土壤水 所有的水只有进入土壤转化为土壤水，才能被植物吸收利用。土壤水是作物吸水的土壤水是作物吸水的最主要来源。最主要来源。土土壤壤水水并并非非纯水水、而而是是稀稀薄薄的的溶溶液液。土土壤壤水水实际上上是是指指在在105温温度度下下从从土土壤壤中中驱逐逐出出来来的水。的水。土壤水的重要性：土壤水的重要性：土壤水是土壤中最活跃的因素土壤水是土壤中最活跃的因素被植物的吸收被植物的吸收溶解矿质养分溶解矿质养分土壤水是土壤形成发育的催化剂参土壤水是土壤形成发育的催化剂参与土壤有机质的矿质化与腐殖化与土壤有机质的矿质化与腐殖化影响土壤的物理、化学和生物性质影响土壤的物理、化学和生物性质一、土壤水分类型与性质一、土壤水分类型与性质土壤水土壤水 自由水自由水 束缚水束缚水 气态水气态水: :水汽，易凝结为液态水水汽，易凝结为液态水 固态水：固态水：冰，冬季寒冷的中高纬度地区冰，冬季寒冷的中高纬度地区化学束缚水化学束缚水物理束缚水物理束缚水化合水：化合水：H H2 2AlAl2 2SiSi2 2O O 8H8H2 2O O结晶水：结晶水：CaSOCaSO4 4 2H2H2 2O O吸湿水吸湿水 膜状水膜状水 毛管水毛管水 重力水重力水毛管悬着水毛管悬着水毛管上升水毛管上升水1 1、吸湿水、吸湿水 由干燥土粒吸附力从由干燥土粒吸附力从大气大气大气大气中吸附气态水分子中吸附气态水分子保持在土粒表面的水分称为吸湿水。保持在土粒表面的水分称为吸湿水。 膜膜状状水水：吸吸湿湿水水达达到到最最大大量量后后，靠靠土土粒粒剩剩余余的的分分子子引引力力吸吸附在吸湿水外面的一层水膜。又称松束缚水。附在吸湿水外面的一层水膜。又称松束缚水。 2.1 作用力作用力：土粒表面较弱的分子引力分子引力(范德华力)、水分子内聚力、交换性阳离子的水化作用2.3 水吸力水吸力：3.10.63MPa2.2 特特 点点：密度较大；冰点较低；移动缓慢；部分有效部分有效2 2、膜状水、膜状水 毛毛管管水水：受受毛毛管管力力的的作作用用在在土土壤壤毛毛管管孔孔隙隙中中保保持持和和运动的水分。运动的水分。 作用力作用力：土壤毛管孔隙（0.060.002mm）的毛管力 特特 点点：自由水（保存、运动、溶解养分）； 有效水水吸力水吸力：0.630.008MPa3 3、毛管水、毛管水毛管悬着水（与地下水无关）毛管悬着水（与地下水无关）在地下水较深的情况下，在地下水较深的情况下，降水或灌溉水降水或灌溉水等地等地面水进入土壤，面水进入土壤，借助毛管力保持在上层土壤毛借助毛管力保持在上层土壤毛管孔隙中的水分管孔隙中的水分。它。它与来自地下水上升的毛管与来自地下水上升的毛管水并不相连水并不相连，好像悬挂在半空中一样，故称之，好像悬挂在半空中一样，故称之为为毛管悬着水毛管悬着水。毛管悬着水是毛管悬着水是地势较高处地势较高处植物吸收水分的主要植物吸收水分的主要给源。给源。类型类型悬着毛管水悬着毛管水上升毛管水上升毛管水束缚水束缚水地下水地下水毛管上升水：毛管上升水： 地下水藉毛管力支持上升并保持在上层土地下水藉毛管力支持上升并保持在上层土壤毛管中的水分。壤毛管中的水分。 地势低洼区；地下水位高；地势低洼区；地下水位高；“回潮回潮”毛管水上升高度：毛管水上升高度：从地下水面到毛管上升水所从地下水面到毛管上升水所能到达的绝对高度能到达的绝对高度毛管持水量：毛管持水量：毛管毛管上升水的上升水的最大含量最大含量a.a.它是土壤中既能被土壤保持，又能被作物全部利它是土壤中既能被土壤保持，又能被作物全部利用的有效水；用的有效水；b.b.它有溶解养分的能力；它有溶解养分的能力；c.c.能在毛管力作用下向上下左右方向移动，且速度能在毛管力作用下向上下左右方向移动，且速度快；快；d.d.具有输送养分到作物根部的作用。具有输送养分到作物根部的作用。毛管水是土壤中最宝贵的水分毛管水是土壤中最宝贵的水分 重重力力水水：当当土土壤壤含含水水量量超超过过田田间间持持水水量量后后，过过量量的的水水分分不不能能被被毛毛管管力力所所吸吸持持，而而在在重重力力作作用用下下沿沿土壤大孔隙向下移动的水分。土壤大孔隙向下移动的水分。 4 4、重力水、重力水 地下水地下水河河流流二、土壤水分常数与土壤含水量二、土壤水分常数与土壤含水量 土壤水分数量指标土壤水分数量指标 土土壤壤水水分分常常数数：在在一一定定条条件件下下，土土壤壤各各类类型型水水分达到最大量时的土壤含水量。分达到最大量时的土壤含水量。 在在一一定定条条件件下下，同同一一土土壤壤的的水水分分常常数数保保持持相相对对稳定的数值。稳定的数值。1 1、土壤水分常数、土壤水分常数 土壤中水分的质量与干土质量的比值，因在同地区土壤中水分的质量与干土质量的比值，因在同地区重力加速度相同，所以又称重量含水量。重力加速度相同，所以又称重量含水量。土壤质量含水量（土壤质量含水量（%）=土壤水质量土壤水质量干土质量干土质量100m=W1W2W2100W1：湿土质量：湿土质量W2：干土质量：干土质量（1 1）质量含水量（）质量含水量（m m）：）：2 2、土壤水分含量表示方法、土壤水分含量表示方法、土壤水分含量表示方法、土壤水分含量表示方法2.土壤水的再分布土壤水的再分布概念：概念：土壤水 入渗过程结束后，水在重力和吸力梯度影响下在土壤中向下移动重新分布的过程。 土壤水的再分布是土壤水的再分布是土壤水的不饱和流。土壤水的不饱和流。 土中水土中水的运动的运动重力作用下土中水的渗流重力作用下土中水的渗流附加应力作用下孔隙水的挤出附加应力作用下孔隙水的挤出表面张力作用产生的水分的移动表面张力作用产生的水分的移动孔隙水中离子浓度差别产生的渗附孔隙水中离子浓度差别产生的渗附电极作用下土中水的电渗电极作用下土中水的电渗有关实际工程问题有关实际工程问题流砂、管涌、冻胀、渗透固结、流砂、管涌、冻胀、渗透固结、渗流稳定、粘性土的电加固渗流稳定、粘性土的电加固土的渗透性土的渗透性土的渗透土的渗透固结固结土的毛细土的毛细现象现象1 1、土壤水的来源与消耗、土壤水的来源与消耗、土壤水的来源与消耗、土壤水的来源与消耗土壤水的来源是大气降水、凝结水、地下水和人工灌土壤水的来源是大气降水、凝结水、地下水和人工灌溉溉。其中大气降水是主要的来源，凝结水在干旱地区。其中大气降水是主要的来源，凝结水在干旱地区以及粗质土壤上也有一定意义。而地下水和人工灌溉以及粗质土壤上也有一定意义。而地下水和人工灌溉水，实际上主要也是从大气降水和部分地从凝结水转水，实际上主要也是从大气降水和部分地从凝结水转变而来。变而来。 大气降水除了植被（特别是林冠）截流和地面径流大气降水除了植被（特别是林冠）截流和地面径流外，其余部分便进入土壤中成为土壤水。土壤水的外，其余部分便进入土壤中成为土壤水。土壤水的消耗有以下途径：消耗有以下途径：（1）向下渗漏、侧向径流和地下）向下渗漏、侧向径流和地下径流；（径流；（2）蒸发；（）蒸发；（3）蒸腾）蒸腾。所以，土壤的含水。所以，土壤的含水量就是这些水分收入和支出的差额。量就是这些水分收入和支出的差额。4.影响土壤水分状况的因素影响土壤水分状况的因素 1. 植被植被 蒸腾作用、植被组成和覆盖度对土壤水分影响较大。蒸腾作用、植被组成和覆盖度对土壤水分影响较大。2. 气候气候 降雨量和蒸发是重要因素。降雨量和蒸发是重要因素。3. 土壤物理性质土壤物理性质 土壤质地、结构和有机质含量等因素的影响。土壤质地、结构和有机质含量等因素的影响。4. 地形地形 地形影响水分的再分配。地形影响水分的再分配。5. 水文地质水文地质 在不透水层接近地面、地下水位高的地方，支持在不透水层接近地面、地下水位高的地方，支持毛管水上行活跃。毛管水上行活跃。6. 人为的影响人为的影响 如灌溉、排水以及耕作等土壤管理措施。如灌溉、排水以及耕作等土壤管理措施。 土壤空气和近地面大气空气组成的差异土壤空气和近地面大气空气组成的差异1土壤空气中的CO2含量高于大气2土壤空气中的O2含量低于大气3土壤空气中的水汽含量一般高于大气4土壤空气中含有较高量的还原性气体（CH4等）土壤空气组成显然不是固定不变的。第一节 土壤空气土壤空气的变化规律：土壤空气的变化规律：第一节 土壤空气随着土层深度的增加，土壤空气中随着土层深度的增加，土壤空气中COCO2 2含量增大，含量增大，O O2 2含量减少，无论在膜含量减少，无论在膜地或露地均是如此；地或露地均是如此； 气温和土温升高，根系呼吸加强，微气温和土温升高，根系呼吸加强，微生物活动加快，土壤空气中生物活动加快，土壤空气中COCO2 2含量增含量增加，夏季加，夏季COCO2 2含量最高；含量最高； 覆膜田块的覆膜田块的COCO2 2含量明显高于未覆稻含量明显高于未覆稻草原露地，而草原露地，而OO2 2则反之则反之. .