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1、第四章第四章 土壤及固体废物土壤及固体废物污染与治理污染与治理 1 1 土壤的结构和性质土壤的结构和性质 2 2 土壤污染及防治土壤污染及防治3 3 土壤退化及其保护土壤退化及其保护4 4 固体废弃物污染及防治固体废弃物污染及防治5 5 白色污染及治理白色污染及治理 11 土壤的结构和性质 1.1土壤的组成土壤的组成土壤是由固土壤是由固土壤是由固土壤是由固体、液体和体、液体和体、液体和体、液体和气体三相共气体三相共气体三相共气体三相共同组成的多同组成的多同组成的多同组成的多相体系，具相体系，具相体系，具相体系，具有疏松的结有疏松的结有疏松的结有疏松的结构。构。构。构。23 土壤的土壤的土壤的土
2、壤的组成组成组成组成 土壤土壤土壤土壤矿物质矿物质矿物质矿物质土壤有机质土壤有机质土壤有机质土壤有机质：土壤中含碳有机化合物的总称（占固相土壤中含碳有机化合物的总称（占固相总重量的总重量的10以下以下）。分为非腐殖物质和腐殖质两大类。）。分为非腐殖物质和腐殖质两大类。土壤水分土壤水分土壤水分土壤水分土壤溶液土壤溶液土壤中的空气土壤中的空气土壤中的空气土壤中的空气主要成分都是主要成分都是N2、O2和和CO2。与空。与空气比较，土壤空气中；气比较，土壤空气中；CO2含量比大气中高得多；含量比大气中高得多；O2的含的含量低于大气；水蒸气的含量比大气中高得多；还含有少量还量低于大气；水蒸气的含量比大气
3、中高得多；还含有少量还原性气体原性气体原生矿物质（各各种种岩岩石石受受到到程程度度不不同同的的物物理理风风化化而而未未经经化化学学风风化化的的碎碎屑屑物物）四四类类：硅硅酸酸盐盐类类矿矿物物、氧氧化化物物类类矿矿物物、硫硫化化物物类类矿矿物物和和磷酸盐类矿物磷酸盐类矿物次生矿物质（由由原原生生矿矿物物经经化化学学风风化化后后形形成成的的新新矿矿物物）三三类类：简简单单盐盐类类、三三氧氧化物类和次生铝硅酸盐类化物类和次生铝硅酸盐类岩石化学风化岩石化学风化(氧化、水解和酸性水解氧化、水解和酸性水解)伊利石（或水云母）伊利石（或水云母）（OH）4Ky（A14Fe4Mg4Mg6）（）（Si8-yAly
4、）O20蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石Al4Si4O10（OH）841.21.2土壤的特性土壤的特性土壤的特性土壤的特性 酸碱性我国土壤的我国土壤的我国土壤的我国土壤的pHpH大多在大多在大多在大多在4.54.58.58.5范围内，并有由南范围内，并有由南范围内，并有由南范围内，并有由南向北向北向北向北pHpH值递增的规律性。值递增的规律性。值递增的规律性。值递增的规律性。5土壤的酸碱性首先决定于土壤的组成：土壤的酸碱性首先决定于土壤的组成：我国长江（北纬我国长江（北纬330）以南的土壤，）以南的土壤，Si,Al,Fe含含量较高，三者占土壤总量的量较高，三者占土壤总量的95%以上，土壤多为酸以上，土
5、壤多为酸性和强酸性，如华南、西南地区广泛分布的红壤、性和强酸性，如华南、西南地区广泛分布的红壤、黄壤，黄壤，pH值大多在值大多在4.55.5之间，有少数低至之间，有少数低至3.63.8；华中华东地区的红壤，；华中华东地区的红壤，pH值在值在5.56.5之之间；长江以北的土壤（如华北、西北的土壤）大多间；长江以北的土壤（如华北、西北的土壤）大多含含CaCO3，多为中性或碱性，多为中性或碱性，pH值一般在值一般在7.58.5之间，少数强碱性土壤的之间，少数强碱性土壤的pH高达高达10.5。6土壤酸化的原因：土壤酸化的原因：化学原因化学原因主要是矿物的风化过程产生的无机酸或大主要是矿物的风化过程产生
