第4章 土壤环境与人体健康
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第四章土壤环境化学名词术语1.土壤化学组成(Chemical composition of soil)指构成土壤的各种化学物质的种类和比例,土壤的化学组成包括①土壤矿物质:包括原生矿物和次生矿物;②土壤有机质,主要源于动植物和微生物残体,包括非腐殖物质和腐殖质;③土壤水分,并非纯水,实际上是土壤中各种成分和污染物溶解形成的溶液;④土壤中的空气。
2.土壤反应(Soil reaction)土壤酸碱性质的量度。
取决于土壤中氢离子浓度的大小,以pH值表示。
氢离子浓度高时,土壤呈酸性反应。
反之,呈碱性反应。
3.盐基饱和度(Base saturation percentage of soil)指土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数,与土壤母质、气候等因素有关4.土壤吸附(Soil adsorption)指土壤矿物质、土壤胶体和土壤有机质通过各种物理化学作用力对外源物质的结合。
土壤吸附能降低污染物的扩散系数,影响其生物可利用性,从而影响污染物在土壤中的行为和生态风险。
5.土壤络合(Soil complex)指土壤中,一些配位体通过配位键结合与进入土壤的物质结合而形成复杂的分子或离子,从而影响土壤中污染物的迁移和转化行为。
6.土壤退化(Soil degradation)又称土壤衰弱,是指土壤肥力衰退导致生产力下降的过程。
是土壤环境和土壤理化性状恶化的综合表征,包括有机质含量下降、营养元素减少、土壤结构遭到破坏、土壤侵蚀,土层变浅,土体板结、土壤盐化、酸化、沙化等。
其中,有机质下降,是土壤退化的主要标志。
在干旱、半干旱地区,原来稀疏的植被受破坏,土壤沙化,就是严重的土壤退化现象。
7.土壤污染源(Soil contaminant source)造成土壤污染的污染物来源,主要为工业和城市的废废弃物堆放、农业用的化肥及农药、污水直接排放、受污染的地表径流、大气沉降、以及放射性物质和有害微生物等。
8.土壤酸化(Soil acidification)土壤内部产生和外部输入的氢离子引起土壤pH值降低和盐基饱和度减少的过程,它又是一种重要的土壤退化形式,对区域食物安全、环境质量及人畜健康产生明显负面影响。
第四章土壤环境化学1.什么是土壤的活性酸度与潜性酸度?试用它们二者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的原因。
根据土壤中H+的存在方式,土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。
(1)活性酸度:土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映,又称有效酸度,通常用pH表示。
(2)潜性酸度:土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。
当这些离子处于吸附状态时,是不显酸性的,但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后,即可增加土壤溶液的H+浓度,使土壤pH值降低。
南方土壤中岩石或成土母质的晶格被不同程度破坏,导致晶格中Al3+释放出来,变成代换性Al3+,增加了土壤的潜性酸度,在一定条件下转化为土壤活性酸度,表现为pH值减小,酸度偏高。
2.土壤的缓冲作用有哪几种?举例说明其作用原理。
土壤缓冲性能包括土壤溶液的缓冲性能和土壤胶体的缓冲性能:(1)土壤溶液的缓冲性能:土壤溶液中H2CO3、H3PO4、H4SiO4、腐殖酸和其他有机酸等弱酸及其盐类具有缓冲作用。
以碳酸及其钠盐为例说明。
向土壤加入盐酸,碳酸钠与它生成中性盐和碳酸,大大抑制了土壤酸度的提高。
Na2CO3 + 2HCl2NaCl + H2CO3当加入Ca(OH)2时,碳酸与它作用生成难溶碳酸钙,也限制了土壤碱度的变化范围。
H2CO3 + Ca(OH)2CaCO3 + 2H2O土壤中的某些有机酸(如氨基酸、胡敏酸等)是两性物质,具有缓冲作用,如氨基酸既有氨基,又有羧基,对酸碱均有缓冲作用。
RCHNH2COOH+ HClNH3ClR CHCOOH+ NaOH + H 2ORCHNH 2COOH R CH NH 2COONa(2)土壤胶体的缓冲作用:土壤胶体吸附有各种阳离子,其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。