土壤空气中的土壤空气中的CO2和和O2的含量是相的含量是相互消长的，二者的总和维持在互消长的，二者的总和维持在1922%之间之间.& 影响土壤空气运动和交换的主要因素影响土壤空气运动和交换的主要因素气象因素气象因素土壤因素土壤因素农业措施农业措施气温、气压、风力和降雨等气温、气压、风力和降雨等通气孔隙状况及其影响因素通气孔隙状况及其影响因素 (质质地、结构、松紧程度、土壤含水地、结构、松紧程度、土壤含水量等量等)。耕作、施肥、灌水等耕作、施肥、灌水等l土壤空气与植物生长土壤空气与植物生长 l土壤空气与根系土壤空气与根系 若土壤空气中若土壤空气中O2的含量小于的含量小于9或或10，根系发育就会，根系发育就会受到影响，受到影响，O2含量低至含量低至5以下时，绝大多数作物根系停以下时，绝大多数作物根系停止发育。止发育。 O2与与CO2在土壤空气中互为消长，当在土壤空气中互为消长，当CO2含量大于含量大于1时，根系发育缓慢，至时，根系发育缓慢，至520，则为致死的含量。，则为致死的含量。 土壤空气中还原性气体，也可使根系受害，如土壤空气中还原性气体，也可使根系受害，如H2S使水使水稻产生黑根，导致吸收水肥能力减弱，甚至死亡。稻产生黑根，导致吸收水肥能力减弱，甚至死亡。 三、土壤空气与生态环境的关系三、土壤空气与生态环境的关系 土壤空气与种子萌发土壤空气与种子萌发种子萌发，所需氧气主要由土壤空气提供，缺氧时，种子萌发，所需氧气主要由土壤空气提供，缺氧时，葡萄糖酒精发酵，产生酒精，使种子受害。葡萄糖酒精发酵，产生酒精，使种子受害。土壤空气状况与植物抗病性土壤空气状况与植物抗病性（1）植物感病后，呼吸作用加强，以保持细胞内较高的氧）植物感病后，呼吸作用加强，以保持细胞内较高的氧水平，对病菌分泌的酶和毒素有破坏作用。水平，对病菌分泌的酶和毒素有破坏作用。（2）呼吸提供能量和中间产物，利于植物形成某些隔离区）呼吸提供能量和中间产物，利于植物形成某些隔离区阻止病斑扩大。阻止病斑扩大。（3）伤口呼吸增强，利于伤口愈合，减少病菌侵染。）伤口呼吸增强，利于伤口愈合，减少病菌侵染。l土壤空气与微生物活性土壤空气与微生物活性土壤空气影响微生物活动，影响有机质转化。土壤空气影响微生物活动，影响有机质转化。(1)(1)通气良好利于有机质矿质化。通气良好利于有机质矿质化。(2)(2)根系吸收养分，需通气良好条件下的呼吸作用根系吸收养分，需通气良好条件下的呼吸作用提供能量。提供能量。土壤热容量是指单位质量（重量）或容积的土壤每升高（或降低）1所需要（或放出的）热量。 可分为：容积热容量； 质量热容量。第三节第三节 土壤热性质土壤热性质一、土壤热容量一、土壤热容量土壤热扩散率 (土壤导温率）是指在标准状况下，在土层垂直方向上每厘米距离内，1的温度梯度下，每秒流入1cm2土壤断面面积的热量，使单位体积（1cm3）土壤所发生的温度变化。其大小等于土壤导热率/容积热容量之比值。上式中:为土壤导热率， Cv为土壤容积热容量。第三节第三节 土壤热性质土壤热性质三、土壤的热扩散率三、土壤的热扩散率l土土壤壤生生物物活活性性和和肥肥力力直直接接或或间间接接地地与与土土壤壤生生物物有关。有关。l土土壤壤生生物物是是土土壤壤具具有有生生命命力力的的主主要要成成分分，在在土土壤形成和发育过程中起主导作用。壤形成和发育过程中起主导作用。l土土壤壤生生物物是是评评价价土土壤壤质质量量和和健健康康状状况况的的重重要要指指标之一。标之一。l土土壤壤生生物物是是地地球球生生物物圈圈生生物物多多样样性性的的重重要要组组成成部分。部分。土壤生物的重要性土壤生物的重要性系统分类系统分类 按体型大小分类按体型大小分类小型土壤动物，体长在小型土壤动物，体长在0.20.2毫米以下毫米以下 中型土壤动物，体长中型土壤动物，体长0.2-20.2-2毫米毫米 大型土壤动物，体长大型土壤动物，体长2-202-20毫米毫米 巨型土壤动物，体长大于巨型土壤动物，体长大于2020毫米毫米 按食性分类按食性分类按土壤中生活时期按土壤中生活时期1.土壤动物的分类土壤动物的分类分为植食性、菌食性、尸食性、粪食性、杂食性分为植食性、菌食性、尸食性、粪食性、杂食性和寄生性土壤动物等。和寄生性土壤动物等。 分为全期土壤动物，周期土壤动物，部分土分为全期土壤动物，周期土壤动物，部分土壤动物等。壤动物等。 原生动物在土壤中的作用1、通过选择性的取食某些微生物(如细菌)，改变 微生物的群落结构，主要是调节细菌的数量。2、增进某些微生物的活性(如固N菌、排泄出的细 菌等)3、参与土壤植物残体的分解，如鞭毛虫与白蚁共 生，加速对木质素的分解。4、某些原生动物也侵害植物。造成植物病害，有 的可引起严重的人畜传染病。土壤微生物主要作用：土壤微生物主要作用：1 1、分解有机质，释放出碳氮磷硫等营养元素。、分解有机质，释放出碳氮磷硫等营养元素。2 2、土壤腐殖质的合成及土壤团聚体形成的胶结物质、土壤腐殖质的合成及土壤团聚体形成的胶结物质3 3、进行生物固氮（部分细菌和蓝藻）、进行生物固氮（部分细菌和蓝藻）4 4、在氮、磷、硫等元素的转化中起主导作用。、在氮、磷、硫等元素的转化中起主导作用。5 5、土传病害的防除（致病微生物和抗生素的作用）、土传病害的防除（致病微生物和抗生素的作用）6 6、土壤有机污染物的解除、土壤有机污染物的解除真菌在土壤中的作用真菌在土壤中的作用是土壤有机质的主要降解者。是土壤有机质的主要降解者。某些真菌和植物的根系产生菌根。某些真菌和植物的根系产生菌根。促进土壤结构的形成，菌丝的穿插促进土壤结构的形成，菌丝的穿插对于促进土壤的凝聚有重要的作用。对于促进土壤的凝聚有重要的作用。 根际根际是指植物根系直接影响的土壤范围。通常把根际范是指植物根系直接影响的土壤范围。通常把根际范围分成根际与根面二个区，受根系影响最为显著的区域是距围分成根际与根面二个区，受根系影响最为显著的区域是距活性根活性根1212毫米的土壤和根表面及共其粘附的土壤（也称根毫米的土壤和根表面及共其粘附的土壤（也称根面）。面）。 （二）、根际与根际效应（二）、根际与根际效应根际效应：根际效应：由于植物根系的细胞组织脱落物和根系分泌物为由于植物根系的细胞组织脱落物和根系分泌物为根际微生物提供了丰富的营养和能量，因此，在植物根际的微生根际微生物提供了丰富的营养和能量，因此，在植物根际的微生物数量和活性常高于根外土壤，这种现象称为根际效应。物数量和活性常高于根外土壤，这种现象称为根际效应。（1）根际是根际微生物的特殊生态环境A.根系根系分泌物分泌物和和脱落物脱落物是根际微生物的重要营是根际微生物的重要营养和能源；养和能源；分泌物分泌物氨基酸：各种氨基酸；氨基酸：各种氨基酸；有机酸：乙酸，丁酸，乳酸，柠檬酸，苹果酸等；有机酸：乙酸，丁酸，乳酸，柠檬酸，苹果酸等；碳水化合物：葡萄糖，果糖，核糖，半乳糖等；碳水化合物：葡萄糖，果糖，核糖，半乳糖等；维生素类物质：生物素，硫胺素等维生素类物质：生物素，硫胺素等死亡根系和脱落的根毛、根冠、根表皮细胞等。死亡根系和脱落的根毛、根冠、根表皮细胞等。脱落物脱落物B. 根系的根系的呼吸作用呼吸作用影响根际土壤的气体组分、影响根际土壤的气体组分、pH值、值、Eh等；等；离根越近，离根越近，CO2的含量越高，的含量越高，O2的含量越低；的含量越低；O2含量少影响根际范围的含量少影响根际范围的Eh，一般偏低；，一般偏低；由于根系分泌有机酸影响根际的由于根系分泌有机酸影响根际的pH值，一般偏酸。值，一般偏酸。C. 根系的根系的吸收作用吸收作用对根际土壤微生物的影响；对根际土壤微生物的影响；根系吸收作用强，分泌物也就多，根际效应也就大。根系吸收作用强，分泌物也就多，根际效应也就大。根系吸收作用强，根际水分充足，根际微生物发育根系吸收作用强，根际水分充足，根际微生物发育量也就大。量也就大。D. 根际根际温度温度一般比非根际土壤温度高一般比非根际土壤温度高1-2。（2 2）根际微生物对植物的作用）根际微生物对植物的作用A A、有益影响、有益影响（a）有效化营养元素）有效化营养元素微生物的代谢作用加微生物的代谢作用加强了有机质的分解，促进植物营养元素的矿化，强了有机质的分解，促进植物营养元素的矿化，增强了对作物的养分供应。增强了对作物的养分供应。根际微生物通过溶解矿物中的磷酸盐，给植物提供可根际微生物通过溶解矿物中的磷酸盐，给植物提供可溶性的磷酸盐，加快植物对磷酸盐的吸收。溶性的磷酸盐，加快植物对磷酸盐的吸收。（b）促进植物生长）促进植物生长根际微生物能合根际微生物能合成多种成多种生长素生长素、植物生长激素植物生长激素，加速种子，加速种子萌发和根毛发育。萌发和根毛发育。硫胺素硫胺素生物素生物素维生素维生素B12B12泛酸泛酸核黄素核黄素吲哚乙酸（吲哚乙酸（IAAIAA）赤霉素类赤霉素类节杆菌、假单胞菌和农杆菌能产生一些有机节杆菌、假单胞菌和农杆菌能产生一些有机物，刺激植物生长。