6、的无机酸或大量二氧化碳；土壤弱酸盐的水解；无机肥料残留的酸根；量二氧化碳；土壤弱酸盐的水解；无机肥料残留的酸根；重金属和有机物对土壤的污染；酸雨的影响；土壤胶体重金属和有机物对土壤的污染；酸雨的影响；土壤胶体吸附的吸附的H+、Al3+等被其它阳离子交换：等被其它阳离子交换：7土壤酸化的第二个原因是微生物对有机物降解。土壤酸化的第二个原因是微生物对有机物降解。土壤的碱化土壤的碱化土壤溶液中土壤溶液中OH-离子的主要来源是离子的主要来源是CO32-和和HCO3-的的碱金属（碱金属（Na、K）及碱土金属（）及碱土金属（Ca、Mg）的盐类。）的盐类。交换性阳离子的水解交换性阳离子的水解：8吸附性 土壤
7、胶体的性质：土壤胶体的性质：具有巨大的比表面和表面能具有巨大的比表面和表面能；电性电性；凝聚性和分散性凝聚性和分散性；土壤胶体的离子交换吸附土壤胶体的离子交换吸附阳离子交换吸附阳离子交换吸附阴离子交换吸附阴离子交换吸附9氧化还原性 氧化还原体系氧化还原体系体系体系氧化态氧化态还原态还原态铁体系铁体系Fe(III)Fe（II）锰体系锰体系Mn（IV）Mn（II）硫体系硫体系SO42-H2S氮体系氮体系NO3-NO2-NO3-N2NO3-NH4+有机碳体系有机碳体系CO2CH4土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位（土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位（Eh）来衡量来衡量102
8、土壤环境污染与防治 2.1土壤环境背景值和土壤污染概念土壤环境背景值和土壤污染概念土土壤壤环环境境背背景景值值：土土壤壤的的环环境境要要素素在在未未受受到到明明显显污污染染时时，其其化化学学元元素素的的正正常常含含量量，以以及及环环境境中中能能量量分分布的正常值为环境背景值，又称作环境本底值。布的正常值为环境背景值，又称作环境本底值。由由于于人人类类活活动动使使土土壤壤性性状状发发生生了了不不利利于于人人类类的的改改变变，叫土壤污染叫土壤污染112.2土壤污染的来源土壤污染的来源工业和城市废水及固体废体工业和城市废水及固体废体农药和化肥农药和化肥牲畜排泄物和生物残体牲畜排泄物和生物残体大气沉降
9、物大气沉降物122.3农药污染农药污染农药的分类农药的分类13农药对环境的影响农药对环境的影响农药对环境的影响农药对环境的影响 对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染14滴滴涕在全球环境中的迁移、转化和富集过程简图滴滴涕在全球环境中的迁移、转化和富集过程简图15农药对人体健康的影响农药对人体健康的影响急性毒作用急性毒作用对神经的影响对神经的影响致癌作用致癌作用诱发突变诱发突变慢性中毒慢性中毒对内分泌系统的影响对内分泌系统的影响农药对除虫害带来的问题农药对除虫害带来的问题对害
10、虫的天敌和其他益虫、益鸟有杀伤作用对害虫的天敌和其他益虫、益鸟有杀伤作用使害虫产生抗药性使害虫产生抗药性16防止农药污染的途径防止农药污染的途径q采取综合防治的方法采取综合防治的方法q搞好农药安全性评价和安全使用标准的制定工作搞好农药安全性评价和安全使用标准的制定工作q安全合理地使用现有的农药安全合理地使用现有的农药q发展高效、低毒、低残留的化学农药来代替剧毒和残留性高发展高效、低毒、低残留的化学农药来代替剧毒和残留性高的农药的农药q加强生物防治并推广无公害的农药加强生物防治并推广无公害的农药172.4重金属污染重金属污染183 土壤退化及其保护 土壤退化由于自然的，特别是人为的原因，由于自然
