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土壤中Cu污染的探讨 学习和了解Cu在土壤环境中的存在特征 环科13组:马晓东 钟家骅 提纲 一、对土壤环境与Cu的初步认识 二、土壤中Cu污染的主要来源与形态 三、土壤中Cu的迁移转化 四、研究现状与防治思路 土壤 地球表层疏松堆积的“坨坨”,有胶体性质(吸附性); “零落成泥碾作尘”——土壤被认为“藏污纳垢”的地方; 其实土壤也很脆弱,但它却在承受着不可承受之重!Cu污染仅仅只是土壤污染中的冰山一角,而今天就让我们一起来了解这“一角”。 Cu的初步认识 人类最早使用的金属 重金属,有色金属 性能好:导电,延展 电工,国防,化工,建筑 天然条件下以化合物(铜矿石)形式存在,选矿后得到品位较高的精矿;(污染源) Cu与健康 人体必需微量元素 铜相对而言“不毒” 不毒不等于没毒,“中国人磷铜已超标”。 可溶性铜盐都有毒,因为铜离子能使蛋白质变性,失去生理活性 恶心、呕吐、上腹疼痛、急性溶血和肾小管变形等中毒现象 Cu污染的来源 矿山开采、冶炼、加工排放的废气、废水、废渣(工矿尾砂);化石燃料燃烧过程中排放的飘尘;工业废水等; 主要途径:污灌,固废(污泥、垃圾) ,农药和肥料以及大气沉降。 注:工业废物及污水、污泥中铜的含量高,平均 400-850mg/kg ,是污灌区主要的铜污染源 土壤中Cu的形态分析 重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合态和结构态四个方面,即其以某种离子或分子存在的实际形式 。 重金属的蓄积能力和生物毒性,更大程度上是由其形态分布决定的,不同形态的重金属具有不同的环境效应和生物可利用性(形态才是重点) 土壤中Cu的形态分析 水溶态铜、有机结合态铜、铁锰氧化物结合态铜、碳酸盐结合态铜和矿物残留态铜 1、水溶态(可交换态),有效形式,约1% 。注:交换态铜(包括溶解态)迁移能力最强,具有生物有效性(又称有效态) 2、有机结合态铜 ,“比较有效”,10%-15% 3、铁锰氧化物结合态铜含量较高,一般在 30%以上,对生物有效性低,毒害小。(黄铜矿CuFeS) 4、碳酸盐结合态是pH 值较高的石灰性土壤特有的土壤铜形态,含量为 20%-30% 5、残留态铜是上述各形态铜提取后残余的铜,是暂时无效的铜,一般占全铜的 20%-60%,甚至更高,是土壤中铜的主要存在形态。 土壤中Cu的迁移转化 与土壤对它的吸附、解吸、迁移等特性密切相关 铜在土壤中毒害作用的影响因素: 1、土壤理化性质 1)组成成分 2)土壤pH值 3)交互作用 2、环境因子 土壤理化性质 1、土壤组成成分:吸附载体 两种吸附方式——交换吸附和专性吸附(主) 当土壤全铜含量100 Cu2 +mg/kg时,铜吸附首先发生在强吸附位点上,主要是专性吸附;当含量大于该值时,铜吸附发生在弱吸附位点,主要是交换吸附 被专性吸附的金属离子均非交换态(强结合)。土壤胶体对铜离子的专性吸附作用(对Cu的控制作用),是影响土壤中铜生物有效性的主要因素。 专性吸附的载体主要有Fe 、Mn氧化物、有机质和粘土矿物。各类胶体吸附Cu的顺序是:氧化锰有机质氧化铁伊利石蒙脱石高岭石。 土壤理化性质 2、土壤pH值 土壤溶液pH值是影响铜溶解性的主要因素。除了直接影响被吸附铜的形态外,还能通过影响土壤其它组分、吸附解吸平衡、沉淀溶解平衡、溶解有机质含量等改变铜在土壤中的赋存形态。 在土壤通常的pH 范围内,专性吸附随着pH升高而增强。研究发现,土壤溶液的pH由3. 9升高到6. 6时,溶液中的有机铜由30%上升到99%,极大地降低了Cu2 +的活度。(例如:乌鲁木齐的碱性土壤环境一定程度上降低了Cu的交换态) pH较低时, H+较多,不仅Cu易被解吸,活动性增强,同时酸性也降低了溶解有机质的浓度和Cu(OH) 2 络合物的浓度。铜的危害性在一定范围内随着pH的降低而迅速增长 土壤理化性质 土壤中其它污染物与铜的交互作用 铜与土壤中其它重金属共存,会发生协同作用、 加和作用或拮抗作用。 Cd - As复合污染会导致苜蓿吸收更多的Cu、Pb; Fe2 + 、Zn2 +与Cu2 +有拮抗作用,而Mn2 +与 Cu2 +有协同吸收作用; 因此, Cu2 +与Mn2 +或者Cd - As复合污染会加重污染程度 环境因子 气温、营养条件,降水等影响着作物对铜的吸收速度、时间和吸收量 例如:1、酸雨淋溶后的土壤,铁锰氧化物会活化,产生新的吸附表面,增加了非专性吸附量,从而使土壤对外源铜的吸附量增加; 2、水 热 营养条件好,长得快,吸收得多 Cu在土壤中的迁移 土壤对Cu
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