《城市土壤环境》PPT课件.ppt

城市土壤环境,与土壤污染,参考书目：,土壤生态学，作者：曹志平，出版社：化学工业出版社，2007 年第1 版。 城市生态学，作者：杨小波，出版社： 科学出版社 城市生态学，作者：祥荣，出版社：复旦大学出版社 城市生态与城市环境，沈清基主编，同济大学出版社，1998. 城市森林生态研究进展，何兴元等主编，中国林业出版社，2002. 城市绿化树木碳氧平衡效应研究，杨士弘主编,中山大学出版社. 1996.,何为土壤？ 何为城市土壤？,土壤：土壤是位于地球陆地表面能生长植物的松散表层。是人类环境的重要组成要素，是为人类提供食物的生产资料，是人类社会最基本、最重要、不可替代的自然资源。 城市土壤 ：它是指受人类活动强烈影响的、非农用的，并且由于土地的混合、填埋或污染而形成的厚度大于或等于50cm的城区或郊区土壤，广泛分布于公园、道路、体育场、城市河道、城郊、垃圾填埋场、废弃工厂、矿山周围，或被建筑和工业设施所覆盖。,城市土壤环境,1 土壤是人类农业生产的基地,“民以食为天，食以土为本” 一个良好的土壤应该使植物能“吃得饱” “喝得足” “住得好” “站得稳”,土壤在植物生长繁育中的特殊作用,营养库的作用,养分转化和循环作用,雨水涵养作用,生物支撑作用,稳定和缓冲环境变化,土壤的重要性,2 土壤是地球表层系统自然地理的重要组成部分,气圈,生物圈,岩石圈,水圈,土壤圈,温 室 效 应 气 体,高等 动物 生存 基底 微生 物栖 息场所,岩石 风化 过程 成土 作用 产物,土壤圈覆盖于地球表面处于其它圈层的交接面上，成为连接它们的纽带，构成无机界和有机界的中心环境,地球表层系统中 最活跃，最富有 生命力的圈层,影响降雨重新分配 元素化学成分,3 土壤是地球陆地生态系统的基础,陆地生态系统就是包罗整个地球陆地表层的“大系统”,4 土壤是最珍贵的自然资源,保持生物活性，多样性,调节水体和溶质流动,对有机、无机污染物具有过滤、 缓冲、降解、固定和解毒作用,贮存循环生物圈及地表的养分和其它元素,数 量 的 有 限 性,质 量 的 可 变 性,分 布 固 定 性,地球表面形成 1cm厚的土壤，约需要300年或更长时间,土壤质地特征是肥力，土壤肥力下降或破坏，就是土壤质量的退化。,地带性分布表现为水平地带性（经度和纬度地带性）和垂直地带性。,土壤的基本组成,土壤生物（约占土壤总容积的0.5%）,土壤的形成,主要的成土岩石,岩石：一种或多种矿物的集合体称为岩石。前者为单质岩后者为复 成岩。不同的岩石具有不同的矿物组成和结构形态。,1.岩浆岩 又称火成岩，指地球内部岩浆侵入地壳或喷出地面冷凝结晶而形成的岩石，前者称侵入岩，后者称喷出岩。 主要有花岗岩、流纹岩、闪长岩、辉长岩、玄武岩、橄榄岩，等等。组成岩浆岩的主要矿物有橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、斜长石、正长石、石英等7种。 岩浆岩根据二氧化硅含量分为： 酸性岩浆岩 65% 中性岩浆岩 52%65% 基性岩浆岩 45%52% 超基性岩浆岩 45% 共同特征：没有层次，没有化石，也不含有机沉淀物,2.沉积岩 又称次生岩是裸露于地表的各种类型的岩石经风化作用而破坏，经各种地质动力作用搬运后沉积，再经压力胶结作用重新固结成岩，也有由生物遗体、残骸堆积沉积而成。,共同特征：有层次，常可见化石。,沉积岩分为： 机械性沉积岩 指砂粒、粉粒、粘粒等物质机械堆积而成的岩石。 化学性沉积岩 指原先为水溶性物质，后因外界条件改变结晶析出 而形成的岩石，如石膏岩、部分石灰岩。 生物性沉积岩 指水中生物的介壳及微生物遗体堆积成岩，如大部 分石灰岩、白云岩、珊瑚岩、硅藻岩等。,沉积岩,3.变质岩 指各类岩石受高温作用或受岩浆侵入发生接触变质，使原来岩石中的矿物重新排列，重新结晶而成的岩石。常见的有大理岩、片麻岩、片岩、板岩、石英岩等。 共同特征：构造上具有定向排列，致密坚硬，片状组织，不 易风化,岩石的风化与土壤母质的形成,（一）岩石的风化作用：,岩石的风化作用：地壳表面坚硬而巨大的岩石，在外界因素的作用下逐渐发生崩解破碎和分解作用，岩石由大块小块细粒，同时岩石的矿物组成和化学组成发生改变的过程。,1.