11、的，特别是人为的原因，使土壤生态系统的组成、结构和功能受到影响或使土壤生态系统的组成、结构和功能受到影响或破坏（如，自然植被的破坏或丧失、土壤生物区破坏（如，自然植被的破坏或丧失、土壤生物区种群组成的明显变化、物种的消失；土壤侵蚀、种群组成的明显变化、物种的消失；土壤侵蚀、荒漠化、盐渍化、沼泽化或潜育化、酸化、肥力荒漠化、盐渍化、沼泽化或潜育化、酸化、肥力下降等）而使土壤固有的物理、化学和生物学特下降等）而使土壤固有的物理、化学和生物学特性和状态发生改变，导致土壤生态系统功能、生性和状态发生改变，导致土壤生态系统功能、生产潜力和环境质量的等级或状况下降，均属土壤产潜力和环境质量的等级或状况下降
12、，均属土壤退化现象退化现象。19 世界土地荒漠化的基本状况世界土地荒漠化的基本状况v荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半潮湿、湿润地荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半潮湿、湿润地区，由于气候变化和人类活动的各种因素所造成的区，由于气候变化和人类活动的各种因素所造成的土地退化，土地生物和经济生产减少，甚至基本丧土地退化，土地生物和经济生产减少，甚至基本丧失。失。v受荒漠化最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙古、受荒漠化最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度巴基斯坦和印度20我国国土荒漠化的数据：v 全国全国1/41/4以上的国土荒漠化；以上的国土荒漠化；v 每年因荒漠化造成的直接经济损失达
13、每年因荒漠化造成的直接经济损失达540540亿元；亿元；v 荒荒漠漠化化潜潜在在发发生生区区域域面面积积331.7331.7万万平平方方公公里里(占占国国土土面积面积34.6%)34.6%)；发菜与羊绒发菜与羊绒v 荒荒漠漠化化土土地地面面积积262262万万平平方方公公里里(占占国国土土面面积积27.3%)27.3%)；v 荒荒漠漠化化涉涉及及1818个个省省、市市、自自治治区区的的471471个个县县、旗旗、市；市；v 荒荒漠漠化化面面积积前前三三位位：新新疆疆(39.8%)(39.8%)，内内蒙蒙古古(25.1%)(25.1%)，西藏，西藏(16.6%),(16.6%),总占总占81.5
14、%81.5%21 2.2.土地荒漠化的成因和危害土地荒漠化的成因和危害 成因成因：自然因素：指异常的气候条件，特别是严重自然因素：指异常的气候条件，特别是严重的干旱条件；的干旱条件；人为因素：主要是指过度放牧、乱坎滥伐、人为因素：主要是指过度放牧、乱坎滥伐、开垦草地。开垦草地。危害危害：土地生产力的下降和随之而来的农牧业减：土地生产力的下降和随之而来的农牧业减产，严重的会产生生态难民产，严重的会产生生态难民22防治荒漠化的基本途径和策略防治荒漠化的基本途径和策略制定经济发展和资源保护一体化政策；制定经济发展和资源保护一体化政策；逐步建立合理的土地使用权制度体系；逐步建立合理的土地使用权制度体系
15、；合理管理和使用水资源；合理管理和使用水资源；合理规划和使用耕地和草地。合理规划和使用耕地和草地。234 固体废弃物的处理和利用4.1固体废物来源、分类及特点固体废物来源、分类及特点来源：来源：种类种类：城市固体废物：城市固体废物；生活垃圾生活垃圾；工业固体废物；工业固体废物；有害废物有害废物特点：资源和废物的相对性特点：资源和废物的相对性；危害具有潜在性、长期性和灾难性危害具有潜在性、长期性和灾难性固体废弃物固体废弃物是指在社会的生产、流通、消费等一系列是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境
