第六章 土壤
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第六章:土壤土壤:地球陆地表面具有一定肥力,能够生长植物的疏松表层,是一个独立的历史自然体,具有自身的发生发展过程,是连接无机界和有机界的纽带,是生物的生长点和营养泉。
是人类生存的重要自然资源。
土壤是成土母质在一定水热条件和生物的作用下,并经过一系列物理、化学和生物化学过程形成的。
土壤的基本属性和本质特征是具有肥力。
且能从物质组成、形态、结构和功能上进行剖析的物质实体。
土壤肥力:是指土壤为植物生长不断的供应和协调养分,水分,空气和热量的能力,这种能力是由土壤中一系列物理、化学、生物过程所引起的,因而也是土壤的物理、化学、生物性质的综合反映。
土壤中的水、热、气、肥并不孤立,而是相互联系,相互制约的。
土壤肥力可分为自然肥力和人为肥力。
土壤形态:是指土壤和土壤剖面外部形态特征。
如土壤剖面构造、土壤颜色、质地结构、土壤结持性、孔隙度、干湿度、新生体和侵入体等。
这些特征可以通过观察和感觉来认识。
土壤的这些特征是成土过程的反应和外部表现,以土壤的外部形态,可以区分土壤和风化壳的差别,也是区别各土类的重要依据。
土壤剖面:是指从地表垂直向下的土壤纵剖面,也就是完整的垂直土层序列。
它是由性质和形态各异的土层重叠在一起构成的。
这些土层大致呈水平状,是土壤成土过程中物质发生淋溶、淀积、迁移和转化形成的。
一般将这些土层称为土层或土壤发生层,每一种成土类型都有其特征性的发生层组合在一起,形成不同的土壤剖面。
土壤质地:是指土壤颗粒的大小、粗细及其匹配状况,即土壤的组合特征,一般分为砂土、壤土和粘土等。
土壤结构:是指土壤颗粒之间的胶结、接触情况。
土壤结构有团粒结构、块状结构、核状结构、柱状结构、棱状结构、片状结构等。
土壤新生体:是指土壤发育过程中形成的新的物质(物质重新淋溶淀积的生成物)。
根据新生体的性质和形状可判断出土壤类型、发育过程及历史演变特征。
新生体包括化学起源的和生物起源的两种。
土壤侵入体:指由外界进入土壤的特殊物质。
环境卫生学――第六章土壤卫生基本概念土壤卫生的基本任务:研究土壤环境对居民健康的影响;制订土壤卫生标准和卫生要求;进行土壤各种物质或元素背景值研究和土壤卫生监督与监测;制订保护土壤自净能力和清洁状态的措施以及有效地处理各种废弃物的措施等。
土壤中元素的背景值,亦称本底值,是指该地区未受污染的天然土壤中各种元素的含量。
土壤的污染与自净一、土壤的污染土壤污染在人类生产和生活活动中排出的有害物质进入土壤中,影响农作物的生长发育,直接或间接地危害人畜健康的现象,称为土壤污染。
土壤污染的主要来源有:(1)生活污染:包括人畜粪便、生活垃圾和生活污水等;(2)工业和交通污染:主要是工业废水、废气、废渣以及机动车废气污染;(3)农业污染:主要是农药和化肥污染。
土壤污染物种类繁多,主要有三大类:化学污染物(主要是一些重金属和农药)主要来自工业废水、废气、废渣和农业污染;生物性污染物(如病原体等)主要来自粪便、垃圾和污水;放射性污染物来自核试验、核电站和科研机构排出的废水、废气和废渣。
土壤污染物污染土壤的方式有3种:(1)气型污染,是由大气中污染物沉降至地面而污染土壤。
(2)水型污染,主要是工业废水和生活污水通过污水灌田而污染土壤。
(3)固体废弃物型污染,是工业废渣、生活垃圾粪便、农药和化肥等对土壤的污染。
二、土壤污染的自净土壤污染自净是指受污染的土壤通过物理、化学和生物学的作用,使病原体死灭,各种有害物质转化到无害的程度,土壤可逐渐恢复到污染前的状态。
