单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,土 壤 修 复,土 壤 修 复,1,一、土壤环境与污染,二、污染土壤与修复,一、土壤环境与污染 二、污染土壤与修复,2,第一部分 土壤环境与污染,土壤修复课件,3,土壤污染与修复研究是当今环境科学新的生长点之一，,倍受国内外环境科技工作者的重视。,与大气、水体相比，,土壤是,一个复杂的物理、化学与生物的复合环境介质，是一个重要的生态剖面，许多环境化学、环境生物、环境毒理的规律与机制，可以通过土壤生态剖面加以观察、研究。,污染土壤污染底泥,土壤污染的控制与治理成为重要的科学问题。,1、背景与需求,成为主要污染源,成为二次污染库,科学问题,土壤污染与修复研究是当今环境科学新的生长点之一，污,4,我国农药、化肥和重金属污染农产品的问题,是限制我国农产品出口的主要瓶颈。,减少与消除高毒农药的危害，,已成为我国农业环境亟待解决的重要问题。,污灌、污泥等造成的土壤污染，,还将长时期影响农作物的生长和农产品的品质。,国 家 需 求,土壤污染与修复研究,是中国进入WTO、保证农产品安全、推动农村生态环境,保护和全面建设小康社会的国家战略需求。,我国农药、化肥和重金属污染农产品的问题 国 家 需,5,生态系统的基本单元，具有,S W P 系统的整体性,人类活动的主要资源，具有,质量、数量的双重性,2、对土壤环境的基本认识,土壤具有三个基本特征,肥 力 质 量,环 境 质 量,健 康 质 量,内 涵,安全生产,土壤质量,保证最大生产力,最佳生物学质量,不引发二次环境污染,生态系统的基本单元，具有 S W P 系统的整体性 人类活,6,自然体、环境介质，具有,多功能性,承接污染物的载体,净化污染物的活体,负 荷,容 量,功 能,强 度,自然体、环境介质，具有多功能性 承接污染物的载体 净化污,7,1、系统之间,2、研究过程,3、,污染效应,4、干扰因素,与大气环境、水环境不同,理论体系、化学形态、迁移,转化、恢复治理机制不同,同一作物,对不同污染物的生物,效应、吸收累积、释放机制不同,土壤肥力、养分含量、土壤质地、机,械组成,对污染物毒性影响程度不同,2-1 土壤污染基本特征,1、系统之间2、研究过程 3、污染效应4、干扰因素理论体系、,8,发生的隐蔽性,形成的复杂性,恢复的长期性,毒性的缓效性,诊断的特殊性,土壤污染的特点,发生的隐蔽性形成的复杂性恢复的长期性毒性的缓效性诊断的特殊性,9,环境土壤学研究的目的,认识,利用,调控,土壤肥力的培育,土壤污染的防治,土壤净化功能的利用,污染土壤的清洁,环境土壤学研究的目的认识土壤肥力的培育土壤污染的防治土壤净,10,农林土壤学,环境土壤学,以提高农业生物生产力为,目的的土壤肥力和资源研究,以提高土壤三质量为目的,(肥力、健康、环境),土壤生态过程研究,污染发生机制研究,土壤功能、容量研究,2-2 环境土壤学的发展历程,农林土壤学 环境土壤学 以提高农业生物生产力为 以提,11,50年代:,土地资源开发利用,提高生产研究,60年代:,水土保持，盐碱地改良,土地环境资源保护研究,污水灌田，施用农药,土地环境污染研究,70年代:,区域性,土壤环境评价及污染,综合防治研究,80年代:,土壤环境背景容量及基准,土壤-植物系统,净化功能及其应用研究,90年代:,土地植物系统污染生物地球化学,长期定位研究,无公害农业及绿色食品生产技术,应用技术研究,流域及湖泊水污染治理关键技术,3、土壤环境与土壤污染研究回顾,2000：土壤污染生态过程与生态安全,50年代:土地资源开发利用 提高生产研,12,资 源 调 查,质 量 评 价,污 染 防 治,规 律 研 究,机 制 研 究,实用技术研究,3-1,土壤环境与土壤污染-学科发展历程,资 源 调 查质 量 评 价 污 染 防 治 规 律 