第八章 农业与土壤环境
? 1 农业的土壤环境
? 2 土壤的环境容量与缓冲性
? 3土壤污染来源
? 4农药对土壤的污染
? 5 土壤污染的防治
? 环境背景值
? 环境容量
? 土壤污染
? 土壤污染来源
? 农药的概念
? 农药在土壤中的迁移转化
? 土壤污染的防治
1 农业的土壤环境
1.1 土壤环境
? 土壤是覆盖在地球表面的疏松表
层,这个覆盖在地球岩石表层的
连续体被称为土壤圈,近几年关
于土壤圈的研究是越来越多,因
为大家逐渐认识到土壤是生物和
环境之间物质和能量交换的主要
场所,是全球物质和能量传递和
转化的一个主要载体。
? 土壤是一个开放的系统,其大环
境包括:土壤的物理环境,化学
环境和土壤微生物环境。
土壤

大气
生物
岩石
1.2 土壤的物理环境和生物生长
? 土壤的固、液、气三相。固体包括
岩石风化的矿物质,生物残体和腐殖
质组成的有机质和类生物。矿物总重
量占土壤重量的 95%,体积 38%,有
机质和各种生物占 5%以下,体积的
12%,
?液相主要是土壤水分,是含有各种溶
解物质的土壤溶液。
?气相是土壤空气,和土壤溶液互为消
长,浮动范围在 15%~35%。
? 矿物质,38% 重量 95%
? 有机质,12% 重量 5%
? 土壤水分,15~ 35%
? 土壤空气,15~ 25%
? 自然界的土壤都是由大小不同的土
壤颗粒组成的,土壤学上把大小相
近、性质相似的土壤颗粒分为一组,
成为粒级,各粒级在土壤中的相对
比例或重量百分数为土壤的机械组
成或者土壤质地。
? 良好的土壤质地和结构可以提供作
物生长所需要的水、肥、气、热条
件。
? 现代以石油农业为主的高投入生产
方式,对土壤的物理环境造成了一
定的影响
1.3 土壤的化学环境与植物生长
? 土壤的化学性质主要是指土壤胶体
性质和土壤的酸碱性。直径在 1~100
微米的土壤颗粒为土壤胶体,因为
他们一方面在土壤中分布均匀,另
一方面有很大比表面和自由电位,
可以吸附土壤中的阳离子。
? 土壤吸附阳离子的数量称为阳离子
交换量,是土壤肥力的一个十分重
要的指标。
? 1.4 土壤的生物环境和植物生长
? 土壤生物在生态系统中既是消费者也
是分解者,对土壤物质循环和肥力形
成有着巨大的贡献,但目前的农业栽
培模式,高化肥投入,低有机质返还
的耕作模式,一方面是影响了土壤的
物理性质和化学性质,从另一方面也
造成了土壤中微生物食物来源的不足
和微生物种群数量的减少,
? 另外重金属对土壤微生物的生存状况
造成一定程度的影响。
2 土壤的环境容量与缓冲性
? 进入土壤中的有机和无机污染物质是否影响植
物的生长品质,主要受土壤环境容量和缓冲性
质的影响。
2.1 环境背景值
? 岩石在风化的过程中,自然界的各种化学元素
都可能存在与土壤中,其化学元素的组成受母
质成土因素等影响,所以不同地带性和不同母
质形成的土壤其化学元素组成不同。
? 在未受或少受污染的土壤中,元素和化学物质
的组成就是土壤的 环境背景值。
? 土壤的环境背景值是评价土壤环境质量的基本
依据。污染物进入土壤后的组成、数量、形态
和分布变化都要和背景值相比才可以分析和判
断。
? 2.2 环境容量,土壤环境单元所容
许承纳的污染物质的最大允许量
或符荷量,实际上是土壤污染的
起始值和最大负荷之间的差值。
