土壤污染及其防治8学时.ppt

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1、第九章 土壤污染与防治,第一节 土壤形成与作用第二节 土壤组成与性质第三节 土壤背景值和土壤环境容量第四节 土壤污染与土壤自净第五节 污染物在土壤中的迁移转化第六节 土壤污染治理,本章重点：1、土壤环境特性；2、土壤背景值与土壤环境容量；3、土壤污染防治的策略与技术。,主要知识点：基本概念；土壤胶体特性；土壤污染与污染物；土壤净化机制；土壤环境背景值及其应用；土壤污染生物修复技术。,第九章 土壤污染与防治,第一节 土壤形成与作用第二节 土壤组成与性质第三节 土壤背景值和土壤环境容量第四节 土壤污染第五节 污染物在土壤中的迁移转化第六节 土壤污染治理,土壤是农业最基本的生产资料土壤是陆地生态系统

2、的重要组成部分土壤是最珍贵的自然资源土壤资源是可持续农业的基础,土壤的重要性,地质大循环,生物小循环,土壤,土壤的形成,岩石的风化、风化产物的淋溶与搬运、堆积,植物营养元素在生物体与土壤之间的循环,对立统一,五大成土因素:母质-parent material 气候-climate 生物-biology 地形-topographty 时间-time,第九章 土壤污染与防治,第一节 土壤形成与作用第二节 土壤组成与性质第三节 土壤背景值和土壤环境容量第四节 土壤污染第五节 污染物在土壤中的迁移转化第六节 土壤污染治理,一、土壤环境组成,1、土壤矿物质,原生矿物：直接来源于岩石受到不同程度的物理风化

3、作用的碎屑，其化学成分和晶格构造未有改变，包括硅酸盐和铝硅酸盐类、氧化物类、硫化物和磷酸盐类等。,次生矿物：岩石风化和成土过程中新生成的矿物，包括各种简单盐类、次生氧化物和铝硅酸盐类矿物等。,2、土壤有机质,腐殖质：改进土壤理化性质、促进养分交换、吸附等糖类：土壤微生物养料、改善土壤结构脂肪、蜡质、树脂：稳定土壤结构，多数对植物有毒有机氮：提供土壤微生物和植物氮素养分磷化合物：提供土壤微生物和植物磷素养分灰分：提供植物矿质养分,Soil organic matter=Soil organic material？,4、土壤空气：CO2、O2、CH4,3、土壤溶液：养分离子、有机酸,5、土壤生物：

4、微生物、动物、植物,二、土壤的物理化学性质,1、土壤的物理性质土壤结构：土壤颗粒的空间排列方式及其稳定程度，孔隙的分布和结合状况。土壤质地：土壤的机械组成，是土壤中各级土粒含量的相对比例及其所表现的土壤沙粘性质。土壤孔隙：毛管孔隙和非毛管孔隙。土壤容重：单位体积原状土的质量。土壤剖面：土壤发育层结构。,2、土壤胶体与胶体特性,土壤胶体:指土壤中粒径小于0.2m、具有胶体性质的微粒，占土壤重量的2%-50%。,1）土壤胶体种类(1)有机胶体：腐殖质、高分子有机物。(2)无机胶体：粘土矿物（高岭石、伊利石、蒙脱石）及蛭石、海泡石和铁、铝、锰氧化物。(3)有机无机复合胶体：由矿物胶体和腐殖质胶体通过

5、金属离子的桥键或水分子氢键结合形成。,2）土壤胶体性质,(1)具有巨大的比表面和表面能 表面能：胶体表面分子由于受到不均衡的分子引力而产生的剩余能量。,(2)电荷性质 80%以上土壤电荷集中在胶体部分。胶体所带电荷性质主要决定于胶体面固定离子的性质。,等电点：土壤从酸性到碱性，胶体电荷由正变到负，在这一变化过程中，出现两性胶体呈电中性，胶体失去电性，这时就称为胶体的等电点。,(3)凝聚性和分散性 胶体微粒分散在水中成为胶体溶液称为溶胶；胶体微粒相互凝聚呈无定形的凝胶体称为凝胶。由溶胶凝聚成凝胶的作用称凝聚作用。由凝胶分散成溶胶的作用称为分散作用。,阳离子对土壤负胶体的凝聚能力：随离子价数增高、

