第四章土壤污染与防治1.ppt

第三章 无机污染物对土壤的污染 土壤污染与防治-2012 内容 第一节 土壤重金属污染 重金属的定义 重金属污染的来源 重金属的污染特点 重金属的存在形态和迁移转化过程 第一节 土壤重金属污染 重金属的定义（两种定义） 相对密度大于4．0的金属称为重金属(大约60种元素):也有把相对密度大于5.0的金属称为重金属(大约45种元素)； 周期表中原子序数大于钙(20)者，即从钪(21)起均称为重金属。 土壤重金属污染物(heavy metal pollutant)主要有铜、铬、镉、砷、汞等。它们在土壤中的活性小，易于积累，土壤一旦被其污染则极难消除。其中镉和砷是极毒的；汞、铅、镍是中等毒性；硼、铜、锰、锌的毒性较低。 重金属的污染特点 1．形态多变 随环境的Eh、pH、配位体不同，常有不同的价态、化合态和结合态。 形态不同的重金属稳定性和毒性也不同。 重金属的污染特点 2．重金属容易在生物体内积累 重金属的污染特点 3．重金属不能被降解而消除 尽管重金属能参与各种物理化学过程，如中和、沉淀、氧化还原、吸附、絮凝、凝聚等过程，但只能从一种形态转化为另一种形态，从甲地迁移到乙地，从浓度高的变成浓度低的等，无法将重金属从环境中彻底消除，这一点与有机污染物截然不同。 重金属的存在形态 加拿大学者Tessier等(1979年)，根据不同浸提剂连续提取土壤的情况. ①水溶态(以去离子水提取)。 ②交换态或吸附交换态(以lmol／L MgCl2溶液为提取剂)。 ③碳酸盐结合态[以1mol／L NaAc-HAc(pH5.0)缓冲溶液为浸提剂]。 ④铁锰氧化物结合态(以0.04mol／L NH20H·HCl溶液为浸提剂)。 ⑤有机结合态(以0.02 mol／L HN03+30％H202溶液为浸提剂)。 ⑥残留态(以HClO4—HF消化)。 各种形态的重金属之间随着土壤或外界环境条件的改变可相互转化，并保持着动态平衡。其中以水溶态和交换态重金属的迁移转化能力最高，其活性、毒性和对植物的有效性也最大，而残留态重金属的迁移转化能力、活性和毒性最小，其他形态的重金属介于其间。 土壤中重金属污染物的主要迁移转化过程 注意： 影响土壤吸附的因素有土壤胶体的种类、形态、pH、重金属离子的亲和力大小等。 土壤中存在大量的无机、有机胶体，这些胶体对重金属的吸附能力强弱不一。如不同矿物胶体对Cu2+的吸附能力分别为：氧化锰(68 300)氧化铁(8 010)海络石(810)伊利石(530)蒙脱石(370)高岭石(120)(括号内数字为最高吸附量，μg／g)。重金属离子在土壤溶液中的浓度在很大程度上受吸附所控制。 蒙脱石对重金属的吸附顺序为：Pb2+Cu2+Ca2+Ba2+Mg2+Hg2+ 高岭石对重金属的吸附顺序为： Hg2+Cu2+Pb2+ 土壤有机质对重金属的吸附作用 土壤有机质对重金属的作用较复杂， 一方面土壤有机质既可与重金属进行络合–螯合反应； 另一方面重金属也可为有机胶体所吸附。 一般当重金属离子浓度较低时，以络合、螯合作用为主；而在高浓度时，则以吸附交换作用为主。 实际上土壤有机胶体对重金属离子的吸附交换作用和络合、螯合作用是同时存在的。 汞的分布规律 我国土壤汞背景值区域分异总的趋势是东南部东北部西部、西北部。 石灰土、水稻土的汞背景值最高 原因：石灰土偏高是受石灰岩土风化特性的影响所造成的，而水稻土偏高主要是由于长期化肥、农药的施用、灌溉等农业生产活动带入一部分汞进入土壤中，增加了土壤汞含量。 棕色针叶林土的汞背景值较高，而褐土的汞的背景值较低 原因：汞与土壤有机质的亲合能力较强，土壤有机质表现为对汞元素的富集，因此土壤有机质含量高的土壤，其汞背景值一般也相对较高。棕色针叶林土有机质含量高于灰色森林土，造成前者汞背景值要高于后者；褐土的有机质含量较低，其汞背景值也较低。 汞在土壤中的形态及迁移转化 土壤中的汞按其化学形态可分为金属汞、无机化合态汞和有机化合态汞。 土壤中金属汞的含量甚微，但很活泼。由于能以零价状态存在，汞在土壤中可以挥发，而且随着土壤温度的增加，其挥发速度加快。 无机化合态汞有Hg(OH)2、Hg(OH)3-、HgCl2、HgCl3-、HgCl4-、HgSO4、HgHPO4、HgO和HgS等，其中Hg(OH)3-、HgCl2、HgCl3-、HgCl4-具有较高的溶解度，易随水迁移。而对于那些溶解度较低的无机态汞化合物植物难以吸收。 有机化合态汞分为有机汞(如甲基汞、乙基汞等)和有机络合汞(富里酸结合态汞、胡敏酸结合态汞)，植物能吸收有机汞，而被腐殖质络合的汞较难被植物吸收利用。土壤中的甲基汞毒性大，易被