1．土壤环境污染的概念

土壤是地球三大环境要素（大气、水和土壤）之一，是人类和动物赖以生存的环境，同时也是人类和其他生物绝大部分食物的生长环境。土壤环境如果遭到污染，直接影响到人类和其他生物的生存，而且土壤的污染也会导致大气和水体遭受污染。

土壤环境污染是指污染物通过各种途径进入土壤，其数量和速度超过了土壤的容纳和净化能力，而使土壤的性质、组成和性状等发生改变，破坏土壤的自然生态平衡，并导致土壤的白然功能失调、土壤质量恶化的现象。

土壤环境的破坏以及污染物在土壤中的累积直接影响的是土壤的功能和结构。在功能上，土壤环境污染表现出的特征是土壤肥力的下降，对养分、水分以及元素的运输能力下降，导致植物生长缓慢或无法生长。在结构上，土壤环境污染表现出来的特征是土壤板结、透水能力下降、pH值发生较大变化等。

土壤污染不像大气和水体污染那么容易被人们所发现，大气和水体都是较为简单的单相体，一旦发生污染会立即发生性状、功能的变化，如水体发生污染，就会马上呈现出颜色、气味的明显变化，接着发生鱼类大量死亡的现象；大气污染一旦发生也会表现出气味、透明度等的变化，人和动物的感官会受到刺激，这些都即刻可以判断出水体和大气己经发生污染。而土壤是较为复杂的三相共存体，污染物在土壤中的转化更为复杂，而且，土壤中的污染物往往和土壤微粒结合或吸附在一起，或隐埋在土壤中，或向土壤深处迁移，并不表现出很明显的污染特征。直到土壤中的污染物通过植物进入食物链进入动物和人体，并且使动物和人体发生了毒害时，土壤污染才被发现，而在这个时候，土壤污染往往己经十分严重了。

土壤污染一旦发生就很难治理，因为土壤成分的复杂性，导致土壤中的化学变化十分复杂，而且土壤胶体还具有很强的吸附能力，使得土壤中的污染物很难提取出来，甚至一些重金属元素己经和土壤中的矿物质化合在一起，这样的污染物几乎已经没有办法将其与土壤分开了。

2．土壤环境污染的影响因素

土壤是较为复杂的三相体，它与大气、水、植物、动物和微生物紧密相关。这种复杂性也决定了土壤对污染物的缓冲能力比其他介质要强，同时也决定了土壤对污染物的转化也十分活跃。也就是说，当污染物进入土壤中的时候，土壤可以对其进行吸附，使污染物的化学性质变得较为稳定，虽然土壤中进入的污染物较多，但是仍然不会发生土壤环境污染。但当土壤中进入了一种化学性质较为稳定的物质，单这种物质就其化学性质来说，还不能构成对土壤的污染，然而这种物质进入土壤中之后，通过土壤中的化学、生物化学变化，使得污染物的化学性质发生变化，不仅变得比较活泼，而且成为了土壤的污染物。产生这样的现象的因素与土壤的内在性质和外来因素都是有关的。

(1) 土壤基本特征对土壤污染的影响

1) 土壤孔性与土壤污染

土壤孔性是土壤中孔隙的特征，它包括土壤孔隙的数量、大小、分布状况等。土壤孔性是衡量土壤结构质量的重要指标。土壤孔性较好的土壤能够保证土壤的通气性、透水性、保水性和根系的正常活动，土壤的孔隙特征不仅可以调节土壤的水、气、肥、热，还决定了生物的活动性，而生物的活动性对于土壤中化学物质的迁移转化是十分重要的。

土壤的孔隙特征对进入土壤的污染物的迁移有重要的影响。土壤密实、孔隙度小，对污染物的截流效果是很好的，一般垃圾填埋场都会有密实的勃土垫底，而这样的土壤中透气性差，生物活动性不强，对有机物的降解能力很弱，容易引起有机物的污染。而土质疏松的土壤孔隙度较大，微生物活动强烈，可以使有机污染物迅速分解，不致产生土壤有机污染，但是这样的土壤却不能截流污染物的下渗，很容易使污染物向土壤深处迁移，对于防止无机污染物和重金属污染十分不利。

