土壤污染治理
课程代码：A4401026
学分：2
学时：32
课程性质：限选
教材：《土壤环境学》王红旗刘新会李国学等高等教育出版社2007 《土壤污染与防治》洪坚平中国农业出版社2005
参考书：《污染土壤修复原理与方法》周启星宋玉芳科学出版社2004 《土壤污染形成机理与修复技术》孙铁珩李培军周启星科学出版社2005 《环境土壤学》陈怀满科学出版社2006
PCB：多氯联苯
PAH：多环芳烃polycyclic aromatic hydrocarbon
OCPS：有机氯农药organochlorine pesticides
POPS：持久性有机污染物persistent organic pollutants
BCF：生物富集系数bioconcentration factor
NAPL：非水相液体non-aqueous phase liquid
TEC：三氯乙醛
六六六：六氯环己烷
第一章绪论
第一节土壤环境
一、土壤环境的重要性
1．土壤与大气圈的关系
光和作用、固氮作用、土壤呼吸（气体交换、有机质转化）、蒸发与降水（酸雨-土壤酸化）、大气悬浮颗粒-土壤风蚀（悬浮颗粒的缓冲力北高南低）
温室气体：二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、含硫气体（二甲硫：DMS、氧硫化碳：COS、二硫化碳：CS2）、氟氯烃
2．土壤与水圈的关系
土壤性质直接与水质有关的指标包括：
1）可侵蚀性，影响水体沉积物的负荷或混浊度；（2009年4月报道：近58年来，我国水土流失损失耕地五千多万亩，平均每年约100万亩）
2）CEC和养分储量，影响淋溶强度和可溶性物质的负荷；
3）土壤有机质的含量，影响淋溶容量。
水中离子的种类和流经地土壤性质有关，因而影响水的嗅和味，如：
1）浑浊河水常有泥土气或涩味；
2）含氧较多或含硫酸钙的水略带甜味；
3）含氯化钠的水带咸味；
4）含硫酸镁、硫酸钠的水带苦味；
5）含铁的水微涩
土壤水资源：
土壤水早已得到土壤、农学及生态学等学科的重视，但并未按照资源特性进行研究。把土壤水作为一种资源研究起源于20世纪80年代。土壤水资源的概念最早由前苏联地理水文学家李沃维奇提出。他认为：土壤水是陆地水循环的重要环节，积极参与水循环，不断得到补给和消耗，在陆地生物和生命活动工程中起着积极作用，土壤水是一种可恢复的淡水资源，土壤水资源具有自然资源的特点和水量平衡的动态属性。
水文学家布达果夫基亚从农业的角度概括了土壤水资源的两大特点，一是在陆地水相互交换中的积极作用，其蓄变量影响到地表水与地下水的形成；二是植被生长和发育的必要因
素，而植物产品是陆地生态系统营养链的首要环节。
土壤水资源指的是由地面向下至地下水面(潜水面)以上土壤层中的水分，亦称土壤中非饱和带水分。土壤水是大陆水体的重要组成部分,是地面与大气间水分交换的水源,是五水(地表水、地下水、大气水、土壤水、植被水)转化的纽带,是水资源形成、转化与消耗过程中最重要的要素之一。土壤能贮蓄天然降水，满足作物生长对水分的需求，与地面水库的蓄水作用十分相似，故把包气带的深厚土层看作是一种“土壤水库”。土壤水虽然不像地表水、地下水那样集中分布或聚集，也不能由人工直接提取、运输和其他用途的运用，但能够通过间接的开发利用。它是人类通过利用植物间接利用的天然财源。
土壤水资源具有分布的广泛性和连续性、更新较快、具有明显的季节变化规律,具有不断补给与排泄的动态特征。土壤有效库容具有蓄、贮、供等阶段,因此具有周年和多年平衡性。
随着人类生产生活的发展，水资源的需求增大，但是水资源短缺问题日益严重，因此使人们越来越注意对土壤水的开发和利用。许多组织、国家都十分重视对土壤水的利用和研究，为了达到高效利用土壤水的目的我国也进行了许多研究工作，如土壤水资源与土壤的基本属性、气候变化和人类活动对土壤水资源的影响、新技术的应用、土壤水资源评价、土壤水分高效利用的机制和技术等方面。
二、土壤环境的形成和物质组成
三、土壤环境的性质
四、土壤环境物质循环与能量转换
第二节土壤性状与污染物的转化
一、土壤组成与污染物毒性
1．粘粒矿物对污染物毒性的影响
*铝硅酸盐对重金属和离子态有机农药的吸附、氧化物对氟、铝、砷、铬等含氧酸根的吸附属专性吸附
对污染物起到固定或暂时失活的减毒效应
*氧化物对重金属的专性吸附与氧化物的交换量无关
专性吸附可显著降低重金属的生物毒性
重金属浓度低时，专性吸附的比例较大
①土壤铁铝氧化物是F-的主要吸附剂。氧化物胶体的型羟基（OH2-0.5或水合基-OH2+0.5）可与氟发生配位交换反应，从而降低氟的毒性。
在吸附平衡液含F-浓度相同时，AL(OH)3胶体吸附F-量分别比埃洛石（1：1型）和高岭石高出数十甚至数百倍，这是红黄壤中氟毒低、残留态氟容易富集累积的原因。
②Cu2+被粘粒矿物吸附的顺序为：高岭石〉伊利石〉蒙脱石。
不同类型矿物和氧化物对铜的吸附结合强度决定着土壤中被吸附铜的解吸难易（毒性）用1mol/LNH4AC或螯合剂作为解吸剂，发现吸附在蒙脱石上的98%的Cu2+能较快解吸，而专性吸附于铁、铝、锰氧化物上的Cu2+“惰性”极强，在一般条件下难以被置换，相当一部分Cu2+不能被同位素所交换，只有通过强烈的化学反应才能被活化释放出来。
③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。（药效）
2．土壤有机质对污染物毒性的影响
土壤有机组分对污染物毒性的影响可通过静电吸附和络合（螯合）作用来实现。
有机质与重金属—含氧功能团
羟基和酚羟基—腐殖质与金属络合物的主要配位基。
HA和FA可以与金属离子形成可溶性和不可溶性的络合（螯合）物，主要依赖于饱和度。FA金属络合物比HA金属络合物的溶解度大。因为，前者酸度大且分子质量较低。二、土壤酸碱性与污染物转化和毒性
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来改变污染物的毒性，还通过土壤微生物的活性来改变污染物的毒性。
①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，而在中性、碱性条件下易生成难溶性氢氧化物沉淀，毒性大为降低。
②pH对有机污染物如有机农药在土壤中的积累、转化、降解的影响主要表现为：i）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，（主要途径有：氧化还原反应中的脱氯、脱氯化氢、脱烷基化、芳香环或杂环破裂）ii）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。