(一)病原体的死灭病原微生物进入土壤后,受日光的照射,土壤中不适宜病原微生物生活的环境条件,微生物间的拮抗作用,噬菌体作用,以及植物根系分泌的杀菌素等许多不利因素的作用下而死亡。
(二)有机物的净化土壤中的有机污染物在微生物的作用下,便有机物逐步无机化或腐殖质化。
1.有机物的无机化含氮有机物在土壤微生物的作用下,分解成氨或氨盐,称为氨化阶段。
在充足氧气和亚硝酸菌的作用下,氨被氧化成亚硝酸盐,进一步在硝酸菌的作用下氧化成硝酸盐,称为硝化阶段。
第六章土壤环境影响评价1.教学内容(1)土壤特征和影响土壤环境质量的主要因素;(2)土壤环境影响识别;(3)土壤及其环境现状的调查与评价;(4)土壤环境影响预测和评价。
2.重点与难点重点:影响土壤环境质量的主要因素,土壤环境影响识别方法,现状调查内容及评价方法。
难点:土壤环境影响预测方法。
3.教学基本要求(1)了解土壤的主要特征,影响土壤环境质量的主要因素;(2)熟练掌握土壤环境影响识别类型;(3)掌握土壤环境质量现状评价;(4)了解工业、农业、水利、矿业、交通、能源等工程建设项目的土壤环境影响识别;(5)掌握防治土壤污染、退化、破坏的对策和措施。
第一节土壤特征和影响土壤环境质量的主要因素土壤是地球陆地表面具有肥力、能生长植物的疏松表层,由岩石风化而成的矿物质、动植物残体腐解产生的有机质、土壤生物(固相物质)以及水分(液相物质)、空气(气相物质)等组成。
本章主要介绍重大建设项目对土壤环境影响的识别、土壤污染和土壤退化的预测和评价方法。
一、土壤的主要特征在人类环境系统中占据着特有的空间地位:处于大气圈、生物圈、岩石圈和水圈的交接地带;具有肥力:具有能够不断供应和协调植物生长所必需养分、水分、空气和热量的能力。
(土壤区别于其他自然体的本质特征。
)具有缓冲性具有净化功能两个基本概念土壤退化:土壤沙化、盐渍化、沼泽化和土壤侵蚀等引起的土壤肥力下降的现象。
土壤破坏:土壤资源的损失,即被非农、林、牧长期占用,或土壤极端退化而失去土壤肥力的现象。
二、影响土壤环境质量的主要因素建设项目影响土壤环境污染的因素:建设项目类型、污染物性质、污染源特点、污染源排放强度、污染途径、土壤所在区域的环境条件、土壤类型和特性。
影响土壤退化、破坏的主要因素自然因素:干旱、洪涝、狂风、暴雨、火山、地震等。
人为因素:在利用土壤及其环境条件时,存在盲目性,例如过度放牧、灌溉。
采矿…第二节土壤环境影响识别一、土壤环境影响识别类型(1)按影响结果与特点分①土壤污染型:由外界进入土壤中的污染物,对土壤环境产生化学性、物理性或生物性污染危害。
②土壤退化型:由于人类活动导致的土壤中各组分之间,或土壤与其它环境要素之间的正常自然物质、能量循环过程遭到破坏,而引起土壤肥力、土壤质量和承载力下降的影响。
③土壤资源破坏型:由于人类活动或由其引起的自然活动,导致土壤被占用、淹没和破坏,包括由于土壤过度侵蚀或严重污染而使土壤完全丧失原有功能被废弃的情况(2)按影响时段分:建设阶段影响、运行阶段影响、服务期满后的影响;或按影响时段的长短分:短期或突变影响、长期或缓变影响。
(3)按影响方式分:直接影响、间接影响。
(4)按影响性质分:可逆影响、不可逆影响、积累影响、协同影响。
(p149)二、建设项目土壤环境影响识别1.工业工程建设项目的土壤环境影响识别(1)工业废气对土壤环境的影响工业废气中的污染物,通过降水、扩散和重力作用降落至地面,渗透进入土壤,进而污染土壤环境。
(2)工业废水对土壤环境的影响(经过处理或未处理)工业废水,用于灌溉农田或排入河流、湖泊后再作为农业灌溉用水,都会使土壤受到污染。
工业废水处理产生的活性污泥排入土壤,污泥与土壤的相互作用,会使土壤的性质及元素分布和分配发生变化,进而影响植物的生长和周围的环境。