物，刺激植物生长。A A、有益影响、有益影响（c）根际微生物分泌的抗生素类物质，有）根际微生物分泌的抗生素类物质，有助于作物避免土著性病原菌的侵染或杀死助于作物避免土著性病原菌的侵染或杀死植物病原菌，却与其它根际微生物建立协植物病原菌，却与其它根际微生物建立协作关系。作关系。A A、有益影响、有益影响（d）产生铁载体（）产生铁载体（Siderophore），改善），改善植物的生长条件，促进植物生长。植物的生长条件，促进植物生长。（e）根际中的菌丝体可以转移植物中的放）根际中的菌丝体可以转移植物中的放射线物质和重金属等有害物质。射线物质和重金属等有害物质。A A、有益影响、有益影响（f）根际微生物产生二氧化碳，使钙增加）根际微生物产生二氧化碳，使钙增加可溶性，有利于植物吸收。可溶性，有利于植物吸收。（g）根际中自生固氮菌可以固定大量的）根际中自生固氮菌可以固定大量的N2，给植物提供有机和无机氮。，给植物提供有机和无机氮。A A、有益影响、有益影响B B、不利影响、不利影响（a）微生物与植物竞争矿质营养，在一定时间内减）微生物与植物竞争矿质营养，在一定时间内减少了对植物养分的供应，造成对植物生长的不利。少了对植物养分的供应，造成对植物生长的不利。反消化细菌使含氮物质变成反消化细菌使含氮物质变成N2，养分损失。，养分损失。细菌对某些重要元素的固定可严重影响植物的发育。细菌对某些重要元素的固定可严重影响植物的发育。果树果树果树果树小叶病小叶病小叶病小叶病细菌固定锌细菌固定锌细菌固定锌细菌固定锌燕麦燕麦燕麦燕麦灰斑病灰斑病灰斑病灰斑病细菌固定氧化锰细菌固定氧化锰细菌固定氧化锰细菌固定氧化锰（b）由于不同植物根际条件的选择性，某些病原菌）由于不同植物根际条件的选择性，某些病原菌在相应植物的根际得到加富，更助长了病害的发生。在相应植物的根际得到加富，更助长了病害的发生。连作障碍连作障碍连作障碍连作障碍B B、不利影响、不利影响长期种植同一作物造成根际有毒物质积累，虽长期种植同一作物造成根际有毒物质积累，虽然每年施肥充足和采用相同的栽培措施，但作然每年施肥充足和采用相同的栽培措施，但作物产量仍每年下降的现象。物产量仍每年下降的现象。（c）某些微生物产生的有毒物质能抑制种子的）某些微生物产生的有毒物质能抑制种子的发芽、幼苗的生长和根系的伸长。发芽、幼苗的生长和根系的伸长。B B、不利影响、不利影响（d）根际微生物产生生长激素过高，可抑制植）根际微生物产生生长激素过高，可抑制植物生长。物生长。据统计：因水土流失、盐渍化、沼泽化、土壤肥力衰减和据统计：因水土流失、盐渍化、沼泽化、土壤肥力衰减和土壤污染及酸化等造成的土壤退化总面积约土壤污染及酸化等造成的土壤退化总面积约 4.6 4.6 亿公顷，亿公顷，占全国土地总面积的占全国土地总面积的 40% 40% ，是全球土壤退化总面积的，是全球土壤退化总面积的 1/4 1/4 ！。第一节我国土壤退化的现状第一节我国土壤退化的现状一、概念一、概念 土壤退化是指一种或数种营力结合，致使干土壤退化是指一种或数种营力结合，致使干旱、半干旱及亚湿润干旱区农田、草原、牧场、旱、半干旱及亚湿润干旱区农田、草原、牧场、森林和林地的生物或经济生产力和复杂性下降森林和林地的生物或经济生产力和复杂性下降或丧失。或丧失。我我国国土土壤壤退退化化制制约约因因素素（一）土壤资源短缺、空间分布不均（一）土壤资源短缺、空间分布不均1 、人均土地少。、人均土地少。 总更低面积为总更低面积为 1.23 亿亿 hm2 ，人均不到，人均不到 0.1km2。我国与一些国家的土地资源占有情况对比国 家土地总面积106ha人口106耕地106ha草地106ha林地106ha农业人口%人均耕地hm2/p美 国916.7246.1187.9241.5268.22.50.764英 国24.257.26.9311.62.322.10.121加拿大922.125.945.9323.543.61.772中 国948.71200118261196800.0982 、空间分布不均，地区差异大。、空间分布不均，地区差异大。山地 33% 高原 26% 盆地 19% 平原 12% 丘陵 10%90% 以上的耕地和陆地水域分布在东南部50% 以上的林地集中在东北和西南80% 以上的草地分布在西北青藏高原占全国面积22.6%，人口占全国人口的0.5%。 我我国国的的基基本本土土情情 我我国国的的基基本本土土情情3 、生态脆弱区范围大。、生态脆弱区范围大。 如中国北方的农牧交错带、黄土高原、西部绿洲、如中国北方的农牧交错带、黄土高原、西部绿洲、卡斯特地区、荒漠化地区等。卡斯特地区、荒漠化地区等。 我国的基本土情4 、耕地质量总体较差，自持能力弱。、耕地质量总体较差，自持能力弱。 中低产田占 2/3 ，其中亩产低于 150kg/亩的低产田占 1/3. 低产田的种类有：缺水地、坡地、风沙地、盐碱地、涝地、水浸地等。如南方低产红壤的面积约为1200万公顷 国土面积大而耕地少，分布不均衡且优质土壤少，人均水平低且后备资源少，山地多平原少旱涝灾害多。 总而言之：总而言之：（二）、土壤荒漠化（二）、土壤荒漠化根据联合国防治荒漠化根据联合国防治荒漠化公约公约的定义：的定义：“荒漠化荒漠化”是指包括气候变异和人类活动在内的种种是指包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退土地退化。化。 造成土壤荒漠化的因素造成土壤荒漠化的因素1 1、自然因素、自然因素 干旱程度；干旱程度；全球气候变化；全球气候变化；地质因素地质因素2 2、人为因素、人为因素水资源的过渡开采；水资源的过渡开采；生态环境的恶化；生态环境的恶化；滥垦、滥牧、滥伐。滥垦、滥牧、滥伐。（四）、土壤盐渍化与次生盐渍化（四）、土壤盐渍化与次生盐渍化土壤盐渍化主要发生在干旱、半干旱和半湿润地土壤盐渍化主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区，它是指易溶性盐分在土壤表层积累的现象或区，它是指易溶性盐分在土壤表层积累的现象或过程。过程。1.类型类型（1）现代盐渍化）现代盐渍化（2）残余盐渍化）残余盐渍化（3）潜在盐渍化）潜在盐渍化 由于发展引水自流灌溉，导致地下水位上升超过其临界由于发展引水自流灌溉，导致地下水位上升超过其临界 深度，使地下水和土体中的盐分随土壤毛管水通过地深度，使地下水和土体中的盐分随土壤毛管水通过地 面面 蒸发耗损而聚于表土。蒸发耗损而聚于表土。 利用地面或地下矿化水（尤其是矿化度大于利用地面或地下矿化水（尤其是矿化度大于 3g/L 时）时） 进行灌溉，而又不采取调节土壤水盐运动的措施，导进行灌溉，而又不采取调节土壤水盐运动的措施，导 致灌溉水中的盐分积累于耕层中。致灌溉水中的盐分积累于耕层中。 在开垦利用心底土积盐层的土壤过程中，过量灌溉的下在开垦利用心底土积盐层的土壤过程中，过量灌溉的下 渗水流溶解活化其中的盐分，随蒸发耗损聚于土壤表层。渗水流溶解活化其中的盐分，随蒸发耗损聚于土壤表层。次生盐渍化的成因次生盐渍化的成因 50年代大搞平原水库导致我国平原地区次年代大搞平原水库导致我国平原地区次生盐碱化面积大增生盐碱化面积大增（二）土壤质量的评价指标（二）土壤质量的评价指标物理指标物理指标生物指标生物指标化学指标化学指标OM、pH、EC、N、P、K、Eh等质地、容重入渗速率、田持、含水量、水吸力等微生物量碳和氮、潜在可矿化氮、土壤呼吸量、土壤酶等 土壤质量评价的农艺指标：土壤质量评价的农艺指标：质地；质地； 耕层厚度；耕层厚度；pH； 有机质有机质 全氮；全氮；碱解氮；碱解氮；速效磷；速效磷； 速效钾；速效钾；容重；容重； CEC. 土壤质量评价的生态学指标：土壤质量评价的生态学指标： 种群丰富度；种群丰富度； 多样性指数；多样性指数； 均匀度指数；均匀度指数； 优势性指数；优势性指数；美国土壤学家提出的土壤质量分析的最小指标矩阵：美国土壤学家提出的土壤质量分析的最小指标矩阵：团聚性；团聚性； 容重；容重； 至硬盘的距离；至硬盘的距离；渗滤性；渗滤性；电导率；电导率； 持水率；持水率；pH； 有机质；有机质；可矿化氮；可矿化氮； 呼吸作用。呼吸作用。（三）土壤质量的评价方法（三）土壤质量的评价方法美国SCS（土壤保持局）的土壤质量评价目标当前可测定的参数确定管理措施及其对土壤质量的影响建立质量变化的监测体系建立评价参数标准分析现有的数据，建立评价模型，求出适宜的参数第一节第一节 土壤污染的概念土壤污染的概念 一、土壤背景值一、土壤背景值 土壤背景值土壤背景值在理论上应该是土壤在自然成土过在理论上应该是土壤在自然成土过程中，构成土壤自身的化学元素的组成和含量。