO3）2)、石膏(CaSO42H2O)等，是原生礦物化學(xué)風(fēng)化的最終產(chǎn)物，結(jié)晶構(gòu)造都較簡(jiǎn)單，常見于干早和半干旱地區(qū)的土壤。,7,(2)三氧化物 如針鐵礦(Fe2O3H2O)、褐鐵礦（2Fe2O3 3H2O）等，是硅酸鹽類礦物徹底風(fēng)化的產(chǎn)物，常見于濕熱的熱帶和亞熱帶地區(qū)的土壤中，特別是基性巖(玄武巖、安山巖和石灰墻)上發(fā)育的土壤中含量最多。 （3）次生硅酸鹽類 由長(zhǎng)石等原生硅酸鹽礦物風(fēng)化后形成，是構(gòu)成土壤粘粒的主要成分，故又稱粘土礦物或粘粒礦物。可細(xì)分為伊利石、蒙脫石和高嶺石。 在土壤形成過程中，原生礦物以不同的數(shù)量與土壤中的次生礦物混合存在，成為土壤礦物質(zhì)。,8,2、土壤有機(jī)質(zhì) 土壤有機(jī)質(zhì)包括： 非腐殖質(zhì)，包括動(dòng)植物殘?bào)w的組成部分以及有機(jī)質(zhì)分解的中間產(chǎn)物，主要為碳水化合物和含氮化合物。我國(guó)各主要土壤表土中碳水化合物的含量約占有機(jī)質(zhì)總量的15-27%，主要是微生物來源的多糖混合物，小部分為植物纖維。土壤中已知的含氮化合物主要是結(jié)合態(tài)的氨基酸和氨基糖。 土壤腐殖質(zhì)，是土壤特有的有機(jī)物質(zhì)，是土壤有機(jī)質(zhì)的主體，主要是動(dòng)植物殘?bào)w通過微生物作用，發(fā)生復(fù)雜轉(zhuǎn)化而成，主要為胡敏酸和富里酸。,9,3、土壤中的水分,10,4、土壤中的空氣 土壤孔隙中所存在的各種氣體的混合物稱為土壤空氣。 以O(shè)2、N2、CO2及水汽等為主要成分; 其次由于土壤進(jìn)行生物化學(xué)作用產(chǎn)生的氣體。如H2S、NH3、NO2、CO等; 另外一些醇類、酸類以及其它揮發(fā)性物質(zhì)通過揮發(fā)作用也進(jìn)入土壤。,11,4.1.3 土壤的分層,土壤從上到下通常分為A、B、C、D四層： A層（淋溶層）：厚度在10厘米左右，含有豐富的有機(jī)物和腐殖質(zhì)； B層（淀積層）：由上層土淋濾出來的有機(jī)物、鹽類、以及粘土顆粒組成； C層（母質(zhì)層）：風(fēng)化的成土母巖組成。 D層（原始層）：為未風(fēng)化的基巖。,12,4.1.4 土壤的性質(zhì) 1.土壤是一個(gè)多相的疏松多孔體 土壤中的腐殖質(zhì)和粘粒通過Ca2+ 、Mg2+聯(lián)接作用形成微團(tuán)粒，繼而形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，在團(tuán)粒結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有較多的毛細(xì)管空隙，而在團(tuán)粒和團(tuán)粒之間具有較大的非毛細(xì)管空隙，這些構(gòu)成空氣和水分的通道。 2.土壤膠體及其吸附特性 土壤膠體是土壤中顆粒直徑小于1微米或2微米的微細(xì)固體顆粒，是由礦物質(zhì)微粒、腐殖質(zhì)、鋁、鐵、錳、硅和含水氧化物組成。,13,土壤膠體的種類 （1）無機(jī)膠體 主要是細(xì)顆粒的粘土微粒，包括粘土礦物中的高嶺石、伊利石等以及鐵、鋁、錳水合氧化物。 （2）有機(jī)膠體 主要是腐殖質(zhì)和生物活動(dòng)的產(chǎn)物，它是高分子有機(jī)物，具有極大的表面積，吸附作用強(qiáng)。 （3）有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體 是由土壤中一部分礦物膠體和腐殖質(zhì)膠體結(jié)合在一起所形成的。這種膠體的特點(diǎn)是比表面減少；形成穩(wěn)定的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，能改善水、肥、氣、熱的狀況。,14,土壤膠體的性質(zhì)： 帶電荷：一方面由于表面基團(tuán)解離或吸附離子而帶電荷；另一方面，膠體內(nèi)部的電荷不平衡表現(xiàn)出來的表面電荷。 吸附作用：由于其顆粒細(xì)小，所以表面積大，產(chǎn)生吸附作用。 （1）機(jī)械吸附：土壤膠體能把大于孔隙的物質(zhì)阻留，小于孔隙的顆粒也能阻留在土壤中。機(jī)械吸附對(duì)不溶性顆粒物的作用最為明顯。 （2）物理吸附：是指土壤膠體顆粒對(duì)分子態(tài)物質(zhì)的吸附作用。 （3）物理-化學(xué)吸附：是指土壤膠體對(duì)土壤溶液中離子態(tài)物質(zhì)的保蓄作用。,15,吸附作用是使許多金屬離子和分子從不飽和溶液中轉(zhuǎn)入固相的主要途徑。 土壤膠體對(duì)重金屬粒子的吸附作用具有雙重效果，一是使它們不易被植物吸收，暫時(shí)退出生物圈的小循環(huán)；另一方面卻使它們長(zhǎng)期滯留在農(nóng)田內(nèi)，并隨時(shí)間的推移而富集，很難讓它們通過地下滲水、水田放水等途徑離開土壤，最終還是只有讓植物吸收，危及生物圈。,16,3.土壤酸堿性和土壤緩沖性 （1）土壤酸堿性的產(chǎn)生 土壤酸性的產(chǎn)生主要有以下幾個(gè)途徑： 首先，植物根系活動(dòng)以及土壤中有機(jī)質(zhì)的分解產(chǎn)生的有機(jī)酸和大量的CO2，以及某些微生物產(chǎn)生的礦質(zhì)酸，都是土壤溶液中H+的來源； 其次，當(dāng)土壤膠體上吸附的H+達(dá)到一定的數(shù)量后，粘粒礦物的晶格遭到破壞，使粘粒礦物中的鋁被溶解出來，溶液中出現(xiàn)了活性鋁，水解后釋放出H+ ；,17,第三，膠體上吸附的H+和Al3+ 、 Fe3+被其他陽離子代換到溶液中而使土壤成酸性。 土壤堿性的產(chǎn)生 土壤堿性主要來自土壤中大量存在的堿金屬，如鉀、鈉、鈣、鎂的碳酸鹽和重碳酸鹽的水解。土壤pH在7.5-8.5之間時(shí)，主要由于含有的CaCO3水解所致；pH8.5時(shí)土壤中可能含有Na2CO3 。 （2）土壤酸堿性的表示 土壤酸堿性的主要指標(biāo)是pH值，pH越小，表示土壤的酸性越強(qiáng)，堿性越弱。大部分土壤的PH值在4.5-9.5之間，其中6.5-7.5為中性。,18,（3）土壤的緩沖性 指土壤抵制pH值改變的能力。土壤中起緩沖作用的主要因素是土壤膠體上吸附的陽離子。 H+ 、 Al3+ 和Fe3+的存在可以緩沖堿，其他陽離子可以緩沖酸。土壤緩沖能力越大，對(duì)酸堿污染物質(zhì)的容納量就越大。 一般土壤緩沖能力的大小順序是：腐殖質(zhì)土粘土砂土。 