(3)工业固体废弃物对土壤环境的影响固体废弃物在掩埋或堆放过程中产生的渗出液、滤沥液进入土壤,能改变土质和土壤结构,影响土壤微生物的活动,危害土壤环境。
工业工程建设项目从原料的生产、运输、储藏到工业产品的消费与使用过程,对土壤环境都会产生影响。
2.水利工程建设项目土壤环境影响评价识别(1)占用土地资源(2)诱发土壤-地质环境灾害:滑坡,山体崩塌,泥石流、地震等。
(3)引发土壤盐渍化(4)促进土壤沼泽化(5)促使河口地区土壤肥力下降、海岸后退3.矿业工程建设项目土壤环境影响识别(1)损失土壤资源(2)污染土壤环境:产生的粉尘、废气、废水、固体废弃物等对土壤环境产生污染性的影响。
(3)引发和加速土壤退化和破坏(4)挖掘采剥改变了矿区的地质、地貌、植被等,加剧了水土流失,从而引发土壤退化和破坏;(5)地震、崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害的发生,加速了土壤的退化和破坏。
4.农业工程建设项目的土壤环境影响识别(1)农业机械化工程建设项目对土壤环境的影响农田失去植被保护,水蚀、风蚀的几率增强;土壤被压实,妨碍植物根系与大气中氧和CO2的交换,根系向下生长的阻力增加;土壤的渗透能力下降,形成的径流较大,加速了土壤的侵蚀。
(2)农业排灌工程对土壤环境的影响良好的土壤排水系统可缓解土壤的盐渍化,使土壤的物理性质得到改善;土壤不易受侵蚀,土地平展,易于机械化耕作,干旱的危险少;减少水饱和土壤的面积,减轻内涝的危险。
不利影响:排水强度过高,会加快地表径流,河道洪峰提前出现,会增加泛滥的危险;土壤的质量下降;次生盐渍化;(3)农业垦殖工程对土壤环境的影响化肥的使用逐渐改变土壤的组成和化学性质:土壤酸化;有机C、N的消减;增加包括重金属、有机化合毒物以及放射性物质在内的污染物;城市生活垃圾的施用:可提高土壤养分,改善土壤物理性质,但也易带来重金属等污染;新耕地的开辟:焚烧草被灌丛可促使土壤的肥沃化,但也造成一些直接养分的减少和土壤腐植质的损失,同时也可引发严重的水蚀和风蚀。
5.交通工程建设项目的土壤环境影响识别(1)占用土地(永久性影响);(2)建设期间,土地大量裸露,土壤极易受到侵蚀;(3)使用期间:机动车排放的废气为大气酸沉降准备了物质基础,酸沉降将导致土壤的酸化。
6.石油工程建设项目的土壤环境影响识别(1)在石油的开采、炼制、贮运、使用的过程中,原油和各种油制品通过各种途径进入环境造成污染;(2)占用土地资源;(3)采用被石油烃污染的水源灌溉农田,挥发进入大气的石油烃通过沉降作用进入土壤等造成土壤的污染。
第三节土壤及其环境现状的调查与评价一、现状调查1.区域自然环境特征调查(1)地质地貌:区域地层、岩性、地质构造的基本情况;地貌类型和形态特征。
(2)气象气候:风向、风速、降水、蒸发,干旱、润湿等气候类型和气象要素。
(3)水文状况:水系分布情况、河流湖泊水文及其季节、年际和区内空间变化情况;地下水类型、水文地质状况、水化学状况等。
(4)植被状况:植被类型、结构、分布及其特点,植被覆盖度等。
调查方法:资料收集法为主。
2.区域社会经济状况调查(1)人口状况(2)经济状况(3)交通状况(4)文教卫生状况3.区域土壤类型特征调查(1)成土母质:成土母岩和成土母质(2)土壤类型:土类名称、分布面积(3)土壤组成:矿物质、有机质、NPK,主要微量元素(4)土壤特性: pH, Eh, 质地,土壤结构等调查方法:资料收集与现场调查相结合的方法二、土壤环境质量现状评价1.土壤环境污染现状评价(1)土壤污染源调查①工业污染源:重点调查通过“三废”排放进入土壤的污染物种类、数量、途径。