研,13,58年污水灌溉在主要城市郊区兴起,推动灌溉事业，促进北方水稻农作发展,N,肥过剩，贪青倒伏，作物受害，土壤毒化,土壤毒化,诊断指标,确立N肥定额,防止徒长倒伏,增施矿质肥料,调整作物Si/N营养比,3-2 土壤环境与土壤污染研究事例,污灌,58年污水灌溉在主要城市郊区兴起推动灌溉事业，促进北方水稻农,14,污染物在土壤-植物系统,迁移-分布,土壤-地下水,污染,污水灌溉研究,作物污染及残留,与毒性研究,灌区人体,健康调查,污染物在土壤-植物系统土壤-地下水污水灌溉研究作物污,15,污 水 灌 溉 研 究 成 果,污水灌溉地区水质、粮食和地下水评价,矿物油、苯并（a）,芘、重金属在土壤 植物 系统迁移分布,主要污染物生物学质量评价,重金属、矿物油等土壤环境容量,污灌区综合治理与防治规则,污 水 灌 溉 研 究 成 果,16,土壤环境质量评价,评价方法及其指标体系,区域性 土壤环境,重 点 污 灌 区,石 油 化 工 区,工 矿 开 发 区,污 染 起 始 值,污 染 标 准,单 项 指 标,综 合 指 标,3-3,区域土壤环境研究,土壤环境质量评价评价方法及其指标体系区域性 土壤环境,17,意义,土壤环境质量与污染评价,制定土壤环境容量与土壤环境质量标准,土壤污染清洁技术土地利用与土地管理,成果,1973-1977 年 北京、南京、广东等重点地区 土壤、水体及生物背景值试点研究实验,1979 年 13 个省市主要农业土壤和主要作物 9 种元素背景值调查,1986 年 29 省市土壤背景值调查,3-4,土 壤 环 境 背 景,意义 土壤环境质量与污染评价,18,意义,制定土壤环境标准,污染物排放、污泥和污水的农业利用,区域污染物管理与控制,成果,敏感作物盆栽生物试验,土壤微生物生态及土壤酶活性,同位素示踪技术,田间物质平衡,土壤净化功能,3-5 土 壤 环 境 容 量,意义 制定土壤环境标准成果 敏感作物盆栽生物试验 3,19,污染地点：,沈阳市张士灌区,污染原因：含镉工业污水灌田,污染面积：2 8 0 0 ha,污染状态：土壤含镉,5-10 mg/kg 土,稻米耔实镉 0.4-1.0 mg/kg 米,3-6 镉,土,污 染 及 防 治,污染地点：沈阳市张士灌区 稻米耔实镉 0.,20,镉土污染治理,客土法,深耕 换土,农作法 排水晒田 淹水厌氧,化学法改良 施用石灰磷肥及其它改良剂,生物法改良 作物吸收富集木本净化,3-7 镉土污染治理研究成果,镉土污染治理客土法农作法 排水晒田 淹水厌,21,利用土壤-植物系统生物、化学、物理的净化功能,通过科学设计和有效地进行管理,对污水中 N、P 资源加以利用,对可降解污染物加以净化,实现无害化、资源化的生态工程技术,适合国情,投资少，运行费用低,可回收再生水资源,3-8 污水生态工程土地处理,利用土壤-植物系统生物、化学、物理的净化功能,22,土壤环境污染现状的描述,污染危害的调查和污染点的评价及风险分析 土壤污染生态过程及其微观机理研究,土壤生态毒理学诊断,污染土壤生态过程,4、污染物的生态过程研究,土壤环境污染现状的描述污染土壤生态过程 4、污染物的,23,复合污染条件下，常用农药与石油及其化工产品等有机 污染物在土壤中的迁移动态研究，探讨污染物的最适,降解条件,污染物在土壤中的降解过程及其影响因素，确立其微 生物降解的最佳条件,污染物在土壤中的固定-再释放机制及预测,耐污植物对污染物的吸收能力,污染胁迫条件下，土著微生物群落的变化规律,农作物连作条件下，土壤生物污染的发生过程,重点有机、无机污染物的土壤生态过程区域比较研究,研究内容,复合污染条件下，常用农药与石油及其化工产品等有机,24,平衡研究,迁移,降解,吸附与解析,植物吸收积累,挥发过程,供试化学品,多 环 芳烃类,有机氯类 与 农 药,杂 环 化合物,离子型有机化合物,菲 荧蒽 苯并芘,1,2,4-三氯苯 邻苯二甲酸二丁酯 邻苯二甲酸二异辛酯,多效唑西玛津,直链烷基苯磺酸钠,平衡研究迁移降解吸附与解析植物吸收积累挥发过程供试化学品多,25,效应研究,对宏观系统的影响,对微观系统的影响,生物量,生 物多样性,生物学质 量,对植物形态学上的影响,对土壤微生物土壤酶的影响,效应研究对宏观系统的影响对微观系统的影响生物量生 物多样,26,转化研究,有机污染物本体（A）在陆地生态系统中向其代谢及合成物（B,C,D.）