土壤酸堿度的影響： 影響土壤中微生物的活性和有機(jī)污染物的分解； 影響土壤中物質(zhì)的存在形態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律； 影響?zhàn)B分的有效性和植物的生長(zhǎng)發(fā)育。,19,4、土壤的氧化還原性 土壤中的主要氧化劑：氧氣、NO3-離子和高價(jià)金屬離子； 土壤中的主要還原劑：有機(jī)質(zhì)和低價(jià)金屬離子。 土壤中植物的根系和土壤生物也是土壤發(fā)生氧化還原反應(yīng)的重要參與者。 影響： 影響土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的狀態(tài)和有效性。 影響元素離子的價(jià)態(tài)、從而影響其遷移、轉(zhuǎn)化。,20,21,4.1.5 土壤環(huán)境元素背景值和土壤環(huán)境容量,1.土壤環(huán)境元素背景值 土壤環(huán)境元素背景值，簡(jiǎn)稱土壤環(huán)境背景值，是指未受或很少受人類活動(dòng)特別是人為污染影響的土壤化學(xué)元素的自然含量。 不同土壤類型的土壤環(huán)境背景值差別較大，它是統(tǒng)計(jì)性的范圍值、平均值或中位值，而不是一個(gè)簡(jiǎn)單的確定值。 土壤環(huán)境背景值是我們研究土壤環(huán)境污染、土壤生態(tài)和進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和管理、確定土壤環(huán)境容量、環(huán)境基準(zhǔn)、制定土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)時(shí)重要的參考標(biāo)準(zhǔn)或本底值。,22,2.土壤環(huán)境容量 土壤環(huán)境容量，是指在人類生存和自然生態(tài)不致受害的前提下，土壤環(huán)境所能容納的污染物的最大負(fù)荷量。 在一定土壤環(huán)境單元和一定時(shí)限內(nèi)遵循環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，既維持土壤生態(tài)系統(tǒng)的正常結(jié)構(gòu)和功能、保證農(nóng)產(chǎn)品生物學(xué)產(chǎn)量和質(zhì)量，也不致使環(huán)境系統(tǒng)超過受污染時(shí)土壤環(huán)境能容納污染物的最大負(fù)荷量。 土壤環(huán)境容量是制定土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。,23,4.1.6 土壤在地球表層環(huán)境系統(tǒng)中的地位和作用,土壤是地球表層環(huán)境系統(tǒng)的一個(gè)重要組成要素。由于土壤圈在地球表層環(huán)境系統(tǒng)中位于大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈的界面結(jié)合地帶，是無機(jī)界和有機(jī)界聯(lián)系的紐帶，是地球表層環(huán)境系統(tǒng)中物質(zhì)與能量遷移和轉(zhuǎn)化的重要環(huán)節(jié)。 土壤不僅是維持地球上大多數(shù)動(dòng)物、植物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，也是人類生存和發(fā)展必需的條件。,24,4.2 土壤污染和土壤自凈,4.2.1 土壤污染的概念 土壤污染是指污染物質(zhì)通過多種途徑進(jìn)入土壤，其數(shù)量和速度超出了土壤的容納能力和土壤的凈化速度，引起土壤的性質(zhì)、組成及性狀等發(fā)生變化，并導(dǎo)致土壤的自然功能失調(diào)，土壤質(zhì)量惡化，從而影響植物的正常生長(zhǎng)和發(fā)育，以致在植物體內(nèi)積累，使作物產(chǎn)量和質(zhì)量下降，最終影響人體健康的現(xiàn)象。,25,固體廢物的堆放，嚴(yán)重污染土壤,26,27,28,29,30,全國(guó)現(xiàn)有沙化土地一百七十四點(diǎn)三萬平方公里，占國(guó)土面積的百分之十八點(diǎn)二。據(jù)專家測(cè)算，中國(guó)每年因土地沙化造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)五百四十億元，直接或間接影響近四億人口的生存、生產(chǎn)和生活。,31,因水土流失造成退化、沙化、堿化草地約100萬平方公里，占我國(guó)草原總面積的50%。,32,由于暴雨集中，植被稀疏，土壤抗蝕性差，使黃河中游黃土高原成為我國(guó)水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)。黃土高原嚴(yán)重的水土流失使黃河成為馳名世界的多泥沙河流。,33,4.2.2 污染源 土壤污染源來源及其廣泛途徑 人類把土壤作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)對(duì)象和獲得生命能源的生產(chǎn)基地，為了提高農(nóng)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量，要向農(nóng)田中施用化肥和農(nóng)藥，要進(jìn)行水利灌溉，這樣使污染物質(zhì)進(jìn)入土壤，并隨之積累起來，這是土壤污染的重要發(fā)生途徑； 土壤歷來就作為廢物（垃圾、廢渣和污水等）的堆放、處置和處理場(chǎng)所，使大量有機(jī)和無機(jī)污染物質(zhì)隨之進(jìn)入土壤，這是造成土壤污染的重要途徑； 土壤環(huán)境是個(gè)開放系統(tǒng)，不斷地進(jìn)行物質(zhì)和能量交換，大氣、水體或生物體中的污染物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化而進(jìn)入土壤，使土壤遭受污染。,34,污染源分類 自然污染源：自然界中某些礦床或物質(zhì)富集中心周圍由于自然擴(kuò)散使附近土壤中某些物質(zhì)的含量超出土壤正常含量的范圍，造成土壤污染。 人為污染源： 工業(yè)污染源：直接由工業(yè)“三廢”引起的土壤污染； 農(nóng)業(yè)污染源：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)本身產(chǎn)生的，如化肥、農(nóng)藥和農(nóng)用地膜等的施用（使用）造成的； 生活污染源：是指含有致病的各種病原微生物和寄生蟲的生活污水、醫(yī)院污水、垃圾以及被病原菌污染的其他水體等，它們是造成土壤環(huán)境生物污染的重要污染源。