重金属在土壤环境中的迁移转化

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1、第四章土壤环境化学第一节土壤的组成与性质第二节重金属在土壤—植物体系中的迁移及其机制一、土壤-植物系统中重金属的迁移转化二、影响重金属在土壤-植物体系中转移的因素三、植物对重金属污染产生耐性的机制研究土壤—植物系统中重金属迁移转化的重要性重金属在土壤中的迁移转化四、土壤重金属植物修复技术的原理及应用第三节土壤中农药的迁移1第二节重金属在土壤—植物体系中的迁移及其机制土壤含有一定量的重金属元素（Cu、Zn、Mo、Fe、Mn等），其中很多是作物生长所需要的微量营养元素（酶催化剂）。土壤重金属污染的概念①进入土壤的重金属元素积

2、累的浓度超过了作物需要和可忍受程度，表现出受毒害的症状②或作物生长虽未受害，但产品中某种重金属含量超过标准，造成对人畜的危害2土壤—植物系统重金属污染的特点重金属污染，不但影响植物产量与品质，而且也影响大气和水环境质量。重金属可为生物所富集并通过食物链而最终在人体内积累，危害人体健康。重金属不能被土壤微生降解，可在土壤中不断积累，具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。土壤一旦遭受重金属污染，就难以彻底消除。3一、土壤-植物系统中重金属的迁移转化1.重金属在土壤中的迁移转化1)土壤胶体对重金属的吸附作用2)土壤中重金属的配合

3、作用3)土壤中重金属的沉淀和溶解作用4)土壤中重金属的生物转化2.主要重金属离子在土壤中的迁移转化镉(Cd)、钴(Co)、铬(Cr)、砷(As)、汞(Hg)、铅(Pb)41)土壤胶体对重金属的吸附作用同一类型的土壤胶体对阳离子的吸附阳离子的价态越高，越易被土壤胶体所吸附;具有相同价态的阳离子，离子半径越大，越易被土壤胶体所吸附。土壤中胶体性质对重金属的吸附影响如对Cu2+的吸附顺序为：氧化锰>有机质>氧化铁>伊利石>蒙脱石>高岭石pH值上升，金属离子的吸附量增加。52)土壤中重金属的配合作用重金属可与土壤中的无机和有机配

4、位体发生配合作用，影响着土壤中重金属离子的迁移活性。无机配位体(OH-、Cl-)与重金属的配合作用，可提高难溶重金属化合物的溶解度，同时，减弱土壤胶体对重金属的吸附，促进重金属在土壤中的迁移转化。如在土壤表层的土壤溶液中，汞主要以Hg(OH)2和HgCl20形态存在，而在氯离子浓度高的盐碱土中，则以HgCl5-形态为主。腐殖质中的富里酸与重金属离子形成的螯合物，溶解度较大，易于在土壤中迁移。腐殖质中的腐殖酸与重金属形成的螯合物溶解度小，不易在土壤中迁移。63)土壤中重金属的沉淀和溶解作用重金属化合物的溶解度越高→迁移能力

5、越强。pH值↑→重金属离子的溶解度↓→迁移能力↓土壤的氧化还原状况影响重金属的存在形态，使其溶解度发生变化，从而影响重金属在土壤中的迁移和对植物的有效性。在高氧化环境中，钒、铬呈高氧化态，形成可溶性钒酸盐、铬酸盐等，具有强的迁移能力，在高氧化环境中，铁、锰形成高价难溶性化合物沉淀，迁移能力低，对作物的危害也轻。74)土壤中重金属的生物转化土壤生物（植物、微生物）对重金属的迁移转化的影响机制通过烷基化、去烷基化、氧化、还原、配位和沉淀作用转化重金属，并影响它们的迁移能力和生物有效性(详见第五、六章)。能大量富集几乎所有的重

6、金属，并通过食物链进入人体，参与生物体内的代谢过程。8微生物对重金属的迁移转化的影响某些微生物，如硫酸盐还原菌以及某些藻类，能够产生多糖、脂多糖、糖蛋白等胞外聚合物，其大量的阴离子基团，可与重金属离子结合；某些微生物产生的代谢产物，如柠檬酸、草酸等是有效的重金属配位、螫合剂。如，Cd可通过与微生物或它们的代谢产物配位而被土壤固定。9植物根系对重金属的迁移转化的影响植物根系在重金属的胁迫下，可导致分泌物的大量释放可溶性分泌物，如有机酸、氨基酸、单糖等，可通过螫合作用和还原作用，或通过改变根系区域的pH值和氧化还原状况，增加

7、重金属的溶解性和移动性；不溶性分泌物，如多糖、挥发性化合物，脱落的细胞组织等则在抵御重金属的毒害作用中起着重要的作用。102.主要重金属离子在土壤中的迁移转化1)镉(Cd)镉一般在土壤表层0～15cm处累积，而15cm以下含量显著减少。在土壤中，镉主要以CdCO3、Cd3(PO4)2及Cd(OH)2的形态存在，其中以CdCO3为主。土壤对镉的吸附率在80％～95％之间。镉在植物各部分的分布：根>叶>枝的秆皮>花、果、籽粒。112)铬(Cr)铬是动物和人必需的元素，但高浓度时对植物有害。土壤中三价铬和六价铬之间能够相互转化

8、。土壤中铬主要以Cr(Ⅲ)存在，进人土壤后，90％以上迅速被土壤吸附固定，在土壤中难以再迁移。土壤对Cr(Ⅵ)的吸附固定能力较低(8.5%～36.2%)123)砷(As)植物吸收As的难易水溶性砷>吸附性砷>难溶性砷。环境的pH值、pE值对土壤中溶解态、吸附态和难溶态砷的相对含量以及砷的迁移能力有很大影响。一般pH值