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第六章土壤污染及其防治讲解.ppt

花匠小妙招
2024-09-14 22:24

2.土壤重金属污染的生物效应（1）植物对重金属的需求有很大差别植物正常生长不需要的，且对人体健康有害的：Hg、Cd、Pd等；植物需要的微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、Mo、Co等。（2）不同类的重金属对植物的危害不同： Cu、Zn主要是妨碍植物正常生长发育；土壤受铜污染，可使水稻生长不良，过量的铜被植物根系吸收后会形成稳定的络合物，破坏植物根系的正常代谢功能，引起水稻的减产。 Hg、Cd、Pb等元素污染，一般不引起植物生长发育障碍，但在植物体内蓄积，如镉可在水稻体内累积形成“镉米”。（3）土壤重金属污染对植物的影响或对植物的生物效应，受到多种因素的控制。如：重金属形态决定重金属有效性程度的基础。一般来说，植物吸收重金属的量随土壤溶液中可溶态重金属浓度的增加而增加；同时还受重金属从土壤固相形态向液相形态转移数量的影响。（4）重金属的生物效应还与重金属之间及其他常量元素之间的交互作用有关。 3.有毒重金属在土壤中的迁移转化（1）汞世界土壤中汞的含量平均值为0.03~0.1mg/kg ，我国土壤汞的背景值为0.04mg/kg。汞主要分布于土壤表层20cm范围内。天壤土壤中汞主要来源于母岩或母质，人为污染也是土壤中汞的重要来源。无机汞化合物：HgS、HgO、HgCO3、HgHPO4、HgSO4、HgCl2和Hg（NO3）2和Hg等。有机汞化合物：甲基汞、有机络合汞等。除甲基汞、 HgCl2和Hg（NO3）2外，大多为难溶化合物。以甲基汞和乙基汞的毒性最强。汞的迁移转化：土壤中汞的氧化还原：土壤中的汞以三种价态形式存在——Hg、Hg+、Hg2+。在正常的土壤Eh和pH范围内，汞能以零价（单质汞）形态存在于土壤中，可以以蒸气的形式挥发进入大气圈参与大气循环。 Hg2+在含有H2S的还原条件下将生成难溶性的HgS。因此，汞主要以HgS 形式残存于土壤中。当土壤中的氧化条件占优时，HgS也可以缓慢地被氧化为亚硫酸汞和硫酸汞。土壤中汞的吸附与解吸： Hg2+和Hg22+可为土壤带负电荷的胶体所吸附，而HgCl3－则为带正电荷的胶体所吸附。不同的粘土矿物对汞的吸附能力不同，蒙脱石、伊利石对汞的吸附力较强，高岭石较弱。当土壤溶液中氯离子的浓度较高时，由于形成HgCl20、 HgCl3－络离子而使粘土矿物对汞离子的吸附减弱。汞在土壤中的络合-螯合作用：土壤中的有机和无机配体与汞的络合——螯合作用对汞的迁移转化影响较大。络合作用大大提高了汞化物的溶解度。有机配位体对汞有很强的螯合能力，加上腐殖质对汞离子很强的吸附交换能力，使土壤腐殖质部分的含汞量远远高于矿物质部分的含汞量。在还原条件或厌氧微生物作用下，可将无机汞转化为甲基汞（CH3Hg）和二甲基汞[（CH3）2Hg]。汞的甲基化大大加强了汞的毒性，也加强了汞的迁移能力。植物对汞的吸收和累积与土壤中汞含量的关系：试验证明：水稻生长的“汞米”与“汞土”之间生物吸收富集系数为0.01。土壤中汞及其化合物可以通过离子交换与植物的根蛋白进行结合，发生凝固反应。汞在植物不同部位的累积顺序是：根叶茎种子；汞在农作物中吸收和累积能力顺序是：水稻玉米高粱小麦。（2）镉世界土壤中镉的平均含量为0.5mg/kg ，我国土壤镉的平均含量为0.079mg/kg。土壤中的镉来源于闪锌矿的开采、冶炼、电镀、颜料、塑料稳定剂、蓄电池的生产等。土壤中镉的存在形态分为水溶性和非水溶性镉。离子态的CdCl2、Cd（NO3）2、CdCO3和络合态的Cd（HO）2呈水溶性，易迁移，可被植物吸收；难溶性的镉化合物，如镉沉淀物、胶体吸附态镉等为难溶性镉，不易迁移和被植物吸收。两种形态的镉在一定条件下可相互转化。土壤胶体对镉的吸附能力较强，而且是一个快速反应的过程，因而土壤中吸附交换态镉所占的比例较大。镉的吸附率与土壤胶体的种类和数量有关，它的顺序为：一般腐殖质土重壤质土壤质土砂质土。碳酸钙对镉的吸附也非常强烈。土壤中的难溶性镉，在旱地土壤中以CdCO3为主；在水田土壤中以CdS为主。影响土壤中镉的形态与迁移转化的因素主要有：土壤酸碱度、氧化还原条件和碳酸盐含量。土壤酸碱度可影响土壤中CdCO3的溶解和沉淀平衡。酸度增强，增加CdCO3、CdS的溶解度，使水溶态的Cd2+含量增大，同时影响土壤胶体对Cd的吸附交换量。随着pH值下降，胶体对Cd的解吸率增加，当pH 值为4时，解吸率大于50%；在还原条件下（水田淹水），镉以难溶性CdS为主，当排水形成氧化条件时，S2+可被氧