,35,4.2.3 土壤污染物 輸入土壤環(huán)境中的足以影響土壤環(huán)境正常功能，降低作物的產(chǎn)量和生物學(xué)質(zhì)量，有害于人體健康的物質(zhì)。 化學(xué)污染物 有機(jī)污染物 其中數(shù)量較大而又比較重要的是化學(xué)農(nóng)藥，化學(xué)農(nóng)藥的種類繁多，主要分為有機(jī)氯和有機(jī)磷兩大類，主要有： 有機(jī)氯類：如DDT、六六六、艾氏劑、狄氏劑等； 有機(jī)磷類：馬拉硫磷、對(duì)硫磷、敵敵畏等； 氨基甲酸脂類：其中有除草劑和殺蟲劑 苯氧羧酸類：主要有除草劑如2，4-D、2，4-T等； 苯酰胺類：全部為除草劑,36,其他有機(jī)污染物：酚類物質(zhì)、石油、稠環(huán)芳烴、有機(jī)洗滌劑等 無機(jī)污染物 重金屬污染物如Hg As Cd Pb Cr Cu Zn 等以及有害的氧化物、酸、堿、鹽、氟等； 過量的氮和磷植物營(yíng)養(yǎng)元素； 物理污染物 來自工廠、礦山的固體廢物如尾礦、廢石、粉煤灰和工業(yè)垃圾等。 放射性污染物 如：銫、鍶等放射性元素為主 生物污染物 各種帶病菌如腸細(xì)菌、破傷風(fēng)桿菌、腸寄生蟲、結(jié)核桿菌等的污染物，包括城市垃圾、醫(yī)院廢水、廢物及廄肥等。,37,4.2.4 土壤污染的類型 1、水質(zhì)污染型 工業(yè)廢水、城市生活廢水和受污染的地面水體，通過灌溉污染土壤。 2、大氣污染型 大氣中的二氧化硫、氮氧化合物和顆粒物通過沉降和降水污染土壤。 3、固體廢物污染型 工礦業(yè)廢物、污泥和城市垃圾等的污染。 4、農(nóng)業(yè)污染型 化肥、農(nóng)藥、城市垃圾堆肥、污泥等引起的污染。 5、綜合污染型 由多源污染造成。,38,4.2.5 土壤污染的特點(diǎn) 1、土壤污染具有隱秘性和滯后性； 2、土壤污染的易積累性； 3、土壤污染具有不可逆轉(zhuǎn)性和長(zhǎng)期性； 4、土壤污染的難治理性。 4.2.6 土壤污染的危害 1、土壤污染導(dǎo)致嚴(yán)重的直接經(jīng)濟(jì)損失； 2、土壤污染導(dǎo)致食物品質(zhì)不斷下降； 3、土壤污染影響植物生長(zhǎng)發(fā)育和危害人體健康； 4、污染污染會(huì)導(dǎo)致環(huán)境問題。,39,4.2.7 土壤的自凈能力 概念：是指進(jìn)入土壤的物質(zhì)，通過稀釋、擴(kuò)散、揮發(fā)、淋洗、吸附、生物和化學(xué)降解等過程降低濃度或毒性的現(xiàn)象。 1.物理凈化作用 難溶性固體污染物被土壤機(jī)械阻留，可溶性污染物可被土壤水分稀釋或被土壤固相表面吸附，可揮發(fā)或轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)的污染物的污染物還可遷移入大氣。 實(shí)質(zhì)：污染物的遷移（不能從自然環(huán)境中消除）,40,2.物理化學(xué)凈化作用 是指污染物的陰陽離子與土壤膠體上原來吸附的陰陽離子的交換吸附作用。 土壤膠體主要帶負(fù)電荷，故對(duì)帶正電荷的污染物凈化能力較強(qiáng)。增加土壤膠體含量可相應(yīng)提高凈化能力。增加pH，有利于污染物陽離子凈化，反之，有利于污染物陰離子凈化。 物理化學(xué)凈化作用不能消除污染物，故只能相對(duì)減輕危害；物理化學(xué)凈化作用是暫時(shí)的、不穩(wěn)定的；物理化學(xué)凈化作用是污染物在土壤環(huán)境中的積累過程，將產(chǎn)生嚴(yán)重的潛在威脅。,41,3.化學(xué)凈化作用 污染物在土壤中經(jīng)凝聚與沉淀反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、配合-螯合反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)、水解、分解和化合反應(yīng)，或光化學(xué)降解作用等轉(zhuǎn)化成難溶性、難解離性物質(zhì)而減小危害程度和毒性，或分解為無毒物質(zhì)或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用。 化學(xué)降解和光化學(xué)降解作用可將污染物降解為無毒物，而從土壤環(huán)境中消除，但多氯聯(lián)苯、稠環(huán)芳烴、有機(jī)氯農(nóng)藥等性質(zhì)穩(wěn)定的化合物則難以凈化。 其他化學(xué)凈化作用只能暫時(shí)降低污染物在土壤溶液中的濃度，或暫時(shí)減小其活性和毒性，起到一定的減緩作用，不能將污染物從土壤環(huán)境中消除如重金屬。,42,4.生物凈化作用 污染物在土壤中被生長(zhǎng)在土壤中的植物吸收、動(dòng)物和微生物吞食，或在生物體內(nèi)酶或分泌酶的催化下降解為危害程度小或無毒物質(zhì)的現(xiàn)象。 生物降解作用是土壤環(huán)境自凈作用的主要途徑。（1）纖維素、淀粉等轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和 H2O；蛋白質(zhì)、多肽、核酸等轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3、CO2和 H2O；有機(jī)磷化合物釋放出無機(jī)磷酸等。這些維系自然的C、N、P循環(huán)。（2）降解各種其他有機(jī)物為無毒的殘留物和CO2 。（3）降低無機(jī)污染物的活性和毒性。 土壤水分適宜，溫度30左右，通氣良好，電勢(shì)較高pH偏中性到堿性，碳氮比在20:1左右，有利于天然有機(jī)物的降解。,43,4.3.1 重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化 1、物理遷移 溶解部分隨水遷移至地面水體； 在顆粒內(nèi)或吸附于土壤膠體表面可隨水機(jī)械搬移或隨風(fēng)機(jī)械搬運(yùn)。 2、物理化學(xué)遷移和化學(xué)遷移 土壤環(huán)境中的重金屬污染物以離子交換吸附和土壤膠體相結(jié)合； 以配合-螯合等形式和土壤膠體相結(jié)合； 發(fā)生溶解與沉淀作用。,4.3 土壤污染物的遷移轉(zhuǎn)化,44,3.生物遷移 植物通過根系從土壤中吸收某些化學(xué)形態(tài)的重金屬，并在植物體內(nèi)積累 該遷移途徑不僅受到重金屬總量和形態(tài)、土壤環(huán)境狀況等的影響，還受到根際微區(qū)氧化還原屏障、pH值屏障和根系分泌物的影響。 