对酸缓冲(M -盐基离子):土壤胶体 M +HCl 土壤胶体 H +MCl对碱缓冲:土壤胶体 H +MOH 土壤胶体 M +H 2OAl 3+对碱的缓冲作用:在pH 小于5的酸性土壤中,土壤溶液中Al 3+有6个水分子围绕,当OH -增多时,Al 3+周围的6个水分子中有一、二个水分子离解出H +,中和OH -:2Al(H 2O)63+ + 2OH - [Al 2(OH)2(H 2O)8]4+ + 4H 2O3.植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么?不同种类的植物对重金属的耐性不同,同种植物由于其分布和生长的环境各异可能表现出对某种重金属有明显的耐性。
第四章土壤环境一名词解译1.原生矿物:是直接来源于岩石受到不同程度的物理风化作用的碎屑,其化学成分和结晶构造未有改变。
2.次生矿物:岩石风化和成土过程中新生成的矿物,包括各种简单盐类,次生氧化物和铝硅酸盐类矿物等统称次生矿物。
次生矿物是土壤矿物质中最细小的部分(粒径<0.001mm)具有胶体特性,影响土壤许多物理化学特性。
3.土壤质地(土壤的机械组成):自然界的土壤都是由很多大小不同的土粒,按不同的比例组合而成的,各粒级在土壤中所占的相对比例或重量百分数称为土壤的机械组成,也叫做土壤质地。
4.土壤结构:一般把土壤颗粒的空间排列方式及其稳定程度,孔隙的分布和结合的状况称为土壤的结构。
5.土壤胶体:土壤中颗粒直径小于2微米或1微米,具有胶体性质的微粒。
6.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。
具体地说,污染物质是指与人为活动有关的各种对人体和生物有害的物质,包括化学泻药、重金属、放射性物质,病原菌等。
7.土壤净化:是指土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化,氧化—还原、络合-螯合作用及化学沉淀等作用而使进入土壤的污染物的浓度降低,形态改变,难以被植物所吸收而暂时退出生物小循环,脱离食物链或被排出土壤之外的过程。
8.溶胶:胶体微粒分散在水中成为胶体溶液称为溶胶。
凝胶:胶体微粒相互凝聚呈无定形的凝胶。
凝聚作用:由溶胶凝聚成凝胶的作用。
分散作用:由凝胶分散成溶胶的作用。
9.环境背景值:是指环境中诸因素,如大气、水体、土壤以及植物、动物和人体组织等在正常情况下,化学元素的含量及其赋存形态。
10.土壤环境中重金属元素背景值:是指一定区域内自然状态下未受人为污染影响的土壤中重金属元素的正常含量。
11.活性酸度:由土壤溶液中的H+ 所引起的酸性和活性酸底。
酸度大小取决于溶液中的[H+ ]。
土壤胶体所吸附的可交换性H+及A13+水解所产生H+总称为潜在酸度(包括交换酸和水解酸)。
《环境化学》(戴树桂第二版)课后部分习题解答第一章绪论4、根据环境化学的任务、内容和特点以及发展动向,你认为怎样才能学好环境化学这门课?环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特征、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。
环境化学以化学物质在环境中出现而引起环境问题为研究对象,以解决环境问题为目标的一门新型科学。
其内容主要涉及:有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态,潜在有害物质的来源,他们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为;有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效用的机制和风险性;有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。
环境化学的特点是要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径,其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。
目前,国界上较为重视元素(尤其是碳、氮、硫和磷)的生物地球化学循环及其相互偶合的研究;重视化学品安全评价、臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。
当前我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是:以有机物污染为主的水质污染、以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染;工业有毒有害废物和城市垃圾对水题和土壤的污染。
