素的组成和含量,决定着土壤重金属元素的组成特征。②人类大规模的地球活动;③金属矿物加工的产物和尾矿部分地进入到土壤中;④每年以肥料形式向土壤中施入的大量元素和微量元素中也含有微量重金属元素。土壤中砷的形态可分为水溶性砷、交换性砷和难溶性砷三种。砷在土壤溶液中迁移过程中可与其他组分发生一系列反应:(1)与碱金属化合,可生成亚砷酸盐,砷与重金属化合也可形成亚砷酸盐类。除碱金属与砷反应生成的亚砷酸盐如Na3AsO3溶解度较大,易于迁移外,其余的亚砷酸盐类溶解度均较小,限制了砷在溶液中的迁移。(2)土壤中的砷大部分为胶体所吸附,或与有机物络合、螯合,或与土壤中的铁、铝、钙等结合形成难溶性化合物,或与铁、铝等氢氧化物形成共沉淀。(3)吸附于粘粒表面的交换性砷,可被植物吸收,而难溶性砷化物很难为作物吸收,并累积在土壤中。(4)土壤中各种形态的砷可发发生转化。提高土壤氧化还原电值以减少低价砷酸盐的形成,降低其活性可有效防止砷的污染及危害。
19.影响重金属在土壤中迁移的主要因素有哪些?
答案:在不同的土壤条件下,包括受土壤类型、土地利用方式、土壤的物理化学性状的影响,都能引起土壤中重金属元素存在形态的差异,从而影响重金属的迁移转化。主要有:①土壤的氧化还原条件②土壤酸碱度(碱性条件下,土壤中重金属多呈难溶状态的氢氧化物,溶解度小,重金属离子浓度低。)③土壤胶体的吸附作用(土壤中含有丰富的无机和有机胶体,对进入土壤中的重金属元素具有明显的固定作用);④土壤中重金属的络合-螯合作用。(金属离子浓度高时,以吸附交换作用为主,而金属离子浓度低时,则以络合—螯合为主),(羟基与氯离子两无机配位体与重金属的络合作用是影响重金属难溶盐类溶解重要因素;土壤中腐殖质具有很强的螯合能力,具有与重金属离子牢固螯合的配位体,如氨基、亚氨基、酮基、羟基及硫醚等基团。)
20.简述土壤中镉的存在形态及影响镉迁移转化的因素。
答:土壤中镉的存在形态分为水溶性镉和非水溶性镉。旱地土壤中多以CdCO3(为主)、Cd3(PO4)2和Cd(OH)2形态存在(1)离子态CdCl2、Cd(NO2) 2、CdCO3和络合态如Cd(OH)2呈水溶性的,易迁移,可被植物吸收,而难溶性镉的化合物如镉沉淀物、胶体吸附态镉等为难溶性镉,不易迁移和为植物吸收。(2)土壤氧化还原条件和施磷肥;(3)作物对镉的吸收,随土壤pH值的增高而降低,(4)土壤中的有机物质能与镉螯合成螯合物,从而降低镉的有效性;(5)氧化还原电位也影响作物对镉的吸收,Eh低或降为零,则有利于形成难溶性的硫化镉;(6)镉还受Pb2+、Cu2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+等伴生离子的影响。
21、简述农业生产大量使用农药产生的不良后果。(2009年)
答:⑴有机氯农药不仅对害虫有杀伤毒害作用,同时对害虫的“天敌”及传粉昆虫等益虫益鸟也有杀伤作用,因而破坏了自然界的生态平衡;⑵长期使用同类型农药,使害虫产生了抗药性,因而增加了农药的用量和防治次数,也大大增加了防治费用和成本。⑶长期大量使用农药,使农药在环境中逐渐积累,尤其是在土壤环境中,产生了农药污染环境问题。 22、请简述农药的主要类型。
答:I按化学组成分为:有机氯、有机磷、有机汞、有机砷、氨基甲酸酯类等; II按环境中存在的物理状态可分为:粉状、可溶性液体、挥发性液体等; III按作用方式分为:胃毒、触杀,熏蒸等。
23、请简述主要农药的特点。