土壤微生物的吸收 土壤微生物對(duì)重金屬的固定和活化受微生物胞外配合作用、胞外沉淀作用和金屬的微生物轉(zhuǎn)化的影響。 土壤動(dòng)物啃食重金屬含量較高的表土 受污染的生物殘?bào)w可將重金屬重新歸還給土壤。,45,4.3.2 幾種主要重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化 （1）汞的遷移轉(zhuǎn)化 土壤中有金屬汞、無機(jī)汞和有機(jī)汞，按其存在形態(tài)有離子吸附和共價(jià)吸附的汞、可溶性汞（HgCl2）、難溶性汞（如HgHPO4 、HgCO3 、HgS）。 影響汞遷移轉(zhuǎn)化的因素主要有： 吸附劑的種類： 粘土礦物對(duì)HgCl2的吸附順序是：伊利石蒙脫石高嶺石；對(duì)醋酸汞的吸附作用：蒙脫石水鋁英石高嶺石。 Hg2+、Hg22+可被帶負(fù)電的土壤膠體吸附，HgCI3-等可被帶正電的膠體所吸附，而土壤中有機(jī)膠體對(duì)汞的吸附比粘土礦物、氧化物高得多。,46,pH也影響膠體對(duì)汞的吸附，在pH值在18范圍內(nèi)，吸附量隨pH 值增高而增大。 除沙土和土層極薄的耕地外，汞絕大部分積累在耕層土壤，不易向深層遷移。 汞的氧化還原狀態(tài) 土壤中汞有三種價(jià)態(tài)：0、+1、+2，在還原條件下，Hg2+可還原為Hg0。Hg2+在含有 H2S的還原條件下，將生成極難溶的硫化汞。當(dāng)氧氣充足時(shí)，HgS又可慢慢氧化為亞硫酸鹽和硫酸鹽，使HgS轉(zhuǎn)化為Hg2+。,47,有機(jī)汞和無機(jī)汞之間的轉(zhuǎn)化,有機(jī)汞之間的轉(zhuǎn)化： 在堿性環(huán)境和無機(jī)氮存在時(shí)有利于A轉(zhuǎn)化，在酸性介質(zhì)中二甲基汞不穩(wěn)定分解為甲基汞。,A在酸性介質(zhì)中，烷氧烷基汞很不穩(wěn)定，易分解； B表示有機(jī)汞分解成無機(jī)汞； C表示厭氧或好氧條件下可以通過生物或化學(xué)合成途徑合成甲基汞。,48,植物對(duì)汞的吸收和累積與土壤汞的含量關(guān)系 實(shí)驗(yàn)證明：水稻生長(zhǎng)的“汞米”和“土汞”之間生物吸收富集系數(shù)為0.01。 汞在作物不同部位的累積順序?yàn)楦~莖種子。 不同作物對(duì)汞的吸收和積累能力是不同的，在糧食作物中的順序?yàn)椋核居衩赘吡恍←湣?49,4.3.3 農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化 所謂“農(nóng)藥”是泛指農(nóng)業(yè)和林業(yè)上用來防治農(nóng)作物病蟲害和調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)所施加藥劑的總稱，主要有殺蟲劑、除草劑、殺真菌劑等。 1、主要農(nóng)藥類型 有機(jī)氯類農(nóng)藥 該類農(nóng)藥是含氯的有機(jī)化合物，主要的有DDT、六六六、氯丹、毒殺芬、艾氏劑、狄氏劑和異狄氏劑等，這類農(nóng)藥的特點(diǎn)是：化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在環(huán)境中殘留時(shí)間長(zhǎng)，短期內(nèi)不易分解，脂溶性高，易在脂肪中積累。 通過食物鏈進(jìn)入人體的有機(jī)氯農(nóng)藥能在肝、腎、心臟等組織中蓄積。蓄積的殘留農(nóng)藥也能通過母乳排出，或轉(zhuǎn)入卵蛋等組織，影響后代。,50,有機(jī)磷類農(nóng)藥 有機(jī)磷農(nóng)藥大部分視磷酸的酯類或酰胺類化合物，按結(jié)構(gòu)可分為：磷酸酯，如敵敵畏等；硫代磷酸酯，如樂果、對(duì)硫磷等；膦酸酯和硫代膦酸酯，如敵百蟲等；磷酰胺和硫代磷酰胺類，如甲胺磷等 一般有劇烈毒性，但易于分解，在環(huán)境中殘留時(shí)間短，在動(dòng)植物體內(nèi)受酶的作用，磷酸酯進(jìn)行分解不易蓄積，所以常被認(rèn)為是較安全的一種農(nóng)藥。有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)昆蟲及哺乳類動(dòng)物均可呈現(xiàn)毒性，阻礙其一些生理作用，使之致死。所以，在短期內(nèi)有機(jī)磷類農(nóng)藥的環(huán)境污染毒性引起動(dòng)物的致癌、致突變作用。 氨基甲酸酯類農(nóng)藥 該類農(nóng)藥在環(huán)境中易分解，在動(dòng)物體內(nèi)也能迅速代謝，而代謝產(chǎn)物的毒性多數(shù)低于其本身的毒性，因此，屬于低殘留的農(nóng)藥。,51,3、農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化 土壤對(duì)化學(xué)農(nóng)藥的吸附作用 土壤對(duì)農(nóng)藥的吸附作用有物理吸附、物理化學(xué)吸附、借氫鍵或配位鍵與膠體結(jié)合、與粘土礦物構(gòu)成復(fù)合體等，其中主要是物理化學(xué)吸附（離子交換吸附）。 土壤膠體對(duì)離解為有機(jī)陽離子的農(nóng)藥吸附的順序是：有機(jī)膠體蛭石蒙脫石伊利石綠泥石高嶺石 解離為陰離子的有機(jī)農(nóng)藥可被帶正電荷的土壤膠體吸附如磚紅壤。 土壤膠體對(duì)某些農(nóng)藥具有選擇性吸附作用。 同一類型的農(nóng)藥，分子愈大，吸附能力愈強(qiáng)，在溶液中，溶解度小的農(nóng)藥，土壤對(duì)其吸附能力也愈強(qiáng)。,52,化學(xué)農(nóng)藥向大氣與水體的遷移 進(jìn)入土壤中的農(nóng)藥，在被土壤固相物質(zhì)吸附的同時(shí)，還通過氣體揮發(fā)，隨水淋溶，為生物體吸收，進(jìn)而導(dǎo)致大氣，水體和生物污染。 化學(xué)農(nóng)藥揮發(fā)作用的大小，主要決定于農(nóng)藥本身的溶解度和蒸汽壓以及土壤的濕度、溫度，影響土壤孔隙的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)條件。土壤中農(nóng)藥向大氣擴(kuò)散是大氣農(nóng)藥污染的主要途徑。 農(nóng)藥的水遷移方式有兩種：一是直接溶于水中；二是被吸附于土壤固體細(xì)粒表面上隨水分移動(dòng)而進(jìn)行機(jī)械遷移。農(nóng)藥對(duì)地下水的污染作用不大，受土壤侵蝕作用的影響，大部分農(nóng)藥通過地表徑流流入地面水體，造成地表水體污染。