? 2.3 环境的缓冲性,土壤对进入其
中的污染物质所具有的缓和污染
物的能力。
(物理、胶体、配位鳌合、氧化还原、酸碱反应、
微生物降解)
? 2.4 土壤污染
? 土壤污染的概念,土壤污染是指
污染物质进入土壤,并在土壤中
不断累积,引起土壤的组成,结
构和功能的变化,从而影响植物
的正常生长和发育,以致在植物
体内积累,使作物产量和质量下
降,最终影响人体健康。
? 污染物质进入土壤后,并不一定引起土壤污染,
因为土壤本身有净化能力,进入土壤的污染物,
一方面通过土壤的物理吸附、过滤阻留、胶体的
物理化学吸附、化学沉淀、生物吸收等过程,使
污染物在土壤中不断累积,当其含量达到一定数
量时,便引起土壤污染;
? 另一方面,某些污染物可以在土壤中通过挥发、
扩散、分解等作用逐步降低污染物浓度,减少毒
性或经沉淀、胶体吸附等作用使污染物发生形态
变化,变成难以被植物利用的形态存在于土壤中,
暂时退出生物小循环,脱离食物链,或通过生物
和化学降解,污染物变为毒性较小或无毒甚至有
营养的物质,这些都是土壤的净化。
3.1 工业污染源
般较高,一旦进入农田,在短时间内即可引起
土壤污染。一般来说直接由工业“三废”引起
的土壤污染仅限于工业区周围数公里,数十公
里范围内。而大面积的由工业“三废”引起的
土壤污染则是间接的,或由于以废渣形式作为
肥料施入农田或用污水灌溉等多种形式,经长
期作用使污染物在土壤中积累而造成污染。
3 土壤污染来源
? 3.2 农业污染
化学农药,除草剂等的施用范围不断
扩大,数量和品种不断增加,在喷洒
农药时,有一半直接落于土壤表面,
一部分则通过作物落叶、降雨最后再
归入土壤,经常使用农药是土壤农药
残留的主要来源。
? 3.3生物污染源
源,生活污水和被污染的河水等均含
有致病的各种病原菌和寄生虫等,用
这种未经处理的肥源施于土壤会使土
壤发生严重的生物污染,会使疾病蔓

3.4土壤污染物质的主要种类
? (1) 有机物质,其中数量较大而又比较重要的
是化学农药,化学农药的种类繁多,主要分
为有机氯和有机磷两大类,主要有:
有机氯类:如 DDT、六六六、艾氏剂、狄氏
剂等;有机磷类;马拉硫磷、对硫磷、敌敌
畏等;氨基甲酸脂类:其中有除草剂和杀虫
剂;苯氧羧酸类:主要有除草剂如 2,4-D,2,
4-T等;苯酰胺类:全部为除草剂
(2)氮素和磷素化学肥料 ;
(3)重金属 如,As Cd Hg Cr Cu Zn Pb
等;
(4)放射性元素 如:铯、锶等;
(5)有害微生物类,如肠细菌、破伤风杆
菌、肠寄生虫、结核杆菌等。
4 农药对土壤的污染
? 4.1 农药的概念
? 所谓“农药”是泛指农业和林业
上用来防治农作物病虫害和调节
植物生长所施加药剂的总称,主
要有杀虫剂、除草剂、杀真菌剂
等。
? 4.2农药在土壤中的迁移转化
? ( 1)土壤对化学农药的吸附作用
? 因进入土壤的化学农药,在土壤中一般离解为
有机阳离子,故为带负电荷的土壤胶体所吸附。
? 但这种土壤净化作用是相对不稳定的,也是有
限的,当被吸附的化学农药为其他阳离子所交
换回到溶液中时,仍恢复其原有的性质。当加
入化学农药的量超过土壤的吸附能力时,土壤
就失去了对农药的净化效果,从而使土壤遭受
农药污染,
? ( 2)化学农药在土壤中的挥发、扩
散和迁移
?
