镉砷在土壤中的赋存形态及生物有效性研究
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收利用,具有较大的 生 物 危 害 性;非 水 溶 性 镉 生 物 有 效
性低,植物不易吸收利用,生物危害性较小 [７].
３．
２ 土壤中砷的赋存形态
砷主要的 价 态 为 ０、＋３ 和 ＋５ 价. 砷 大 致 可 分 为
有机化合物和无机化合物.常见的无机砷包 括 As２O３ 、
As２O５ 、H３AsO３ 等,而 有 机 砷 往 往 定 指 甲 基 砷 和 二 甲
染.在日常生活中,汽 车 轮 胎 摩 擦、排 放 的 尾 气 以 及 粉
尘中含有的 镉 等 重 金 属 元 素,通 过 大 气 沉 降 形 成 以 公
相对而言,不溶性砷(铝 型 砷、铁 型 砷、钙 型 砷 和 闭 蓄 型
砷)生物利用性较差,危害性相对较弱 [１０].
４ 土壤中镉砷的生物有效性
重金属生物有效 性 是 指 进 入 人 体 并 被 吸 收 重 金 属
其对农作物的毒 害 作 用 影 响 重 大. 镉 和 砷 以 不 同 的 赋
存形态存在,具有不同的迁移特性和生物有效性.
３．
１ 土壤中镉的赋存形态
镉在土壤中的毒性不仅受总镉含量的影响,而且 与
土壤中镉的赋存 形 式 紧 密 相 关. 镉 的 形 态 特 征 是 其 迁
移转化的关键,也是影响植物体内镉富集浓度和转运 效
根据砷与土壤胶体的结合形式,大致可分为水溶 性
生产中各种形式的 砷 也 通 过“三 废”的 形 式 进 入 到 环 境
砷、吸附性砷和不 溶 性 砷 三 类. 其 中,水 溶 性 砷 和 吸 附
中.在农业生产中,过 量 使 用 镉、砷 的 农 药、化 肥、杀 虫
性砷通常合称为可利用砷或有效态砷,具有较高的生 物
基砷 [８].其中有机砷的毒性远小于无机砷,而 无 机 三 价
砷的毒性又 约 是 五 价 砷 的 ６０ 倍 [９]. 在 缺 氧 条 件 下,土
壤中砷的主要赋存 形 态 为 三 价,而 富 氧 环 境 中,五 价 砷
则是其主导形态.
体、玻璃、木材防腐剂 的 生 产 以 及 金 属 砷 和 氧 化 砷 产 品
染使生态环境、农产品质量和人体 健 康 遭 受 潜 在 威 胁. 镉、砷 的 危 害 性 主 要 由 其 生 物 有 效 性 体 现,而 生 物
有效性与镉、砷在土壤中的积累量 和 赋 存 形 态 息 息 相 关. 探 讨 了 农 田 土 壤 中 镉 和 砷 的 来 源、赋 存 形 态、生
物有效性及其主要影响因素.展望了 今 后 相 关 领 域 的 研 究 趋 势,为 进 一 步 探 究 土 壤 中 镉 和 砷 污 染 的 治 理
与修复提供有效参考.
关键词:镉;砷;土壤;赋存形态;生物有效性
文章编号:
１６７４
Ｇ
９９４４(
２０１９)
１０
Ｇ
０１０８
Ｇ
０３
中图分类号:
X１３１．
３ 文献标识码:
A
路、铁路、架桥为中心,呈条状分布的重金属污染带 [５].
１ 引言
镉和砷等重金属元素在地壳中分布广泛,与人类生
活息息相关,并广泛应用于工农业生产活 动 中 [１]. 长 期
和可持续发展的重要内容.
２ 土壤中镉砷的来源
土壤重金属污染来源的影响因素复杂,大致可分为
自然因素和人为 因 素. 自 然 因 素 主 要 是 指 土 壤 母 质 和
土壤形成过程对土壤重金属的影响.然而,人类活动 对
土壤重金属含量 的 影 响 远 大 于 自 然 因 素. 在 工 业 活 动
中,由于矿产开采、煅烧冶炼、金属加工和化学工业的 发
２０１９ 年 ５ 月
J
ou
r
na
lo
fGr
e
enSc
i
enc
eandTe
chno
l
ogy
第 １０ 期
镉砷在土壤中的赋存形态及生物有效性研究
贺玉龙
(四川大学 建筑与环境指出了镉和砷都是自然界中 典 型 的 有 毒 重 金 属 元 素,且 分 布 广 泛. 农 田 土 壤 中 存 在 的 镉、砷 复 合 污
接触镉和砷等重金属元素将损害人体肾脏、肺、肝脏、骨
骼以及血液和神经系统 [２].我国耕地镉、砷污 染 问 题 也
日益严重,农业部的调查显示,我国受镉、砷等重金属 中
到重 度 程 度 污 染 的 耕 地 面 积 约 ３３８０ 万 hm２ ,占 耕 地 总
面积 的 ２５％ ,并 每 年 导 致 ２５０ 万 t 的 粮 食 减 产 和 超
收稿日期:
２０１９
Ｇ
０４
Ｇ
０４
作者简介:贺玉龙(
１９９４—),男,硕士研究生,研究方向为土壤重金属污染治理与修复.