5、环境污染物有哪些类别?主要的化学污染物有哪些?按环境要素可分为:大气污染物、水体污染物和工业污染物。
按污染物的形态可分为:气态污染物、液态污染物和固体污染物;按污染物的性质可分为:化学污染物、物理污染物和生物污染物。
主要化学污染物有:1.元素:如铅、镉、准金属等。
2.无机物:氧化物、一氧化碳、卤化氢、卤素化合物等3.有机化合物及烃类:烷烃、不饱和脂肪烃、芳香烃、PAH等;4.金属有机和准金属有机化合物:如,四乙基铅、二苯基铬、二甲基胂酸等;5.含氧有机化合物:如环氧乙烷、醚、醛、有机酸、酐、酚等;6.含氮有机化合物:胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亚硝胺等;7.有机卤化物:四氯化碳、多氯联苯、氯代二噁瑛;8.有机硫化物:硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯等;9.有机磷化合物:磷酸酯化合物、有机磷农药、有机磷军用毒气等。
第四章土壤环境化学——污染物在土壤中的迁徙转变本节内容重点:土壤污染源、主要污染物,氮和磷的污染及其迁徙转变,土壤的重金属污染及其迁徙转变,土壤的农药污染及其迁徙转变,土壤中温室气体的开释、汲取及传输等。
人类活动产生的污染物进入土壤并积累到必定程度,惹起土壤质量恶化的现象即为土壤污染。
土壤与水体和大气环境有诸多不一样,它在地点上较水体和大气相对稳固,污染物易于集聚,故有人以为土壤是污染物的“汇”。
污染物可经过各样门路进入土壤。
若进入污染物的量在土壤自净能力范围内,仍可保持正常生态循环。
土壤污染与净化是两个互相对峙又同时存在的过程。
假如人类活动产生的污染物进入土壤的数目与速度超出净化速度,造成污染物在土壤中连续积累,表现出不良的生态效应和环境效应,最后以致土壤正常功能的失调,土壤质量降落,影响作物的生长发育,作物的产量和质量降落,即发生了土壤污染。
土壤污染可从以下两个方面来鉴别:(1)地下水能否遇到污染;作物生长能否遇到影响。
(2)土壤遇到污染后,不单会影响植物生长,同时会影响土壤内部生物群的变化与物质的转变,即产生不良的生态效应。
土壤污染物会随处表径流而进入河、湖,当这类径流中的污染物浓度较高时,会污染地表水。
比如,土壤中过多的N、P,一些有机磷农药和部分有机氯农药、酚和氰的淋溶迁徙常造成地表水污染。
所以,污染物进入土壤后有可能对地表水、地下水造成次生污染。
土壤污染物还可经过土壤植物系统,经由食品链最后影响人类的健康。
如日本的“痛痛病”就是土壤污染间接危害人类健康的一个典型例子。
)土壤污染源土壤污染源可分为人为污染源和自然污染源。
人为污染源:土壤污染物主假如工业和城市的废水和固体废物、农药和化肥、牲口排泄物、生物残体及大气沉降物等。
污水浇灌或污泥作为肥料使用,常使土壤遇到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。
工业及城市固体荒弃物随意堆放,惹起此中有害物的淋溶、开释,也可以致土壤及地下水的污染。
现代农业大量使用农药和化肥,也可造成土壤污染。
环境化学思考题与习题及答案第一章 绪论作业习题:● 根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向,你认为怎样才能学好环境化学这门课程?● 环境污染物有哪些类别?主要的化学污染物有哪些?讨论习题:● 如何认识现代环境问题的发展过程?思考题:● 举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。
第二章 水环境化学作业习题:● 请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中*23H CO ⎡⎤⎣⎦、3HCO -⎡⎤⎣⎦和23CO -⎡⎤⎣⎦的表达式,并讨论这两个体系之间的区别。
● 请导出总酸度、2CO 酸度、无机酸度、总酸度、酚酞酸度和苛性酸度的表达式作为总碳酸量和分布系数(α)的函数。
● 在一个pH 为6.5、碱度为1.6mmol/L 的水体中,若加入碳酸钠使其碱化,问需加多少mmol/L 的碳酸钠才能使水体pH 上升至8.0。
若用NaOH 强碱进行碱化,又需要加多少碱?(1.07mmol/L ,1.08mmol/L )● 具有2.00×10-3mol/L 碱度的水,pH 为7.00,请计算*23H CO ⎡⎤⎣⎦、3HCO -⎡⎤⎣⎦、23CO -⎡⎤⎣⎦和-OH ⎡⎤⎣⎦的浓度各是多少?(*23H CO ⎡⎤⎣⎦=4.49×10-4mol/L 、3HCO -⎡⎤⎣⎦=2.00×10-3mol/L 、23CO -⎡⎤⎣⎦=9.38×10-7mol/L 和-OH ⎡⎤⎣⎦=1.00×10-7mol/L ) ● 若有水A ,pH 为7.5,其碱度为6.38 mmol/L ,水B 的pH 为9.0,碱度为0.80 mmol/L ,若以等体积混合,问混合后的pH 值为多少?(pH =7.58)● 溶解1.00×10-4mol/L 的()33Fe NO 于1L 具有防止发生固体()3Fe OH 沉淀作用所需最小H +⎡⎤⎣⎦浓度的水中,假定溶液中仅形成[]2Fe OH +和[]2Fe OH +,而没有形成[]422Fe OH +。