程中，构成土壤自身的化学元素的组成和含量。即未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组即未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组成和含量。成和含量。 即严格按照土壤背景值研究方法所获得的尽可即严格按照土壤背景值研究方法所获得的尽可能不受或少受人类活动影响的土壤化学元素的能不受或少受人类活动影响的土壤化学元素的原始含量。原始含量。 土壤元素背景值的研究法土壤元素背景值的研究法样点布设和采集样点布设和采集确定采样单元确定采样单元1、减少同一单元的差异性减少同一单元的差异性2、综合考虑土壤类型、母质母岩等因素综合考虑土壤类型、母质母岩等因素3、确定合适的样点数确定合适的样点数样点的选择样点的选择1、不应安排在多种土类和多种母质母岩交不应安排在多种土类和多种母质母岩交叉分布的边缘地带叉分布的边缘地带2、应避开工业污染源的影响应避开工业污染源的影响3、既要考虑交通便利，同时样点又必须远、既要考虑交通便利，同时样点又必须远离铁路、公路至少离铁路、公路至少300米外米外 土壤背景值的应用土壤背景值的应用农田施肥：农田施肥：是预测元素丰缺程度，制订施肥规划、是预测元素丰缺程度，制订施肥规划、方案的基础数据。方案的基础数据。土壤污染评价土壤污染评价：土壤质量评价，划分质量等级和进土壤质量评价，划分质量等级和进行污染评价，划分污染等级，均必须以土壤背景值行污染评价，划分污染等级，均必须以土壤背景值作为基础参数和标准。作为基础参数和标准。土壤环境容量土壤环境容量：是研究和确定土壤环境容量，制订是研究和确定土壤环境容量，制订土壤环境标准的不可缺少的基础数据。土壤环境标准的不可缺少的基础数据。环境医学和食品卫生环境医学和食品卫生：通过对元素背景值的分析，通过对元素背景值的分析，可以找到土壤、植物、动物和人群之间某些异常元可以找到土壤、植物、动物和人群之间某些异常元素的相互关系。素的相互关系。“基准”数据土壤负载容量土壤负载容量 污染物的污染物的土壤负载容量土壤负载容量亦称亦称土壤环境容量土壤环境容量，是指在，是指在一定环境单元、一定时限内遵循环境质量标准，既能保一定环境单元、一定时限内遵循环境质量标准，既能保证土壤质量，又不产生次生污染时，土壤所能容纳污染证土壤质量，又不产生次生污染时，土壤所能容纳污染物的最大负荷量。物的最大负荷量。土壤负载容量不是一个固定值而是一个土壤负载容量不是一个固定值而是一个范围值范围值。土壤负载容量的研究方法土壤负载容量的研究方法 土壤负载容量的研究通过对自然环境、社会经济与污土壤负载容量的研究通过对自然环境、社会经济与污染状况调查，污染物生态效应、环境效应、物质平衡的研染状况调查，污染物生态效应、环境效应、物质平衡的研究，确定土壤临界含量。究，确定土壤临界含量。自然环境、社会经济与污染状况调查自然环境、社会经济与污染状况调查污染物生态效应的研究污染物生态效应的研究污染物环境效应的研究污染物环境效应的研究物质平衡研究物质平衡研究土壤污染物临界含量的确定土壤污染物临界含量的确定土壤负载容量的计算土壤负载容量的计算土壤环境容量的确定土壤环境容量的确定生物容量法生物容量法化学容量法化学容量法土壤环境容量的影响因子土壤环境容量的影响因子土壤性质的影响土壤性质的影响指示物的影响指示物的影响污染历程的影响污染历程的影响环境因素的影响环境因素的影响化合物类型的影响化合物类型的影响二、土壤污染的概念二、土壤污染的概念土壤污染土壤污染就是指人类活动产生的物质（污染物），通过就是指人类活动产生的物质（污染物），通过多种途径进入土壤，其数量和速度超出了土壤的容纳能多种途径进入土壤，其数量和速度超出了土壤的容纳能力和土壤的净化速度，因而使土壤的性质、组成及性状力和土壤的净化速度，因而使土壤的性质、组成及性状等发生变化的现象。等发生变化的现象。污染物质的积累过程逐渐占据优势，破坏了土壤的自然污染物质的积累过程逐渐占据优势，破坏了土壤的自然动态平衡，从而导致土壤自然正常功能失调，土壤质量动态平衡，从而导致土壤自然正常功能失调，土壤质量恶化，影响作物的生长发育，以致造成作物产量和质量恶化，影响作物的生长发育，以致造成作物产量和质量的下降，并通过食物链引起对生物和人类的直接危害，的下降，并通过食物链引起对生物和人类的直接危害，甚至形成对有机生命的超地方性危害甚至形成对有机生命的超地方性危害污染判定：污染判定：从土壤污染的概念来看，判断土壤是否发生污染有两从土壤污染的概念来看，判断土壤是否发生污染有两个指标：个指标：一是一是土壤背景值土壤背景值（或本底值）：土壤中某元素的平均（或本底值）：土壤中某元素的平均含量超过背景值，即发生了土壤污染。含量超过背景值，即发生了土壤污染。二是二是生物指标生物指标，土壤中某有害元素或污染物含量较高，土壤中某有害元素或污染物含量较高时，被时，被植物植物吸收的量也相应增加，可引起植物的一系吸收的量也相应增加，可引起植物的一系列反应，土壤列反应，土壤微生物区系微生物区系会发生变化，受污染的植物会发生变化，受污染的植物被人们食用后会对被人们食用后会对人体健康人体健康产生不良影响，上述植物、产生不良影响，上述植物、微生物及人体受到的危害程度等均可作为度量污染的微生物及人体受到的危害程度等均可作为度量污染的生物指标。生物指标。（一）土壤污染的类型（一）土壤污染的类型1. 1. 水质污染型水质污染型2. 2. 大气污染型大气污染型3. 3. 固体废物污染型固体废物污染型4. 4. 农业污染型农业污染型5. 5. 综合污染型综合污染型1. 1. 水质污染型水质污染型这是土壤环境污染的这是土壤环境污染的最主要类型最主要类型，污染源主要是，污染源主要是工业工业废水废水、城市生活污水城市生活污水和和受污染的地面水体受污染的地面水体。据报道，在日本曾有受污染的地面水体所造成的土壤据报道，在日本曾有受污染的地面水体所造成的土壤污染占土壤污染总面积的污染占土壤污染总面积的80%的情况，而且绝大多数的情况，而且绝大多数是由污水灌溉（是由污水灌溉（污灌污灌）造成的。）造成的。目前，我国污水灌溉的农田面积已达目前，我国污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。多万公顷。近年来，广州近郊因为污水灌溉而污染农田近年来，广州近郊因为污水灌溉而污染农田2700ha，因施用含污染物的底泥造成，因施用含污染物的底泥造成1333ha的土壤被污染，的土壤被污染，污染面积占郊区耕地面积的污染面积占郊区耕地面积的46%。很多年来污灌在我国北方地区已成为一种重要的农业灌溉很多年来污灌在我国北方地区已成为一种重要的农业灌溉形式。如果使用恰当，利用经过形式。如果使用恰当，利用经过预处理预处理的城市生活污水或的城市生活污水或某些工业废水进行农田灌溉，一般某些工业废水进行农田灌溉，一般可有增产效果可有增产效果，因为这，因为这些污水中些污水中含有许多植物生长所需要的营养元素含有许多植物生长所需要的营养元素。采用污灌采用污灌节省了灌溉用水节省了灌溉用水，并且使污水得到了土壤的，并且使污水得到了土壤的净化净化，减少了治理污水的减少了治理污水的费用费用。但因为城市生活污水和工矿企业废水中含有许多有毒、有但因为城市生活污水和工矿企业废水中含有许多有毒、有害物质，成分相当复杂，如果将这些污水、废水害物质，成分相当复杂，如果将这些污水、废水直接输入直接输入农田，可能造成土壤环境的农田，可能造成土壤环境的严重污染严重污染。污灌有没有好处？污灌有没有好处？经由水体污染所造成的土壤环境污染，由经由水体污染所造成的土壤环境污染，由于污染物质大多以于污染物质大多以污水灌溉形式污水灌溉形式从地表进从地表进入土体，所以污染物一般集中于入土体，所以污染物一般集中于土壤表层土壤表层。但是，随着污灌时间的延续，某些污染物但是，随着污灌时间的延续，某些污染物质可随水质可随水自土体上部向土体下部迁移自土体上部向土体下部迁移，有，有时甚至时甚至达到地下水层达到地下水层。水质污染型的土壤污染特征水质污染型的土壤污染特征2. 2. 大气污染型大气污染型污染物质来源于被污染的大气，其污染特点是以大气污染污染物质来源于被污染的大气，其污染特点是以大气污染源为中心呈环状或带状分布，且长轴沿主风向伸长。污染源为中心呈环状或带状分布，且长轴沿主风向伸长。污染的面积、程度和扩散的距离，取决于污染物质的种类、性的面积、程度和扩散的距离，取决于污染物质的种类、性质、排放量、排放形式及风力大小等。质、排放量、排放形式及风力大小等。污染物质主要集中在污染物质主要集中在土壤表层土壤表层，主要污染物是大气中的，主要污染物是大气中的二二氧化硫氧化硫、氮氧化物氮氧化物和和颗粒物颗粒物等，它们通过等，它们通过沉降和降水沉降和降水而降而降落到地面。