,53,化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的降解作用 農(nóng)藥在土壤中的降解包括光化學(xué)降解、化學(xué)降解和微生物降解等。 光化學(xué)降解是指土壤表面受太陽輻射和紫外線等作用而引起的農(nóng)藥中的C-C、C-H、C-O、C-N等鍵斷裂，形成激發(fā)態(tài)分子，從而發(fā)生光化學(xué)降解。 化學(xué)降解是指土壤中的農(nóng)藥發(fā)生水解、氧化、異構(gòu)化和離子化等而降解，可分催化反應(yīng)和非催化反應(yīng)?；瘜W(xué)降解以水解和氧化最為重要。 微生物降解是通過微生物的生命活動(dòng)對(duì)農(nóng)藥分解而最后消失，是農(nóng)藥在土壤中的主要降解過程，是對(duì)農(nóng)藥的最徹底凈化，主要有脫氯作用、氧化還原作用、脫烷基作用、水解作用、環(huán)裂解作用等。,54,土壤微生物對(duì)農(nóng)藥的降解，是土壤對(duì)農(nóng)藥最徹底的凈化，但各種農(nóng)藥的性質(zhì)和降解過程是很復(fù)雜的，有些劇毒農(nóng)藥，一經(jīng)降解就失去了毒性，而另一些農(nóng)藥，雖然自身的毒性并不大，但它們的分解產(chǎn)物毒性很大；還有些農(nóng)藥，其本身和代謝產(chǎn)物都有較大的毒性，所以，在評(píng)價(jià)某一農(nóng)藥是否對(duì)環(huán)境有污染的時(shí)候，不僅要看藥劑本身的毒性，而且還要注意代謝產(chǎn)物是否有潛在的危害。,55,4、化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的殘留 農(nóng)藥在土壤中的存留時(shí)間用半衰期和殘留期來表示。 半衰期是指進(jìn)入土壤中農(nóng)藥因降解等原因使其濃度減少一半所需要的時(shí)間； 殘留期是指土壤中的農(nóng)藥因降解等原因含量減少75%-100%所需要的時(shí)間。 有機(jī)氯農(nóng)藥在土壤中殘留時(shí)間最長(zhǎng)，可有幾年至二三十年；均三氮雜苯類、取代脲類和苯氧乙酸類除草劑，殘留期在幾個(gè)月至一年左右；有機(jī)磷和氨基甲酸酯類以及一些殺菌劑的殘留時(shí)間一般為幾天或幾周，在土壤中很少積累。,56,農(nóng)藥殘留與土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、酸堿度、水分含量、土壤微生物群落等多種因素有關(guān)。 殘留時(shí)間：有機(jī)質(zhì)土壤沙壤粉砂壤黏壤 土壤pH值較高時(shí)，一般農(nóng)藥的消失速度均較快 土壤水分適宜、溫度較高時(shí)，農(nóng)藥殘留期相對(duì)較短。 各種農(nóng)藥在土壤中的殘留時(shí)間的長(zhǎng)短，對(duì)于環(huán)境保護(hù)和植物保護(hù)工作者來說是不同的，從環(huán)境保護(hù)角度看，各種農(nóng)藥的殘留期越短越好，以免造成環(huán)境污染。但從植物保護(hù)角度來說，如果殘留期太短，就難以達(dá)到理想的殺蟲，治病、滅草的效果。,57,4.4 土壤污染防治,“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的環(huán)境保護(hù)方針。 一、控制和消除土壤污染源 控制和消除工業(yè)“三廢”排放 加強(qiáng)土壤污灌區(qū)的監(jiān)測(cè)和管理 合理使用化肥和農(nóng)藥 增加土壤容量和提高土壤凈化能力,58,二、土壤污染的治理和修復(fù)措施,物理改良法 重金屬污染物大多富集于地表或耕作層內(nèi)，采用排土（挖去污染土層）、客土（用非污染客土覆蓋于污染土之上）法可獲得理想效果。但是此法需耗費(fèi)大量勞動(dòng)力且需要有豐富的客土來源，排出的污染土壤亦需要妥善處理以防造成二次污染。因此，這種方法只適用于小面積污染土地。,59,化學(xué)改良劑法 通過向土壤施加化學(xué)抑制劑可以改變有毒物質(zhì)在土壤中的遷移方向，使其被淋洗或轉(zhuǎn)化為難溶性物質(zhì)以減少被作物吸收的機(jī)會(huì)。 但這種方法只能起到臨時(shí)性抑制作用，時(shí)間過長(zhǎng)常會(huì)引起污染物積累，在條件變化時(shí)污染物可再次轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)，因而只適用于污染較輕的地區(qū)。常用的化學(xué)抑制劑有石灰、磷酸鹽、硅酸鈣等。,60,生物改良措施 利用生物的吸收轉(zhuǎn)化消除土壤中的污染物。 （1）種植某些非食用的、吸收重金屬能力強(qiáng)的植物來逐步降低土壤重金屬含量，以恢復(fù)土壤環(huán)境質(zhì)量。如羊齒類鐵角蕨屬的一種植物對(duì)土壤中鎘（Cd）的吸收率可達(dá)10，連續(xù)種植可明顯降低土壤的含鎘量。 （2）利用特種微生物修復(fù)被有機(jī)物質(zhì)污染的土壤。日本學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，土壤中紅酵母和蛇皮蘚菌對(duì)劇毒性的聚氯聯(lián)苯的降解率分別高達(dá)40和30。 （3） 利用土壤動(dòng)物（如蚯蚓）降低污染和改良土壤。蚯蚓不僅能翻耕土壤、改良土壤，而且還能處理農(nóng)藥、重金屬等有害物質(zhì)。因此可以通過專門放養(yǎng)和收集蚯蚓以降解和消除土壤中的污染物。,61,控制土壤氧化還原狀況 控制土壤氧化還原狀況，也是減輕重金屬污染危害的重要措施。據(jù)研究，在水稻抽穗到成熟期，無機(jī)成分大量向穗部轉(zhuǎn)移，淹水可明顯地抑制水稻對(duì)鎘的吸收，落干則促進(jìn)水稻對(duì)鎘的吸收。 改變耕作制度 通過土壤耕作改變土壤環(huán)境條件，可消除某些污染物的危害。 增施有機(jī)肥，改良沙性土壤 有機(jī)膠體和黏土礦物對(duì)土壤中重金屬和農(nóng)藥有一定的吸附力。因此，增加土壤有機(jī)質(zhì)，改良沙性土壤，能促進(jìn)土壤對(duì)有毒物質(zhì)的吸附作用，是增加土壤環(huán)境容量、提高土壤自凈能力的有效措施。,62,4.5 固體廢棄物及其處理,63,一、 固體廢棄物概述,1、概念 固體廢物：簡(jiǎn)稱廢物，又稱固體廢棄物或固體遺棄物，是指在生產(chǎn)建設(shè)、日常生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的污染環(huán)境的固態(tài)、半固態(tài)廢棄物質(zhì)。 