土壤学综述
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绪论土壤:在母质、气候、生物、地形和时间五大因子(五大成土因素)综合作用下形成的自然体,能够生产植物收获的陆地疏松表层。
其本质特性是土壤肥力。
土壤质量:土壤质量是土壤在生态系统的范围内,维持生物的生产能力、保护环境质量及促进动植物与人类健康的能力。
单个土体:能代表土壤个体的体积最小的三维土壤实体。
聚合土体:空间相邻、物质组成和性状相近的几个单个土体土壤剖面:从地表向下垂直挖掘后露出的一个切面。
一般挖到母岩,如果太深则挖到1米即可。
发生层;在发育过程中由于物质和能量在上下部位之间的转化与转移,从而可能形成上下不同的层次,称为发生层,如A、B、C等。
一、生产功能-----人类农业生产的基地(一)土壤是植物生产的介质1、营养库的作用2、养分转化和循环作用3、雨水涵养作用4、生物的支撑作用5、稳定和缓冲环境变化的作用(二)、生态功能-----陆地生态系统的基础(三)、环境功能-----环境的缓冲净化体系(四)、工程功能-----工程基地与建筑材料(五)、社会功能-----支撑人类社会生存和发展的最珍贵的自然资源农业化学土壤学派德)李比希)提出大田产量随施入土壤的矿质养料数量的多少而相应的变化农业地质土壤学派: (德) 法鲁认为土壤是岩石经过风化而形成的地表疏松层,及岩石风化产物土壤发生学派:(俄) 道库恰耶夫认为土壤有自己的发生和发育历史,是独立的历史自然体。
土壤肥力—指土壤经常地适时适量地供给并协调植物生长发育所需要的水分、养分、空气、温度的能力。
第一章矿物的概念:岩石圈中的化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成的,并在一定条件下相对稳定的自然产物。
岩石:是由一种或几种矿物构成的,是矿物的天然集合体。
风化作用:岩石在地表受到种种外力作用,逐渐破碎成为疏松物质,这一过程叫做风化作用。
所产生的疏松物质就是土壤母质。
原生矿物:指那些经过不同程度的物理风化,未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。
次生矿物:是原生矿物在地表常温常压条件下,经过风化、沉积作用所形成的一类矿物。
土壤土壤学
土壤学是一门科学,它研究土壤的物理、化学和生物学特性,以及土壤与环境之间的关系。
土壤学涵盖了土壤的发生和演变、土壤的分类和分布、土壤的肥力特征以及土壤的开发利用改良和保护等方面的内容。
土壤学是农业科学的基础学科之一,它与地球科学、生命科学以及环境科学等学科都有密切的联系。
土壤学不仅研究土壤本身的性质和变化,还关注土壤与植物之间的关系,以及土壤与环境之间的相互作用。
在历史上,土壤学的发展与自然科学,特别是化学和生物学的发展密切相关。
自16世纪以来,人们对土壤的认识逐渐从直观的经验出发,发展到更科学、更系统的研究。
土壤学在农业、水利、工业、矿业、医药卫生、交通和国防事业等多个领域都有应用。
例如,在农业上,土壤学的研究可以帮助我们了解如何改善土壤肥力,提高农作物的产量和质量。
在水利上,土壤学可以帮助我们了解土壤的水分保持能力和水渗透能力,从而更好地利用和保护水资源。
总的来说,土壤学是一门综合性很强的学科,它对于我们了解地球表面的生态系统和自然资源的可持续利用具有重要意义。
土壤学复习总结范文土壤学是农学、地理学和环境科学中的重要分支学科,主要研究土壤的形成、性质、分类、改良和利用等方面的知识。
下面是我对土壤学的复习总结。
首先,土壤的形成是土壤学的基础。
土壤的形成与岩石的物理、化学和生物作用密切相关。
物理作用包括风化、冻融和重力作用等;化学作用包括氧化还原作用、酸碱作用等;生物作用包括有机质分解、植物根系生长等。