16、的固体、半固体废弃物质。污染环境的固体、半固体废弃物质。2425我国城市垃圾现状我我国国每每年年人人均均产产生生垃垃圾圾440kg440kg，年年产产垃垃圾圾1.51.5亿亿T T，已已积积累累垃垃圾圾6060亿亿T T。北北京京市市现现日日产产垃垃圾圾1300013000吨吨,全全年年生生产产495495万万吨吨,而而且且每每年年将将以以8%8%的的速速度度递递增增。北北京京市市现现处处理理一一吨吨垃垃圾圾花花103.49103.49元元,一一年年的的处处理理费费用用就就是是5 5亿亿多多元元。每每年年年年产产1.51.5亿亿吨吨的的城城市市垃垃圾圾中中,被丢弃的被丢弃的“可再生资源可再生资
17、源”价值高达价值高达250250亿元亿元!约约有有2/32/3的的城城市市陷陷入入垃垃圾圾围围城城的的困困境境，垃垃圾圾它它不不仅仅影影响响城城市市景景观观,同同时时污污染染了了与与我我们们生生命命至至关关重重要要的的大大气气、水水和和土土壤壤,对对城城镇镇居居民民的的健健康康构构成成威威胁胁。垃圾不仅造成公害垃圾不仅造成公害,更是资源的巨大浪费。更是资源的巨大浪费。264.2固体废物的最终处置固体废物的最终处置 城市垃圾处理方法城市垃圾处理方法堆肥处理堆肥处理焚烧处理焚烧处理填埋处理填埋处理其它方法其它方法厌氧堆肥厌氧堆肥法法好氧堆肥法好氧堆肥法机械堆肥法机械堆肥法简易焚烧技术简易焚烧技术焚
18、烧发电技术焚烧发电技术传统堆置法传统堆置法围海造地法围海造地法卫生填埋法卫生填埋法热解法热解法垃圾衍生燃料技术垃圾衍生燃料技术垃圾碳化水解技术垃圾碳化水解技术垃圾厌氧产沼技术垃圾厌氧产沼技术垃圾制作建筑材料技术垃圾制作建筑材料技术垃圾压缩打包技术垃圾压缩打包技术垃圾养殖蚯蚓技术垃圾养殖蚯蚓技术27填埋处理填埋处理杭州天子岭废弃物处理场杭州天子岭废弃物处理场杭州天子岭废弃物处理场杭州天子岭废弃物处理场占地占地占地占地4848公顷，全场由垃圾填埋库区、污水收集处理系公顷，全场由垃圾填埋库区、污水收集处理系公顷，全场由垃圾填埋库区、污水收集处理系公顷，全场由垃圾填埋库区、污水收集处理系统、地下水防污
19、染系统、环境监测站、沼气发电厂、地磅统、地下水防污染系统、环境监测站、沼气发电厂、地磅统、地下水防污染系统、环境监测站、沼气发电厂、地磅统、地下水防污染系统、环境监测站、沼气发电厂、地磅计量系统和生活区等组成。填埋总容量计量系统和生活区等组成。填埋总容量计量系统和生活区等组成。填埋总容量计量系统和生活区等组成。填埋总容量600600万立方米，使万立方米，使万立方米，使万立方米，使用年限用年限用年限用年限1313年，年，年，年，19911991年年年年4 4月投入使用。日平均处理量月投入使用。日平均处理量月投入使用。日平均处理量月投入使用。日平均处理量24502450吨，吨，吨，吨，最高达最高达
20、最高达最高达35003500吨。吨。吨。吨。填埋区填埋区填埋区填埋区28焚烧处理焚烧处理焚烧法是将垃圾置于高温炉中，使其中可燃成分充分氧焚烧法是将垃圾置于高温炉中，使其中可燃成分充分氧化的一种方法，产生的热量用于发电和供暖。化的一种方法，产生的热量用于发电和供暖。我国已有深圳、杭州、石家庄、上海、武汉等城市相继建我国已有深圳、杭州、石家庄、上海、武汉等城市相继建造了垃圾焚化电厂造了垃圾焚化电厂焚烧处理的优点是减量效果好，处理彻底。建设和生产费焚烧处理的优点是减量效果好，处理彻底。建设和生产费用极为昂贵。用极为昂贵。29深圳：19881988年年1111月月1 1日，我国第一座现代化垃圾焚烧发电
21、厂在深日，我国第一座现代化垃圾焚烧发电厂在深圳投产运行。该电厂全套引进日本设备，日处理垃圾圳投产运行。该电厂全套引进日本设备，日处理垃圾150150吨，焚吨，焚烧后的废渣体积为原来的烧后的废渣体积为原来的5%5%，并可用于制砖。，并可用于制砖。19981998年改造后的电年改造后的电厂为深圳发电厂为深圳发电14001400万度，这相当于万度，这相当于50005000户中等家庭的常年用电量。户中等家庭的常年用电量。上海：20012001年年5 5月在浦东新区新建成了生活垃圾焚烧发电厂，日月在浦东新区新建成了生活垃圾焚烧发电厂，日处理垃圾处理垃圾10001000吨，每年可为本市供电吨，每年可为本市
