土壤环境污染

二、土壤污染源
土壤污染源主要分为两大类： 1.人为污染源： ⑴过量施用农药、化肥及污水灌溉等。
⑵城市固体废弃物，阴沟污泥、工矿业废渣等任意 堆积、排放。
⑶大气、水体中的污染物迁移入土壤。 2.自然污染源： 在某些矿床或元素和化合物的富集中心
重金属在土壤中的迁移转化
一、定义
重金属是土壤原有的构成元素，有些是植物、动物和 人必需的营养元素。如Zn、Cu、Mo、Fe、Mn、Co等，但 由于含量的不同，可导致不同的效应，如果含量和有效性 太低生物会表现缺乏症状，但过量就会造成污染事件。
➢ 生物还能大量富集几乎所有的重金属，并通过生物链而进 入人体，参与生物体内的代谢排泄过程
➢ 植物通过根系从土壤中吸收某些化学形态重金属，并将其 在植物体内累积起来。
汞－Mercury
常温下是液态，容易挥发 主要价态三种：0，+1，+2 三种价态随着pH和Eh变化而转化 HgS是还原状态下的主要形态 容易形成HgCl3-、Hg(OH)3-配体 汞在厌氧微生物作用下可甲基化，毒性增大
• 多种重金属中以Pb、Cu和Zn的专性吸附亲 和力最强。
(2)配合效应的影响
有机配体或无机配体通过与金属的配合或螯合作用，改变重金属 在土壤中的溶解度
配体有： 无机配体与重金属的配合作用
有机配体与重金属的配合作用
胡敏酸与金属形成的络合物，一般是难溶性的。 富里酸与金属形成的络合物一般是易溶性的。
Cu2+﹥Pb2+﹥Ni2+﹥Co2+﹥Zn2+﹥Ba2+﹥Rb2+ ﹥Sr2+﹥Ca2+﹥Mg2+﹥Na2+﹥Li2+。
其中 蒙脱石的吸附顺序是：
Pb2+﹥Cu2+﹥Ca2+﹥Ba2+﹥Mg2+﹥Hg2+； 高岭石是：Hg2+﹥Cu2+﹥Pb2+；
带正电荷的氧化铁胶体可以吸附PO43-、VO43-、 AsO43-等。
冶炼和采矿是土壤中重金属的最主要污染源。 土壤中重金属的污染以点源污染为主。重金属一旦进 入土壤后就很难去除。
重金属污染的特点
重金属的污染特点可以归纳为以下几点：
✓ 形态多变： ✓ 金属有机态的毒性大于金属无机态： ✓ 价态不同毒性不同： ✓ 金属羰基化合物常常剧毒 ✓ 迁移转化形式多： ✓ 产生毒性效应的浓度范围低 ✓ 微生物不仅不能降解重金属 ✓ 生物摄取重金属是积累性的 ✓ 对人体的毒害是积累性的。
二、重金属在土壤中的迁移转化
（一）影响重金属在土壤中的迁移转化的因素
• 化学特性 主要有：金属的氧化还原性质；不同形态的沉淀 作用和溶解度；水解作用；金属离子在水中的缔 合和离解；离子交换过程；络合物及螯合物的形 成和竞争；烷基化和去烷基化作用；化学吸附和 解吸作用等
• 生物特性
主要有：金属在生物系统中的富集作用；进入生物链的情 况；生物半衰期的长短；微生物的氧化还原作用；生物甲 基化和去甲基化作用；对生物的毒性及生物转化反应等。
(3)土壤Eh影响
➢ 在Eh大的土壤里（富含游离氧），金属常以 高价形态存在，一般较易沉淀，故较难迁移。如 Fe、Mn、Sn、Co、Pb、Hg等；
➢ 在Eh很小的土壤里的含硫化合物转化为硫化氢存 在，可将金属沉淀为硫化物沉淀，故较难迁移。 相反，在氧化状态下，则使重金属大多以溶解 度较大的硫酸盐形式存在。使其溶解度增大。
如一个７００兆瓦的热电站
1 土壤的汞来源： 每天可排放汞２.５千克。
主要来自于污染灌溉、燃煤、汞冶炼厂和汞制剂厂（仪 表、电气、氯碱工业）的排放。含汞颜料的应用、用汞做 原料的工厂、含汞农药的施用等也是重要的汞污染源。
2 汞在环境中的形态与迁移转化
⑴汞在土壤环境中的形态 土壤中的汞
金属汞 无机结合态汞 有机结合态汞
• 物理特性
• 主要有：金属及其化合物的挥发性；金属颗粒物的吸附 和解吸特性；金属的不同形态在类脂性物质中的溶解性； 金属透过生物膜扩散迁移的性质以及吸收特性等。
• 环境特性
• 主要有：pH、Eh、厌氧条件和好氧条件、有机质含量、 土壤对金属的结合性、环境的胶体化学特性以及气象条件 等。
（二）重金属在土壤中迁移转化的一般规律 1 物理迁移
（2）迁移转化 A 土壤中汞的氧化还原
土壤中的汞以三种价态存在：0，＋1，＋2价。
汞的重要特点：在正常的土壤Eh和pH范围内，汞能以零价(单质 汞)存在于土壤中。金属汞以及汞蒸汽在环境中是普遍存在的。
Hg 2+在含有H2S的还原性条件下，将生成极难溶的硫化汞，因此， 汞主要以HgS的状态残留于土壤中。
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(4)土壤的pH值的影响
➢ 土壤施用石灰等碱性物质后，重金属化合物可与 Ca、Mg、Al、Fe等生成共沉淀。
➢ 金属氢氧化物的溶解度直接受土壤所控制： 对于 MmAn沉淀
增大酸度，使重金属的溶解度增大
降低酸度， 形成羟基络合物沉淀。
生物转化
➢ 金属甲基化或烷基化的结果，往往会增加该金属的挥发性， 提高了金属扩散到大气圈的可能性。
土壤环境污染
一、土壤污染物
重金属：如镉、汞、铬、铜、锌、铅、镍、砷等。
有机物质：其中数量较大而又比较重要的是化学农药， 主要有有机氯，有机磷、有机氮农药等等。此外，还有 洗涤剂、酚和油类等。
氮素和磷素化学肥料。 放射性物质：137铯、90锶等。
病源微生物：肠道细菌、炭疽杆菌、肠寄生、结核杆菌 等。
但是当土壤中氧气充足时，HgS又可慢慢氧化成亚硫酸汞和硫酸汞。 各种形态的汞在一定的条件下可相互转化
思考：绝大部分汞积累在耕作层土壤，不易向深层迁移， 除沙土或土层极薄的耕地以外，汞一般不会通过土壤污 染地下水。
土壤溶液中重金属离子或配离子可以随着水迁 移至地面水或地下水层，
被吸附于矿物颗粒内或被吸附于土壤胶体表面 上的重金属，随土壤中水分的流动而被机械搬迁，
2 化学迁移 (1)土壤胶体的吸附影响。 非专性吸附：非专性吸附又称极性吸附
土壤环境中的粘土矿物胶体带有净负电荷，对金属阳离子 的吸附顺序一般是：
• 专性吸附：重金属离子可被水合氧化物表面牢
固地吸附。因为这些离子能进入氧化物的金属原 子的配位壳中，与-OH配位基重新配位，并通过 共价键或配位键结合在固体表面，这种结合称为 专性吸附(亦称选择吸附)
➢影响专性吸附的因素有：
• 土壤的pH：在土壤通常的pH值范围内，一 般随pH的值的上升而增加。