这些作用共同作用,使得硬质岩石逐渐转变为适于植物生长的土壤。
土壤的性质是土壤学的重点内容之一、土壤的性质包括物理性质、化学性质和生物性质。
物理性质主要包括土壤的质地、结构和颗粒分布等;化学性质主要包括土壤的酸碱度、养分含量和吸附性等;生物性质主要包括土壤的微生物数量和活性等。
土壤的性质对植物的生长有重要影响,因此研究土壤的性质对于科学合理地利用土壤具有重要意义。
土壤的分类也是土壤学的重要内容之一、土壤的分类可以根据不同的标准进行,常用的分类方法有土壤利用分类、土壤侵蚀分类和土壤税序分类等。
不同的分类方法有不同的侧重点,可以帮助我们更好地了解土壤的特点和利用价值。
土壤改良是土壤学的应用方向之一、土壤改良是指通过物理、化学和生物措施来改善土壤的性质,使土壤更适合植物生长和农作物产量的增加。
土壤改良的方法包括有机肥料的施用、矿物肥料的施用、土壤酸碱度的调节和水肥的管理等。
不同的土壤改良方法适用于不同的土壤类型和农作物需求,因此我们需要根据实际情况选择最适合的土壤改良方法。
最后,土壤利用是土壤学的另一个重要方向。
土壤的利用涉及到农业生产、建设工程和环境保护等方面。
在农业生产中,合理利用土壤可以提高农作物产量和质量,同时降低农业生产对环境的负面影响。
在建设工程中,合理利用土壤可以保证基础设施的稳定和持久。
在环境保护中,合理利用土壤可以减少土壤侵蚀和污染,保护生物多样性和生态系统的稳定。
土壤学期末知识总结初三土壤作为地球上重要的自然资源之一,对于人类生存和发展具有重要的意义。
它是植物生长的基础,是生物多样性保持的关键,也是水源涵养和水循环的重要环节。
通过学习土壤学的知识,我们可以更好地了解土壤的形成和演化过程,为农业生产、环境保护和可持续发展提供科学依据。
接下来,本文将对初三土壤学期末知识进行总结和回顾。
一、土壤的定义和组成土壤是由固体颗粒、水分、气体和有机物质等多个组分构成的复合体。
它由矿质颗粒、有机质、水分和气体四个基本要素组成。
1. 矿质颗粒:主要由细粒土壤颗粒和粗粒土壤颗粒组成,细粒土壤颗粒是由粘土矿物和次生矿物颗粒组成,粗粒土壤颗粒主要有砂粒和粉砂粒。
2. 有机质:是土壤中的重要组分,由植物、动物的残体、废物和微生物等有机物质分解而来。
有机质对土壤肥力的改良、水分的保持和土壤结构的改善具有重要作用。
3. 水分:是土壤中的一种重要组分,对植物生长和土壤中各种生物活动起着重要的调节作用。
4. 气体:主要由氧气、二氧化碳和氮气等组成,对土壤中的微生物活动和植物根系呼吸起着重要的作用。
二、土壤的形成和演化土壤的形成是一个长期的过程,在地球演化历史中经历了长时间的物理、化学和生物作用。
主要有以下几个阶段:1. 岩石风化:由于风、雨、冰等自然作用,岩石逐渐破碎、颗粒化,并形成初始土壤。
2. 矿物质转化:土壤中的矿物质在水分和气体的作用下发生化学反应,形成了新的矿物质。
3. 有机质的积累:植物和动物的残骸经过分解、转化,逐渐在土壤中积累,形成新的有机质。
4. 土壤物质的迁移:土壤中的颗粒、水分、气体和有机质依靠物理和化学效应发生迁移,形成土壤剖面的分层。
5. 土壤质地和结构的形成:土壤物质在迁移过程中通过粘结、胶聚和聚合等现象形成了不同的土壤颗粒、结构和质地。
三、土壤的类型和分布根据土壤颗粒的大小和组成特点,可以将土壤分为砂质土壤、壤质土壤和粘质土壤。
根据土壤的pH值和养分含量,可以将土壤分为酸性土壤、中性土壤和碱性土壤。