环境监测技术—土壤污染监测(教案一、教学内容本节课选自《环境监测技术》教材第四章第二节,详细内容主要包括土壤污染的概念、分类及特点,土壤污染监测的原理、方法和技术,重点探讨土壤污染监测在实际环境管理中的应用。
二、教学目标1. 理解土壤污染的概念、分类及特点,掌握土壤污染监测的基本原理和方法。
2. 学会运用土壤污染监测技术,分析实际环境问题,提高解决环境问题的能力。
3. 培养学生的环保意识,使他们认识到土壤环境保护的重要性。
三、教学难点与重点难点:土壤污染监测方法的选择与应用。
重点:土壤污染的概念、分类及特点,土壤污染监测的原理、方法和技术。
四、教具与学具准备教具:PPT、投影仪、实验器材(土壤样品、试剂等)。
学具:笔记本、笔、实验报告册。
五、教学过程1. 导入:通过展示土壤污染导致的实际环境问题,引发学生对土壤环境保护的思考。
2. 知识讲解:(1)土壤污染的概念、分类及特点;(2)土壤污染监测的原理、方法和技术;(3)土壤污染监测在实际环境管理中的应用。
3. 实践操作:(1)分组进行土壤样品的采集、处理与分析;(2)学习并掌握土壤污染监测方法的选择与应用。
4. 例题讲解:讲解土壤污染监测的经典案例,分析监测方法的选择依据。
5. 随堂练习:针对土壤污染监测的原理、方法和技术,设计练习题,巩固所学知识。
六、板书设计1. 土壤污染的概念、分类及特点;2. 土壤污染监测的原理、方法和技术;3. 土壤污染监测在实际环境管理中的应用。
七、作业设计1. 作业题目:分析某地区土壤污染案例,选择合适的监测方法进行监测,并提出治理措施。
2. 答案:(1)土壤污染案例:某地区农田土壤重金属污染;(2)监测方法:土壤样品的采集与处理、重金属含量分析;(3)治理措施:生物修复、化学修复等。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课的教学效果,学生对土壤污染监测知识的掌握程度。
2. 拓展延伸:(1)研究土壤污染对生态环境和人类健康的影响;(2)探讨新型土壤污染监测技术及发展趋势。
环境科学概论第一章绪论概念:环境:指以人类为主体的外部世界,环境就是人类生存环境,指的是环绕于人类周围的客观事物的整体,它包括自然环境,也包括社会环境.或者为指围绕着人群空间,以及其中可以直接、间接影响人类生活和发展的各种自然因素和社会因素的总体.环境法中的环境:指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体,包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。
环境科学:以“人类—环境”系统为其特定的研究对象,它是研究“人类—环境”系统的发生和发展、调节和控制以及改造和利用的科学。
其目的在于探讨人类社会持续发展对环境的影响及其环境质量的变化规律,从而为改善环境和创造新环境提供科学依据。
环境要素:又称环境基质,是指构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而又服从整体演化规律的基本物质组成。
环境问题:指自然过程突变或人类活动引起的环境破坏和环境质量变化,以及由此给人类生产、生活和健康带来的不利影响。
其原因是人类认识的局限性和环境的复杂多变性。
原生环境问题:又称第一类环境问题,是指由于自然环境自身变化引起的,没有人为因素或人为因素很少的环境问题.次生环境问题:又称第二类环境问题,是指由于人为因素所造成的环境问题。
第二章大气环境概念:干结空气:大气中除去水汽和固体杂质以外的整个混合气体.主要成分是氮气(78.09%)和氧气(20。
94%)。
其次是氩气(0。
934%体积)和二氧化碳(0.033%体积)。
空气中水的体积百分含量在0。
1-0.5%之间,其余的大气成分为稀有气体。
大气污染:指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。
大气污染源:指向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场所,设备和装置。
包括:天然源(指自然界自行向大气环境排入污染物的污染源。