中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法中的定義：是指在生產(chǎn)、生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的喪失原有利用價(jià)值或者雖未喪失利用價(jià)值但被拋棄或者放棄的固態(tài)、半固態(tài)和置于容器中的氣態(tài)的物品、物質(zhì)以及法律、行政法規(guī)規(guī)定納入固體廢物管理的物品、物質(zhì)。,64,2、固體廢棄物的來源、分類和特點(diǎn) 2.1 來源,65,66,67,2.2 固體廢棄物的特點(diǎn) （1）資源性 固體廢物是“放在錯(cuò)誤地點(diǎn)的原料”，可再次利用固體廢棄物代替天然原料。 （2）污染的“特殊性” 固體廢物通過水、氣和土壤污染環(huán)境，是水、氣、土壤污染的“源頭”。 污染經(jīng)治理后生成“新的固體廢物”，如不進(jìn)行徹底治理，又會(huì)成為新的“污染源”。,68,（3）危害性 侵占土地，污染土壤 據(jù)估算，每堆積1萬噸廢物，占地約需1畝。工業(yè)廢渣及污泥中的有毒化學(xué)物質(zhì)、醫(yī)院、屠宰廠礦廢棄物中的病原菌因廢物堆放而帶入土壤，使土壤遭受污染。在被污染的土壤上種植農(nóng)作物，不但使土壤肥力下降，而且使作物吸收、富集有毒物質(zhì)，然后通過食物影響人的健康。,69,污染水體 ，淤塞水域 進(jìn)入水體的途徑：垃圾、廢渣隨雨水徑流而進(jìn)入地面水體；垃圾、廢渣中的滲漏水，通過土壤進(jìn)入地下水體；細(xì)顆粒的垃圾、廢渣還能隨風(fēng)飄揚(yáng)落入地面水體，有些城市竟將垃圾、廢渣直接倒入湖泊、河流或海洋造成更嚴(yán)重的污染。固體廢棄物造成的水體污染是非常嚴(yán)重的。,70,污染大氣 進(jìn)入途徑：某些有機(jī)物在微生物分解過程中發(fā)生惡臭；細(xì)顆粒的廢棄物、運(yùn)輸和處理廢渣過程中產(chǎn)生的有害氣體和粉塵，都可隨風(fēng)飄散；工業(yè)廢棄物煤矸石含全硫量達(dá)1.5%時(shí)會(huì)自燃，達(dá)3%以上就會(huì)發(fā)火，放出大量的二氧化硫。,71,影響環(huán)境衛(wèi)生和視覺衛(wèi)生，傳播疾病 不少固體廢棄物和垃圾含有毒有害物質(zhì)以及病原體，除通過水、氣的媒介傳播外，還通過生物來傳播。目前我國(guó)90%以上的糞便、垃圾未經(jīng)無害化處理，直接傾倒，而且醫(yī)院、傳染病院的糞便、垃圾也混入普通糞便、垃圾之中，廣泛傳播肝炎、腸炎、痢疾以及各種蠕蟲病（寄生蟲?。┑?。 浪費(fèi)人力、財(cái)力和資源,72,二、 固體廢物的處理 1、預(yù)處理 分選作業(yè)之前的預(yù)處理，主要包括篩分、分級(jí)、破碎和粉磨等，使廢物單體分離或分成適當(dāng)?shù)募?jí)別，更利于下一步工序的進(jìn)行； 運(yùn)輸前或最終處理、處置前的預(yù)處理，主要包括破碎、壓縮和各種固化方法等，目的是使廢物減容以利于運(yùn)輸、貯存、焚燒或填埋等。,73,2、 固體廢物的分選,固體廢物的分選，就是將混合廢物中可回收利用的或不利于后續(xù)處理、處置工藝要求的不同成分分離開來，以便于分別進(jìn)行相應(yīng)的處理、處置。一般是根據(jù)物質(zhì)的粒度、密度、磁性、電性、光電性、摩擦性、彈性以及表面潤(rùn)濕性等性質(zhì)的差異，采用相應(yīng)的手段進(jìn)行分選。根據(jù)所利用的性質(zhì)，分選方法可分為：篩分、重力分選、磁力分選、電力分選、浮選、光電分選、摩擦分選、彈性分選等。,74,3、 固體廢物的壓實(shí),1、壓實(shí)的原理和目的 固體廢物的壓實(shí)亦稱壓縮，是利用機(jī)械的方法對(duì)固體廢物施加壓力，使廢物顆粒變形或破碎，擠除顆粒間隙，減小固體廢物的空隙率，從而減小表觀體積的處理方法。 目的：便于裝卸、運(yùn)輸、貯存和填埋 。,75,1.概念 固體廢物處理：將固體廢物轉(zhuǎn)化為適于運(yùn)輸、貯存、利用和處置的過程或操作，即采取防污措施后將其排放于允許的環(huán)境中，或暫存于特定的設(shè)施中等待無害化的最終處置。 2.固體廢棄物的處理原則 無害化、減量化和資源化,三 固體廢棄物的處理和處置,76,(1)固體廢物無害化處理 是將固體廢物通過工程處理如垃圾焚燒、衛(wèi)生填埋、堆肥、厭氧發(fā)酵等，達(dá)到不損害人體健康、不污染周圍自然環(huán)境的目的。 (2)固體廢物減量化處理 通過清潔生產(chǎn)和固體廢物的處理等手段，減小和減少?gòu)U物的數(shù)量和容積。 (3)固體廢物資源化處理 資源化即為廢物的再循環(huán)利用，回收能源和資源。資源化利用應(yīng)盡可能在排放源就近利用，節(jié)省運(yùn)輸和儲(chǔ)存等費(fèi)用；資源化利用應(yīng)技術(shù)可行，能取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，具有較強(qiáng)生命力。,77,3.固體廢棄物處理方法 （1）物理處理 是通過濃縮或相變化改變固體廢物的結(jié)構(gòu)，使之成為便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存、利用或處置的形態(tài)。該方法主要包括：壓實(shí)、破碎、分選、脫水和干燥等。 （2）化學(xué)處理 是指采用化學(xué)方法破壞固體廢物中的有害成分從而使其達(dá)到無害化?；瘜W(xué)處理方法包括：氧化、還原、中和、化學(xué)沉淀和化學(xué)溶出等。 化學(xué)處理方法通常只用在所含成分單一或所含幾種化學(xué)成分特性相似的廢物處理方面。 有些有害固體廢物，經(jīng)過化學(xué)處理還可能產(chǎn)生含毒性成分的殘?jiān)殞?duì)殘?jiān)M(jìn)行解毒處理或安全處置。,78,（3）生物處理 利用微生物降解固體廢物中可降解的有機(jī)物從而達(dá)到無害化和綜合利用。 生物處理方法包括好氧處理、厭氧處理、兼性厭氧處理。應(yīng)用比較廣泛的有：堆肥處理、沼氣發(fā)酵、廢纖維糖化技術(shù)和生物淋濾。 與化學(xué)處理方法相比，生物處理在經(jīng)濟(jì)上一般比較便宜，應(yīng)用也相當(dāng)普遍，但處理過程所需時(shí)間 較長(zhǎng)，處理效率有時(shí)不夠穩(wěn)定。