土壤学复习资料整理总结1.土壤的重要:○1土壤是农业最基本的生产资料○2土壤是陆地生态的重要组成部分○3土壤是最珍贵的自然资源○4土壤的可持续利用是持续农业的基础2.土壤在植物生长的作用:○1营养库作用○2养分转化和循环作用○3雨水涵养作用○4生物支撑作用○5稳定和缓冲环境变化的作用3.土壤:指地球陆地表面具有肥力、能够生长绿色植物的疏松表层,厚度一般在2m左右作用:○1支撑植物生长○2为植物生长发育提供水、肥、气、热等要素○3人类生存的资源4.土壤环境:指岩石经过物理、化学、生物的侵蚀和风化作用,以及地貌、气候等诸多因素长期作用下形成的土壤生态环境组成:○1固相(矿物质、动植物残体腐烂分解产生的有机物质)○2液相○3气相作用:○1净化功能(实施污染土壤的清洁生产)○2肥力功能(保障粮食与食品安全)5.环境保护:人类为解决现实的或潜在的环境问题,协调人类与环境的关系,保障经济社会的持续发展而采取的各种行动的总称6.土壤资源的现状:○1人均耕地面积占有量少,空间分布不均衡○2耕地损失不断增加,土壤资源整体质量下降○3土壤退化严重(在各种不利自然因素及人类对土壤不合理的开发利用的影响下,土壤的质量和生产能力下降甚至丧失的过程)7.土壤污染:污染物进入土壤经过长期的积累后,超出土壤的自身净化能力,导致土壤的性状和质量发生变化,对农作物产品和人体健康构成影响和危害的现象。
具有隐蔽性、滞后性、长期积累性、不可逆性和难治理性的特点8.土壤污染表现在几方面:○1对水体的影响○2对空气质量的影响○3导致严重经济损失9.土壤环境有机物存在形式:挥发态、自由态、溶解态和固态10.有机物进入地下水阶段:○1包气带渗漏○2包气带向包水带扩散○3进入包水带污染地下水11.污染物迁移的分类:○1物理迁移:土壤溶液中的重金属离子吸附于土壤矿物颗粒表面进行水迁移的过程,以及吸附和解吸作用○2化学迁移:重金属难溶电解质在土壤固相与液相之间的离子多相平衡,包括重金属与土壤胶体结合,发生非专性吸附或专性吸附,络合或螯合作用,以及重金属化合物的溶解和沉淀作用○3生物过程:是指土壤重金属污染对植物的影响或对植物的有效性12.环境背景值:在未受或者少受人类活动及及工业污染影响的土壤环境中,各类化学元素的组成结构及其含量○1影响因素:母岩、气候、地形、植被、淋浴、沉积等○2土壤环境背景值是一个范围值,不是一个确定值○3在目前环境条件下、研究区域内相对清洁区化学元素的含量及能量值研究的意义:○1制定土壤环境质量标准和土壤环境质量管理的重要依据○2研究和确定土壤容量,制定土壤环境标准的基本数据○3研究污染元素和化合物在土壤环境中化学行为的依据13.环境本底值:环境要素在未受人类活动的影响下,其化学元素的自然含量,以及环境中能量分布的自然值14.区分环境本底值和背景值:○1土壤环境背景值在环境质量评价过程中它可以作为环境污染的起始值,也可以作为衡量环境污染程度的基准,由于该数值比较容易获得(相对清洁区环境监测结果的统计平均值),并且也客观地反映着目前全球环境普遍遭到不同程度污染的状况,因此该值具有较广泛的应用价值○2本底值即严格按照土壤背景值研究方法所获得的不受人类活动影响的土壤中污染物的原始含量○3土壤背景值指一定区域和时间范围内土壤中某些成分的代表性背景含量15.背景值异常在找矿上的意义:土壤背景值元素来源于母岩、母质,因此,土壤背景值是母岩、母质化学特征的反映,土壤中某些化学元素背景值异常,可能是成矿元素的指示标志,是区域找矿的依据16.土壤环境容量:在一定区域与一定时限内,遵循环境质量标准,未造成环境污染时,土壤环境单元所容许承纳的污染物质的最大负荷量,其数量等于土壤污染物最大允许含量和本底值之间的差值分类:○1静容量:土壤环境单元所容许承纳的污染物质的最大允许量或负荷量○2动容量: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研究意义:○1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○2土壤环境容量是对污染物进行总量控制和目标管理的重要手段,是限制人类破坏土壤资源的主要指标○3是联结土壤容纳污染物能力和污染源允许排放量的纽带13.