6、半径增大而增大。常见阳离子凝聚能力大小顺序为：Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+,凝聚点：电解质引起胶体凝聚的浓度值，亦称凝聚极限。二价阳离子的凝聚能力比一价阳离子大25倍；三价阳离子又比二价阳离子大10倍。,3、土壤的吸附与交换性,1）土壤吸附作用机械阻留物理吸附化学吸附物理化学吸附生物吸收2）离子交换作用阳离子交换阴离子交换,4、土壤酸碱性,反映土壤溶液中H+和土壤胶体上交换性H+/Al+3离子数量状况的化学性质。,(1)活性酸：由土壤溶液游离H+所引起。土壤溶液pH随盐基度而变，盐基饱和度高，pH值大。,土壤酸度分级：强酸性（pH8.5）,(2)潜在酸：由胶体吸附H+及A

7、l3水解所产生的酸。(3)交换性酸：用过量的盐类（KCl、NaCl或BaCl2）与土壤胶体发生交换，将H+及Al3交换转入溶液所表现出来的酸度。(4)水解性酸：用弱酸强碱盐（NaAc）溶液处理土壤时，交换的H+所表现出的酸性。,土壤碱度：由碳酸盐和重碳酸盐导致土壤碱性的程度，以cmol/kg为单位。,碱化度（钠饱和度）：交换性钠离子占阳离子交换量（cmol/kg）的百分比值。轻度碱化土：钠饱和度5%-10%；中度碱化土：钠饱和度10%-15%；强碱化土：钠饱和度15%-20%；碱土：钠饱和度20%。,5、土壤的氧化还原性,土壤中的主要氧化剂：氧气、N03-、高价铁、锰离子、硫、硝酸离子；土壤中

8、的主要还原剂有：有机质、低价金属和氢离子等。土壤氧化还原电位(redox potential)：衡量土壤氧化还原能力大小的参数（Eh）。旱地Eh：400700 mV；水田Eh：300-200 mV。,土壤氧化还原体系：有机体系：有机酸、酚醛和糖类物质等 无机体系：氧、铁、锰、硫等,土壤氧化还原反应的特点：纯化学反应；生物化学反应；可逆、半可逆与不可逆反应,6、矿化与腐殖化作用 矿化作用（mineralization）：有机态化合物在化学或生物化学作用下转化为无机态化合物的过程；腐殖化作用（humification）：动植物残体在微生物作用下转变为腐殖质的过程,是非判断题：1、等电点是指两性胶体

9、呈现电中性时的环境pH值。2、等电点是指土壤中两性胶体表面的电荷为零的状况。3、在一定范围内，土壤溶液pH与盐基度之间呈正相关性，盐基饱和度越高，pH值越大，酸性越强。4、酸性是指pH值小于7.0的状况。酸性强弱取决于介质中H+的浓度，H+浓度越高，pH值就会越低，酸性则越强。,复习思考题：1、什么是土壤胶体？土壤胶体具有哪些基本特性？2“Soil Organic Matter”和“Soil Organic Material”的中文含义是什么吗？两者有何异同？,第九章 土壤污染与防治,第一节 土壤形成与作用第二节 土壤组成与性质第三节 土壤背景值和土壤环境容量第四节 土壤污染第五节 污染物在土

10、壤中的迁移转化第六节 土壤污染治理,（一）土壤环境背景值的概念 指未受或少受人类活动（特别是人为污染）影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。,一、土壤环境背景值,（二）土壤环境背景值的分异特性,1、地质地层空间分异:母质母岩的化学组成,2、地带性分异:生物地球化学作用、岩石风化强度、元素循环,3、土壤属性的分异:土壤pH、质地、有机质、地下水埋深及水位变化、土壤剖面构型,（三）土壤环境背景值的应用,1、作为制定土壤环境质量标准的依据,2、在农业上的应用,预测土壤有效态元素的含量土壤元素有效含量元素背景值元素活性,3、地方病防治,低硒背景：克山病、大骨节病、白肌病（动物）低碘背景：地方性甲状