答:(一)有机氯农药 有机氯农药大部分是含有一个或几个苯环的氯的衍生物,主要产品有DDT、六六六、艾氏剂、氯丹等。其特点是化学性质稳定,在环境中残留时间长,易溶于脂肪中,并在脂肪中蓄积,长期使用是造成环境污染的最主要农药类型。由于这一特性,它通过生物富集和食物链的作用,环境中的残留农药会进一步得到富集和扩散。(二)有机磷农药 有机磷农药是含磷的有机化合物,有的也含硫、氮元素,大部分是磷酸酯类或酰胺类化合物。有机磷农药一般有剧烈毒性,但易于分解,在环境中残留时间短,在动植物体内,因
受酶的作用,磷酸酯进行分解不易蓄积。有机磷农药对昆虫以及哺乳动物均可呈现毒性,神经细胞分泌的乙酰胆碱,阻碍刺激的传送机能等生理作用,使之致死。有机磷农药具有烷基化用用,引起动物的致癌、致突变作用。按毒性大小分为剧毒类、中毒类、低毒类。 (三)氨基甲酸酯类农药 具有苯基—N—烷基氨基甲酸酯的结构,与有机磷农药一样具有抗胆碱酯酶作用,中毒症状也相同,但机理有差别是由对胆碱酯酶分子总体的弱可逆结合的抑制而引起的。在环境中易分解,在动物体也能迅速代谢属于低残留农药(四)除草剂(除莠
剂) 具有选择性,只能杀伤杂草,而不伤害作物。大多数除草剂在环境总会被逐渐分解,对哺乳动物生化过程无干扰,对人和牲畜毒性不大。
24、农药污染土壤的主要途径:(1)施用于田间的各种农药大部分落入土壤中,附着于植物体上的部分农药,也会因风吹雨淋落入土壤中;(2)使用浸种、拌种、毒谷等施药方式,或是将农药直接撒至土壤中,造成污染的积累。(3)近年来所采用的喷射方式,农药粘附在飘尘上,随气流扩散,随降雨落到土壤中,造成土壤污染。
25、影响农药在土壤中残留的因素有哪些?
答:(1)化学农药性质的影响:农药本身的化学性质,如挥发性、溶解度、化学稳定性、剂型等,一般浓度愈大、湿度大、含水量高,风速大则挥发作用愈强。
(2)土壤性质的影响:农药在质地粘重和有机质含量高的土壤中存留时间较长。土壤pH值对有机磷农药影响比对有机氯农药更敏感。土壤含水量的多少 。 26、简述有机农药在土壤中的迁移转化。
答:1、土壤对化学农药的吸附作用:进入土壤的化学农药通过物理吸附、化学吸附、氢键结合和配价键结合等形式吸附在土壤颗粒表面,使其移动性、生理毒性发生变化。 (土壤对农药的吸附性越强,农药在土壤中的有效性越低,土壤对农药净化效果则越好,但是农药在土壤中被吸附只是暂时性现象,一旦条件改变,又可以释放出来,土壤对农药的吸附作用只是在一定条件下缓冲解毒作用,没有使化学农药得到降解。)
2、化学农药在土壤中的挥发和扩散,通过气体挥发和水的淋溶,导致大气、水和生物的污染。化学农药在土壤中的挥发速度决定于农药本身的溶解度、蒸汽压和近地表的空气层的扩散速度。农药蒸发与土壤水的含量有密切关系,农药随水迁移:溶解度大的直接随水迁移,难溶性的附于土壤颗粒表面进行水的机械迁移;3、农药在土壤中的降解,包括光化学降解、化学降解(水解和氧化)和微生物降解(脱氯作用、氧化还原作用、脱烷基作用、水解作用、环裂作用)等;4、农药在土壤中的残留;5、植物对农药的吸收与代谢 27、简述农药的光化学降解机理。
答:土壤表面接受太阳能和紫外线光谱等能流而引起农药的分解作用。农药吸收光能使分子
具有过剩的能量而呈激发状态,这种过剩的能量可以通过荧光或热等形式释放出来,也可产生光化学反应,使农药分子发生光解、光氧化、光水解或光异构化;紫外线产生的能量使农药分子结构中碳—碳键、碳—氢键断裂,引起农药分子结构的转化。