环境污染监测的主要目的:○1了解土壤是否受到污染或收到污染的程度○2分析土壤污染与粮食安全,地下水污染及对生长其上和周边生物的关系○3对人类的危害监测类型:○1区域土壤污染环境背景监测○2农田土壤环境质量监测○3建设项目环境评价监测土壤○4土壤污染事故监测14.土壤修复技术:○1物理修复:是指利用污染物与土壤颗粒之间、不同土壤颗粒之间物理特性的不同,采用不同的处理方法以实现污染物从污染土壤中的分离与去除15.基本的物理分离技术:借助物理手段将污染物从土壤胶体上分离开来的技术。
土壤学知识点总结一、土壤的形成土壤的形成是地球表层不断发展演变的产物。
土壤形成受多种因素的综合影响,包括母质、气候、生物、地形和时间五个方面。
母质是土壤形成的物质基础,它直接影响土壤的化学性质和肥力。
气候是土壤形成的重要因素,气温、降水、风力等与土壤中水分、温度、有机物质的分解和微生物的活动密切相关。
生物包括植物和微生物,它们通过分解和有机物质代谢,促进土壤形成。
地形对土壤形成有着重要的影响,如坡度、坡向等会影响土壤的侵蚀和发育。
时间是土壤形成的综合反映,土壤的发育周期通常需要几百到几千年的时间。
二、土壤的物理性质1. 土壤质地土壤质地是土壤的物理性质之一,它决定了土壤孔隙的大小、排水性能等。
按颗粒大小可分为砂、壤、粘三种类型,它们的比例不同会影响土壤的渗透性和通气性。
2. 土壤结构土壤结构是土壤颗粒的组合形式。
好的土壤结构有利于土壤孔隙度的增加、根系的延伸和土壤呼吸,从而对植物生长具有促进作用。
3. 土壤密度土壤密度直接影响着土壤的气体交换、水分渗透和根系伸展。
通常情况下,过大的土壤密度会限制植物的生长。
4. 土壤水分特性土壤的水分特性反映了土壤的保水能力和渗透性。
对于植物生长来说,适宜的土壤水分可以满足植物需水,促进植物健康生长。
三、土壤的化学性质1. 土壤的pH值土壤的pH值是影响土壤化学性质和肥力的重要因素,不同的pH值对植物的吸收养分有着重要的影响。
土壤的pH 值过低或过高都会对植物的生长发育有不利的影响。
2. 土壤的离子交换能力土壤的离子交换能力影响着土壤中营养元素的去留和植物对养分元素的吸收利用。
3. 土壤有机质土壤有机质是土壤中含有的具有机化学性质的物质,它对土壤的肥力、结构和微生物的活动等都有着重要影响。
四、土壤的生物性质1. 土壤微生物土壤微生物是土壤中的重要组成部分,它们可以降解有机物,提供养分,并影响土壤中其他生物的生长。
2. 土壤动物土壤中有各种动物,包括蠕虫、昆虫、线虫等,它们通过翻动土壤、排泄物等活动促进土壤的通气、腐殖质的分解等。
⼟壤学资料⼟壤学复习资料绪论⼟壤:陆地上能够⽣长绿⾊植物的疏松表层。
⼟壤肥⼒:在植物⽣活的全过程中,⼟壤具有的能供应与协调植物正常⽣长发育所需的养分、⽔分、空⽓和热量的能⼒。
第⼀章⼟壤的基本物质组成⼀、⾼岭⽯粘⼟矿物、蒙脱⽯粘⼟矿物和伊利⽯粘⼟矿物异同点:⾼岭⽯粘⼟矿物特点: 1:1型晶层结构;连接⼒最强,具有⾮膨胀性;晶层内部没有或极少有同晶置换现象,电荷数量少;可塑性、粘结性、粘着性、和吸湿性都较弱,胶体特性较弱;保⽔保肥能⼒差。
蒙脱⽯粘⼟矿物:2:1型晶层结构;连接⼒最弱,具有膨胀性;普遍发⽣同晶置换现象,电荷数量⼤;可塑性、粘结性、粘着性、和吸湿性都较强,胶体特性较突出;保⽔保肥能⼒最强。
伊利⽯粘⼟矿物:2:1型晶层结构;连接⼒较强,具有⾮膨胀性;普遍发⽣同晶置换现象,电荷数量⼤;可塑性、粘结性、粘着性、和吸湿性适中,胶体特性位于⾼岭⽯和蒙脱⽯之间,保⽔保肥能⼒较强。
⼆、⼟壤的矿物组成与化学组成⼟壤矿物质可分为原⽣矿物和次⽣矿物。
原⽣矿物:在风化过程中没有改变化学组成⽽遗留在⼟壤中的⼀类矿物。