11、腺肥大病低锌背景：人体矮小病（埃及）高钼背景：痛风病（亚美尼亚）高硒背景：贫血、泛力、脱甲、关节损害（日本、英国）高铜、铬、铅背景：高癌症发病率（马里兰）,4、找 矿,一些吸附型稀土元素可在岩石风化过程中逐渐富集，导致土壤化学元素背景值异常。异常背景值可以为区域找矿提供参考。,（一）土壤环境容量的概念 土壤环境单元所能容许乘纳污染物质的最大数量或负荷量。,土壤污染起始值与最大负荷值之间的差值。,二、土壤环境容量,土壤背景值,土壤环境,土壤环境容量,若以土壤环境标准作为土壤环境容量的最大允许值，则该土壤的环境容量的计算值便是土壤环境标准值减去土壤背景值。,土壤环境标准,谁的环境容量大？,水环境容

12、量,土壤环境容量,Hg 0.1 g/L,Hg 0.5 mg/kg,（二）土壤环境容量的理论依据（自净、缓冲）,1、土壤的自净功能,污染物从土壤向大气、水和生物环境输出,土壤内部的物质迁移转化,土壤生物和植物对污染物的吸收、降解、转化,物理化学、化学作用,物理作用,生物作用,自净：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、浓度和形态发生变化，活性和毒性降低的过程。,2、土壤环境的缓冲功能,定义：土壤因水分、温度、时间等外界因素的变化，抵御其组分浓（活）度变化的性质。,土壤缓冲性的主要机理是土壤的吸附与解吸、沉淀与溶解。,（三）土壤环境容量的确定,确定土壤环境容量的因素1、

13、土壤类型：类型或质地相同的土壤具有相近的环境容量；2、污染元素与化合物的特性形态特征：污染物在土壤中的形态转化特征吸附与解吸机制3、作物和土壤生物生态效应4、环境效应（对相邻环境的影响）,确定重金属土壤临界含量的依据,（四）土壤环境容量的应用,1、制定土壤环境标准2、制定农田灌溉用水水质和水量标准3、制定污泥施用量标准4、区域土壤污染物预测和土壤环境质量评价,第九章 土壤污染与防治,第一节 土壤形成与作用第二节 土壤组成与性质第三节 土壤背景值和土壤环境容量第四节 土壤污染第五节 污染物在土壤中的迁移转化第六节 土壤污染治理,一、土壤污染的概念,土壤污染是指，人类活动产生的污染物进入土壤并积累

14、到一定程度，引起土壤质量恶化、功能降低的现象。,二、土壤污染物质1、有机物类：农药、除莠剂、酚、苯并芘、油类等。2、化学肥料：氮、磷、微量营养元素。3、重金属：镉、汞、铅、镍、铬、砷、铜、锌。4、放射性物质：铯-137、锶-90等。5、致病微生物：肠细菌、肠寄生虫、结核杆菌。,三、土壤污染类型与来源,1、土壤污染类型（1）水污染型：污灌污染（2）气污染型：干湿沉降污染（3）固体废弃物污染型：工矿业废渣、垃圾、淤泥污染（4）农业污染型：化肥农药污染,2、土壤污染来源（1）工业污染源：工业“三废”物质排放。（2）农业污染源：化肥、农药、畜禽粪便。（3）生活污染源：城乡生活废水、农家肥等。（4）其它

15、污染源：废弃物焚烧等,四、土壤污染的特点,1、隐蔽性和滞后性,2、累积性：持久性有机污染物（POPs）多氯联苯（PCBs）、多环芳烃（PAHs）、多氯代二苯并二噁英（PCDDs）和重金属等,3、不可逆性/持久性：难降解性污染物,4、环境迁移与扩散影响,5、食物链污染,五、土壤重金属污染,（一）土壤重金属来源、分布与有效性,土壤重金属污染是伴随工业革命的产生而发生的环境问题。土壤重金属的来源：大气沉降、污水灌溉、工业废渣、城市垃圾、农用化学品,1、土壤重金属污染来源,1）工业污染源：工业“三废”物质排放。2）农业污染源：化肥、农药、畜禽粪便。3）生活污染源：城乡生活废水、农家肥等。4）其它污染源