１０８
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１０００ 亿元的 经 济 损 失 ３ . 由 于 镉、砷 两 种 元 素 性 质 和
赋存形态的差异性,镉污染土壤的治理材料和方法普遍
不适用于砷污染土壤.因 此,能 否 同 时 控 制 镉 － 砷 (
Cd
[]
－As)向 农 作 物 的 转 移,并 安 全 有 效 地 运 用 于 农 业 生
产,是保证我国粮食安全和农业生产安全实现国民健康
率的关键.土壤中镉的形态多种多样,一般可分为水 溶
性镉(离子和络合)和非水溶性镉(化学沉淀和不溶性 络
合).镉在土壤中的形态主要受其自身特性、土壤 类 型、
组成成分和土壤 环 境 条 件 的 影 响. 经 过 不 同 的 吸 附 和
解吸、沉淀和溶解、络合和配位反应作用,金属镉往往 表
现出不同的化学和 生 物 活 性 [６]. 水 溶 性 镉 易 被 植 物 吸
剂,不仅破坏土壤结构,造成土壤养分的大量流失,而 且
利用性,易 被 生 物 特 别 是 农 作 物 所 吸 收,危 害 性 较 大.
导致农产品产量 和 质 量 的 “双 下 降”. 以 含 大 量 重 金 属
元素的饲料饲喂的牲畜,其粪便作为有机肥被广泛应用
于农业生产,长 期 以 来 对 土 壤 造 成 了 严 重 的 重 金 属 污
展,大量的含镉废物 没 有 得 到 适 当 处 理,直 接 排 放 到 环
境中,而用于工业生产的镉及其化合物,如塑料稳定 剂、
镍镉电池 等,也 增 强 了 镉 对 环 境 的 释 放 [４];电 池、半 导
３ 土壤中镉砷的赋存形态
土壤中镉、砷的形 态 对 环 境 中 镉、砷 的 迁 移 转 化 及
性低,植物不易吸收利用,生物危害性较小 [７].
３．
２ 土壤中砷的赋存形态
砷主要的 价 态 为 ０、＋３ 和 ＋５ 价. 砷 大 致 可 分 为
有机化合物和无机化合物.常见的无机砷包 括 As２O３ 、
As２O５ 、H３AsO３ 等,而 有 机 砷 往 往 定 指 甲 基 砷 和 二 甲
染.在日常生活中,汽 车 轮 胎 摩 擦、排 放 的 尾 气 以 及 粉
尘中含有的 镉 等 重 金 属 元 素,通 过 大 气 沉 降 形 成 以 公
相对而言,不溶性砷(铝 型 砷、铁 型 砷、钙 型 砷 和 闭 蓄 型
砷)生物利用性较差,危害性相对较弱 [１０].
４ 土壤中镉砷的生物有效性
重金属生物有效 性 是 指 进 入 人 体 并 被 吸 收 重 金 属
其对农作物的毒 害 作 用 影 响 重 大. 镉 和 砷 以 不 同 的 赋
存形态存在,具有不同的迁移特性和生物有效性.
３．
１ 土壤中镉的赋存形态
镉在土壤中的毒性不仅受总镉含量的影响,而且 与
土壤中镉的赋存 形 式 紧 密 相 关. 镉 的 形 态 特 征 是 其 迁
移转化的关键,也是影响植物体内镉富集浓度和转运 效
根据砷与土壤胶体的结合形式,大致可分为水溶 性
生产中各种形式的 砷 也 通 过“三 废”的 形 式 进 入 到 环 境
砷、吸附性砷和不 溶 性 砷 三 类. 其 中,水 溶 性 砷 和 吸 附
中.在农业生产中,过 量 使 用 镉、砷 的 农 药、化 肥、杀 虫
性砷通常合称为可利用砷或有效态砷,具有较高的生 物
基砷 [８].其中有机砷的毒性远小于无机砷,而 无 机 三 价
砷的毒性又 约 是 五 价 砷 的 ６０ 倍 [９]. 在 缺 氧 条 件 下,土
壤中砷的主要赋存 形 态 为 三 价,而 富 氧 环 境 中,五 价 砷
则是其主导形态.