次⽣矿物:原⽣矿物在风化和成⼟作⽤下,新形成的矿物。
⼟壤矿物质的化学组成有O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、C等,其中SiO2、Al2O3、Fe2O3占⼟壤矿质总质量75%以上。
矿物质颗粒越粗⼤,含⽯英及原⽣原⽣铝硅酸盐类愈多;反之,矿物质颗粒愈⼩,含⽯英及原⽣原⽣铝硅酸盐类愈少,⽽次⽣矿的含量愈多。
⼟壤的机械组成(⼀)⼟壤粒级⼟壤粒级⼀般将⼟粒分为⽯砾、砂粒、粉砂粒、粘粒四级。
各粒级矿物组成和化学组成:矿物组成:砂粒和粉粒主要是由各种原⽣矿物组成,其中⽯英最多,其次是原⽣硅酸盐矿物;粘粒中基本上是次⽣矿物。
各级⼟粒的主要特征:1.⽯砾及砂粒它们是风化碎屑,其所含矿物成分和母岩基本⼀致,粒级⼤,抗风化,养分释放慢,⽐表⾯积⼩,⽆可塑性、粘结性、粘着性和吸附性。
⽆收缩性和膨胀性。
SiO2含量在80%以上,有效养分贫乏。
土壤学总结绪论土壤是陆地表面由矿物质、有机质、水、空气和生物组成,具有肥力,能生长植物的未固结层。
简明定义:土壤是在地球表面生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下所形成能够生长植物的、处于永恒变化中的疏松矿物质与有机质的混合物。
土壤肥力:土壤能供应与协调植物正常生长发育所需要的养分和水、空气、热的能力。
(狭义的土壤肥力仅指养分)土壤剖面:从地表向下垂直挖掘后露出的一个切面。
一般挖到母岩,如果太深则挖到1米即可。
1、土壤剖面是观察土壤的一个窗口,土壤剖面上的不同颜色的层次是土壤发生层。
2、从土壤剖面也可以了解土壤所处的环境第一章层状硅酸盐粘土矿物:种类:1:1型2:1型2:1:1型基本构造单位硅氧四面体、铝氧八面体硅酸盐矿物的种类及一般特性1、高岭(石)组(Kaolinite ):包括高岭石、埃洛石、珍珠陶土等特点:(1) 1:1型单位晶胞(层)化学式:Al4Si4O10(OH)8 SiO2/Al2O3=4/2=2(2) 膨胀性小晶层间距约0.72nm,硅片和铝片之间存在氢键(3) 电荷数量少只有3-15 Cmoles(+).Kg-1,同晶替代极少(4) 胶体特性较弱,颗粒较大(有效直径0.2~2μm)颗粒的总表面积相对较小,为10-20×103 m2.kg-1. 可塑性、粘结性、吸湿性、粘着性弱.高岭组粘土矿物是南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在的粘土矿物,在华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。
2、蒙脱石组(Montmorillonite) 包括蒙脱石、绿脱石、蛭石等特点:(1) 2:1型单位晶胞的理论化学式:Al4Si8O20(OH)4·nH2O 蒙脱石理论硅铝率SiO2/Al2O3=8/2=4(2) 膨胀性大晶层以分子引力联结,晶层间距:蒙脱石0.96~2.14nm 蛭石0.96~1.45nm(3) 电荷数量大同晶替代现象普遍(4) 胶体特性突出,较细(有效直径0.01-1 m),总表面积为600-800×103m2kg-1,且80%是内表面。
土壤:土壤是历史自然体,是位于地球陆地表面和浅水域底部具有生命力、生命力的疏松而不均匀的积聚层。
土壤圈:是覆盖于地球和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层。
土壤污染:人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度,引起土壤质量恶化的现象土壤质量:正常或胁迫条件下土壤履行、维持和改善其生产力、生命力和环境净化能力的综合体现与度量。