16、（废弃物焚烧等）,重金属中的“五毒”元素:镉、汞、铅、铬、砷,镉是五毒之首！,镉进入土壤后，优先与碳酸盐结合，具有较大的移动性和植物有效性。As、Cr、Hg和Pb进入土壤后，能被胶体强烈吸附，不易被植物吸收；,镉从植物根部向作物可食部分的转移效率显著高于Pb、Cr等重金属；,许多作物在镉污染环境下不表现毒害症状，即使植物体累积的Cd达到了对人体和动物食物链有毒的水平，因此，农民通常不会对土壤和作物镉污染有足够和及时的警觉。,是非判断题：1、土壤环境背景值是指未受或少受人类活动影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。因此，土壤环境背景值是一个恒定值，即无论哪种土壤，只要没有受到污染，其环境背景

17、值就是相同的。,2、土壤环境容量是指土壤单元所能容许承纳污染物质的最大数量或负荷量。,3、土壤环境缓冲功能是指土壤因水分、温度、时间等外界因素的变化，抵御其组分浓（活）度变化的性质。,2、重金属在土壤环境中的分布特征,背景值的空间分异特征（母质和成土过程影响）土壤剖面分布特征（化学和生物迁移转化影响）与污染源的空间关系,土壤CuZnPbCd总量与污染源距离关系,沿土壤剖面的Pb含量变化,3、重金属在土壤中的存在形态与有效性 形态：结构形态、结合形态 有效性：化学活性、生物可利用性,重金属在土壤中的形态,可用不同提取剂连续提取方法获得,生物有效性依次降低,与土壤结合程度增加,1、对土壤生物和酶活

18、性的影响（1）土壤微生物生物量 降低土壤微生物的数量和活性，改变土壤微生物群落特性，影响土壤呼吸速率。,（二）重金属污染危害,（2）土壤酶活性 抑制土壤酶的活性，干扰土壤中正常的生物化学反应过程，如土壤有机质的分解矿化过程。,讨论：在某粉末冶金企业污染地区，调查测得方园3.5 km范围内农田耕作层土壤中Cd含量与该企业130 m高架烟囱的距离的关系、土壤Cd含量与土壤有机质含量的关系分别如图1和图2所示，请对该调查结果进行科学解释：,图1 土壤Cd含量与高架烟囱距离的关系,图2 土壤有机质与土壤Cd含量的关系,干扰植物体内离子间的平衡，造成正常离子在吸收、运输、渗透和调节等方面的障碍，使代谢过

19、程紊乱与核酸、蛋白质和酶等大分子物质结合，取代某些酶和蛋白质在行使其功能时所必需的一些特定元素，使其变性或活性降低,2、对植物的毒害效应,毒害反应：分子水平亚细胞和细胞水平组织器官水平植株水平,3、植物对重金属的吸收、积累与食物链危害,镉的生物半衰期为40天（血）20年（肝、肾）积累在神经组织和肾表层中，导致肾、肝组织中酶系统功能受损降，低机体的免疫功能，引起肾性高血压；干扰微量元素的代谢；引起神经和肾功能异常，尿蛋白增加，骨质脱钙，导致骨骼病变（山根靖弘，1981）WHO（1972年）规定，每人每周镉最大摄入量为400500g/kg,镉食物链污染危害问题,图1为镉污染土壤盆栽水稻试验结果。请

20、简要阐述图中所示结果，并对土壤镉污染的危害特点进行评述。,注：实心点为稻米Cd含量（mg/kg）；空心点为稻米的相对产量（）；我国稻米食品卫生标准为Cd0.2 mg/kg。,六、土壤化学农药污染,1、化学农药种类,杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂,化学杀虫剂,（1）有机氯农药（DDT、六六六）：化学性质稳定，残效期长，抗分解，易溶于脂肪，食物链污染严重。（2）有机磷农药（1059、1605、敌敌畏、乐果、马拉硫磷、杀虫威）：水解性强，残留性小。（3）氨基甲酸酯类农药（呋喃丹、代森锌）：残效短，选择性强。（4）拟除虫菊酯类农药：高效、低毒、低残留、无污染,2、化学农药的危害问题,抗

