2018-04-25 04:55:23

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土壤自净是指在自然因素作用下,通过土壤自身的作用,使污染物在土壤环境中的数量、浓度或形态发生变化,其活性、毒性降低的过程。按照不同的作用机理,可划分为物理净化作用、物理化学净化作用、化学净化作用和生物净化作用 。

基本信息

  • 中文名

    土壤自净

  • 外文名

    Soil self-purification

  • 学科

    环境科学、土壤污染与防治

  • 应用领域

    环境生态

  • 机理

    物理、化学、生物净化等

  • 影响因素

    土壤环境、组成、生物学特性等

折叠 编辑本段 释义

土壤自净作用是土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化而使土壤污染物浓度降低甚至消失的过程。土壤具有自净功能,因为土壤中含有各种各样的微生物和土壤动物,对外界进入土壤的各种物质可分解转化;土壤中存在复杂的有机和无机胶体体系,通过吸附、解吸、代换等过程使污染物发生形态变化;土壤是绿色植物生长的基地,通过植物的吸收作用,土壤中的污染物质起着转化和转移的作用。另外,其他性质不同的污染物在土体中可通过挥发、扩散、分解以及水循环等作用,逐步降低污染物的浓度,减少毒性或被分解成无害的物质。只要污染物浓度不超过土壤的自净容量,就不会造成污染。一般的,增加土壤有机质含量,增加或改善土壤胶体的种类和数量,改善土壤结构,可以增大土壤自净容量(或环境容量)。此外,发现、分离和培育新的微生物品种引入土体,以增强生物降解作用,也是提高土壤自净能力的一种重要方法。

折叠 编辑本段 影响因素

影响土壤自净作用的因素有:土壤环境的物质组成,土壤的环境条件,土壤环境的生物学特性,人类活动的影响。污染物一旦超过土壤最大容量将会引起不同程度的土壤污染,进而影响土壤中生存的动植物,最后通过生态系统食物链危害牲畜及人体健康。因此,应根据不同土壤污染类型进行治理 。

折叠 编辑本段 净化机理

折叠 物理净化作用

土壤的物理净化是指利用土壤多相、疏松、多孔的特点,通过吸附、挥发和稀释等物理作用过程使土壤污染物趋于稳定,毒性或活性减小,甚至排出土壤的过程。土壤是一个犹如天然大过滤器的多相多孔体系,固相中的各类胶态物质--土壤胶体颗粒具有很强的表面吸附能力,土壤中难溶性固体污染物可被土壤胶体吸附。可溶性污染物也可被土壤固相表面吸附(指物理吸附),或被土壤水稀释而迁移至地表水或地下水层,如硝酸盐、亚硝酸盐、中性分子和以阴离子状态存在的某些农药等具有较大的迁移能力。某些污染物可挥发或转化成气态物质从土壤孔隙中迁移扩散进入大气。例如,六六六在旱田施用后,主要靠挥发散失;氯苯灵等除草剂在高温条件下易挥发失活。这些物理过程只是将污染物分散、稀释和转移,并没有将它们降解消除,所以物理净化过程不能降低污染物总量,有可能会使其他环境介质受到污染。土壤物理净化的效果取决于土壤的温度、湿度、土壤质地、土壤结构以及污染物的性质。