土壤肥力质量:植物生长所需的养分供应能力和环境条件。
土壤环境质量:是指在一定空间和时间范围内,土壤自身性状对其持续利用以及对其他环境要素的量度。
矿物质:土壤固相的主要物质,岩石风化后的产物。
原生矿物:风化过程中未改变化学组成的原始成岩矿物。
次生矿物:风化成土过程中形成的矿物。
同晶替代:是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。
土壤有机质:土壤有机质是土壤中的各种含碳有机化合物的总称。
土壤腐殖质:除未分解和半分解动植物残体及微生物体以外的有机质的总称。
腐殖物质:经土壤微生物作用后,由多酚和多醌类物质聚合而成的含芳香环结构的、新形成的黄色至棕黑色的非晶形高分子有机化合物。
根际效应:根际中根系分泌物提供特定的碳源及能源使根际微生物数量和活性明显增加。
土壤水吸力:土壤水在承受一定吸力情况下所处的能态。
土壤质地:按土壤颗粒组成进行分类,将颗粒组成相近而土壤性质相似的土壤划分为一类并给予一定名称,称为土壤质地。
土壤机械组成:土壤中各级土粒的百分含量。
土壤孔性:土壤空隙总量及大、小孔隙分布。
土壤结构性:土壤固体颗粒的结合形式及其相应的孔隙性和稳定性。
土壤水分特征曲线土壤水的能量指标(基质势或水吸力)与数量指标(容积含水量)的关系曲线。
土壤通气性:气体透过土体的性能。
土壤胶体:是指土壤中粒径小于2um或小于1um的颗粒。
土壤酸度:土壤总酸度用碱,如Ca(OH),进行滴定而获得它包括各种形态的酸。
土壤碱度:碳酸根碳酸氢根含量土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中,致使土壤中重金属含量明显高于背景含量、并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象。
农业土壤中的镉污染环科131袁旭摘要:镉是人体非必需且是IA级致癌物,具有致癌、致畸和致突变作用。
1971年的国际会议上Cd被列为环境污染中最为危险的五种物质之一。
日本土壤镉污染导致的“痛痛病”充分展示了土壤污染后果的严重性。
关键词:土壤;重金属;镉污染;治理1 引言土壤被定义为地球陆地表面能生长绿色植物的疏松层,具有不断地、同时地为植物生长提供并营养条件和环境条件的能力,是重要的环境组成要素,是具有吸附、降解环境污染物功能的缓冲带和过滤器,它由矿质颗粒有机质水分空气还有活的有机体以发生层的形式组成是经过风化和物理化学以及生物过程共同作用形成的地壳表层。
土壤污染是世界性环境问题之一,是指人类活动产生的有毒、有害污染物进入土壤并积累到一定程度,引起土壤质量恶化、功能降低,对人和农作物构成不利影响和危害的现象。
按照主要污染物的类型来划分,污染土壤大致可以分为以下几类:(1)重金属污染场地。
代表性的污染物包括砷、铅、镉、铬等。
(2)持续性有机污染物(POPs)污染场地。
包括有机磷农药、有机氯农药、石油、多环芳烃、甲烷、有害微生物等。
(3)以有机污染为主的石油、化工、焦化。
污染物以有机溶剂类,如苯的同系物、卤代烃类为代表。
也有其他的污染物,如重金属污染等。
(4)废弃电子用品污染等。
简单的电子废弃物处置方式会对人类健康构成威害,这一类污染物主要是以重金属和POPs(溴代化合物和二噁英类具有剧毒的物质)。
2 研究背景土壤重金属因其特有的生物的毒性和已积累性,对生态系统和人类的健康已构成严重的威胁,其中重金属镉更易被农作物吸收和积累,并通过食物链富集,进而对农产品品质安全和人类健康安全构成威胁。
中国多个出产的稻米被查出镉超标,土壤污染已成“公害”。
“镉米危机”的出现,再次敲响土壤污染的警钟。