21、药性问题药害问题产品残留问题人畜和野生动物伤害问题天敌伤害问题环境污染问题,第九章 土壤污染与防治,第一节 土壤形成与作用第二节 土壤组成与性质第三节 土壤背景值和土壤环境容量第四节 土壤污染第五节 污染物在土壤中的迁移转化第六节 土壤污染治理,一、重金属在土壤中的迁移转化,物理性迁移、化学溶解、生物富集、植物吸收,1、氧化还原反应与重金属的迁移转化,O2-H2O体系（脱水氧化、根圈氧化）S体系：S2-SO42-,水型污染农田土壤Cd的垂直分布特征,2、酸碱反应与重金属的迁移转化,土壤pH与重金属盐的溶解度（溶度积理论）直接相关，对于多数重金属盐类化合物而言，溶解度随pH升高而降低。,3、吸附

22、反应与重金属的迁移转化,物理吸附、化学吸附、交换吸附、同晶替代、微生物吸附、根系吸收等。,4、络合螯合反应与重金属的迁移转化,重金属与有机配位体上的羟基、Cl-络合；与氨基、亚氨基、酮基、羟基、羧基和巯基等基团螯合。,二、化学农药在土壤中的迁移转化,1、土壤对农药的吸附作用多数人工合成的农药在土壤溶液中都能离解为有机阳离子形式，或发生质子化而转化成带正电荷的离子，被带负电荷的土壤胶体吸附。,土壤吸附能力影响因素：土壤胶体、胶体的阳离子组成、农药性质、土壤pH,2、农药在土壤环境中的降解,（1）光化学降解：因受太阳辐射能和紫外线能而引起的分解过程。（2）化学降解：包括催化和非催化两种反应过程。非

23、催化反应又包括水解、氧化、异构化、离子化等作用。（3）微生物降解：土壤微生物利用有机农药为能源，在体内酶和分泌酶的作用下，使农药降解为CO2等简单化合物的过程。包括脱卤作用、氧化还原作用，脱烷基作用、水解作用、环裂解作用等。,3、农药在土壤中的迁移,农药在土壤中以蒸气和非蒸气的形式进行迁移。通过挥发进入大气，随水（土）迁移进入水体，通过植物吸收进入生物体，通过食物链浓缩导致人体和动物危害。,4、农药在土壤中的残留,半衰期：施药后附着于土壤的农药因降解等原因含量减少一半所需要的时间。残留期：土壤中的农药因降解等原因含量减少75100所需要的时间。高残留性农药（有机氯类）：残留土壤数年到数十年稳定

24、性农药（三氮杂苯类、取代脲类和苯氧乙酸类）：残留土壤数月至一年左右低残留性农药（有机磷、氨基甲酸酯类）：在土壤中的残留期只有数天或几周,各类农药在土壤中的半减期,是非判断题：1、半衰期是指导致生物产量降低1/2时的环境污染物浓度。2、土壤退化是指在人为因素影响下，土壤肥力下降的现象,由大风和暴雨造成的风蚀和水蚀过程不属于土壤退化的范畴。3、土壤酸化是土壤酸中和能力下降的过程。,复习思考题：1、土壤重金属污染有哪些基本特征？2、土壤自净的机制是什么？3、影响土壤环境缓冲性能的主要因素有哪些？,第九章 土壤污染与防治,第一节 土壤形成与作用第二节 土壤组成与性质第三节 土壤背景值和土壤环境容量第四

25、节 土壤污染第五节 污染物在土壤中的迁移转化第六节 土壤污染治理,一、土壤污染防治的一般原则,1、切断污染源：控制和消除工业“三废”排放，推广闭路循环和无毒工艺2、加强土壤污染区的监测和管理，防止二次污染和食物链危害3、增加土壤环境容量，提高土壤自净能力4、改进农药施用技术,二、土壤农药污染的治理,1、生物修复：利用土壤中的各种生物（尤其是微生物）的吸收、结合、转化作用，将土壤中的有机农药降解为无机物（CO2和H2O）的过程。,2、农艺措施：翻耕、施肥、灌溉、调节土壤pH值,三、土壤重金属污染的治理,（一）土壤重金属污染治理策略 1、净化策略 Purification 2、钝化策略 Inact