固相物质吸附的同时,还通过气体
挥发,随水淋溶,为生物体吸收,
进而导致大气,水体和生物污染。
? ( 3)化学农药在土壤中的降解
作用
农药在土壤中的降解包括
? 光化学降解
? 化学降解
? 微生物降解 等。
? 光化学降解 是指土壤表面受太阳辐射和
紫外线等作用而引起的农药分解,大部
分除草剂,DDT都能发生光化学降解
? 化学降解 可分催化反应和非催化反应,
非催化反应包括水解、氧化、异构化、
离子化等作用,其中以水解和氧化最为
重要,例如有机磷农药主要是酸性水解,
土壤中氨基酸、硫氢基以及 Cu,Fe、
Mn等无机金属离子,能促进一些有机
磷农药的水解和氧化还原作用。
? 微生物降解 是通过微生物的生命
活动对农药分解而最后消失,是
农药在土壤中的主要降解过程。
? 化学农药绝大部分是有机化合物,
所以,可被微生物降解,最终分
解为 CO2而消失。
? 土壤微生物对农药的降解,是土壤对农
药最彻底的净化,但各种农药的性质和
降解过程是很复杂的,有些剧毒农药,
一经降解就失去了毒性,而另一些农药,
虽然自身的毒性并不大,但它们的分解
产物毒性很大;还有些农药,其本身和
代谢产物都有较大的毒性,所以,在评
价某一农药是否对环境有污染的时候,
不仅要看药剂本身的毒性,而且还要注
意代谢产物是否有潜在的危害。
? ( 4)化学农药在土壤中的残留
?
易的不同,在一定的土壤条件下,每一
种农药都有各自相对的稳定性,农药在
土壤中的存留时间用半衰期表示,即进
入土壤中农药因降解等原因使其浓度减
少一半所需要的时间。各种农药在土壤
中的半衰期,最长的可达数年之久,如
有机氯杀虫剂,
? DDT、六六六已被很多国家禁止使用;
其次,是一些除草剂,在土壤中残留期
一般在数月至一年左右;有机磷等杀虫
剂残留期只有几天或几周时间,所以它
们在土壤中很少有积累,农药残留时间
的长短还和土壤的性质有关,如土壤矿
物质组成、有机质含量、土壤的酸碱度、
氧化还原状况、湿度和温度,以及作物
种类和耕作情况。
5 土壤污染的防治
? 5.1控制和消除工业“三废”的排

艺,以减少或消除污染物质;对
工业“三废”进行回收处理,化
害为利,对“三废”的排放,一
定要做到达标排放。利用污水灌
溉和污泥时要经常了解污染物质
的成分、含量及其动态,控制污
水灌溉数量和污泥施用量,以免
引起土壤污染。
? 5.2控制化学农药的使用
? 对残留量高、毒性大的农药,应
控制使用范围,施用量和次数,
大力试制和发展高效、低毒、低
残留的农药新品种,应大力研制
那些对病虫害有防治效果对非生
物目标(如农作物)却没有妨害
的新品种以取代剧毒农药。
? 5.3合理使用化学肥料
土壤中缺乏的氮、磷、钾三种元素,但
过量施用和施用不当会造成无效施用,
不但造成土壤污染,还会随水流入江、
河、湖、海,引起水体污染,所以对本
身含有毒物质的化肥品种,施用范围和
数量要严格控制,硝酸盐、磷酸盐肥料,
要合理施肥,经济用肥,避免过量施用
而造成土壤污染。
? 环境背景值
? 环境容量
? 土壤污染
? 土壤污染来源
? 农药的概念
? 农药在土壤中的迁移转化
? 土壤污染的防治
绪论
? 资源
? 我国资源的总体特征
? 我国资源开发状况与利用中存在的问题
? 人类面临的主要环境问题
? 赫尔曼,戴利( Herman Daly)于 1991年
提出维持可持续性的三条原则
1章
? 资源的分类体系
? 自然资源的基本属性
? 资源科学的研究内容
? 自然资源开发利用的原则
2章
? 土地概念
? 土地的特性