中国稻米中的镉污染很久以前就已出现,早在1974年中国科学院沈阳应用生态研究所(原森林土壤研究所)对沈阳市张士灌区做了一个调查,研究表明,由于灌区利用含镉工业污水灌田,导致土壤水中的镉含量很高。
许多其他地方的大米中镉的含量已超标。
镉的靶器官是肾,日本流行性病学的调查表明,人的一生中(前50年计),摄取的镉不能超过2克。
虽然进食后大体上有95%的镉会直接从粪便排出,平均只有5%被吸收到体内,但一旦进入体内则难以代谢出去,其通过尿的排泄速率为十万分之五,最终会累积在肾脏。
肾脏累积的镉约占体内镉的1/3,其次是肝,约占体内镉的1/4,肌肉含量少。
而一旦累积超过2克,肾小管会开始受损,导致钙磷和小分子蛋白质不能重吸收利用,最终导致骨痛病。
在1 9 9 7年有报道中国的日镉摄取数值为9.7ug,1 9 9 2年全国膳食调查的镉的摄取量为19.4 ug,2 0 0 0年的调查结果是21.2ug,到2 0 0 8年广东不论城市或者是农村镉摄取量平均都已经达到了65ug,超过了WHO规定的每天镉能摄取的最大量,而且目前全国的平均镉日摄取量为40ug。
最初日本发生痛痛病的地区的平均镉摄取量每天大约在600ug,当时全国的平均摄取量只有46ug,经过几十年的土壤修复和监测和控制,镉的摄取量已经降低为21.4ug,当时美国的摄取量是19.6ug,瑞典等这些国家摄取量在15ug左右。
但是在已被污染的煤矿、锌矿区,镉的摄取量已超过标准的十倍,贵州赫章铅锌矿镉污染区、江西大余、浙江温州、沈阳张士灌区以及广东韶关上坝村因为镉污染都已经引起了显著的人体健康的负效应。
由此中国镉污染现状及其对人体健康的损害效应引起了更多的重视,稻米中的镉超标的问题是中国面临的重大食品安全问题。
2土壤中镉污染状况随着我国工业的发展,由于化肥、农药和污泥的大量施用,工业废水的排放和重金属的大气沉降的日益增加,农田重金属的含量明显增,土壤镉污染状况越来越严重.我国镉污染的土壤面积已达20万km,占总耕地面积的1/6 .在大田作物中,农产品的主要污染物为重金属类,其中以镉最为突出.土壤镉污染造成我国水稻、蔬菜等农产品的质量下降,严重威胁人体健康,影响农业可持续发展。
以贵州省为例,多目标区域地球化学调查(贵阳市地区)结果表明,贵阳市地区表层土壤镉含量的平均值为0.57×10,为全国土壤背景值(0.097×10 ) 的5.9倍,为贵州省土壤背景值(0.18×10 )的3.2 倍,接近国家土壤环境质量二级标准限值(0.6×10 I6) ;三级及以上类型土壤占总面积的3l%,对城市生态环境、农作物安全和人畜健康的潜在威胁极大。
有两个异常区,花梨一龙水镉异常区,属开阳县花梨镇与龙水乡管辖,面积为117 km ,其中异常的元素是 Pb、Zn、As、Sb、Ba、P 等。
梨倭一齐伯镉异常区,主要属于清镇市、毕节织金县与安顺市平坝县共同管辖,其异常的元素是Cd、Hg、As、Sb、Fe、Cu、Se 等。
3 镉污染来源土壤中镉的来源包括自然来源和人为来源。
自然来源有形成土壤的岩石中本身含有的镉。
人为来源主要是:镉在电镀工业的应用、在颜料中的使用,还有镉被用于制作塑料稳定剂,镍-镉电池的广泛应用与电视显象管制造所用到的镉。
因为采矿、冶炼和电镀的工业的迅速发展壮大,大量含有镉的废水被排入河流,它可以随着蒸发来污染大气、水体和水的沉降来土壤。
土壤镉的污染主要分布在重工业比较发达的地区、公路和铁路的两侧,在农业比较发达的灌溉区,土壤中镉的污染也会比较严重。
土壤镉污染主要产生的途径有:来自大气的镉沉降,农药、化肥和塑料薄膜等的使用,污水灌溉农田,含有重金属的固体废弃物的堆积,金属矿山酸性废水的渗透等污染等3.1 大气镉沉降由城市——郊区——农区,随着距离城市的距离加大而降低,特别是城市比郊区污染较为严重。
与城市人口密度、土地的利用效率、机动车使用的密度有关;重工业越发达的地方,污染与其他地方相比就较严重。
