土壤淨化

土壤淨化，是指通過物理、化學，以及生物的作用達到降低或消除土壤中的污染物質和毒素的措施和過程。土壤本身通過吸附、分解、遷移、轉化，而使土壤污染濃度降低而消失的過程。

基本介紹

• 中文名：土壤淨化
• 外文名：soil purification
• 土壤淨化功能：三個方面
• 釋義：通過理化及生物作用消除毒素
• 土壤功能：四大功能
• 污染淨化關係：污染與淨化同時進行對立統一
• 方法：土壤淨化法

原理

土壤淨化功能是利用其內部的各種機制對進入土壤中的污染物質作用，在一定程度上減輕或消除土壤環境污染的能力。和肥力功能一樣，土壤淨化功能的物質基礎仍然是土壤的“三相”組成，其中，以固相成分最為重要。土壤的固相是土壤中最活躍的部分，它包括無機礦粒、有機腐殖質、有機無機複合膠體、土壤酶和土壤微生物等，這些成分通過一系列相互交織的複雜過程共同對污染物起作用，使土壤成為一個巨大的“污染處理場”。土壤的淨化過程既包括物理、化學和生物的作用，又包括物理化學和生物化學的作用，即有土壤的過濾、截留、滲透、物理吸附、化學吸附、化學分解、中和、發揮、生物氧化，以及微生物及植物的攝取等過程。

土壤淨化作用

土壤具有淨化功能，這是由於土壤在環境中起著三方面的作用：

1）由於土壤中含有各種各樣的微生物與土壤動物，對外界進入土壤的各種物質都能分解轉化。

2）由於土壤中存在有複雜的土壤有機膠體與土壤無機膠體體系，通過吸附、解吸、代換等過程，對外界進入土壤中的各種物質起著“蓄積作用”，使污染髮生形態變化。

3）土壤是綠色植物生長的基地，通過植物的吸收作用，土壤中的污染物質發生遷移轉化的作用。

因此，某些性質不同的污染物在土體中可通過揮發、擴散、分解等作用，逐步降低污染物濃度，減少毒性或被分解成無害的物質；經沉澱、膠體吸附等作用可使污染物發生形態變化，或通過生物降解與化學降解，污染物變為毒性較小或無毒性, 甚至有營養的物質。有些污染物在土體中還會被分解氣化，遷移至大氣中。這些現象，從廣義上都可理解為土壤的淨化過程。只要污染物濃度未超過土壤的自淨容量，就不會造成污染。

綜上所述可以看出，在土壤中污染物的累積與淨化是同時進行的，是兩種相反的作用的對立統—過程，兩者處於—定的相對平衡狀態。

土壤功能

土壤在生態、經濟、社會和文化功能上具有至關重要的作用。土壤功能的鑑別雖起源於林學，但土壤功能的分類與評價得到了土壤學界的不斷關注。隨著人類與環境和諧發展理念的不斷深入，人們對土壤功能的認識，也從最初的生產功能，擴展到今天的土壤可以作為緩衝過濾轉化媒介、人類和動植物的棲息地與基因庫、自然景觀和文化遺產檔案等方面。

生產功能

生產功能主要指土壤作為農業和園藝用地的適宜性，為人類生存提供糧食和其他農業產品，如糧食生產、蔬菜生產、果品生產與魚類生產等。

土壤的生產功能對農作物的物質生產力發揮著極其重要的作用，生產功能的好壞取決於每個地點的土壤條件。這些主要取決於土壤的肥力水平，即土壤能夠供應和協調植物生長發育所必須的水分、養分、空氣、熱量以及其他生活條件的能力，它直接影響作物的生命活動，決定作物的產量和質量，形成土壤生產功能的質量差異。反映土壤生產功能的指標有：有效土層厚度、土體構型、土壤表層質地、土壤含水量、土壤容量、陽離子代換量、有機質含量、全氮、全磷、鹼解氮、速效磷、pH值、地下水埋深、障礙層厚度等。

緩衝與過濾

土壤的緩衝性：廣義上土壤的緩衝性指當外界水分、溫度、時間變化時，土壤抵禦其組分及外源物濃（活）度變化的能力，並且研究土壤對污染元素及養分元素的緩衝性尤其具有理論和現實意義，狹義土壤的緩衝性指土壤對酸、鹼的抵禦能力。

土壤的過濾功能：這裡指的是土壤對進入土體污染物的淨化能力，主要表現為單一土體 的滲透性、重金屬綁定能力、養分和污染物綁定能力和土壤到達地下水位的過濾距離。

由於土壤的緩衝和過濾功能難以嚴格區分，所以將其作為一個完整的功能來描述。

土壤的緩衝和過濾性質表現了土壤對物質的物理化學吸附和反應能力，這種能力主要取決於不同土壤的物理、化學和生物性質。土壤對不同的物質也有著不同的緩衝和過濾作用，如植物養分、有機化合物、酸性或重金屬。反映這一功能的相關指標包括：土壤的滲透係數、容重、孔隙度、剖面構型、有機質含量、pH值、Eh、電導率、陽離子代換量、粘土礦物類型、碳酸物含量、微生物含量、酶活性和地下水埋深、土壤的環境容量等。