物理风化,岩石在物理因素的作用下发生疏松、崩解等机械破坏过程，只造成岩石结构、构造等物理形状的改变，一般不引起化学成分的变化的过程称为物理风化。,物理风化的因素：温度、冰冻、风、流水、冰川、动物、人类 生产活动。,物理风化的结果：使岩石由大块小块细粒，使岩石有了对水分和空气的通透性，为岩石的进一步风化，尤其是化学风化创造条件，但没有改变岩石的矿物组成和化学组成。,岩石和矿物在大气，水及生物的相互作用下发生的化学成分和矿物组成的变化，并释放盐基、磷、铁、硫等养分,同时生成新的次生矿物,2.化学风化作用,A.溶解作用 ：,水是自然界分布最广泛的溶剂，组成岩石的矿物都是无机盐，在自然界绝对不溶解以水的无机盐是不存在的，或多或少都能溶解一些，1份滑石可溶于110000份水中。再加上自然界中纯水极少，广泛分布有CO2，溶解H2O后形成H2CO3，这就大大加强了水的溶解能力。,B：水化作用,结果：体积膨大，硬度降低，处在容易崩解破碎的状态，为进 一步风化创造条件。,C.水解作用,水部分解离后产生的H+能与矿物中碱金属因素（K、Na）碱土金属因素（Ca、Mg）产生交换，从而使矿物破坏。,纯水的解离度很小，不能对岩石产生深刻的化学反应，但自然界广泛分布有CO2，溶解H2O后形成H2CO3，这就大大促进了水的解离，促进水解作用。,水解作用能引起岩石矿物的彻底改变所以它被认为是化学风化中最主要的作用和基本环节。,D：氧化作用,Fe(OH)3脱水可形成褐铁矿：,结果：低价铁转变成高价铁，体积增大而疏松为进一步风化创造条件，产生的酸也能促进矿物的腐蚀。,化学风化的结果,使岩石进一步分解，彻底改变了原来岩石的矿物组成和性质，产生了一批新的次生粘土矿物，它们的颗粒很细，一般均0.001，呈胶体分散状态，使母质开始具有吸附能力、粘性和可塑性，并出现了毛管现象，有一定的蓄水性，同时也释放了一些可溶性盐，是植物养分的最初来源。,3、生物风化：,矿物在生物影响下所引起的破坏作用；主要表现为植物根系的穿插作用，动物的穴居习性对岩石引起的机械破碎作用，以及生物生命活动产生的CO2、O2以及分泌的各种有机酸、无机酸能加速化学风化的进程。,生物风化的结果：一方面加速岩石的风化，更重要的能使风化产物中的植物营养元素能在母质表层累积和集中，同时累积了OM，发展了肥力，所以生物参与风化作用，也就意味着成土作用的开始。,五：母质特性的发育,岩石风化产生了母质，母质与岩石相比产生了一些新的特性 ：,a：物理风化：使岩石由大块小块碎屑，由致密坚硬态疏松态，这种物理状态的改变，使母质产生了通气、透水性，为进一步风化创造条件。,b：化学风化：产生了许多细微的粘粒，粘粒之间有毛管孔隙，产生了保蓄水分的能力，即蓄水性。同时粘粒的产生，增加了颗粒的表面积，产生了一些胶体性能，比如：吸附性能，可以保存风化释放的可溶性养分，为肥力的发展创造条件。另外化学风化释放出一些可溶性盐基物质，这是植物矿质养分的最初来源。,c：由于母质的疏松多孔性，使气体能流通和交换，有利于根系的呼吸作用和营养物质的分解作用。同时由于母质能吸附一定的水分，增加了导热率和热容量，使母质初步具备了调节温度的能力，而不是象岩石那样激烈的升温和降温，这有利于植物的生长。 总体上讲，母质初步具备了肥力要素中的水肥气热条件，但它还不是土壤，它还不具备完整的肥力。,a：作为土壤肥力要素之一的养分还不能得到充分保障，尤其是植物最需要的氮素。因为风化所释放出来的养分处于分散状态，会随水流失，母质微弱的吸附力，还不能将它们保存下来，更不能累积和集中。,母质还不是土壤：,b：母质虽然初步产生了透气性、透水性、蓄水性，但它们还没有完整的统一起来，尤其是水分和空气在母质孔隙中是对立的，水多则空气少，两者还不能很好地协调，这远远不能满足植物生长的需要。,所以母质与岩石相比，初步具备了水肥气热条件，但与土壤相比，水肥气热还不能很好地统一，它只是为肥力的进一步发展打下基础，为成土作用创造条件。,母质的类型 （一）母质的概念母质是指经各种风化作用形成的疏松、粗细不同的矿物颗粒.它是岩石的风化产物,是形成土壤的基础物质. （二）母质的形成与类型 由于母质在形成时所受的地质动力不同，沉积部位不同，因而类型有区别，分为几种类型：,土壤的形成是多种因素综合作用的结果。