2) 土壤勃粒与土壤污染

土壤的结构不同决定了土壤中茹粒特征的不同。黏粒可以强力地吸附土壤中的污染物，使其阻留在土壤的表层，不能向下迁移，黏粒的吸附还可以降低重金属等污染物的活性，使重金属的毒性降低。同时，黏粒可以保水保肥，含黏粒较多的土壤中往往水肥较好，适合植物和微生物生长。生物活动性的增加可以促进对有机物的降解。如果土壤中沙粒含量较多的话，土壤对于污染物的阻留作用就会减弱，致使污染物向下迁移。但黏粒较多的土壤中，往往透性不好，对于好氧微生物的生存不利，所以有研究者向黏粒较多的土壤中投入沙粒，以增加其透气性，但是沙粒对污染物的阻留能力较差，虽然减少了对地表土壤的污染，但是很有可能引起对地下水的污染，这一点是值得讨论的。

3）土壤中的阳离子交换量

在土壤中化学物质主要存在着吸附和解吸过程、沉淀和溶解过程两个动态平衡过程，这两个平衡决定着化学物质的状态。当这个平衡中，如果吸附和沉淀占据主导地位，那么污染物就会向稳定的形态变化，使其迁移的能力降低、毒性也随之降低。如果在这个平衡中解吸和溶解过程占据主导的地位，那么污染物的活动能力就会增强，迁移能力提高，导致污染加重。所以，这两个平衡共同影响着土壤的污染状况。

土壤中阳离子交换量表征着土壤胶体颗粒吸附能力的大小，交换量较大时说明其吸附能力较强。交换量的大小与土壤豁土矿物及有机质的含量有关。勃土和有机质的含量越大那么交换量就越大，即吸附性越强。因为胶体和有机质常常带有较多的负电荷，所以对阳离子的吸附能力比较强。在对阳离子有较强吸附能力的土壤中，重金属很客易被土壤吸附，使得重金属的迁移能力下降，减少了重金属污染扩散的可能性。

4) 氧化还原电位（Eh)

氧化还原电位也是决定土壤中化学物质活动性的重要指标，它明显地影响着金属元系的价态和活度。例如在氧化的条件下，铬呈现六价态，毒性增大，而铜铁都呈现高价稳定状态，其毒性并不强；然而在还原的条件下，铬被还原为毒性较低的三价，铜和铁却由于价态的降低而活性增加，可能会引起对植物的危害。

5）土壤有机质

土壤有机质一般是指植物可以被吸收利用的有机物，这些有机物可以在微生物的作用下分解，生成比较简单的有机物，包括氨基酸、脂肪酸等，这些有机物中的一些可以与土壤中重金属生成较为稳定的盐，降低重金属的活性，还有一些有机物可以和农药、化肥以及其他的有机、无机物反应，使这些有机物的状态发生变化，从而影响土壤中有机物的转化。

6) pH值

土壤的酸碱度是土壤化学性质的重要指标，它与土壤中的化学元素的状态密切相关。酸碱度的变化往往引起土壤中的化学物质发生剧烈变化。当pH值降低时，已经成盐的金属离子被释放，胶体上的金属离子被氢离子所取代，土壤中的可溶态金属离子浓度会增加，对植物产生危害的可能性随之增加。而当pH值升高时，情况与之相反。

(2）外界因素对土壤污染的影响

1) 气候因素

气候主要是指气温和降雨，这两项因素所影响的是土壤的温度和湿度。土壤的温度和湿度影响着土壤中的化学反应条件。当气温升高时，土壤温度也会随之升高，温度的升高可以直接提高化学反应的速度，并且，有一些平时不能发生的反应也会由于温度的升高而发生。温度的升高也会使微生物的活动能力提高，与微生物有关的化学反应速度会随之加快。降雨强度比较大的时候，土壤中水分增加，土壤中的污染物会随水分的流动而流动，迁移的可能性增大，同时也会有更多的污染物溶解入土壤溶液中，被植物吸收的污染物也会增多，可能产生对植物的毒害。

