第三讲土壤环境化学 、概述 土壤是环境要素之一,是由固-液-气-生物构成的多介质复 杂体系、连接无机界和有机界的重要枢纽、物质和能量交换的 重要场所,也是一切生物赖以生存、农作物生长的重要基础。 1.研究简史 19世纪中叶英国学者Wa和 Lawes,发现土壤中阴离子的交 换作用 20世纪30~40年代对土壤胶体进行系列专门研究,应用X射
一、概述 土壤是环境要素之一，是由固-液-气-生物构成的多介质复 杂体系、连接无机界和有机界的重要枢纽、物质和能量交换的 重要场所，也是一切生物赖以生存、农作物生长的重要基础。 1. 研究简史 19世纪中叶 英国学者Way和Lawes发现土壤中阴离子的交 换作用； 20世纪30~40年代 对土壤胶体进行系列专门研究，应用X射 第三讲 土壤环境化学
线进行粘土矿物分析; 10多年后 Schofield提出土壤矿物中同晶置换引起的永久 负电荷和在酸性条件下质子化的水合氧化物带有正电荷等理论, 对土壤的离子吸附机理有了明确的认识 1950s:起对士壤中Fe、Mn、As、Cr等元素价态变化与 pH、pe、有机质的关系有了新的认识,推动了金属,尤其是重 金属的形态及其转化条件的研究,为现代土壤污染化学的发展 奠定了理论基础
线进行粘土矿物分析； 10多年后 Schofield提出土壤矿物中同晶置换引起的永久 负电荷和在酸性条件下质子化的水合氧化物带有正电荷等理论， 对土壤的离子吸附机理有了明确的认识； 1950s’起 对土壤中Fe、Mn、As、Cr等元素价态变化与 pH、pe、有机质的关系有了新的认识，推动了金属，尤其是重 金属的形态及其转化条件的研究，为现代土壤污染化学的发展 奠定了理论基础
1970s前后土壤环境化学的研究重点为重金属元素的污 染研究; 1980s’主要研究目标转移到有机物、酸雨和稀土元素等 向题上 在金属和类金属元素的研究中,更为关注的是Se、Pb和 A等的行为;研究内容也集中于化学物质在土壤中的转化、 降解等行为及元素的形态等
1970s’前后 土壤环境化学的研究重点为重金属元素的污 染研究； 1980s’ 主要研究目标转移到有机物、酸雨和稀土元素等 问题上。 在金属和类金属元素的研究中，更为关注的是Se、Pb和 Al等的行为；研究内容也集中于化学物质在土壤中的转化、 降解等行为及元素的形态等
2.研究热点 (1)土壤中有毒有机污染物的降解与转化等环境行为的 研究; (2)金属存在形态及其转化过程研究; (3)污染物在土壤固-液界面的相互作用研究; (4)稀土元素在土壤环境中的归宿及其生态效应研究 5)土壤中温室气体的释放、吸收与传输硏究 (6)土壤污染的化学与生物修复
2. 研究热点 （1）土壤中有毒有机污染物的降解与转化等环境行为的 研究； （2）金属存在形态及其转化过程研究； （3）污染物在土壤固-液界面的相互作用研究； （4）稀土元素在土壤环境中的归宿及其生态效应研究； （5）土壤中温室气体的释放、吸收与传输研究； （6）土壤污染的化学与生物修复
二、土壤环境化学的研究现状 1.土壤环境污染状况调查 我国土壤环境中重金属(如Cd、Pb、Hg、As、Cu等) 和POPs(〔如PCBs、二恶英)含量逐年上升,环境激素(如乙 烯雌酚)污染日益严重。 目前农药污染的士壤已达14亿亩,约占耕地总面积的/6 农作物污染加重,对农产品安全和人体健康构成了严重威胁, 并在一定程度上影响农产品的国际贸易
二、土壤环境化学的研究现状 1. 土壤环境污染状况调查 我国土壤环境中重金属（如Cd、Pb、Hg、As、Cu等） 和POPs（如PCBs、二恶英）含量逐年上升，环境激素（如乙 烯雌酚）污染日益严重。 目前农药污染的土壤已达1.4亿亩，约占耕地总面积的l/6， 农作物污染加重，对农产品安全和人体健康构成了严重威胁， 并在一定程度上影响农产品的国际贸易
我国科学家已全面调查了土壤元素背景值,但对土壤中 种类繁多的有机污染物,特别是PAH、PCB等POP的背景 状况未做全面系统的调查研究。 1970s以来,我国学者围绕农药和工业污染物做了大量工 作,广泛调查了DDT和六六六等有机氯农药在粮、棉、油、 烟草等主要作物区的污染状况,揭示了当时我国有机氯农药 污染的普遍性和某些地区污染的严重性,为我国农药的更新 换代提供了科学依据
