第四章土壤污染化学第二节污染物在土壤植物体系中的迁移及其机制介绍.ppt

第二节 重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制 一、土壤中的重金属 1.土壤背景值 天然土壤本身就含有一定量的金属元素，其中很多是作物生长必需的微量营养元素，如Mn、Zn、Cu等;不同地区土壤中重金属的种类和含量也有很大差别。 土壤背景值就是指在未受污染的情况下，天然土壤中的金属元素的基线含量。 土壤背景值中含量较高的元素有：Mn、Cr、Zn、Cu、Ni、La、Pb、Co、 As、Be、Hg、Se、Sc、Mo (mg/kg) 重金属不被土壤微生物降解，可在土壤中不断积累，也可以被植物富集，并通过食物链在人体内积累，危害人体健康。 2.土壤重金属污染土壤的特点 重金属一旦进入土壤就很难予以彻底的清除。日本的“痛痛病”，我国沈阳郊区张士灌区的“镉米”事件等是重金属污染的典型实例。 重金属的生态效应与其形态密切相关。在土壤和沉积物中，可交换态易于被吸收，其次是碳酸盐结合态，再次是Fe/Mn氧化物结合态，而与硫化物和有机质结合的重金属活性较差，不能被生物利用。 重金属在土壤—植物中的迁移转化机制非常复杂，影响因素很多，主要有： 土壤的理化性质; 重金属的种类、浓度、在土壤中的存在形态;植物种类、生育期;复合污染效应; 施肥等 二、重金属在土壤-植物体系中迁移的影响因素 1、土壤理化性质 土壤的理化性质主要通过影响重金属在土壤中存在形态，进而影响重金属的生物有效性。 土壤的理化性质主要包括pH值、土壤质地、土壤氧化还原电位、有机质含量、CEC（阳离子交换容量）等。 （1）pH值 pH值的大小显著影响土壤中重金属的存在形态和土壤对重金属的吸附量。 原因：土壤胶体一般带负电荷，而重金属在土壤-农作物系统中大都以阳离子的形式存在，因此，土壤pH越低，H+浓度越高，重金属被解吸的越多，其活动性就越强，向生物体内迁移的数量越大。 土壤中以阴离子状态存在的重金属，情况正好相反。 例如：a . pH=4时，土壤镉的溶出率超过50%； b. 当pH达到7.5时，镉就很难溶出； c. pH＞7.5时，94%以上的镉进入土壤，主要以黏 土矿物和氧化物结合态及残留态形式存在。 (2) 土壤质地 土壤质地影响着土壤颗粒对重金属的吸附。 一般来说，质地粘重的土壤对重金属的吸附力强，降低了重金属的迁移转化能力。 小麦盆栽试验结果表明，随着土壤质地的改变，砂壤→轻壤→中壤→重壤→粘土，麦粒对汞的吸收率呈规律性减少。土壤粘性越重，吸收砷的能力越强，水稻受害程度越轻。 (3)土壤的氧化还原电位 土壤的氧化还原电位影响重金属的存在形态，从而影响重金属化学行为、迁移能力及对生物的有效性。 一般来说，在还原条件下，很多重金属易产生难溶性的硫化物;氧化条件下，溶解态和交换态含量会增加。 例如：a 土壤中的C d，CdS是难溶物质，但在氧化条 件下CdSO4的溶解度要大很多； b 砷的情况正好相反，在还原条件下，As5+被还 原为As3+，亚砷酸盐的溶解度大于砷酸盐，从而 增加了土壤中溶解态As的浓度和砷迁移能力。 （4）土壤中有机质含量 土壤中有机质含量影响土壤颗粒对重金属的吸附能力和重金属的存在形态，有机质含量较高的土壤对重金属的吸附能力高于有机质含量低的土壤。 研究表明，土壤中各种元素的含量都与有机质含量呈正相关。如土壤剖面中，水溶性硒含量随剖面深度的增加而迅速降低，与有机质变化趋势一致。 2. 重金属的种类、浓度及在土壤中的存在形态 重金属对植物的危害，首先取决于重金属的存在形态，其次取决于该元素的数量；不同种类的重金属，在土壤和农作物系统中迁移转化规律有明显不同。 研究表明：Cd、As较易被植物吸收，Cu、Mn、Se、Zn等次之，Co、Pb、Ni等难于被吸收，Cr极难被吸收。 重金属的存在形态有交换态、碳酸盐、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态。其中以交换态重金属（包括溶解态）迁移能力最强，具有生物有效性（又称有效态）。 3. 植物的种类、生长发育期 重金属进入土壤—植物系统后，除了物理化学因素影响其相互迁移外。植物种类和生育期也影响着重金属在土壤—农作物系统中的迁移转化。 植物种类不同，其对重金属的富集规律不同；农作物生长发育期不同，其对重金属的富集量也不同。?? 4. 复合污染效应 重金属复合污染的机制较为复杂，影响因素涉及污染物方面的因素、环境因素和生物种类、发育阶段及所选择指标等。 在相同条件下，某一元素在植物体内的积累，除元素自身的性质外，首先是环境中该元素的含量，其次是共存元素的性质与浓度。 元素的联合作用分