棲息地功能

土壤的棲息地功能指為生活在土壤及其表面擁有獨特基因的各種生物體提供棲息地的功能。土壤的棲息地與基因庫通常具有地帶性，由於人類的某些活動使土壤遭到挖損、傾倒和移動，以及地下水位降低和土壤質量降低，會使某些特殊植被失去了他們的棲息地。因此，儘可能少的人為干預，就會有較高的近自然態和稀有度，這些對各種生物體的棲息地功能來說都十分重要的。同時土壤中各種微生物的種類與數量、酶活性，以及反映生物體生長環境條件的pH值、土溫、土壤的通氣性等，都是反映土壤棲息地與基因庫功能的重要指標。

歷史檔案記錄

土壤是人類活動的平台，同時是自然景觀和文化遺產的重要組成部分，為考古學、地質學的研究提供了珍貴的檔案資料。土壤類型的發展取決於各自的環境條件（岩石、氣候、時間），如果土壤結構沒有收到人為毀壞的話，那么它的剖面就可以反映不同時期土地景觀的歷史情況；檔案記錄功能需要有特定的自然地域空間，保存在土壤中的記載著人類發展文明史的文物，以及保留至今的歷史遺蹟，都是非常珍貴的歷史檔案。土體的稀有性是歷史檔案記錄功能的一個重要指標，此外空間的特殊性作為土體的另一個指標，取決於它們的地形狀況。

土壤淨化法

土壤淨化法是一種利用以土壤圈為棲息場所的土壤生物氧化分解有機物（有時也分解氨、硫化氫等無機物）的機能的處理方法。因此，除了含有重金屬等物的工業排出物外，其處理對象範圍很廣，不僅有污水，還有污泥、惡臭、過剩的地表流出雨水等，在各方面都成功地獲得了用以往的方法難以達到的效果。

特點

1、包括人類在內的陸地上的一切生物，皆以只有進入土壤圈所具有的各種機能生產的物質和能量的供流，才能保持真正協調的生命活動這種想法為基礎。

2、儘量設法不對自然進行加工，就通過有效地組合原有自然力，創造新的生產力。要力求利用當地的自然地理環境的材料，而切忌利用不能對自然馴化的素材。

3、土壤科學知識固然要充分利用，但卻不要採用那種認為專門知識獨好，而排斥其它知識的做法。要力求經常把專門知識融匯到綜合知識中去，加以利用。

4、不要產生只偏重於特別部分，來謀求機能高效化的想法，不如多加關注土壤圈內的生態活性化和穩定化。

5、能使本法具體化的特殊淨化槽，經建設大臣審批，已在全國採用，正常運轉，發揮作用。從原理上來看，是與自然界的物質和能量循環相接近的處理方法。

方法

1、將污水、惡臭、雨水等對象物導入土壤圈中，加以處理

（1）毛管浸潤深槽法

（2）毛管過濾式尿化槽法

（3）土壤式脫臭裝置法

（4）雨水深槽法

2、通過砂礫層做媒介，使污水和土壤圈的一部分接觸，來提高淨化作用的效果，同時，靠被復土壤層來達到脫臭作用

（1）土壤沉澱法

（2）土壤接觸曝氣槽法

（3）土壤式接觸過濾槽法

（4）土壤式污泥濃縮法等

套用

去除有機物

進入土壤中的有機物既包括可生物降解的有機物，如BOD部分，又包括難分解的痕量有機物和易揮發的有機污染物。

任何種類的污水土地處理系統都能極為有效地去除BOD，去除機制包括過濾、吸附和生物氧化過程。在SR（污水慢速滲濾法）和RI（污水快速滲濾法）系統中，這些過程主要發生在微生物活性最高的表層土壤或接近表層的土壤系統中。SR和RI系統要間歇地、周期性施用方法處理污水，使土壤恢復好氣狀態，以利於生物氧化的進行。OF（漫流法）系統去除BOD所進行的過濾、吸附和生物氧化反應實質上完全在土壤表面進行。當施入OF系統的污水呈薄層狀流下坡地時，污水中細粒狀的物質即沉澱出來，這是去除BOD的一種重要方式，坡地上的微生物及其所形成的粘液對BOD的最終去除起了首要作用。

痕量有機物施入土地處理系統後，可在土地中累積和殘留，或進入供水系統與食物鏈，因此，必須引起高度重視。痕量有機物在污水土地處理系統中的去除，是揮發、光分解、吸附和生物降解過程共同的作用。

土壤脫臭法

惡臭在通過土壤層的中途，被土壤水膜的表面吸收，存在於土中的特殊無機營養細菌將其氧化。如為氮，則將其變成硝酸；如為硫化氫，則將其變為硫酸。這樣一來，惡臭便消失，而生成的硝酸以後便被降雨沖走。土壤脫臭的原理主要是物理法則，而就土壤中空氣流動來說，通過土壤顆粒的氣流一般是緩慢的粘性氣流，故其流動方式遵循“達爾西”法則。

除去病原體

與污水處理系統有關的病原體包括細菌、寄生蟲和病毒，這些病原體可能會進入地下水，也可能造成作物內部或外部污染再進入牲畜體內，並可通過氣溶膠或地表徑流傳播到土地處理場之外，因而必須引起人們的足夠重視。

病原體在污水土地處理系統中的去除是通過吸附、乾燥、輻射、過濾及吞噬等途徑或將其暴露於不利條件下完成的。SR系統去除病原體最為有效，可使糞便中的大腸桿菌濃度降低大約5個數量級；RI系統一般可降低2-3個數量級；OF系統可去除污水中大約95%的糞便大腸桿菌。