2) 人为活动

人类是地球的主人厂人类为了生存和发展的需要对土地进行了大规模的改造。但是有些改造是破坏性的。矿山尾矿会造成大面积的重金属污染；用含有重金属的污水灌溉造成农田的重金属污染；化肥的施用使土壤的物理化学性质都发生了变化；土壤的沙漠化使土壤失去原有的功能和肥力；核试验会使相当面积的土壤遭到放射性污染，酸雨也会使土壤pH值升高，改变土壤的化学性质。

影响土壤污染的因素是很多的，土壤污染一般不是由一种因素造成的，在研究土壤污染的时候要针对污染情况具体分析，找出污染原因。

3．土壤环境的污染物

土壤是一个开放性的系统，它和外界进行着连续、快速和大量的物质和能量交换。在进入土壤的那些物质中，有些土壤可以对其进行转化利用，成为维特自身功能的一部分，例如植物的落叶、雨水等，这些物质对于土壤来说，量多量少几乎没有关系。有一些物质是土壤中原来没有的，而且对于土壤来说是可有可无的，如果有少量这些物质进入土壤，土壤可以通过吸附、降解达到稳定这些物质的目的，但是如果这些物质进入土壤的速度和浓度都远远超出了土壤对其进行吸附和降解的速度，那么这些物质就可能成为土壤的污染物了。另外还有一些物质是土壤不需要的，而且会损坏土壤的功能，这些物质无论量多量少，一旦进入土壤就会成为土壤的污染物。我们把进入土壤后损害土壤结构和功能、阵低土壤的质量和肥力、影响植物的生物量和生长状态、有害于人体健康的物质统称为土壤环境的污染物。

根据土壤污染物的性质可以把土壤污染物分为如下四种类型。

（1) 有机污染物

污染土壤的有机物种类很多，大多数都是难以降解或是毒性巨大的。

1) 化学农药

农药对土壤的污染在于它可以长期残留在土壤中以及它强烈的毒性。代表的污染物有：DDT、六六六、对硫磷、马拉硫磷、氨基甲酸酯等。

2）除草剂

除草剂对土壤的污染和农药的作用基本上是一致的，加之有些除草剂的靶向性并不是很好，会对植物的生长产生危害。除草剂主要是苯氧羧酸类物质。

3）油类

油类污染物主要是来自炼油企业、采油区、油田废油。石油中含有很多难以降解的芳烃物质。而且石油严重影响土壤的含氧量和透气性，使得土壤中的微生物无法生存，影响土壤的功能，而且油污还会散发出来令人不愉快的异味。

4）有机有毒化合物

化工厂排放的有毒化合物进入土壤中之后会造成土壤的有机污染，有毒污染物主要影响土壤中微生物生长和地上植物的成活。如苯并芘、酚类等。

(2）无机污染物

1) 重金属污染物

重金属污染物是土壤中最难以治理的一种污染物。它主要是随着含有重金属的污水灌溉农田、冶炼厂含有重金属的废气的沉降等过程进入土壤的。重金属形态稳定、不会分解、容易富集，治理起来无论是成本投入还是对土壤本身的损伤都是难以承受的。常见的污染土壤环境的重金属有：偏、汞、铅、铜等。

2）化学肥料

现在农业的高产，化学肥料功不可没。但是，化肥带来的农业环境污染也不容忽视。长期使用化肥会使土壤的有机质含量下降，产生板结。

3）酸碱污染物

工业废气中的SO2、CO2、NO2等酸性气体随降水落入土壤之后会使土壤酸化。而石灰产业周边的土壤中pH值常常升高，表现为碱化。

(3）放射性污染物

放射性污染物主要来自和平利用的核工业、核爆炸、核设施的泄漏等。放射性污染物与重金属一样不能被微生物分解，潜在威胁残留在土壤中很长时间。

(4）病原菌微生物

病原菌主要是由于人畜粪便肥料的施用、污水灌溉等途径进入土壤中的。土壤中有适宜的温度和湿度，营养物质也比较丰富，对于微生物的生长繁殖很有利。这些病原菌微生物会随水流、食物等进入食物链，导致牲畜和人患病。见图2.4。