,79,四、處理有機(jī)固體廢物的方法,主要有堆制法、厭氧消化法、填埋法和焚燒法,80,1、堆制處理,（1） 堆制的概念 堆制處理是利用多種微生物人為地促進(jìn)生物來源的有機(jī)廢物好氧分解和穩(wěn)定化的過程。,堆制處理后，產(chǎn)物中含豐富的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)，故稱為堆肥(Compost)。,81,（2） 堆制處理的優(yōu)點(diǎn),有機(jī)廢物分解并達(dá)到穩(wěn)定化 易腐敗的有機(jī)廢物和有毒廢物被轉(zhuǎn)化為比較穩(wěn)定的物質(zhì)，體積大大縮小(4060干有機(jī)質(zhì)被分解) ，便于處置和運(yùn)輸。有毒化學(xué)品(如農(nóng)藥) 形成腐殖質(zhì)，消除毒性。 干化作用 人糞尿、動(dòng)物糞便和污泥含水達(dá)8095，經(jīng)過堆制處理，大大降低其含水率。,82,殺滅有害生物 堆制過程釋放大量熱能，堆溫較高。據(jù)測(cè)定，6070維持3d，可使脊髓灰質(zhì)炎病毒、病原細(xì)菌和蛔蟲卵失活。 堆溫5060，持續(xù)67d，即可殺滅病原和蟲卵。 堆肥是植物良好的肥料和土壤改良劑,83,（3）堆肥處理存在的問題,堆肥質(zhì)量不易穩(wěn)定； 原料來源不同、隨季節(jié)變化，給標(biāo)準(zhǔn)化處理帶來困難； 物料溫度不均勻； 受社會(huì)、文化、經(jīng)濟(jì)因素的影響；,84,Composting pile,85,86,2、衛(wèi)生填埋,衛(wèi)生填埋(sanitary landfill)始于20世紀(jì)60年代，是在傳統(tǒng)堆制的基礎(chǔ)上，避免環(huán)境免受二次污染而發(fā)展起來的一種較好的固體廢物處理法； 優(yōu)點(diǎn)：投資少，容量大，見效快。,87,Anaerobic Bioreactor,Liquids Storage,Gas Collection to Generate Energy,GroundwaterMonitoring,88,根據(jù)地形、地貌和土壤條件、水文地質(zhì)、氣候、運(yùn)輸距離、出入道路條件等進(jìn)行選擇，使填埋處理不影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳詈徒】怠?場(chǎng)地底部要構(gòu)筑不漏水的防水層、集水管和集水井等設(shè)施，四周要防止水流沖刷、防止地下水和地面水受污染，避免一般填埋出現(xiàn)的衛(wèi)生條件差，二次污染頻繁的問題出現(xiàn)。,（2） 場(chǎng)地的建設(shè),89,90,（3）垃圾填埋處理,將垃圾在填埋場(chǎng)內(nèi)分區(qū)分層進(jìn)行填埋。 每天的垃圾，在限定范圍鋪散為4075cm的薄層，然后壓實(shí)。垃圾層厚度應(yīng)為2.53m。 一次性填埋處理垃圾層最大厚度為9m。每層垃圾壓實(shí)后覆土2030 cm。 廢物層和土壤覆蓋層共同構(gòu)成一個(gè)單元，即填埋單元(cell)。 當(dāng)天的垃圾，當(dāng)天壓實(shí)覆土，成為一個(gè)填埋單元。,91,具有同樣高度的一系列相互銜接的填埋單元構(gòu)成一個(gè)填埋層。 按上述工序完成的衛(wèi)生填埋場(chǎng)由一個(gè)或幾個(gè)填埋層組成。 當(dāng)填埋到最終的設(shè)計(jì)高度以后，再在該填埋層上層蓋一層90120cm的土壤，壓實(shí)后就成為一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)生填埋場(chǎng)。,92,五 可燃固體廢物的焚燒,從焚燒角度分析，城市生活垃圾可分為可燃和不可燃兩部分: 可燃垃圾橡塑、紙張、破布、竹木、皮革、果皮及動(dòng)植物、廚房垃圾等。其組分、物性和燃燒特性等非常復(fù)雜，不易直接填埋； 不可燃垃圾金屬、建筑垃圾、玻璃、灰渣等，除可回收利用部分外，大多可直接安全填埋。,1、焚燒法一般是指將垃圾作為固體燃料送入焚燒爐中，在高溫條件下（一般為900左右，爐心最高溫度可達(dá)1100），垃圾中的可燃成分與空氣中的氧進(jìn)行劇烈化學(xué)反應(yīng)，放出熱量，轉(zhuǎn)化成高溫?zé)煔夂托再|(zhì)穩(wěn)定的固體殘?jiān)?93,Incinerator Diagram,94,1、垃圾焚燒后，體積可減少8595%，質(zhì)量減少2080%。 2、高溫焚燒消除了垃圾中的病原體和有害物質(zhì)無害化。 3、焚燒排出的氣體和殘?jiān)械囊恍┯泻Ω碑a(chǎn)物的處理遠(yuǎn)比有害廢棄物直接處置容易得多。 4、焚燒法具有處理周期短、占地面積小、選址靈活等特點(diǎn)。 5、熱能可以利用,優(yōu)點(diǎn),95,缺點(diǎn),焚燒法對(duì)垃圾的熱值有一定要求;,建設(shè)成本和運(yùn)行成本相對(duì)高;,管理水平和設(shè)備維修要求高；,焚燒產(chǎn)生的廢氣若處理不當(dāng)，很容易對(duì)環(huán)境造成二次污染。 不同季節(jié)、年份垃圾熱值的變化不同。,96,固體廢物焚燒熱的利用包括供熱和發(fā)電,垃圾焚燒發(fā)電存在的問題： 垃圾發(fā)電當(dāng)前遇到的關(guān)鍵問題是電站的發(fā)電量波動(dòng)性大，穩(wěn)定性小。其原因是垃圾中可燃廢棄物的質(zhì)量和數(shù)量隨季節(jié)和地區(qū)的不同而發(fā)生明顯變化。因此，垃圾焚燒電站的多余電力向電力公司出售時(shí)，價(jià)格不高，主要靠國(guó)家政策扶持。 另外，垃圾焚燒發(fā)電本身屬于環(huán)保項(xiàng)目，如果處理的不好可能造成二次污染。,97,天津雙港垃圾焚燒發(fā)電廠,98,1、概述 廢物固化是用物理化學(xué)方法將有害廢物摻合并包容在密實(shí)的惰性基材中，使其穩(wěn)定化的一種過程。,目前采用的方法：使污染物轉(zhuǎn)變或引入到某種晶格中去；通過物理過程把污染成分直接滲入到惰性基材中；或兼而有之； 主要處理無機(jī)廢物電鍍污泥、砷渣、汞渣、氰渣、鉻渣等有害廢。 固化劑：水泥、瀝青、玻璃、塑料等,六 固化處理,99,2、對(duì)固化處理的基本要求包括： 固化體應(yīng)具有良好的抗?jié)B透性、抗浸出性、抗干濕性、抗凍融性及足夠的機(jī)械強(qiáng)度等，最好能作為資源加以利用 固化過程中材料和能量消耗要低，增容比(即所形成的固化體體積與被固化廢物的體積之比)要低 固化工藝過程簡(jiǎn)單、便于操作； 固化劑來源豐富，價(jià)廉易得。 