26、ivation 3、稳定化策略 Stabilization 4、避害策略 harm avoidance,净化策略:清除土壤中的重金属，使土壤恢复清洁。,技术措施:清除表土、化学淋洗、电化学分离、生物修复、,重金属污染生物修复技术,广义：利用植物、动物和特异微生物消除土壤、水体或空气中重金属及有机污染物危害的技术，包括植物萃取、根际过滤、植物微生物挥发、植物和微生物固定等。,狭义：利用超积累植物将重金属富集到地上部茎叶组织中，通过收割这些植物来降低土壤重金属含量，最终达到净化污染土壤的目的（植物萃取）。,重金属污染生物修复技术,超富积植物 植物叶片或地上部分金属含量（干重）：100 mg/kg：

27、Cd 1000 mg/kg：Ni Co Cu Pb 10000 mg/kg：Zn Mn,在自然界的400多种重金属超积累植物中，73%为镍（Ni）超积累植物；生物量小、适应性差、萃取效率低、修复时间长。,生物萃取的限制,植物萃取修复技术的发展趋势,强化吸收,基因改良,常规植物萃取修复,钝化策略:降低土壤重金属溶解性、移动性及其植物有效性。,技术措施:玻璃化、土壤改性剂（石灰、有机肥、海泡石、碱性炉渣、）,主要限制:烧结破坏土壤自然属性、改性剂效果不稳定、维持时间短,适应性:特殊污染场地、轻度污染农田土壤,稳定化策略:控制重金属向地下水和周边环境迁移扩散,技术措施:工程阻隔、植被稳定,主要限制：

28、工程材料老化、植被自然演替,适应性:矿山生态恢复、尾矿池（山）的稳定化,避害策略:避免食物链危害和土壤经营效益损害,技术措施:生态工程与农艺技术、客土隔离,1、石灰改良技术（钝化策略）土壤重金属生物有效性与溶液中金属离子浓度密切相关，而溶液中金属离子浓度又主要决定于土壤的pH环境。,（二）几种适用的土壤重金属污染修复技术,施石灰改良土壤重金属污染的机理（1）增加可变电荷土壤表面负电性（CEC）；（2）促进形成强结合态金属羟基络合物；（3）促进形成金属氢氧化物沉淀；（4）促进微生物的生物固定。,2、有机肥改良技术（钝化策略）通过鳌合（络合）作用，降低溶液中金属离子浓度；通过提高土壤pH降低金属污

29、染物活性。分解产生有机酸，促进植物对重金属的吸收。,林木生产+土壤净化+生物固定 生态效益+经济效益+适用性？,3、林业生态工程技术（稳定化策略）,4、农业生态工程技术（避害策略）,在避免污染物进入食物链危害人体健康的前提下，保持污染土壤的农业利用属性，实现安全和高效的利用目标。,提出依据：（1）将污染土壤中的重金属Cd彻底净化存在实际上的不可行性；,（2）在自然界中，植物种间对污染逆境的耐受能力具有可辨识性，也是可以利用的；,（3）在能控制食物链污染危害的情况下，没有必要彻底改变污染耕地的利用属性。,选择低积累栽培植物是应对我国量大面广的农田土壤污染问题、降低食物链污染毒害风险的一种现实可行

30、的技术选择（王凯荣 1997）。,科学内涵：（1）以抗污染的经济植物为基础，建立新的农业生态经济模式，以保持土地的农业利用属性；,（2）采用土壤微域处理技术和配套的农艺措施，提高Cd毒害阀值，使污染土地的经营效益得到恢复和提高，退化农田生态景观得到修复，食物链污染危害得以消除，实现污染土壤的安全与高效利用目标。,技术特点：维持土壤农业资源属性；注重生物适应性；避害与经营效益；适度的土壤处理与农艺措施。,（1）替代作物在生理上具有较强的抗（耐）镉毒能力经济产量水平；,遵循原则：,（2）产品具有安全适用性卫生品质与工艺性状；,（3）土地经营的高效性初级产品价格与农民收益；,（4）生产经营系统的开放

