土壤胶体对重金属运移行为的影响-环境化学.PDF

第32卷　 第7期 环　 境　 化　 学 Vol. 32,No. 7 2013年　 　 7月 ENVIRONMENTAL CHEMISTRY July 2013 DOI:10.7524/j.issn.0254-6108.2013.07.026 土壤胶体对重金属运移行为的影响∗ 刘冠男　 刘新会∗∗ (北京师范大学环境学院,水环境模拟国家重点实验室,北京,100875) 摘　 要　 累积在表层土壤中的重金属,在一定条件下可以向地下迁移,进而影响地下水水质.由于现有污染物 运移预测模型对重金属等污染物在土壤中运移的预测与实际监测结果偏差巨大,土壤胶体对土壤重金属运移 的影响越来越受到人们的重视.土壤胶体组成丰富,在土壤环境中广泛存在.土壤胶体能够与重金属等污染物 质相结合,对重金属等污染物质的运移产生重要影响.土壤胶体运移和土壤胶体与重金属的相互作用受到水 动力、pH、离子强度、胶体粒径、土壤含水率等多种物理化学条件的影响.本文综述了土壤胶体对土壤重金属 运移影响的诸多因素,介绍了胶体作用下重金属等污染物在多孔介质中的运移模型,提出了当前研究中存在 的问题,并对今后需要展开的工作提出了建议. 关键词　 土壤,胶体,重金属,运移. 随着经济的发展,环境重金属污染越来越严重.由于重金属具有高毒性,累积性和不可降解性,重金 -3 属污染受到了国内外广泛的关注. 重金属是指密度在 4.0 g·cm 以上的约 60 种元素或密度在 -3 [1] 5．0 g·cm 以上的约45种元素 .砷是非金属元素,但是它的显著毒性及某些化学性质与重金属类似, 所以也将砷纳入到重金属的范畴.土壤作为生物圈重要组成部分,在污染物的迁移转化过程中有着重要 的作用.土壤中重金属来源众多,工业生产、交通运输以及农业生产等是土壤重金属的主要来源,并导致 重金属最终在土壤中积累.累积在表层土壤中的重金属在一定条件下可以向地下迁移,进而影响地下水 水质,并对人体健康产生直接的威胁.重金属在土壤中的迁移不容忽视. 然而人们对重金属等污染物在土壤中运移的认识并不完全.二三十年前人们一直认为只有土壤中 [2] 的溶液和气体是可以移动的,并能够促进表层土壤中化学物质和营养物质向更深的土层迁移 .但是根 据固液两相模型对污染物迁移的预测结果与实地监测结果出现了巨大偏差,因此胶体促进污染物的迁 [3] 移开始用来解释这种现象 .现在人们已经普遍接受土壤中可以移动的固态相-土壤胶体在一定条件下 [4-6] 可以影响污染物质(包括放射性物质、农药、重金属等)在土壤中的迁移 .土壤胶体影响土壤重金属 等污染物的迁移作为重金属等污染物在土壤中迁移的一个重要机制,已经受到人们的广泛关注[4,7-11]. 1　 土壤胶体 通常土壤胶体是指土壤中粒径范围在1nm—1μm之间的层状硅酸盐、铁铝三氧化物、有机大分子、 细菌和病毒(图1)[2,12-14].土壤胶体广泛存在于土壤环境中,是土壤中最细小且最活跃的成分,对于土壤 [15] 整体的性质和功能具有重要的影响 .土壤胶体可以分为无机胶体和有机胶体两种,然而这两种胶体 经常是用各种力紧密结合在一起,以有机无机复合胶体存在.无机胶体主要包含土壤母质中矿物的残屑 和矿物的风化产物,主要由黏粒硅酸盐和黏粒氧化物组成.黏粒层状硅酸盐有水云母、蒙脱石、蛭石、高 岭土和间层矿物、夹层矿物等,黏粒氧化物有水铝石英和铁、锰、铝、硅、钛等氧化物及其水合物.有机胶 体是由新鲜的或分解的动植物残体和微生物遗体组成,主要有腐殖质、木质素、蛋白质、纤维素、树脂和 [15