第五章重金属元素在土壤中的化学行为

世界土壤镉含量为 0.01-0.70mg/kg (Lindsy, 1979) 0.1-0.5mg/kg (Wakita et al., 1970) 平均值为0.06mg/kg
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中国不同母质发育土壤Cd含量
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Cd
中 国 一 些 土 壤
背 景 值
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新信息：
中国地质调查局在桂林召开会议(马生明等，2007)，用土壤中元素的全量，以 大宗农作物(水稻、小麦、玉米)为研究对象以绿色或无公害食品卫生标准为判 定基准。将中国区域土壤地球化学评价标准划分为三级，其中：
第一节:镉在土壤中的化学行为
一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡
一级(镉含量<0.15 X 10－6 )：反映的是化学元素自然背景含量状况；以大宗农 作物的绿色食品卫生标准作为判别标准，基本无超标现象。
二级(镉含量在0.15X10－6 ～0.5 X 10－6 )：土壤中元素含量出现一定程度的地 球化学异常，但强度不大；以大宗农作物的绿色食品卫生标准和国家食品卫生 标准作为判别标准，部份农作物中重金属元素含量超出绿色食品卫生标准，但 基本不超出国家食品卫生标准基本现象。
4 DTPA可提取态
将３中的残留物用0.05mol/L DTPA和 0.2mol/L醋酸钠（pH7)混合液提取
5 难溶性有机化合态 将４中的残留物在95℃下，用30%双氧水 消化
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（三）土壤溶液中镉的化学形态
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非石灰性土壤溶液中镉主要形态为Cd2+, CdCl+和CdSO40
石灰性土壤溶液中镉主要形态为Cd2+, CdCl+，CdHCO3+，CdSO40
一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡
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（一）土壤中镉的价态 理论上讲，Cd有三种化合态，０，＋１，＋２ 但是，在土壤pH和Ｅh范围内，土壤中只有一种稳定氧化态+2 所以，土壤中Cd化学反应实际上仅限于二价镉的有关反应．
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（二）土壤中镉的化学形态
不同学者将土壤中镉划分为不同化学形态（陈怀满，2002） Khalid et al. (1980)将土壤镉划分为如下5种化学形态。
1 水溶态
用水提取
2 交换态
将１中的残留物用1mol/L NaOAc提取
3 还原态
将2中的残留物用0.15mol/L 草酸和 0.25mol/L草酸铵混合液提取
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(3)、土壤中CdS的形成
（4-20)
在土壤中当SO42-的浓度为10-3mol/L，pe +pH小于4.74，能够形成CdS 如果是CdCO3而不是土壤－Cd控制着土壤Cd2+的活度，其方程式为 pe + pH = 6.75 + 0.12logSO42- －0.12CO2(g) －0.25pH 在土壤中当SO42-的浓度为10-3mol/L,CO2分压为. 10-2.52大气压时，则上方程可写 pe +1.25pH = 6.69, 当土壤pe +1.25pH 小于6.69, 在土壤中能形成CdS
第二节:镉在土壤中的化学行为
一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡
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第一节:镉在土壤中的化学行为
一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡
在通常施肥条件下，红壤溶液中游离离子态镉占80%. 与红壤比，黄棕壤和黄潮土土壤中Cd2+的比例明显下降，可能是 HCO3-和SO42-的配位作用所致． 在石灰性土壤上还出现少量CdHCO3+，CdHPO40 (熊礼明，1993)
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沈阳张士污灌区土壤中镉化学形态分布（梁彦秋等，2007）
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第一节:镉在土壤中的化学行为
(1)、土壤Cd3(PO4)2稳定性与土壤中磷酸盐浓度和pH有关． (2)、土壤－Cd的活度大约为10-7mol/L。
土壤－Cd -------- Cd2+，log K0 = -7.00 在pH大于7.5时，取决于CO2(g)浓度，其Cd活度被CdCO3所 控制。在CO2浓度为0.003大气压时，每增加１个pH单位，则 Cd2+活度将降低100倍（Street et al. , 1978).
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土壤中镉源： 工业废水排放 燃煤和冶炼 大气沉降 有百度文库和无机肥料 污泥使用 固体废弃物使用（垃圾、农业固废、木材加工废弃物） 等
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第一节:镉在土壤中的化学行为
一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡
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火成岩Cd丰度一般较小，平均约为0.14mg/kg
变质岩中Cd含量为0.42mg/kg 沉积岩中Cd含量最高，平均为1.17mg/kg .
Page and Binghan (1973)总结 发育於火成岩土壤Cd含量大约为0.1-0.3mg/kg 发育於变质岩土壤Cd含量大约为0.1-1.0mg/kg 发育於沉积岩土壤Cd含量大约为0.3-11mg/kg
三级(镉含量>0.5 X10 －6 )：土壤中元素含量出现明显的地球化学异常，以大宗 农作物的绿色食品卫生标准和国家食品. 卫生标准作为判别标准，均有超标现象。
贵州西南地区土壤镉状况（刘应忠等，2007）
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贵州西南地表土壤和松散沉积物中镉地球化学分级图（刘应忠等，2007）
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第一节:镉在土壤中的化学行为
一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡
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含镉矿物水解
Log K0
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由于镉矿物水解，土壤中稳定存在的镉化物应该只有如下三中 Cd3(PO4)2 CdS 土壤－Cd