4．土壤环境的污染源

目前认为土壤污染绝大部分都是由人类活动引起的，土壤的污染一般都是由于人类在生产生活中肆意排放污染物造成的。所以说，土壤环境污染的污染源应该从人类的生产生活中来寻找。按照污染源的性质划分可以有如下几种。

（1) 工业污染源

工业排放的主要污染物是“三废”，即废水、废气、废渣。工业废水往往成分复杂，污染物浓度比较高，这些废水不经处理就排放到地表、河流、湖泊、海洋等，造成大面积的污染。工业废水排放量比较大，即使浓度较低，也会由于污染物总量较大浩成土壤的污染。工业废气会随盛行风向污染下风向的土壤，当废气中的污染物由于沉降从大气中降至地面时，就成为了土壤污染物。废渣的任意堆放也是引起土壤污染的一个重要原因，即使废渣采取了防淋滤等措施，仍然不能阻止污染物向土壤中迁移，废渣的渗滤液还有可能污染地下水。

（2）农业污染源

农业污染源是一种面源，它对土壤污染是呈片状的，如化肥和农药都是大面积地施用。农药在喷洒时有将近一半都落在地表，落在植株上的农药又随雨水的淋滤降至地面，最后仍会污染土壤。化肥是直接施用于地表的，对土壤的污染作用更为明显。农业灌溉采用污水灌溉也会导致土壤污染，因为污水中的污染物浓度和成分很难控制，加之现在大部分农村的灌溉方式都是大水漫灌，一旦进入土壤中的污染物的浓度和数量没有得到控制就会导致污染超过土壤的自然净化能力，最后导致土壤的污染。

另外，畜牧业中也有许多问题是值得注意的。在牧场上牲畜粪便的处理不及时也会引起公共卫生的污染。而牲畜粪便中的病原体引起的传染病和寄生虫病也是某些地区此类疾病屡屡发病的原因之一。

(3）生物污染源

生物污染源主要是指由于人畜粪尿滋生细菌和寄生虫等致病微生物，从而导致土壤污染的污染源。生物污染源主要集中在生活垃圾、生活污水以及饲养场的排出固体物和污水中。这些污水如果进入土壤就会把细菌和寄生虫带入土壤中，引起土壤的生物污染。

（4）交通污染源

交通污染源是指由于交通运输排出的污染物引起土壤污染的污染源。这里所说的交通主要是指公路和铁路交通，因为公路和铁路交通与土壤的联系都比较紧密。在公路交通中，最严重的是汽车尾气的铅污染，在相当长的一段时间里，在汽油中加入含铅物质以改良汽油。但是也造成了公路两侧大面积的铅污染。其特点就是污染物沿公路和铁路线两侧分布。如果是在街道密集、车辆较多的城市，这些污染地带会由于交叉纵横而连成片，使交通污染源成为面源。火车在铁路上运行时，乘客的排泄物会直接排出在铁道线上，还有一些未封闭的车厢扔出的垃圾和废物都会对土壤造成污染。

5．放射性污染源

放射性污染源的污染物只有一种，即放射性物质。它往往是以点源存在的，虽然放射性污染在土壤污染中并不是很频繁，但是放射性污染却是最难治理的土壤污染之一。放射性污染源主要包括：原子实验场、核电站、原子能的非和平释放等。

6．生活污染源

土壤污染物的生活污染源是由于人类在生活中产生的污染物造成的。人类在生活中向外界排放大量有机和无机的污染物。如生活垃圾在土壤表面的堆积，生活污水在土壤表面的溢流等，这些废物废水中都含有大量有机物、无机营养元素、病原细菌等，而且尤其在乡村，人类的生活废物废水缺少较为合理的处理方式，导致生活污染成为继农业污染源之后的又一严重污染源。