体、玻璃、木材防腐剂 的 生 产 以 及 金 属 砷 和 氧 化 砷 产 品
染使生态环境、农产品质量和人体 健 康 遭 受 潜 在 威 胁. 镉、砷 的 危 害 性 主 要 由 其 生 物 有 效 性 体 现,而 生 物
有效性与镉、砷在土壤中的积累量 和 赋 存 形 态 息 息 相 关. 探 讨 了 农 田 土 壤 中 镉 和 砷 的 来 源、赋 存 形 态、生
物有效性及其主要影响因素.展望了 今 后 相 关 领 域 的 研 究 趋 势,为 进 一 步 探 究 土 壤 中 镉 和 砷 污 染 的 治 理
与修复提供有效参考.
关键词:镉;砷;土壤;赋存形态;生物有效性
文章编号:
１６７４
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９９４４(
２０１９)
１０
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０１０８
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０３
中图分类号:
X１３１．
３ 文献标识码:
A
路、铁路、架桥为中心,呈条状分布的重金属污染带 [５].
１ 引言
镉和砷等重金属元素在地壳中分布广泛,与人类生
活息息相关,并广泛应用于工农业生产活 动 中 [１]. 长 期
和可持续发展的重要内容.
２ 土壤中镉砷的来源
土壤重金属污染来源的影响因素复杂,大致可分为
自然因素和人为 因 素. 自 然 因 素 主 要 是 指 土 壤 母 质 和
土壤形成过程对土壤重金属的影响.然而,人类活动 对
土壤重金属含量 的 影 响 远 大 于 自 然 因 素. 在 工 业 活 动
中,由于矿产开采、煅烧冶炼、金属加工和化学工业的 发
２０１９ 年 ５ 月
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第 １０ 期
镉砷在土壤中的赋存形态及生物有效性研究
贺玉龙
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接触镉和砷等重金属元素将损害人体肾脏、肺、肝脏、骨
骼以及血液和神经系统 [２].我国耕地镉、砷污 染 问 题 也
日益严重,农业部的调查显示,我国受镉、砷等重金属 中
到重 度 程 度 污 染 的 耕 地 面 积 约 ３３８０ 万 hm２ ,占 耕 地 总
面积 的 ２５％ ,并 每 年 导 致 ２５０ 万 t 的 粮 食 减 产 和 超
收稿日期:
２０１９
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作者简介:贺玉龙(
１９９４—),男,硕士研究生,研究方向为土壤重金属污染治理与修复.
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１０００ 亿元的 经 济 损 失 ３ . 由 于 镉、砷 两 种 元 素 性 质 和
赋存形态的差异性,镉污染土壤的治理材料和方法普遍
不适用于砷污染土壤.因 此,能 否 同 时 控 制 镉 － 砷 (
Cd
[]
－As)向 农 作 物 的 转 移,并 安 全 有 效 地 运 用 于 农 业 生
产,是保证我国粮食安全和农业生产安全实现国民健康
率的关键.土壤中镉的形态多种多样,一般可分为水 溶
性镉(离子和络合)和非水溶性镉(化学沉淀和不溶性 络
合).镉在土壤中的形态主要受其自身特性、土壤 类 型、
组成成分和土壤 环 境 条 件 的 影 响. 经 过 不 同 的 吸 附 和
解吸、沉淀和溶解、络合和配位反应作用,金属镉往往 表
现出不同的化学和 生 物 活 性 [６]. 水 溶 性 镉 易 被 植 物 吸
剂,不仅破坏土壤结构,造成土壤养分的大量流失,而 且
利用性,易 被 生 物 特 别 是 农 作 物 所 吸 收,危 害 性 较 大.
导致农产品产量 和 质 量 的 “双 下 降”. 以 含 大 量 重 金 属
元素的饲料饲喂的牲畜,其粪便作为有机肥被广泛应用
于农业生产,长 期 以 来 对 土 壤 造 成 了 严 重 的 重 金 属 污
展,大量的含镉废物 没 有 得 到 适 当 处 理,直 接 排 放 到 环
境中,而用于工业生产的镉及其化合物,如塑料稳定 剂、
镍镉电池 等,也 增 强 了 镉 对 环 境 的 释 放 [４];电 池、半 导
３ 土壤中镉砷的赋存形态
土壤中镉、砷的形 态 对 环 境 中 镉、砷 的 迁 移 转 化 及