我国科学家已全面调查了土壤元素背景值，但对土壤中 种类繁多的有机污染物，特别是PAHs、PCBs等POPs的背景 状况未做全面系统的调查研究。 1970s’以来，我国学者围绕农药和工业污染物做了大量工 作，广泛调查了DDT和六六六等有机氯农药在粮、棉、油、 烟草等主要作物区的污染状况，揭示了当时我国有机氯农药 污染的普遍性和某些地区污染的严重性，为我国农药的更新 换代提供了科学依据
1980s3前后,调查研究了三氯乙醛、三氯乙酸、苯并(a)芘 二苯醚和酞酸酯等工业废物对农田的污染。采用同位素示踪 扫描电镜和GC-MS等现代测试技术,研究了有机物在农田土 壤中的环境行为,系统研究了在我国10多个省市引起大面积农 作物污染事故的三氯乙醛在土壤和作物中的代谢过程、致害浓 度与症状,阐明了三氯乙醛在农田土壤环境中的转化机制,提 岀污染物极限浓度指标,为制定磷肥质量标准、灌溉水质标准 和污染防治措施提供了科学依据。 1980s前后,研究了土壤对DDT、有机磷、杀虫双和沙蚕
1980s’前后，调查研究了三氯乙醛、三氯乙酸、苯并(a)芘、 二苯醚和酞酸酯等工业废物对农田的污染。采用同位素示踪、 扫描电镜和GC-MS等现代测试技术，研究了有机物在农田土 壤中的环境行为，系统研究了在我国10多个省市引起大面积农 作物污染事故的三氯乙醛在土壤和作物中的代谢过程、致害浓 度与症状，阐明了三氯乙醛在农田土壤环境中的转化机制，提 出污染物极限浓度指标，为制定磷肥质量标准、灌溉水质标准 和污染防治措施提供了科学依据。 1980s’前后，研究了土壤对DDT、有机磷、杀虫双和沙蚕
毒等农药的吸附作用,氟乐灵等农药在土壤中的结合与残留。 1983年,我国禁用DDT等有机氯农药后,对几十种进口农 药和10多种我国自主开发的新农药进行环境影响研究,采用实 验室模拟和田间试验相结合的方法,参照OECD的农药试验规 则,开展了农药降解和环境毒理学研究,建立了我国农用化学 品等有毒化学物质的安全评价体系 1990s’以后,重点研究了单甲眯、乙草胺、丁草胺和吡虫 啉等农药的环境化学行为和生态效应
毒等农药的吸附作用，氟乐灵等农药在土壤中的结合与残留。 1983年，我国禁用DDT等有机氯农药后，对几十种进口农 药和10多种我国自主开发的新农药进行环境影响研究，采用实 验室模拟和田间试验相结合的方法，参照OECD的农药试验规 则，开展了农药降解和环境毒理学研究，建立了我国农用化学 品等有毒化学物质的安全评价体系。 1990s’以后，重点研究了单甲脒、乙草胺、丁草胺和吡虫 啉等农药的环境化学行为和生态效应
当前土壤中PAHS、PCBs等POPs的浓度水平、来源、环 境行为和影响因素、区城环境过程及其生态效应已成为环境化 学领域研究的热点之一。初步研究表明:土壤中苯并(a)芘等 PAHs主要来自大气沉降、污水灌溉等,表面活性剂对土壤环 境中PAHs等有机污染物的迁移转化及生态效应有重要的影响。 土壤中表面活性剂本身的生态安全也引起人们的重视
当前土壤中PAHs、PCBs等POPs的浓度水平、来源、环 境行为和影响因素、区域环境过程及其生态效应已成为环境化 学领域研究的热点之一。初步研究表明：土壤中苯并(a)芘等 PAHs主要来自大气沉降、污水灌溉等，表面活性剂对土壤环 境中PAHs等有机污染物的迁移转化及生态效应有重要的影响。 土壤中表面活性剂本身的生态安全也引起人们的重视
2.土壤中重金属存在形态及其转化过程 进入土壤后的重金属可被土壤吸附或与土壤有机质形成配 合物,也可与土壤中其它物质形成难溶盐或水解为羟基化合物。 重金属的存在形态受土壤物理化学性质及环境条件所控制,其 生物毒性及生物有效性与存在形态密切相关,因此土壤中重金 属的总量并不能反映其生物有效性。1960以来,人们一直注 意研究土壤中重金属的存在形态及其迁移转化规律
2. 土壤中重金属存在形态及其转化过程 进入土壤后的重金属可被土壤吸附或与土壤有机质形成配 合物，也可与土壤中其它物质形成难溶盐或水解为羟基化合物。 重金属的存在形态受土壤物理化学性质及环境条件所控制，其 生物毒性及生物有效性与存在形态密切相关，因此土壤中重金 属的总量并不能反映其生物有效性。1960s’以来，人们一直注 意研究土壤中重金属的存在形态及其迁移转化规律