7．土壤污染的危害

(1) 土壤污染对农业的危害

土壤是农业最重要的生产资料，是人类的食物来源。直接影响人类的健康和生存质量，所以农业土壤污染历来是人们比较关注的土壤污染。

农田污染的卞要类型有如下四种。

1) 水质污染型

农田由于进行长期的污水灌溉，进入土壤中的污染物的速度和浓度己经超过了土壤净化的能力，形成水质型污染。水质型污染还有可能使深层土壤及地下水遭到污染，这种污染物类型与土壤质地和降雨量都有关系。

2）大气污染型

大气污染型主要是由于大气的干沉降和湿沉降作用将大气中的污染物带到土壤中。主要的污染物有酸性化学物质、重金属粉尘以及有害有机物。引起这种污染的原因是在土壤周边建有较大或较多的化学工业、冶炼工业、炼油厂等。污染物由污染源排出后进入大气，再由于沉降作用降至土壤中，造成土壤污染。

3) 工业废渣污染

工业废渣是很难处理的一类污染物，这类污染物处理工艺复杂，处理费用高，很多工业企业不愿意或者没有能力处理自身产生的废渣，往往把工业废渣露天堆放在旷地，或者做没有下垫的简单填埋。这样废渣中的污染物就会随雨水的淋滤作用向土壤中渗透。由于工业废渣体积庞大成分复杂，往往会造成大面积的土壤污染。

4）化肥、农药以及农膜污染

化肥和农药的无计划施用，会造成土壤化学性质发生变化，改变土壤pH，破坏土壤结构和微生物的生境，造成土壤肥力下降，影响了农作物的生长。农用地膜虽然可以提高幼苗成活率，但是很多地膜很难自然降解，长期存在于土壤中，不仅形成了白色污染，而且影响土壤的透气性和水分运动，影响农作物的生长。

(2) 土壤污染对农作物的危害

1) 污染物浓度达到一定水平时农作物就会遭受毒害，导致大量减产甚至死亡。例如铜等重金属，被植物吸收后重要集中在植物的根中，很少向植物的上部分转移，致使植物根部重金属浓度过高，植物还没有成熟或者收获就己经被毒害枯萎死亡。这些植物虽然对人体还没有产生危害，但是造成了农作物大量减产。

2）污染物在农作物成熟和收获的时候仍然在植物可以忍受的限度之内，在这个限度内植物仍然可以成熟，但是植物的细胞、组织或某一器官己经遭到毒害。这样的农作物被收获后，就会直接对人体产生毒害。

(3）土壤环境污染与人类健康

土壤与人类的生产生活关系十分密切，土壤是人类生活的一个平台。人类几乎所有的活动都与土壤直接或间接相关。所以，一旦土壤受到污染，其对人类的危害也是十分严重的。

土壤环境污染一旦形成，就会对人类健康产生很大的影响。如果土壤受到了有机污染，当有机物分解时，可能会产生恶臭，对人的感官会产生极为不愉快的刺激，而且有些有机物降解时会产生有毒气体，这些气体被人呼吸后，也会对人体产生毒害。污染的土壤如果是草场，那么不仅会使牧草产量减少，而且会使食草动物体内积累污染物。

人体中有许多必需的化学元素，这些元素主要是靠食物的摄取，如果在食物中这种元素的含量出现了异常，人体就会出现缺乏或富集微量元素的症状。如我国克山地区土壤中硒的含量很低，导致当地居民缺硒严重，也就是大家常说的“克山病”。而缺铁会引起缺铁性贫血；缺乏钙会影响骨质的形成；缺乏碘元素会引起甲状腺肿大等。这些都是缺乏微量元素造成的。但是，如果土壤受到了某种元素的污染，那么土壤中这种元素的含量会大大增加，人们食用了被污染的土壤中生长的粮食或蔬菜就会导致这种元素在体内大量富集，甚至引起中毒。这些元素中有些是人类不需要的，这些元素只要很微量就会出现中毒症状，还有一些元素是人体所需的微量元素，但是在人体中的富集过量后也会出现中毒症状。

在有些地区用含有福元素的污水灌溉农田，生产出来的镉米，人食用后，镉元素套使骨骼中的钙质排出，导致骨骼脆弱和容易变形。在日本曾发生的痛痛病就是由于镉污染引起的。