大气中的二氧化硫等落到地面。大气中的二氧化硫等酸性氧化物酸性氧化物使雨水酸度增使雨水酸度增加，从而引起土壤酸化，破坏土壤的肥力与生态系统地平加，从而引起土壤酸化，破坏土壤的肥力与生态系统地平衡。衡。各种大气各种大气飘尘飘尘中包括重金属、非金属有毒有害物质及放射中包括重金属、非金属有毒有害物质及放射性散落物等多种物质，它们也会造成土壤的多种污染。性散落物等多种物质，它们也会造成土壤的多种污染。3. 3. 固体废物污染型固体废物污染型固体废物系指被丢弃的固体废物系指被丢弃的固体状物质和泥状物质固体状物质和泥状物质，包括，包括工矿业废物、工矿业废物、污泥和城市垃圾污泥和城市垃圾等。在土壤表面堆放或处理、处置固体废物、废等。在土壤表面堆放或处理、处置固体废物、废渣会占用大量耕地。渣会占用大量耕地。固体废物除了固体废物除了占用大量耕地占用大量耕地之外，还可通过之外，还可通过大气扩散大气扩散或或降水降水淋滤淋滤使周围地区的土壤受到污染，因此，将这种土壤污染称为使周围地区的土壤受到污染，因此，将这种土壤污染称为固体废固体废物污染型物污染型。有害固体废物长期堆存，经过雨雪的淋溶作用，可溶成分随水有害固体废物长期堆存，经过雨雪的淋溶作用，可溶成分随水从从地表向下渗透地表向下渗透，并向土壤迁移转化，有害物质富集，使堆场附近，并向土壤迁移转化，有害物质富集，使堆场附近土质酸化、碱化、硬化，甚至发生重金属型污染。土质酸化、碱化、硬化，甚至发生重金属型污染。这种污染的污染特征属这种污染的污染特征属点源性质点源性质，主要是造成土壤环境的，主要是造成土壤环境的重金属重金属污染污染，以及油类、病原菌和某些有毒有害有机物的污染。，以及油类、病原菌和某些有毒有害有机物的污染。4. 4. 农业污染型农业污染型指由于农业生产的需要而指由于农业生产的需要而不断使用化肥、农药、城市垃不断使用化肥、农药、城市垃圾堆肥、污泥等圾堆肥、污泥等引起的土壤环境污染。污染程度与化肥、引起的土壤环境污染。污染程度与化肥、农药的数量、种类、利用方式及耕作制度等有关。农药的数量、种类、利用方式及耕作制度等有关。有些农药如有机氯杀虫剂有些农药如有机氯杀虫剂DDTDDT、六六六等，可在土壤中、六六六等，可在土壤中长期残留，并在生物体内富集。氮、磷等化学肥料中凡长期残留，并在生物体内富集。氮、磷等化学肥料中凡未被植物吸收利用和未被根层土壤吸附固定的养分都会未被植物吸收利用和未被根层土壤吸附固定的养分都会在根层以下积累或转入地下水，成为在根层以下积累或转入地下水，成为潜在的环境污染物。潜在的环境污染物。残留在土壤中的农药和氮、磷等化合物在残留在土壤中的农药和氮、磷等化合物在地面径流或土地面径流或土壤风蚀壤风蚀时，就会向其他地方转移，时，就会向其他地方转移，扩大扩大土壤的污染范围。土壤的污染范围。农业污染型的污染物质主要集中农业污染型的污染物质主要集中在土壤表层或耕层在土壤表层或耕层，其，其分布比较广泛，属于分布比较广泛，属于面源污染面源污染。5. 5. 综合污染型综合污染型土壤环境污染的发生往往是土壤环境污染的发生往往是多源性质多源性质的。对于同的。对于同一区域受污染的土壤，其污染源可能同时来自受一区域受污染的土壤，其污染源可能同时来自受污染的地面水、大气，或同时来自固体废物以及污染的地面水、大气，或同时来自固体废物以及农药、化肥等多方面。因此，土壤环境的污染往农药、化肥等多方面。因此，土壤环境的污染往往是往是综合污染型综合污染型的，但对于一个地区或区域的土的，但对于一个地区或区域的土壤来说，土壤污染可能是以某一污染类型或某两壤来说，土壤污染可能是以某一污染类型或某两污染类型为主。污染类型为主。（二）土壤污染的特点（二）土壤污染的特点1、土壤污染具有隐蔽性（潜伏性）和滞后性、土壤污染具有隐蔽性（潜伏性）和滞后性2、土壤污染的易累积性、土壤污染的易累积性3、土壤污染具有不可逆转性和长期性、土壤污染具有不可逆转性和长期性4、土壤污染的难治理性、土壤污染的难治理性5、土壤污染具有后果严重性、土壤污染具有后果严重性按土壤自净作用机理的不同，可分为按土壤自净作用机理的不同，可分为: :物理净化作用（如农药的挥发扩散）物理净化作用（如农药的挥发扩散）物理化学净化作用物理化学净化作用（如离子交换吸附如离子交换吸附）化学净化作用（如酸的中和）化学净化作用（如酸的中和）生物净化作用（如有机物的生物降解）生物净化作用（如有机物的生物降解）第三节第三节 土壤组成和性质对污染物毒性的影响土壤组成和性质对污染物毒性的影响一、土壤组成对污染物毒性的影响一、土壤组成对污染物毒性的影响（一）粘粒矿物对污染物毒性的影响（一）粘粒矿物对污染物毒性的影响粘粒矿物的吸附行为显著影响污染物在土壤的活粘粒矿物的吸附行为显著影响污染物在土壤的活度和毒性。度和毒性。水溶态和交换态的重金属元素的毒性较大，专性吸水溶态和交换态的重金属元素的毒性较大，专性吸附态的重金属的毒性较小。附态的重金属的毒性较小。一般土壤质地愈粘，氧化含量越多，土壤对重金属一般土壤质地愈粘，氧化含量越多，土壤对重金属的的专性吸附专性吸附作用越强，重金属的毒性越小。作用越强，重金属的毒性越小。（二）有机质对污染物毒性的影响（二）有机质对污染物毒性的影响静电吸附、络合作用静电吸附、络合作用含氧官能团。含氧官能团。当土壤当土壤pH上升时，生成的络合物稳定性增加。上升时，生成的络合物稳定性增加。胡敏酸和富啡酸可以与金属离子形成可溶性的和不胡敏酸和富啡酸可以与金属离子形成可溶性的和不可溶性的络合（螯合）物，主要依赖于饱和度。可溶性的络合（螯合）物，主要依赖于饱和度。富啡酸金属离子络合物比胡敏酸金属络合物的溶解富啡酸金属离子络合物比胡敏酸金属络合物的溶解度大。度大。 二、土壤酸碱性对污染物毒性的影响二、土壤酸碱性对污染物毒性的影响 土壤溶液中的大多数金属元素（包括重金属）在酸性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，而在条件下以游离态或水化离子态存在，毒性较大，而在中、碱性条件下易生成难溶性氢氧化物沉淀，毒性大中、碱性条件下易生成难溶性氢氧化物沉淀，毒性大为降低。为降低。 电荷形态、沉淀电荷形态、沉淀融解、吸附融解、吸附解吸、络合螯合等解吸、络合螯合等不同的不同的pH值条件下，重金属的形态也不同，值条件下，重金属的形态也不同，pH的变化的变化可改变其吸附、沉淀、络合特性，也改变其毒性。可改变其吸附、沉淀、络合特性，也改变其毒性。三、土壤氧化还原状况对污染物毒性的影响三、土壤氧化还原状况对污染物毒性的影响大多数有机氯农药在还原条件下才能加速代谢。大多数有机氯农药在还原条件下才能加速代谢。大多数重金属都亲硫，故在还原条件下易生产成硫化大多数重金属都亲硫，故在还原条件下易生产成硫化物而降低其毒性，通气后其毒性增强。水稻抽穗前淹物而降低其毒性，通气后其毒性增强。水稻抽穗前淹水使水使Cd转化为转化为CdS，可降低米中镉的数量。，可降低米中镉的数量。但在还原和酸性条件下，砷的毒性较强。铁、锰氧化但在还原和酸性条件下，砷的毒性较强。铁、锰氧化物可降低其毒性。物可降低其毒性。二氧化锰可氧化土壤中的三价铬，而有机质可把六价二氧化锰可氧化土壤中的三价铬，而有机质可把六价的铬还原成三价铬。的铬还原成三价铬。在通气良好和碱性土壤中，在通气良好和碱性土壤中，Ca3(AsO4)2是是最稳定的含砷矿物，其次是最稳定的含砷矿物，其次是Mn3(AsO4)2，后者在碱性和酸性环境中都可能形成。后者在碱性和酸性环境中都可能形成。在还原和酸性（在还原和酸性（pH6）土壤）土壤中，砷（中，砷（III）氧化物和砷硫化物是稳定的。在还原性土氧化物和砷硫化物是稳定的。在还原性土壤溶液中，壤溶液中，As(III)离子丰富存在。砷气离子丰富存在。砷气AsH3只有在土壤溶液很酸，氧化还原电位只有在土壤溶液很酸，氧化还原电位极低时才产生。极低时才产生。加入加入氧化铁、二氧化锰氧化铁、二氧化锰的处理，土壤水溶的处理，土壤水溶性总砷比对照下降了性总砷比对照下降了25左右，左右，As(III)也从也从对照的对照的39.5%下降到下降到7左右。这显然是左右。这显然是外加的铁、锰使土壤固定、吸附砷的能力增加，水溶性砷就减少；Eh不同，As(III)不同，对水稻生长影响不同。说明土壤氧化原还电位高和加入铁锰物质有利于消除水稻砷害。土壤重金属污染的定义土壤重金属污染的定义 土壤重金属污染土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入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、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。