镉的干湿沉降也可以使土壤中镉的含量增高。
大气镉通过干湿沉降进入土壤后,被土壤中的粘土矿物和有机物吸附或固定,使土壤表层的镉最多,或者被植物吸收从而进入土壤,使土壤中有了高浓度的镉。
3.2施用农药、化肥以及塑料薄膜的使用含有镉的农药的施用和施用化肥不合理,都可以导致土壤被镉污染。
一般在过磷酸盐中镉含量较多,其次是磷肥,再者是氮肥和钾肥。
农用塑料薄膜的生产中所用的热稳定剂中含有一部分镉,在使用塑料大棚和地膜的过程中都会造成土壤中的镉增多。
3.3污水灌溉由于城市工业化的迅速发展,很多的工业废水被排入河道,使城市污水中的重金属离子,随着污水的灌溉过程而进入土壤。
在污染区空间分布上,往往靠近污染源头和城市工业区的土壤污染最严重,远离污染源头和城市工业区的土壤被污染的程度较低甚至几乎没有被污染。
3.4含重金属废弃物的堆积因为含有重金属的废弃物种类较多,不同的污染物对土壤的污染程度以及污染土壤的方式都不尽相同,被污染的范围一般都是以废物堆为中心向四周而扩散。
3.5矿山含有重金属的酸性废水污染矿山的开采、冶炼、重金属尾矿、废渣冶炼和矿渣堆放等过程中,可以被酸溶解出的镉离子的矿山酸性废水,随着矿区的排水和降雨带入水环境(如河流等)或者直接进入土壤,都可以间接或直接地造成土壤镉污染。
4镉的危害4.1对植物体的影响镉的污染对植物产生的影响有两个方面:影响植物的生长发育和产量,即使水稻在生理生化过程中的光合强度降低,使叶片中叶绿素的含量下降导致叶片失绿,根系短而且少;影响农产的品质,表现为作物中的镉含量与土壤水中的镉含量有很大关系。
4.2对人体的危害锌是人体必不可少的微量元素,通过含锌酶的形式发挥作用,并参与了RNA聚合酶、 DNA聚合酶、胰羧肽酶等100多种酶的合成和激活。
镉与锌具有相似的晶格结构,所以化学性质比较相似,镉可以置换锌,如果人体摄取了过量的镉,在人体组织中也就会发生这类置换。
如此就干扰了需要锌的酶系统及依靠锌的生化反应,改变体内的Zn/Cd 比值,导致各种各样的疾病的发生,其中之一有高血压。
镉对磷有很强的亲和力,如果人体内摄取镉的量过多,就有与磷结合的倾向,从而导致骨质磷酸钙中的钙被排斥出来进入尿液,尿液中钙的含量大大升高。
人体内钙的过量排泄会使骨质疏松甚至软化、骨头变形、骨折和伴随的疼痛,发生所谓“痛痛病”。
镉的致癌作用也值得重视,有研究揭示,受慢性镉中毒的人癌症的发病率在逐年增高。
5 镉污染土壤的治理5.1客土法该法是向污染土壤中加入大量干净土壤,覆盖在表层或混匀,使污染物含量下降到临界值以下或者使污染物与根系接触的几率减少,从而达到减轻镉污染危害的目的。
该种方法适和用在被污染面积小的土壤,较大污染面积的成本太高,操作也比小的复杂。
5.2化学法这法适合用在受污染程度比较轻的土壤中。
通过施用改良剂或抑制剂等化学方法来达到降低土壤中镉的溶解度、扩散性和生物有效性,减弱其毒害作用的目的。
主要方法有调节土壤的pH和施用石灰等。
5.3电泳法电泳法是目前比较新兴的用于处理重金属的方法,即在土壤中插入两个惰性电极(如石墨),在稳定电流的作用下,金属离子在电势差的驱动下向阴极移动、积聚,然后再对之进行处理。
5.4生物修复法生物修复法是利用某种特定的动植物和微生物较快地吸走或降解土壤中的污染物质以达到净化土壤的目的。
目前常用的植物修复办法,是种植对镉吸附较强的蕨类和十字花科植物。
该法经济,操作简单,但是周期较长。
6 结语土壤是我们生产生活中必不可少的组成元素,我们应该保护好它,用有效的方法来降低土壤的被污染程度,镉污染是土壤中很严肃的一个问题,应加大力度来解决产物中的镉含量超标问题,防止再会出现类似“痛痛病”的事件。
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