的转化过程,物理、化学、生物过程及其动力学过程。,转化过程中的发生条件及其影响因素。,转化研究 有机污染物本体（A）在陆地生态系统中向其,27,典型污染土壤的成因分析与生态风险预测,土壤生态毒理学标准实验方法,土壤生态毒理学指标体系测,生物毒性指标体系,土壤生物污染的诊断与评价指标体系,污染土壤清洁标准,土壤环境标准,土壤生态毒理学诊断与安全预警系统的建立及其验证,土壤生态毒理学诊断,典型污染土壤的成因分析与生态风险预测土壤生态毒理学标准实验方,28,污染生态化学过程,土壤污染发生机制,土壤污染早期诊断,土壤污染过程调控,土壤污染系统监测,污染生态毒理过程,生态过程研究,5,、需要加强的重要研究方向,污染生态化学,29,6、土壤污染生态学研究展望,土壤环境标准与生物质量综合指标体系,土壤-植物系统生态剖面分析,土壤-植物系统生态风险评价,方法论及技术支撑系统,土壤-植物系统净化功能研究,土壤圈及其边界污染物迁移转化规律,土壤环境质量监测网络,污染卫生学,生态毒理学,生物生产力,综合分析,作用机理,确立环境参数,实验手段,测试技术,环境容量,土壤-水,反应动力学,土壤-环境,长期定位观测,土壤-大气,建立网络系统,6、土壤污染生态学研究展望土壤环境标准与生物质量综合指标体系,30,第二部分：污染土壤与修复,第二部分：污染土壤与修复,31,1990 s 德国，英国，荷兰等开展土壤污染修复研究,水生生态系统问题-1960-1970,陆地生态系统问题-1980s 始,1990s-加拿大，美国等开展土壤污染修复研究与工程,1995 中国开展土壤污染生物修复项目,1、污染土壤修复研究的历史回顾,1990 s 德国，英国，荷兰等开展土壤污染修复研究水生,32,80年代，荷兰投资15亿美元进行土壤修复试验研究,1976-1990年，联邦德国科技部资助的项目 306个,1990-1996年，,联邦德国废物管理与土壤修复项目投资,75亿美元,美国政府近期投资100亿美元进行土壤修复技术开发,1995，国家基金委，科学院等资助土壤污染生物修复项目,项目资助,80年代，荷兰投资15亿美元进行土壤修复试验研究1995,33,2000-2003年国内土壤修复研究（根据发表论文统计）,2000-2003年国内土壤修复研究（根据发表论文统计）,34,原位修复（接菌法,生物培养法,生物通风法,土耕法）,异位修复（生物泥浆，堆腐，制备床，厌氧处理）,化学修复,物理修复,化学清洗,超临界萃取，光化学降解，化学氧化，化学栅（沉淀栅，吸附栅，联合栅）,清洗法，蒸发法，电修复法，热修复法,挖掘添埋法，通风去污法，焚烧法,植物提取，植物富集，植物稳定,生物修复,植物修复,联合修复,2、土壤修复技术,原位修复（接菌法,生物培养法,生物通风法,土耕法）化学修复,35,污染土壤生物降解处理技术,污染物生物降解最适条件的建立，包括土壤中大量和微量元素的适当比例，游离酶的选择与浓度确立及土壤温度、湿度、pH和有机质等常规条件,土著微生物的驯化与接种菌的筛选和培养,特异性降解微生物的构建,提高污染物生物可利用性技术等,有机,污染土壤堆腐清洁技术,污染区人工生态系统的营造、管理及其持续高效无害化 农业利用技术,土壤生物改良剂发研制与开发,2-1,生物清洁技术,污染土壤生物降解处理技术污染物生物降解最适条件的建立，包,36,污染物的固定/稳定化处理 技术,污染土壤固定-覆盖技术,电渗析技术,树脂/活性炭浮选技术,污染土壤蒸汽萃取技术,污染土壤泥浆反应器处理技术,污染土壤冲洗技术,针对特定的顽固性污染物的溶 剂萃取技术,重金属或其它类型无机污染土壤,石油或其它有机污染土壤,2-