19世纪俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫，总结认为成土因素主要有五个：母质、气候、生物、地形、时间。土壤是在这五大成土因素综合作用下形成的。,首先：母质的矿物组成、理化性状、在其它因素的制约下，直接影响着成土过程的速度、性质和方向。,七：土壤的形成,（一）母质,其次：母质对土壤理化性质有较大影响。,（二）气候,b：控制植物的生长和微生物的活动，影响有机质的累积、分 解，决定养分物质循环的速度。,a：直接参与母质的风化。水热状况直接影响到矿物质的分解 与合成以及物质的累积和淋失,（三）地形,其次，能影响到母质的重新分配。,首先，能影响地表热量和水分的重新分配。,（三）生物,A、植物能选择性吸收养分，从而调整母质中养分的比例使其更加适宜植物的生长。 B、植物具有集中养分的能力。 C、植物具有保蓄养分的能力。 D、植物根系的穿插对土壤结构的形成有重要作用 。 E、根系分泌物能引起一系列的生物化学作用和物理化学作用。,F、微生物固氮。 G、微生物能促进有机质的分解，从而使有机质的合成与分解能循环进行，使养分能循环被利用。 H、在微生物的作用下合成的腐殖质参与了土壤结构的形成。 I、动物参与了一些有机残体的分解破碎作用以及搬运、疏松土壤和母质的作用。 J、某些动物还参与土壤结构的形成，有的脊椎动物能够翻动土壤，改变土壤的剖面层次。,时间是一切事物运动变化的必要条件。土壤的形成和发展也不例外，土壤是在上述母质、气候、生物、地形等成土因素的作用下，随时间的进展而不断运动变化的产物，时间越长土壤的性质及肥力的变化越大。,（五）时间,母质是形成土壤的物质基础；气候中的热量是能量的最基本来源；生物通过自己的生命活动将无机物有机物，将太阳能生物化学能，并以无限循环的方式将它们保存下来；地形影响着地表物质和能量的再分配，间接地对土壤形成过程起着不同的作用；时间是土壤形成过程中的一个必要条件。任何一个空间因素或它们综合作用的效果都随时间的增加而加强。,综上所述，每一个成土因素在土壤的形成过程中都有自己的特点。,土壤污染？,土壤污染是指由于自然及人类活动所产生的污染物质进入土壤，其数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度，使土壤的自然动态平衡遭到破坏、功能失调、质量恶化，导致植物产量和质量下降，引发水体或大气的次生污染，并最终对动物和人类构成危害的现象。,土壤污染特点,隐蔽性和潜伏性 不可逆性和长期性,全国目前至少有1300万1600万公顷耕地受到农药的污染。“除耕地之外，我国的工矿区、城市也存在土壤（或土地）污染问题。 由于农药和有机物污染、放射性污染、病原菌污染等其它类型的土壤污染所导致的经济损失尚难以估计。但全国每年就因重金属污染而减产粮食1000多万吨，另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万吨，合计经济损失至少200亿元。 目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万公顷，约占耕地总面积的1/5；其中工业“三废”污染耕地1000万公顷，污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。,土壤污染现状：,工矿造成水土流失,十年前这里满山遍是绿草。,施工建设水土流失,固体垃圾污染土壤,土壤污染来自 ？,（一）污水对土壤的污染 （二）大气污染对土壤的污染 （三）农药对土壤的影响幻灯片 21 农药能防治病、虫、草害，但它是一类危害性很大的土壤污染物，施用不当，会引起土壤污染。 （五）重金属污染 （四）固体废物对土壤的污染,土壤污染,土壤污染的危害,1土壤污染导致严重的直接经济损失 对于各种土壤污染造成的经济损失，目前尚缺乏系统的调查资料。仅以土壤重金属污染为例，全国每年就因重金属污染而减产粮食1000多万吨，另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万吨，合计经济损失至少200亿元。 对于农药和有机物污染、放射性污染、病原菌污染等其他类型的土壤污染所导致的经济损失，目前尚难以估计。但是这些类型的污染问题在国内确实存在，甚至也很严重。