折叠 物理化学净化作用

土壤的物理化学净化是指污染物的阳离子和阴离子与土壤胶体上原来吸附的阳离子和阴离子之间发生离子交换吸附作用。

物理化学净化作用为可逆的离子交换反应,且服从质量作用定律。同时,此种净化作用也是土壤环境缓冲作用的重要机制,其净化能力的大小可用土壤阳离子交换量或阴离子交换量的大小来衡量。污染物的阳离子和阴离子被交换吸附到土壤胶体上,可降低土壤溶液中这些离子的浓(活)度,相对减轻有害离子对生物的不利影响。通常,土壤中带负电荷的胶体较多,因此。土壤对阳离子或带正电荷的污染物的净化能力较强。当污水中污染物的浓度不大时,经过土壤的物理化学净化以后就能得到很好的净化效果。增加土壤中胶体的含量,特别是有机胶体的含量,可以相应提高土壤的物理化学净化能力。此外,土壤pH升高,有利于对带正电荷的污染物的净化作用;相反,则有利于对带负电荷污染物的净化作用。对于不同的阳离子和阴离子,其相对交换能力大的,被土壤物理化学净化的可能性也就较大。但是,物理化学净化作用也只能使污染物在土壤溶液中的离子浓(活)度降低,相对地减轻危害,而并没有从根本上消除土壤环境中的污染物。此外,经交换吸附到土壤胶体上的污染物离子,还可以被其他相对交换能力更大的,或浓度较大的其他离子交换下来,重新转移到土壤溶液中去,又恢复原来的毒性、活性。所以说,物理化学净化作用只是暂时的、不稳定的。同时,对土壤本身来说,则是污染物在土壤环境中的积累过程,长期不断积累将产生严重的潜在威胁。

折叠 化学净化作用

污染物进入土壤以后,可能发生一系列的化学反应,如凝聚与沉淀反应、氧化还原反应、络合螯合反应、酸碱中和反应、同晶置换反应、水解、分解和化合反应,或者发生由太阳辐射能和紫外线等引起的光化学降解作用等。通过这些化学反应,或者使污染物转化成难溶性、难解离性物质,使其危害程度和毒性减少,或者分解为无毒物或营养物质.这些净化作用统称为化学净化作用。酸碱反应和氧化还原反应在土壤自净过程中也起主要作用,许多重金属在碱性土壤中容易沉淀,同样在还原条件下,大部分重金属离子能与S形成难溶性硫化物沉淀,从而降低污染物的毒性。

土壤环境的化学净化作用反应机理很复杂,影响因素也较多,不同的污染物有不同的反应过程。那些性质稳定的化合物(如多氯联苯、稠环芳烃、有机氯农药,以及塑料、橡胶等合成材料),则难以在土壤中被化学净化。重金属在土壤中只能发生凝聚沉淀反应、氧化还原反应、络合螯合反应、同晶置换反应,而不能被降解。当然,发生上述反应后,重金属在土壤环境中的迁移方向可能发生改变。例如,富里酸与一般重金属形成可溶性的螯合物,则在土壤中随水迁移的可能性增大。

土壤环境的化学净化能力的大小与土壤的物质组成和性质以及污染物本身的组成和性质有密切关系,还与土壤环境条件有关。调节适宜的土壤pH、氧化还原电位(Eh),增施有机胶体或其他化学抑制剂。如石灰、碳酸盐、磷酸盐等,可相应提高土壤环境的化学净化能力。

折叠 生物净化作用

土壤的生物净化主要是指依靠土壤生物使土壤有机污染物发生分解或化合而转化的过程。当污染物进入土壤中后,土壤中大量微生物体内酶或胞外酶可以通过催化作用发生各种各样的分解反应,这是土壤环境自净的重要途径之一。

由于土壤中的微生物种类繁多,各种有机污染物在不同条件下的分解形式也多种多样,主要有氧化、还原、水解、脱烃、脱卤、芳香羟基化和异构化、环破裂等过程,最终转化为对生物无毒的残留物和二氧化碳。在土壤中,某些无机污染物也可以通过微生物的作用发生一系列的变化而降低活性和毒性。但是,微生物不能净化重金属,反而有可能使重金属在土壤中富集,这是重金属成为土壤环境的最危险污染物的根本原因。

有机物的生物降解作用与土壤中微生物的种群、数量、活性以及土壤水分、土壤温度、土壤通气性、pH、氧化还原电位(Eh)、C/N比等因素有关。例如,土壤水分适宜,土温30℃左右,土壤通气良好,氧化还原电位较高,土壤pH偏中性到弱碱性,C/N比在20:1左右,则有利于天然有机物的生物降解。相反,若有机物分解不彻底,可产生大量的有毒害作用的有机酸等。生物降解作用还与污染物本身的化学性质有关,那些性质稳定的有机物,如有机氯农药和具有芳环结构的有机物,生物降解的速率一般较慢。

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