處理費(fèi)用低。,100,水泥固化,水泥固化是將廢物和水泥混合，經(jīng)水化反應(yīng)后形成堅(jiān)硬的水泥固化體，從而達(dá)到降低廢物中浸出成分的目的。 水泥固化的基本原理是通過固化包容減少有害固化廢物的表面積和降低其可滲透性，達(dá)到穩(wěn)定化、無害化的目的。 工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、材料來源廣、價(jià)錢便宜、固化產(chǎn)物強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，被世界許多國(guó)家廣泛用于處理含各類重金屬(如鎘、鉻、銅、鉛、鑷、鋅等)的危險(xiǎn)廢物。 常用作固化劑的水泥品種有：硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、礬土水泥和沸石水泥。,101,水泥固化的混合方法,外部攪拌混合法、筒內(nèi)（200L鋼筒）混合法、注入法,優(yōu)點(diǎn)： 電鍍污泥處理十分有效 設(shè)備和工藝過程簡(jiǎn)單，設(shè)備投資、動(dòng)力消耗和運(yùn)行費(fèi)用低 添加劑價(jià)廉易得 對(duì)含水率較高的廢物可以直接固化 操作常溫即可，瀝青涂覆可降低污染物的浸出 產(chǎn)品的強(qiáng)度、耐熱性和耐久性好 放射性固廢安全運(yùn)輸 適合投?；蜃鳛槁坊褂?102,水泥固化體的浸出率較高，需作涂覆處理； 水泥固化體的增容比較高，達(dá)152； 有的廢物需進(jìn)行預(yù)處理和投加添加劑，使處理費(fèi)用增高； 水泥的堿性易使銨離子轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔庖莩觯?處理化學(xué)泥渣時(shí)，由于生成膠狀物，使混合器的排料較困難，需加入適量的鋸末予以克服。,缺點(diǎn),103,石灰固化,以石灰、粉煤灰、水泥窯灰以及熔礦爐爐渣等具有波索來反應(yīng)(Pozzolanic Reaction)的物質(zhì)為固化基材而進(jìn)行的危險(xiǎn)廢物固化/穩(wěn)定化操作。 在適當(dāng)?shù)拇呋h(huán)境下進(jìn)行波索來反應(yīng)，將廢物中的重金屬成分吸附于所產(chǎn)生的膠體結(jié)晶中。 石灰固化處理所能提供的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不如水泥固化，因而較少單獨(dú)使用。 常用的技術(shù)是加入氫氧化鈣(熟石灰)的方法使廢物得到穩(wěn)定。石灰中的鈣與廢物的硅鋁酸根會(huì)產(chǎn)生硅酸鈣、鋁酸鈣的水化物，或者硅鋁酸鈣。 使用石灰作為穩(wěn)定劑也和使用煙道灰一樣具有提高pH值的作用。,104,塑性材料固化,有機(jī)性固化處理技術(shù)。 因使用材料性能不同可以分為熱固性塑料包容和熱塑性包容兩種方法。 熱固性塑料是指在加熱時(shí)會(huì)從液體變?yōu)楣腆w并硬化的材料，而且再加熱和冷卻仍保持固體狀態(tài)。 目前用于廢物處理的熱固性材料主要有脲甲醛、聚酯和聚丁二烯等，酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂也在小范圍內(nèi)使用。 這種技術(shù)主要用來處理放射性廢物，應(yīng)用于危險(xiǎn)廢物的處理時(shí)，其范圍受到一定的限制，主要可以處理含有機(jī)氯、有機(jī)酸、油漆、氰化物和砷的廢物，另外，也有關(guān)于用脲甲醛處理電鍍污泥、鑷/鎘電池廢物的。,105,熱塑性材料是指在加熱和冷卻時(shí)能反復(fù)軟化和硬化的有機(jī)塑料。 常用的有瀝青、石蠟和聚乙烯等。采用熱塑性包容技術(shù)時(shí)，需要對(duì)廢物進(jìn)行干燥或脫水等預(yù)處理，提高廢物的固化質(zhì)量。然后與聚合物在較高溫度下混合。 熱塑性材料包容技術(shù)可以用來處理電鍍污泥及其他重金屬?gòu)U物、油漆、煉油廠污泥、焚燒飛灰、纖維濾渣和放射性廢物等。 熱塑性材料包容具有代表性的方法是瀝青固化技術(shù)。瀝青固化是以瀝青為固化劑，與有害廢物在一定的溫度下均勻混合，產(chǎn)生皂化反應(yīng)，使有害廢物包容在瀝青中形成固化體。,106,玻璃固化,也稱為熔融固化。熔融固化是將待處理的危險(xiǎn)廢物與細(xì)小的玻璃質(zhì)(如玻璃屑、玻璃粉)混合，經(jīng)混合造粒成型后，在1000一1100高溫熔融下形成玻璃固化體，借助玻璃體的致密結(jié)晶結(jié)構(gòu)，確保固化體的永久穩(wěn)定。 該方法的一種改型方法是將石墨電極埋到廢物之中，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行玻璃固化。 熔融固化技術(shù)能耗大，成本高，只有處理高劑量放射性廢物或劇毒廢物時(shí)，才考慮使用。,107,七、 固體廢棄物最終處置 固體廢物處置：是將無法回收利用且不打算回收的固體廢物長(zhǎng)期地保留在環(huán)境中所采取的技術(shù)措施，是解決固體廢物最終歸宿的手段，故也稱最終處置。 固體廢物經(jīng)過處理和利用，部分殘?jiān)患舜罅坑卸居泻Τ煞?；很難再加以利用，必須進(jìn)行最終處置，使之最大限度地與生物圈隔離。,108,處置方法： 1.海洋處置 深海投棄海上焚燒 2.陸地處置 深井灌注土地耕作土地填埋 土地填埋法是一種最常用的方法。 土地填埋處置 它是從傳統(tǒng)的堆放和填地處置發(fā)展起來的一項(xiàng)最終處置技術(shù)。 其工藝簡(jiǎn)單、投資較低、適于處置多種類型的廢物，目前己成為一種處置固體廢物的主要方法。,109,思考題,1什么是固體廢物？分為哪幾類？ 2固體廢物處理的原則是什么？ 3固體廢物處理和處置方法有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 4根據(jù)固體廢物處理原則，探討減少城市垃圾污染的有效途徑。,110,思考題,1. 什么是土壤，由哪幾部分組成，其本質(zhì)特征是什么？ 2、在垂直方向上土壤可分成哪幾層？ 3、土壤的性質(zhì)有哪些？ 4、什么是土壤污染？主要污染物有哪些？ 5、土壤污染的危害和特點(diǎn)各有哪些？ 6、重金屬對(duì)土壤有何影響？其在土壤中的遷移機(jī)理是什么？ 7、農(nóng)藥對(duì)土壤環(huán)境有何影響？簡(jiǎn)述農(nóng)藥在環(huán)境中的遷移降解和殘留過程。,