? 土地的功能与作用
? 土地的分类
? 影响土地资源质量和利用方向的主要自然因素
3章
? 水量平衡原理
? 地球水量总体平衡公式
? 影响水资源丰缺的主要因素
? 我国的水资源特点
? 我国水资源利用现状及 21世纪所面临的主要问

? 我国农业水资源开发利用的对策
第 9章 农业与水环境
? 1 水环境
? 1.1水体和水环境
? 水体:指海洋、河流、湖泊、沼
泽、水库、地下水等地表与地下
贮水体的总称。水体不仅包括水,
还包括水中的悬浮物、溶解物质、
底泥及水生物等完整的水生生态
系统。水中的组成物质包括有机
和无机物质。无机盐,Na,K,
Ca,Mg,NH4,NO3,SO4,CL,CO3,H
CO3 。
? 1,2 水体污染物与水质指标
? 水污染 water body pollution:水体因某种物
质的介入,而导致其化学、物理、生物或
者放射性等方面特性的改变,从而影响水
的有效利用,危害人体健康或者破坏生态
环境,造成水质恶化的现象。
? 分类,
? 化学性污染, 无机污染物,有各种元素
的氧化物,硫化物,卤化物,酸,碱盐
等,改变水体酸碱度,抑制微生物生长
和生物自净作用,重金属的毒害作用,
除了危害水生生物外还会造成污染物在
食物链的富集与传递。 有机污染物 又分
为两类,一类是有机有毒物质,是生物
代谢的有毒物质;还有人工合成的有毒
物质。另一类就是耗氧性有机物。
? 物理性污染,悬浮物质,热污染,放射
性污染。
? 生物污染,病原菌和病毒。
? 水环境质量评价,根据水体的用
途,按照一定的评价参数、质量标
准和评价方法,对水质进行定性和
定量的评价,以确定水体污染程度,
污染物来源,污染时段、位置和发
展趋势。从而为水资源保护提供决
策依据。
? 主要的水质指标,悬浮物,溶解
氧( DO),有机物,pH,细菌污
染指标,有毒和有害物质。
(有机物的测定指标主要有,BOD,
COD,TOC,TOD。)
? 1,3水体污染源
? 自然污染源:上游水体自然溶出
的有害物质,又叫自然背景值。
? 人为污染源:工业废水,生活污
水,农业退水,畜禽养殖业废水。
? 1,4我国的水体污染现状
到哪里去找
清洁的水源?
? 2 水体中污染物的迁移和转化
? 2,1水体自净 self-purification of
water body
? 经过水体的物理、化学和生物作
用,水体可以降解一部分污染物,
使其水质稳定在一定的范围内。
? 其自净的原理有:物理自净,化学
自净,生物自净。
? 2,2耗氧污染物降解与溶解氧平衡
? 有机污染物 —— 微生物 —— 降解 ——
氧气
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8
系列1
清水区 分解区 腐化区 恢复区 清水区
? 2,3 植物营养物质在水体中的迁移和
转化
? 含氮的化合物:
? 有机物质 +O2—— CO2+H2O+NH3
? 含磷的化合物:含量稳定,可以和钙铁
铝形成沉淀物质,国家水质富营养化磷
的初始浓度为 0.02mg/L。氮的初始浓
度为 0.2mg/L.
? 2,4 重金属在水体中的迁移和转化
? 沉淀,吸附,配位螯合作用,氧化还原
作用。
? 3 农业和畜牧业对水体质量的影响
? 加速水资源消耗
? 集约化农业对水体的污染
? 4水污染对农业的影响
? 对农业环境的影响
? 对土壤污染的影响
? 对作物的危害
? 掌握的内容:
? 环境背景值、环境容量
? 水污染、水污染的分类、水体污
染的评价指标。
? 有机物测定的主要指标。