,2、土壤污染导致食物品质不断下降,我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，有许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、铬、砷、铅等重金属含量超标和接近临界值。,3、土壤污染危害人体健康,4、土壤污染导致其他环境问题,土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。,我国的土壤污染形势 局部地区有所改善 ,但总体形势比较严峻 。,防治土壤污染，保护土壤资源， 维持生态平衡，保护人类健康。 实际上已成为突出的全球问题。,如何解决城市化带来的严重问题,三个过程,土壤存在问题调查,原因分析 （实施难度）,防治工作 建议 （即措施）,土壤现存问题,城市土壤环境,土壤现存问题,城市土壤环境,土壤化学性质发生重要变化 有机物污染 重金属污染 养分元素含量富集，非均衡分布 对城市园林绿化的影响,城市土壤环境,污染,土壤环境污染原因分析,城市土壤环境,一、土壤利用方向方式变化对土壤的影响 城市化的发展使土壤环境和土壤理化性质发生明显变化 城市建设使一部分耕作土壤变为园林土壤 城市化使部分土壤的利用方式发生变化 二、城市污水对土壤的影响 城市污水大多未经处理或处理率和处理达标率低，导致江河水体和农田灌溉水受污染，进而污染土壤或使土壤的理化性质变差。河涌污染使部分城镇农田灌溉水出现水质性缺水,土壤环境污染原因分析,三、城市工业废气和机动车废气对土壤的影响 （一）工业废气对土壤的影响 （二）机动车废气对土壤的影响 四、城市固体废弃物对土壤的影响 城市人口集中，每天排放出大量生活垃这些固体废弃物堆放对周围土壤产生污染。在工业废渣堆放场周围土壤中许多化学元素或化合物含量异常。,城市土壤环境,污染治理存在的困难,1、土壤污染危害认识不足。 2、土壤污染情况信息不明。 3、监测体系还未完全形成。 4、食品安全监管不够完善。 5、污染防治工作尚未展开。,城市土壤环境,土壤污染防治工作的建议,统一思想认识，重视土壤污染防治。幻灯片 13 整合各方力量，加大财政资金投入。 治理污染源，特别是工业污染源。 完善检测体系，加强土壤环境保护。 探索修复技术，实施土壤污染治理。幻灯片 14 制定和完善农业环境保护法规，加强农业 环境监测，特别对污灌区的农田灌溉水、土 壤和农产品进行监测，及时掌握其动态变化 ，控制其污染。,土壤污染防治工作的建议,完善固体废弃物法规体系和管理制度，实施废物减量化、无害化、资源化，减少固体废弃物对土壤环境的污染。对于污染土壤，可施用相应的改良剂。对于污染严重、对作物产生危害的土壤，改种非食用作物或种植花卉等。 避免城市建筑垃圾进入城市绿地土壤中，尽可能清除土壤中石块、砖块、混凝土、石砾等物质，降低它们对土壤性质的不良影响；禁止机械、人群对城市绿地过度的压实和践踏，降低土壤容重，增加土壤孔隙度和通气、透水性能，促进园林植物生长发育，增强城市绿地土壤涵养水源功能。 科学地规划和种植园林植物。 适量施用无机肥料、用有机肥料，增加土壤中有机质的积累，改善土壤理化性质。幻灯片 15,树木根系遭到严重破坏，失去与土壤的固定能力 松花江流域的土壤侵蚀问题严重 哈市周边土壤沙化严重 水土流失在逐年加剧农业生产面临深远危机 工业污染 幻灯片 29,哈市土壤现存问题？,哈市出台措施,1、防治荒漠化 首先要制止不合理经济活动 ，哈市近年来已相继在延寿、宾县、方正、巴彦等地，进行了黑土区水土流失综合防治试点、生态修复试点及黑土综合改良试点等示范工程，并取得重要成果。 2、“农田退化土壤综合治理” 项目主要应用有机肥、秸秆等废弃物有效利用及土壤综合培肥配套技术体系，大中微量元素肥料、微生物肥料合理施用科学施肥技术体系，保护性耕作和超深松机械化改土技术体系等，提出不同示范区最佳治理模式，提高技术的应用效果和可操作性。,再见 谢谢观赏,环保总局局长周生贤指出，要充分认识加强土壤污染防治的重要意义， 加大投入力度，夯实工作基础，提升管理水平， 切实解决当前突出的土壤环境问题，努力开创土壤污染防治工作新局面,蚯蚓可以改善土壤污染,蜈蚣草成套技术与成功实例,污染,修复,哈尔滨菜农污水浇菜,土壤干旱,土地荒漠化,