境恶化的现象。环境科学中人们通常关注环境科学中人们通常关注汞汞(Hg)、镉镉(Cd)、铅铅(Pb)、铬铬(Cr)、铜铜(Cu)、锌锌(Zn)、镍镍(Ni)、钼钼(Mo)、钴钴(Co)等，还等，还有类金属有类金属砷砷(As)。土壤重金属污染特点土壤重金属污染特点 (1)重金属不能被微生物降解，是环境长期、潜在的污重金属不能被微生物降解，是环境长期、潜在的污染物；染物；(2)因土壤胶体和颗粒物的吸附作用，长期存在于土壤因土壤胶体和颗粒物的吸附作用，长期存在于土壤中，浓度多成垂直递减分布；中，浓度多成垂直递减分布； (3)与土壤中的配位体与土壤中的配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子、氯离子、硫酸离子、氢氧离子、腐殖质等腐殖质等)作用，生成络合物或螯合物，导致重金属作用，生成络合物或螯合物，导致重金属在土壤中有更大的溶解度和迁移活性；在土壤中有更大的溶解度和迁移活性；(4)土壤重金属可以通过食物链被生物富集，产生生物土壤重金属可以通过食物链被生物富集，产生生物放大作用；放大作用；(5)重金属的形态不同，其活性与毒性不同，土壤重金属的形态不同，其活性与毒性不同，土壤pH、Eh、颗粒物以及有机质含量等条件深刻影响它在土、颗粒物以及有机质含量等条件深刻影响它在土壤中的迁移和转化；壤中的迁移和转化；三、土壤重金属污染来源自然来源自然来源 （1）成土母质的）成土母质的风化过程风化过程对土壤重金属本底含量的影响对土壤重金属本底含量的影响 （2）风力和水力搬运风力和水力搬运的自然物理和化学迁移过程的自然物理和化学迁移过程人为干扰输入人为干扰输入 （1）不同）不同工矿企业工矿企业工业生产对土壤重金属的额外输入工业生产对土壤重金属的额外输入 （2）农业生产农业生产活动影响下的土壤重金属输入活动影响下的土壤重金属输入 （3）交通运输交通运输对土壤重金属污染的影响对土壤重金属污染的影响 1、exchangeable：指指吸附在粘土、腐殖吸附在粘土、腐殖质以及其它成分上的金属，其对环境变化质以及其它成分上的金属，其对环境变化敏感，易于迁移转化，能被植物吸收，因敏感，易于迁移转化，能被植物吸收，因此会对食物链产生巨大影响此会对食物链产生巨大影响2、boundtocarbonates：以这一形态存以这一形态存在的重金属元素，对在的重金属元素，对pHpH值最敏感。当值最敏感。当pHpH值值下降时，易重新释放出来而进入环境中。下降时，易重新释放出来而进入环境中。相反，相反，pHpH升高有助于磷酸盐的生成和重金升高有助于磷酸盐的生成和重金属元素在碳酸盐矿物上的共沉淀。属元素在碳酸盐矿物上的共沉淀。3、boundtoIronandManganeseoxides土壤中的铁锰氧化物一般以矿物的外土壤中的铁锰氧化物一般以矿物的外裹物和细粉散颗粒存在，高活性的铁裹物和细粉散颗粒存在，高活性的铁锰氧化物比表面积大，极易吸附和共锰氧化物比表面积大，极易吸附和共沉淀阴离子或阳离子。土壤中沉淀阴离子或阳离子。土壤中pHpH和氧和氧化还原条件变化对铁锰氧化物结合态化还原条件变化对铁锰氧化物结合态有重要影响。有重要影响。pHpH和和EhEh较高时，有利于较高时，有利于Fe/MnFe/Mn氧化物的生成。氧化物的生成。4、boundtoorganicmatter：土土壤中存壤中存在各种有机物，如动植物残体、腐殖质及在各种有机物，如动植物残体、腐殖质及矿物颗粒的包裹层等。它们自身具有较大矿物颗粒的包裹层等。它们自身具有较大鳌合金属粒子的能力，又能以有机膜的形鳌合金属粒子的能力，又能以有机膜的形式附着在矿物颗粒表面，改变矿物颗粒的式附着在矿物颗粒表面，改变矿物颗粒的表面性质。不同程度上增加了吸附重金属表面性质。不同程度上增加了吸附重金属的能力。在氧化条件下，部分有机物分子的能力。在氧化条件下，部分有机物分子发生降解作用，导致部分金属元素溶出。发生降解作用，导致部分金属元素溶出。5、residue：一一般存在于硅酸盐、般存在于硅酸盐、原生和次生矿物的土壤晶格中，原生和次生矿物的土壤晶格中，它们来源于土壤矿物，性质稳它们来源于土壤矿物，性质稳定，在自然界正常条件下不易释定，在自然界正常条件下不易释放，能长期稳定在沉积物中。不放，能长期稳定在沉积物中。不易为植物吸收，在整个土壤生态易为植物吸收，在整个土壤生态系统中对食物链影响较小系统中对食物链影响较小。二、重金属在土壤植物体系中迁移重金属在土壤重金属在土壤植物中的迁移转化机制非常复植物中的迁移转化机制非常复杂，影响因素很多，主要有杂，影响因素很多，主要有1.土壤的理化性质土壤的理化性质2.重金属的种类、浓度、在土壤中的存在形态重金属的种类、浓度、在土壤中的存在形态3.植物种类、生育期植物种类、生育期4.复合污染复合污染5.施肥施肥1、植物对土壤中的重金属的富集规律从农作物对重金属吸收富集的总趋势来看，土壤中重金属含量越高，农作物体内的重金属含量也越高，土壤中的有效态重金属含量越大，作物籽实中的重金属含量越高。不同的作物由于生物学特性不同，对重金属的吸收积累有明显的种间差异，一般顺序为豆类小麦水稻玉米。重金属在农作物体内分布的一般规律为：根茎叶颖壳籽实。2、重金属在土壤剖面中的迁移转化规律进入土壤中的重金属大部分被土壤颗粒所吸附。土壤柱淋溶实验发现淋溶液中的Hg、Cd、As、Pb95%以上被土壤吸附。在土壤剖面中，重金属无论是其总量还是存在形态，均表现出明显的垂直分布规律，其中可耕层成为重金属的富集层。土壤中的重金属有向根际土壤迁移的趋势，且根际土壤中重金属的有效态含量高于土体，主要是由于根际生理活动引起根土界面微区环境变化而引起的，可能与植物根系的特性和分泌物有关。二、重金属对土壤微生物和酶的影响二、重金属对土壤微生物和酶的影响对微生物的影响对微生物的影响微生物通过多种方式影响重金属的生物有微生物通过多种方式影响重金属的生物有效性效性 土壤中重金属浓度增加到一定限度会抑制微土壤中重金属浓度增加到一定限度会抑制微生物的生长代谢作用，甚至导致微生物死亡生物的生长代谢作用，甚至导致微生物死亡对土壤酶活性的影响对土壤酶活性的影响重金属对土壤酶的抑制：重金属对土壤酶的抑制： 1、污染物进入土壤对酶产生直接作用，、污染物进入土壤对酶产生直接作用，单位土壤中酶的活性下降单位土壤中酶的活性下降 2、污染物通过抑制微生物的生长、繁、污染物通过抑制微生物的生长、繁殖，减少微生物体内酶的合成和分泌，最殖，减少微生物体内酶的合成和分泌，最终使单位土壤中酶的活性降低终使单位土壤中酶的活性降低四、重金属对人类健康的影响四、重金属对人类健康的影响污染物污染物植物植物动植物动植物移动、扩散、大气排放移动、扩散、大气排放动植物动植物地下水地下水河流河流海洋海洋蓄积蓄积饮用水、植物、动物饮用水、植物、动物海洋植物海洋植物动物动物动物动物动物动物修复（修复（remediation）是一个工程上的概念，顾名思义，）是一个工程上的概念，顾名思义，是指借助外界作用力使某个受损的特定对象部分或全部恢是指借助外界作用力使某个受损的特定对象部分或全部恢复到原初始状态的过程。复到原初始状态的过程。环境修复（环境修复（environmentalremediation）就是研究对被污）就是研究对被污染的环境采取物理、化学与生物学技术措施，使存在于环染的环境采取物理、化学与生物学技术措施，使存在于环境中的污染物质浓度减少或毒性降低或完全无害化，使得境中的污染物质浓度减少或毒性降低或完全无害化，使得环境能够部分或者全部的恢复到原始状态。环境能够部分或者全部的恢复到原始状态。环境污染环境污染健康环境健康环境环境修复环境修复环境净化环境净化环境修复环境修复”三废三废”治理治理五、环境修复五、环境修复土壤修复的分类土壤修复的分类修复机理影响因素固化去除96土壤中重金属污染修复方法客土法、换土法稀释法水洗法热解吸法淋溶法微生物修复植物修复改良剂法氧化还原法电动力学修复法生物修复的原则生物修复的原则 适合的生物是生物修复的先决条件，它是指具有正常生理和代谢能力，并能以较大的速率降解或转化污染物，并在修复过程中不产生毒性产物的生物体系。 适合的场所是指要有污染物和合适的生物相接触的地点，污染场地不含对降解菌种有抑制作用的物质且目标化合物能够被降解。 适合的环境条件适合的环境条件是指要控制或改变环境是指要控制或改变环境条件，使生物的代谢与生长活动处十最佳条件，使生物的代谢与生长活动处十最佳状态。环境因子包括温度、湿度、状态。环境因子包括温度、湿度、O2、pH值、无机养分、电子受体等。值、无机养分、电子受体等。 适合的技术费用适合的技术费用是指生物修复技术费用是指生物修复技术费用必须尽可能低，至少低于同样可以消除该必须尽可能低，至少低于同样可以消除该污染物的其他技术。