28、有机磷农药的降解
(1)吸附催化水解:是土壤中有机磷农药的主要降解途径;(2)光降解(3)有机磷农药的生物降解,这是土壤中有机磷农药转化的又一重要途径。 29.简述控制和消除土壤污染源的措施
答:控制和消除土壤污染源是防止污染的根本措施。(一)控制和消除工业“三废”排放。大力推广闭路循环,无毒工艺,以减消除污染物的排放。对工业“三废”进行回收处理,化害为利;(二)加强土壤污染灌区的监测和管理。对用污水进行灌溉的污灌区,要加强对灌溉污水的水质监测,了解水中污染物的成分、含量及其动态变化,避免带有不降解的高残留的污染物随水进入土壤,引起土壤污染;(三)合理施用化肥和农药。采用综合防治措施,即要防治病虫害对农作物的威胁,又要做到既高效又地把农药对环境和人体健康的影响限制在最低程度;(四)增加土壤容量和提高土壤净化能力。增加土壤有机质含量、砂掺粘改良砂性土壤,以增加和改善土壤胶体的种类和数量,增加土壤对有害物质的吸附能力和吸附量,减少污染物在土壤中的活性。 30.简述防治土壤污染的措施。
答案:①施加抑制剂。施用重金属改良性抑制剂,一般施用的抑制剂有石灰、磷酸盐和硅酸钙等,使重金属污染物作用生成难溶物质,降低重金属在土壤及植物体内的迁移能力。②控制土壤氧化-还原状况。③改变耕作制度。改变环境条件,如早田改水田,土壤的氧化还原电位、pH值等一列条件都会改变,可消除土壤中污染物的毒害。④客土深翻。采用排土(挖去污染上层)、客土(用非污染客土覆盖于污染土上)法可获得理想的改良效果,这种方法只适用于小面积污染的土地。⑤制定农药的容许残留量。⑥生物改良措施。种植某些非食用的、吸收重金属能力强的植物来逐步降低土壤重金属含量,恢复土壤环境的质量。
第五章 固体废物与环境
一 名词解释
1、固体废物:指生产和生活活动中丢弃的固体和泥状物质,包括从废水、废气中分离出来的固体颗粒物。(实际上所谓的废物一般是指在某个系统内不可能再加工利用的部分物质。例如植物的枯枝落叶、动物的骨骼及排泄物,人们生活中的各种垃圾,工业生产过程的排出物等。)
2、有害固体废物:固体废物中凡具有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性、传染性、放射性的废物均列为有害固体废物。
3、资源化:就其广义来说表示资源的再循环。就狭义来讲,是为了再循环利用废物而回收资源与能源。
4、再循环:指的是从原料制成品,经过市场直到最后消费变成废物又引入新的生产—消费的循环系统。 二 简答
1.固体废物的来源和分类:主要来源于人来生产和生活,(一)按其化学性质可分为有机废物和无机废物;(二)按危害状况可分为有害废物和一般废物;(三)按形状分为固体的和泥状的;(四)按来源分为矿业固体废物、工业固体废物、生活固体废物、农业废弃物和放射性固体废物。
2.简述固体废物的污染途径及危害。
答:固体废物的污染途径:在一定条件下发生化学的、物理的或生物的转化,对周围环境造成一定的影响,若处理不当,有害物即将通过水、气,土壤、食物链等途径危害环境与人体健康。人畜粪便与有机垃圾是各种病原微生物的孽生地和繁殖场,形成病原型污染。 固体废物的危害:(一)水体污染,减少江湖面积,影响水生生物的生存和水资源的利用,投弃在海洋的废物会在一定海域造成生物的死区。(二)大气污染,固体灰渣中的细粒、粉末受风吹、日晒、产生扬尘、污染大气环境,固体废物中的有害物质经长期堆放发生自燃,