②农业污染源:调查施入土壤的化肥、农药、农用地膜、污泥和垃圾肥料等的来源、成分及施用量;调查污水灌溉的情况。
③自然污染源:调查酸性水、碱性水、铁锈水、矿泉水中所含主要污染物,以及岩石、矿带出现背景值异常的元素含量。
(2)土壤环境污染监测①布点:一般采用网格法(布点多,分布均匀)。
②采样:对角线取样;梅花型取样;棋盘式取样;蛇型取样和随机取样;扇形采样。
③样品制备:风干,去除杂物,碾细,过10目尼龙筛,研磨,过100目尼龙筛,分装备用。
④样品分析:按选定的分析项目和方法对制备好的土样进行分析。
(3)评价因子的选择①基本因子:汞、镉、铅、锌、铜、铬、镍、砷、氟、氰、酚、DDT、六六六、石油、3,4-苯并比、三氯乙醛、多氯联苯PCB。
②附加因子:有机质、土壤质地、酸度、氧化还原电位等。
(4)评价标准的确定①土壤环境背景值:一定区域,一定时期,未受污染破坏的土壤中化学元素的含量。
用于判断土壤是否已受污染。
我国的土壤背景值见表6-1、6-2。
②土壤临界含量:植物中的化学元素的含量达到卫生标准值,或使植物显著减产时土壤中该化学元素的含量。
土壤中污染物达临界含量时,土壤已严重污染。
表6-3为部分土类的临界含量。
③土壤轻度污染标准:土壤上种植的植物达初始污染时土壤中污染物含量。
④《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)⑤对照点土壤环境质量标准值mg/kg (GB15618-1995)(5)评价模式与指数分级(P164) ①单因子评价分别计算各项污染物的污染指数,然后进行分级评价。
A .以实测值与评价标准值相比计算土壤污染指数:P ≤1,未受污染;P > 1,已受污染,P 越大,污染越严重。
B .根据土壤和作物中污染物积累的相关数量计算土壤污染指数:式中:Xa - 土壤初始污染值,取环境背景值; Xc - 土壤轻度污染值;Xe - 土壤重度污染值,取土壤临界含量。
指数分级:Pi < 1,清洁级; 1 ≤ Pi < 2, 轻污染级;2 ≤ Pi < 3,中污染级; Pi ≥ 3,重污染级。
②多因子综合评价A 、将土壤各污染物的污染指数叠加,作为污染综合指数:B 、内梅罗综合污染指数:C 、加权综合污染指数:D 、 均方根综合污染指数:E 、 取污染指数中的最大值作为综合污染指数:③质量分级A .根据各地具体的P 值变幅,结合作物受害程度和污染物积累状况划分。
iii s P ρ=()()()()()()c e e i i e i c e c i i e i c a c a i i c i a ai i a i X X X P X X X X P X X X X X P X X X P X --+=>--+=≤<--+=≤<=≤ρρρρρρρρ321时,时,时,时,∑==ni iP P 1()()2max 22i i i i s s avr P ρρ+=ini i P W P ∑==1∑==n i i P n P 121()n P P P P ,,,max 21 =分级举例:北京东郊土壤质量分级表(叠加指数)北京东郊土壤质量分级表(内梅罗指数)B.根据系统分级法划分土壤环境质量级别首先以土壤和作物中污染物积累的相关数量作为标准进行分级,然后选定其中一级作为评价标准,用它去除同一污染物的各级标准,将土壤污染物浓度分级标准转换为污染指数,然后计算加权综合污染指数,将其作为土壤环境质量分级标准值而划分土壤环境质量级别。
④评价图的编制A.符号法在地形图上根据不同污染物及其污染等级,制定不同颜色或不同形状大小的图例,标在各取样点的位置上,并用数字标明具体的P值。
B.网格法在地形图上,按一定面积划分若干方格,不同质量等级网格用不同颜色表示,绘制成图。