污染物的其他技术。生物修复的原则生物修复的原则q植被的形成受环境毒性的限制；植被的形成受环境毒性的限制；q落叶将污染再次释放；落叶将污染再次释放；q污染可能积累到燃料木材中；污染可能积累到燃料木材中；q提高某些污染的溶解度，易于迁移；提高某些污染的溶解度，易于迁移；q影响食物链；影响食物链；q费时。费时。植物修复技术的缺点植物修复技术的缺点挥发挥发Phytovolatilization植物挥发是与植物吸收相连植物挥发是与植物吸收相连的，它是利用植物的吸取、的，它是利用植物的吸取、积累、挥发而减少积累、挥发而减少土壤挥发性污染土壤挥发性污染 植物植物物物。1植物修复去除污染物的方式植物植物提取提取植物植物稳定稳定Phytoextraction植物直接吸收污染物植物直接吸收污染物并在体内蓄积，植物并在体内蓄积，植物收获后才进行处理。收获后才进行处理。收获后可以进行热处收获后可以进行热处理、微生物处理和化理、微生物处理和化学处理。学处理。植物植物降解降解Phytodegradation植物本身植物本身及其相关微生物和各种酶系将有机及其相关微生物和各种酶系将有机污染物降解为小分子的污染物降解为小分子的COCO2 2和和H H2 2O O或或转化为无毒性的中间产物。转化为无毒性的中间产物。Phytostabilization植物在与土壤的共同作用植物在与土壤的共同作用下，将污染物固定并降低下，将污染物固定并降低其生物活性，以减少其对其生物活性，以减少其对生物与环境的危害。生物与环境的危害。有机污染物有机污染物(organic (organic pollutant)pollutant)指造成环境污染和对生态系统产生有害影指造成环境污染和对生态系统产生有害影响的有机化合物。响的有机化合物。天然有机污染物主要是由生物体的代谢活天然有机污染物主要是由生物体的代谢活动及其他化学过程产生的，如萜烯类、黄动及其他化学过程产生的，如萜烯类、黄曲霉类等；曲霉类等；人工合成有机污染物是随现代化学工业的人工合成有机污染物是随现代化学工业的兴起而产生的，如合成橡胶、塑料等。兴起而产生的，如合成橡胶、塑料等。有机污染物的种类及来源有机污染物的种类及来源由于土壤有机污染物的种类复杂，结构、形态、由于土壤有机污染物的种类复杂，结构、形态、性质各异，而且每年有越来越多的有机污染物被性质各异，而且每年有越来越多的有机污染物被制造和使用，所以目前尚没有一个确定的标准来制造和使用，所以目前尚没有一个确定的标准来划分土壤中的污染物，只是根据各个学科的研究划分土壤中的污染物，只是根据各个学科的研究目的和研究方向来进行简单的归类和划分。目的和研究方向来进行简单的归类和划分。通常包括以下几种划分方法：通常包括以下几种划分方法： 毒性：有毒和无毒毒性：有毒和无毒 环境中残留半衰期：持久性有机污染物、非持久环境中残留半衰期：持久性有机污染物、非持久 性有机污染物。性有机污染物。土壤污染具有复杂性、缓变性和面源污染土壤污染具有复杂性、缓变性和面源污染的特点。的特点。有机污染物种类繁多，但是基本上都属于有机污染物种类繁多，但是基本上都属于憎水性化合物，具有较强的亲脂性憎水性化合物，具有较强的亲脂性. .有机污染物质在土壤环境中通过复杂的环有机污染物质在土壤环境中通过复杂的环境行为进行吸附解吸、降解代谢，可以通境行为进行吸附解吸、降解代谢，可以通过挥发、淋滤、地表径流携带等方式进入过挥发、淋滤、地表径流携带等方式进入其他环境体系中在土壤中残留，或被作物其他环境体系中在土壤中残留，或被作物和土壤生物吸收后，通过食物链积累、放和土壤生物吸收后，通过食物链积累、放大，对人体健康十分有害。大，对人体健康十分有害。有毒的有机污染物主要包括有毒的有机污染物主要包括苯及衍生物、苯及衍生物、多环芳烃和有机农药多环芳烃和有机农药；无毒的有机污染物主要包括无毒的有机污染物主要包括容易分解的有容易分解的有机物机物，如糖、蛋白质和脂肪等，如糖、蛋白质和脂肪等持久性有机污染物是指具有毒性、生物蓄持久性有机污染物是指具有毒性、生物蓄积性和半挥发性，在环境中持久存在的，积性和半挥发性，在环境中持久存在的，且能在大气环境中长距离迁移并沉积回地且能在大气环境中长距离迁移并沉积回地球的偏远的极地地区，对人类健康和环境球的偏远的极地地区，对人类健康和环境造成严重危害的有机化学污染物质。造成严重危害的有机化学污染物质。根据根据国际上对持久性有机污染物质的定义国际上对持久性有机污染物质的定义，这，这些物质必须符合下列条件：些物质必须符合下列条件：在所释放和运输的环境中是持久的；在所释放和运输的环境中是持久的；能蓄积在食物链中，对有较高营养价值的生能蓄积在食物链中，对有较高营养价值的生物造成影响；物造成影响；进入环境后，经长距离迁移进入偏远的极地进入环境后，经长距离迁移进入偏远的极地地区；地区；在相应环境浓度下，对接触该物质的生物造在相应环境浓度下，对接触该物质的生物造成有害或有毒效应。成有害或有毒效应。 持久性物质持久性物质(persistentssubstance)是指化学是指化学稳定性强环境中能长时间滞留的物质稳定性强环境中能长时间滞留的物质,具有具有这些性质的有机污染物称这些性质的有机污染物称持久性有机污染物持久性有机污染物(persistentorganicpollutants,POPs)。一般来说一般来说,POPs类物质在水体中的半衰期大类物质在水体中的半衰期大于于2个月个月,在土壤或沉积物中的半衰期大于在土壤或沉积物中的半衰期大于6个月个月,有些有些POPs类物质的半衰期长达几年、类物质的半衰期长达几年、数十年数十年,甚至万年。甚至万年。主要来源主要来源人为生产：人为生产：有机氯农药；精细化学品；化工原料；染料；金有机氯农药；精细化学品；化工原料；染料；金属冶炼；电解电镀；废物的焚烧；氯碱工业；造属冶炼；电解电镀；废物的焚烧；氯碱工业；造纸工业；等。纸工业；等。2020世纪世纪世纪世纪3030年代以来年代以来年代以来年代以来, ,人工合成有机化学品的生产和人工合成有机化学品的生产和人工合成有机化学品的生产和人工合成有机化学品的生产和许多化学品虽然对现代社会的发展发挥了重要作许多化学品虽然对现代社会的发展发挥了重要作许多化学品虽然对现代社会的发展发挥了重要作许多化学品虽然对现代社会的发展发挥了重要作用用用用, ,但也对人体健康和生态环境带来严重危害。但也对人体健康和生态环境带来严重危害。但也对人体健康和生态环境带来严重危害。但也对人体健康和生态环境带来严重危害。持久性有机污染物的特性持久性有机污染物的特性 1. 1.高毒性高毒性 POPsPOPs物物质质具具有有与与生生物物体体内内自自隐隐分分泌泌激激素素相相似似的的结结构构和和性性质质, ,这这些些化化学学品品会会扰扰乱乱生生物物体体自自身身激激素素的的正正常常作作用用, ,导导严严影影生生物物体体内内分分泌泌紊紊乱乱、生生殖殖及及免免疫疫机机能能失失调调、神神经经行行为为和和发发育育紊紊乱乱。因因此此, ,这这类类物物质质被被称称为为内内分分泌泌干扰物质、环境激素或者环境荷尔蒙干扰物质、环境激素或者环境荷尔蒙。 北北美美洲洲五五大大湖湖区区查查研研究究表表明明,DDT,DDT和和PCBsPCBs等等环环境境激激素素物物质质对对该该种种鸟鸟群群产产生生了了巨巨大大影影响响，致致使使鸟鸟蛋蛋壳壳变变薄薄、孵孵化化率率下下降降、雄雄鸟鸟雌雌性性化化, ,其其生生殖殖和和发发育育都都受受到到了了极极大损害。大损害。2 2 2 2、高脂溶性、高脂溶性、高脂溶性、高脂溶性POPsPOPsPOPsPOPs物物物物质质质质不不不不易易易易溶溶溶溶于于于于水水水水, , , ,具具具具有有有有较较较较好好好好的的的的脂脂脂脂溶溶溶溶性性性性, , , ,可可可可通通通通过过过过食食食食物物物物链链链链在在在在生生生生物物物物体体体体内内内内蓄蓄蓄蓄积积积积，进进进进而而而而富富富富集集集集并并并并影影影影响响响响较较较较高营养等级的生物。高营养等级的生物。高营养等级的生物。高营养等级的生物。在在在在水水水水生生生生生生生生物物物物链链链链中中中中,DDT,DDT,DDT,DDT在在在在水水水水体体体体中中中中的的的的3 3 3 310101010-6-6-6-6ug/g,ug/g,ug/g,ug/g,而而而而在在在在食食食食鱼鱼鱼鱼鸟鸟鸟鸟类类类类的的的的体体体体内内内内浓浓浓浓度度度度则则则则高高高高达达达达25 25 25 25 ug/g,ug/g,ug/g,ug/g,通通通通过过过过食食食食物物物物链链链链传传传传递递递递作作作作用用用用DDTDDTDDTDDT浓浓浓浓度度度度被被被被放放放放大大大大了了了了百百百百万万万万倍倍倍倍以以以以上上上上; ; ; ;在在在在北北北北极极极极生生生生态态态态系系系系统统统统, , , ,海海海海豹豹豹豹、北北北北极极极极熊熊熊熊和和和和因因因因纽纽纽纽特特特特人人人人等等等等哺哺哺哺乳乳乳乳动动动动物物物物母母母母体体体体体体体体内内内内DDTDDTDDTDDT浓浓浓浓度度度度为为为为水水水水体体体体中中中中浓浓浓浓度度度度的的的的千千千千万万万万倍倍倍倍以上。