土壤污染的自净
土壤污染自净是指土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化等作用而使土壤污染物浓度降低甚至消失的过程。土壤自净可使病原体死灭,各种有害物质转化到无害的程度,土壤逐渐恢复到污染前的状态。
(一)病原体的死灭
土壤中的病原微生物由于环境不利(日光的照射,土壤中不适宜病原微生物生活的环境条件等)、微生物间的拮抗作用、噬菌体作用及植物根系分泌的杀菌素等许多不利因素的作用而死亡。一般病原体进入土壤后,在数小时到数月内死亡,有芽孢、荚膜的细菌可存活数年,蛔虫卵可存活1年左右。
(二)有机物的净化
1.土壤有机质的矿化作用 土壤中的有机污染物在微生物的作用下腐烂分解,其中的营养元素转变为简单的CO2、铵盐、硝酸盐、硫酸盐等可溶于水的无机化合物,才能被植物吸收利用。这种在微生物分解作用下,大分子有机物变成简单无机化合物的过程,称土壤有机质的矿化过程。(https://www.daowen.com)
(1)碳水化合物的无机化:土壤有机质中的碳水化合物,如淀粉、纤维素、半纤维素等多糖类物质,在微生物水解酶的作用下分解为单糖。若土壤通气良好,在需氧性微生物分解作用下,单糖可被氧化,最后变成CO2和水,并释放出热能。若通气不良,在厌氧微生物的作用下,形成氢、甲烷、有机酸等还原性物质。
(2)含氮有机物的分解:土壤中的含氮有机物包括蛋白质、腐殖质、氨基酸、尿素等,以蛋白质含氮量最高,可达15%~19%。含氮有机物在土壤微生物(氨化细菌)的作用下,分解成氨或铵盐,称为氨化阶段。如果土壤中氧气充足,氨化过程中产生的氨和铵盐在亚硝酸菌和硝酸菌的作用下,进一步被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐,称为硝化阶段。在通气不良富含新鲜有机质的土壤中,硝酸或硝酸盐可在反硝化细菌的作用下,还原为亚硝酸,最后形成游离态氮,称为反硝化作用。
(3)含磷、硫有机物的分解:土壤中的含磷有机物主要有核蛋白、卵磷脂、核酸等,含硫有机物主要存在于含硫蛋白质中。在氧气充足的条件下,含磷有机物在土壤中磷细菌的作用下产生磷酸盐,含硫有机物在微生物作用下生成含硫氨基酸,继而产生硫化氢,然后在硫磺细菌或硫化细菌的分解作用下,最终形成硫酸盐。但在厌氧或通气不良条件下,含磷、硫有机物则产生硫化氢、磷化氢等恶臭物质,和含氮、碳有机物产生的氨、甲烷等一起以恶臭的形式污染环境。
2.有机物的腐殖质化 有机物在土壤微生物的作用下分解成为简单的化合物的同时,又重新合成复杂高分子化合物的过程称为腐殖质化,所合成的物质称为腐殖质。腐殖质是一种质地疏松、暗黑色、含氮量很高的有机化合物,它的成分很复杂,含有木质素、蛋白质、碳水化合物、脂肪和腐殖酸(如胡敏酸)等。腐殖质的化学性质稳定,不易分解,能在土壤中积累;而且病原菌已经死灭,不招蚊蝇,无不良气味,故卫生安全性较大。腐殖质还具有持续供应植物养料,促进植物生长发育,提高土壤的蓄水和缓冲能力,促进土壤微生物活动的作用。此外,腐殖质还是农业上一种良好的肥料。