22、供电1 1亿度。亿度。杭州：19981998年浙江大学于杭州锦江集团联合年浙江大学于杭州锦江集团联合,将余杭锦江热电厂将余杭锦江热电厂改造为垃圾发电厂改造为垃圾发电厂,单炉日处理垃圾单炉日处理垃圾150150吨以上吨以上广州：计计划划用用 5 5 年年时时间间建建成成世世界界一一流流水水平平的的小小洲洲垃垃圾圾焚焚烧烧发发电电厂厂，作作为为国国家家计计委委首首家家批批准准的的项项目目，总总投投资资 11.3877 11.3877 亿亿元元，日日处处理理 2000 2000 吨，年发电吨，年发电 3.6 3.6 亿千瓦。亿千瓦。天津：20012001年年在在津津南南区区双双港港镇镇开开工工建建设
23、设垃垃圾圾焚焚烧烧发发电电厂厂，总总投投资资6 60707亿亿元元人人民民币币，可可日日处处理理生生活活垃垃圾圾12001200吨吨。建建成成后后，年年上上网电量可达网电量可达1 12 2亿千瓦时，相当于每年节约标准煤亿千瓦时，相当于每年节约标准煤4800048000吨。吨。30堆肥处理堆肥处理将生活垃圾堆积成堆，保温至将生活垃圾堆积成堆，保温至70储存、发储存、发酵，借助垃圾中微生物分解的能力，将有机物分酵，借助垃圾中微生物分解的能力，将有机物分解成无机养分。解成无机养分。垃圾处理的前景垃圾处理的前景垃圾的垃圾的“四化四化”：资源再生化，能源化，无害化，减量化资源再生化，能源化，无害化，减量
24、化315白色污染及治理白色污染及治理5.1“白色污染白色污染”及其危害及其危害“白色污染白色污染”指的是大量的废旧包装用塑料膜、塑料袋和一指的是大量的废旧包装用塑料膜、塑料袋和一次性塑料餐具次性塑料餐具(统称塑料包装物统称塑料包装物)以及使用后的地膜统称为以及使用后的地膜统称为“白色污染白色污染”。“白色污染白色污染”的危害的危害“视觉污染视觉污染”：指散落在环境中的指散落在环境中的废塑料制品对市容、景观的破坏废塑料制品对市容、景观的破坏“潜在危害潜在危害”：指废塑料制品进指废塑料制品进入自然环境后难以降解而带来的入自然环境后难以降解而带来的长期的深层次环境问题长期的深层次环境问题325.2治
25、理技术治理技术省资源化省资源化(减容、减量减容、减量)防患于未然防患于未然少用，即可用可不用的尽量不用或少用；减薄，少用，即可用可不用的尽量不用或少用；减薄，产品达到轻量化、薄壁化；减容，产品达到轻量化、薄壁化；减容，资源化资源化回收回收无害化无害化(可降解可降解)335.3可降解塑料可降解塑料定义：定义：塑料的降解是指因化学和（或）物理因素和塑料的降解是指因化学和（或）物理因素和（或）微生物作用引起的构成塑料的大分子（或高（或）微生物作用引起的构成塑料的大分子（或高分子、聚合物）链断裂的过程。分子、聚合物）链断裂的过程。降解使塑料相对分子质量下降，物性降低，直至降解使塑料相对分子质量下降，物
26、性降低，直至丧失可使用性。这种现象也被称为塑料的老化（有丧失可使用性。这种现象也被称为塑料的老化（有时也称为劣化）降解。时也称为劣化）降解。34降降解解塑塑料料的的类类型型35聚合型光降解塑料聚合型光降解塑料q乙烯乙烯/一氧化碳共聚物（一氧化碳共聚物（E-C0）q乙烯乙烯/乙烯基酮共聚物（乙烯基酮共聚物（Ecolyte-E）36聚合型生物降解塑料聚合型生物降解塑料塑料的生物降解过程塑料的生物降解过程37生物降解生物降解塑料类型塑料类型生物高生物高分子分子生物聚酯生物聚酯生物纤维素、多糖类、聚氨基酸生物纤维素、多糖类、聚氨基酸聚乙烯醇聚乙烯醇天然高天然高分子分子纤维素纤维素甲壳质甲壳质淀粉淀粉全生物全生物降解树降解树脂（以脂（以玉米为玉米为主要原主要原料）料）38