以上。以上。以上。3 3、长距离离迁移性、长距离离迁移性POPsPOPs物物质质具具有有半半挥挥发发性性, ,能能够够从从水水体体或或土土壤壤中中以以蒸蒸汽汽形形式式进进入入大大气气环环境境或或被被大大气气颗颗粒粒物物吸吸附附并并通通过大气环流远距离迁移。过大气环流远距离迁移。在在较较冷冷的的地地方方或或者者受受到到海海拔拔高高度度影影响响时时会会重重新新沉沉降降到到地地球球上上, ,而而后后在在温温度度升升高高时时会会再再次次挥挥发发进进人人大大气气进进行行迁迁移移, ,这这也也就就是是所所谓谓的的“全全球球蒸蒸馏馏效效应应”或或“蚱蚱蜢蜢跳跳效效应应”。这这种种过过程程可可以以不不断断发发生生, ,使使得得POPsPOPs物物质质可可沉沉积积到到地地球球偏偏远远的的极极地地地地区区而而导导致致全全球球范范围围的的污污染染传传播播, ,地地球球的的两两极极及及珠珠穆穆朗朗玛玛峰都已监测到峰都已监测到POPsPOPs物质。物质。 4 4、持久性、持久性POPsPOPs结构稳定结构稳定, ,自然条件下不易降解自然条件下不易降解, ,即使是即使是几十年前使用过几十年前使用过POPsPOPs的许多地方至今依然能的许多地方至今依然能够发现残留物。够发现残留物。有机污染物的环境行为有机污染物的环境行为首先：有机污染物在土壤中的环境行为是首先：有机污染物在土壤中的环境行为是由其由其自身性质自身性质决定的，如憎水性、挥发性决定的，如憎水性、挥发性和稳定性。和稳定性。其次：其次：环境因素环境因素也会产生重要的影响，如也会产生重要的影响，如土壤的组成和结构、土壤中微生物的状况、土壤的组成和结构、土壤中微生物的状况、温度、降雨及灌溉等。进入土壤的有机污温度、降雨及灌溉等。进入土壤的有机污染物同土壤物质和土壤微生物发生各种反染物同土壤物质和土壤微生物发生各种反应，进而产生降解作用应，进而产生降解作用有机污染物进入土壤后，可能经历以下几个过有机污染物进入土壤后，可能经历以下几个过程：程：与土壤颗粒的吸附与解吸。与土壤颗粒的吸附与解吸。挥发和随土壤颗粒进入大气。挥发和随土壤颗粒进入大气。渗滤至地下水或者随地表径流迁移至地表水渗滤至地下水或者随地表径流迁移至地表水中。中。通过食物链在生物体内富集或被降解。通过食物链在生物体内富集或被降解。生物和非生物降解。生物和非生物降解。其中其中吸附与解吸、渗滤、挥发和降解吸附与解吸、渗滤、挥发和降解等过程对等过程对土壤中有机污染物的消失贡献较大。土壤中有机污染物的消失贡献较大。 常规环境条件下能降解目标污染物的微生常规环境条件下能降解目标污染物的微生物数量少，且活性比较低，当添加某些营物数量少，且活性比较低，当添加某些营养物包括碳源与能源性物质或提供目标污养物包括碳源与能源性物质或提供目标污染物降解过程所需因子，将有助于降解菌染物降解过程所需因子，将有助于降解菌的生长，提高降解效率，也就是所说的的生长，提高降解效率，也就是所说的共共代谢代谢。共代谢共代谢是指不与微生物生长相关联的有机是指不与微生物生长相关联的有机物降解代谢，即物降解代谢，即微生物只能使有机物发生微生物只能使有机物发生转化，而不能利用它们作为碳源和能量维转化，而不能利用它们作为碳源和能量维持生长，必须补充其他可以利用的基质，持生长，必须补充其他可以利用的基质，微生物才能生长微生物才能生长。有机污染土壤的修复技术有机污染土壤的修复技术微生物修复微生物修复植物修复植物修复化学氧化化学氧化化学淋洗化学淋洗热处理热处理微生物对污染物降解机制微生物对污染物降解机制矿化作用（矿化作用（mineralization）指有机物在微生物的指有机物在微生物的作用下彻底分解为作用下彻底分解为H2O、CO2和简单的无机化合物的过和简单的无机化合物的过程，是彻底的生物降解（终极降解程，是彻底的生物降解（终极降解)，可从根本上清除，可从根本上清除有毒物质的环境污染。实质都是酶促反应。有毒物质的环境污染。实质都是酶促反应。共代谢作用（共代谢作用（Co-metabolism）当环境中存在其当环境中存在其他可利用的碳源和能源时，难降解的化合物才能被利用他可利用的碳源和能源时，难降解的化合物才能被利用（被修饰或转化但非彻底降解）。（被修饰或转化但非彻底降解）。一 植物修复有机污染物的过程和机理1.2.3.直接吸收植物分泌物的降解作用增强根际微生物降解原位生物修复的基本条件原位生物修复的基本条件 碳源及能源 能高效降解污染物的微生物种群 提供微生物代谢所需的无机营养物 环境介质中合适可利用的水量适宜的温度 适宜的pH值 (1)(1)是否能够降解大部分目标污染物是否能够降解大部分目标污染物; ; (2)(2)遗传稳定性如何遗传稳定性如何; ; (3)(3)在环境中是否能快速生长并具有较高酶活性在环境中是否能快速生长并具有较高酶活性; ;(4)(4)是否具有较强的与土著微生物生存生长竞争能力；是否具有较强的与土著微生物生存生长竞争能力；(5)(5)是否无致病性且不产生有毒代谢产物等。是否无致病性且不产生有毒代谢产物等。2 2 外源微生物引入外源微生物引入需要考虑的因素需要考虑的因素预预先暴露于先暴露于污污染染环环境中的微生物决定生物降解速率。境中的微生物决定生物降解速率。有些微生物有些微生物对对有机有机污污染物的氧化能力染物的氧化能力较较强强, ,这这种种现现象被象被称称为为适适应应性。性。适适应应性的可能机制有以下性的可能机制有以下3 3种：种： 特定特定酶酶的的诱导诱导和抑制；和抑制； 基因突基因突变产变产生新的代生新的代谢谢群体；群体； 有机体的有机体的选择选择性富集。性富集。机制研究的成功是生物修复技术成功的关键要素机制研究的成功是生物修复技术成功的关键要素3 3 微生物的适应性微生物的适应性-机制与影响因素机制与影响因素污污染染物物的的降降解解因因其其性性质质、浓浓度度，对对微微生生物物暴暴露露方方式式不同而异不同而异解解决决高高浓浓度度污污染染对对生生物物降降解解影影响响的的方方式式通通常常是是进进行行稀释，以满足微生物降解的浓度要求。稀释，以满足微生物降解的浓度要求。当当污污染染物物浓浓度度过过低低（但但尚尚未未达达到到环环境境质质量量安安全全标标准准）时，生物修复的速率开始下降，有时甚至难于进行。时，生物修复的速率开始下降，有时甚至难于进行。解决低浓度污染物降解是生物修复过程中面临的重解决低浓度污染物降解是生物修复过程中面临的重要问题。要问题。 4 生物修复过程中的污染物的降解（浓度限制因素）生物修复过程中的污染物的降解（浓度限制因素） 很很多多情情况况下下污污染染物物并并不不能能很很快快的的被被微微生生物物完完全全降降解解，其其结结果果是是母母体体污污染染物物浓浓度度减减少少，次次生生代代谢谢产产物物浓浓度度增增加加。修复介质的整体污染状况没有得到根本的治理。修复介质的整体污染状况没有得到根本的治理。 次生代谢产物的产生主要在两个方面次生代谢产物的产生主要在两个方面 一一、是是产产生生所所谓谓空空端端产产物物。即即污污染染物物的的附附加加代代谢谢过过程程中产生的一种使细菌酶无法进行转化的产物。中产生的一种使细菌酶无法进行转化的产物。 二二、即即使使污污染染物物被被完完全全降降解解也也伴伴随随中中间间产产物物的的生生成成。而以细菌为媒介的反应对这类中间产物的降解速度缓慢而以细菌为媒介的反应对这类中间产物的降解速度缓慢次生污染及毒性代谢问题为生物修复中最重要课题之一。次生污染及毒性代谢问题为生物修复中最重要课题之一。5 5 有机污染物的次生代谢过程有机污染物的次生代谢过程- -毒性代谢产物的生成毒性代谢产物的生成 土壤安全性评价应以污染物由固态转化为溶解土壤安全性评价应以污染物由固态转化为溶解状态的滤出物为依据。淋溶是个关键性问题。状态的滤出物为依据。淋溶是个关键性问题。 有有关关污污染染释释放放机机制制与与淋淋溶溶控控制制因因素素, ,如如溶溶解解有有机机碳碳(DOC(DOC) )与与胶胶体体的的相相互互作作用用等等问问题题尚尚未未得得到到充充分分研究。研究。 在土壤修复过程中，淋溶实验为一个指标评价在土壤修复过程中，淋溶实验为一个指标评价生物修复效果非常重要，但目前的工作仍处于研究生物修复效果非常重要，但目前的工作仍处于研究阶段阶段 6 6 污染物的淋溶过程污染物的淋溶过程 可溶性组分的地下迁移可溶性组分的地下迁移