31、性非封闭生产；,（5）可持续发展性产业构建融合于区域经济发展规划之中。,培育利用污染安全型作物品种作为控制作物重金属含量的应用技术受到了国际学术界的广泛关注，可望在不久的将成为农业污染控制领域的一种真正能被广大农民接受并且行之有效的新型实用技术。,5、安全型作物品种（PSC）选育计划,受国际市场需求的驱动，镉安全品种选育在低镉硬粒小麦、向日葵、水稻和大豆等品种的选育和生产方面，受到研究者的高度重视（Grant 2008），并且在向日葵和硬粒小麦镉安全品种选育方面已取得重大进展（Li 1997;Penner 1995）。国内在镉安全型蔬菜作物及大麦的鉴定筛选方面也都取得了重要成果。,污染安全品种

32、选育的理论依据是，同一作物种不同品种间对生长介质中污染物的吸收及其在体内的迁移分配特性，尤其是向可食产品部位的累积效率存在由基因控制的遗传变异（Grant 2008）。,作物对重金属的吸收与迁移特性，不仅决定于基因，也受其生长的环境条件，特别是土壤性质和农艺措施的影响，而且基因与环境（和/或农艺措施）之间往往存在显著的交互作用效应。对于一些物种和品种，环境因子和农艺管理措施的影响有时甚至会超出基因的效应。,PSC选育计划存在的某些挑战,遗传因子和环境因子，以及基因与环境之间的交互作用对水稻（Norton 2009）和蔬菜（Liu 2010）作物品种镉的吸收有影响作用都非常大，而大麦对镉吸收的基

33、因效应受环境影响相对较小（Chen 2007）。,环境因子和管理措施的作用，一方面是通过影响重金属的化学形态、吸附-解吸特性、移动性和生物有效性，使能够被作物在生长期间内吸收的“有效态”重金属的数量发生变化；另一方面，环境因子和管理措施也通过改变作物生长和健康状况，进而影响其吸收重金属的能力。土壤pH和有机质、氧化还原状况、粘土矿物类型、无定型Al-和Fe-（氢）氧化物、其他离子的存在情况以及镉在土壤固相部分的空间分布都是非常重要的土壤环境因子。其中土壤pH 对土壤镉的生物有效性影响最大。,在农艺管理措施中，施肥的影响是最大的。,施用NH4+态氮，会由于根细胞或铵的硝化过程释放出H+质子，导致

34、根际土壤酸化，促进中性至碱性污染土壤中固定的重金属移动。,磷酸一铵可能通过降低土壤pH而增加重金属的溶解性，促进植物对土壤重金属的积累。磷肥也能将可移动态重金属变为不可移动的磷酸盐，从而降低重金属在土壤中的移动性。,施肥可以增加植物生长和产量，通过生物稀释效应降低重金属对植物的毒害效应。,不同种植制度通过改变土壤物理、化学和生物学性质而影响土壤重金属有效性和作物重金属含量。,减少耕作，限制作物根系下扎深度，可能导致作物从含镉较高的表层土壤吸收更多的镉。非正常灌溉（偶然灌溉）会增加花生籽粒镉含量。,因此，要制定行之有效的农产品污染控制计划，就必须在作物品种、环境要素及品种与环境要素的交互这三个层面上综合分析污染物进入生物体的基本特征。,农业生态整治+PSC=污染土壤安全高效利用,是非判断题：1、利用超富集植物净化土壤重金属的技术属于生物修复的技术范畴。2、在污染土壤环境下，一种植物如果其叶片（或地上部分）的Cd含量100 mg/kg，则可将该植物称之为镉超富集植物。,复习思考题：1、为什么在酸性土壤上施用石灰能降低镉污染的危害？2、为什么在旱地环境下（尤其是酸性土壤）土壤镉生物毒性一般较强，而当土壤淹水后镉的生物毒性会降低？3、当前国际上针对土壤重金属污染问题有哪些主要的治理策略？在各种治理策略中有哪些技术措施可以采用？请对其中的一种技术措施的技术特点和适用性进行评述。,