土壤重金属
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许多微生物与重金属具有很强的亲合性，能富集多种重 金属。
微生物能够改变金属存在的氧化还原状态，从而降低土 壤中重金属的毒性。 农业生态修复
农业生态修复主要包括两个方面：一是农艺修复措施， 包括改变耕作制度，调整作物品 种，种植不进入食物链的植 物，选择能降低土壤重金属污染的化肥或增施能够固定重金 属的有机肥等措施。
有机肢体属无定形胶体，比表面积大，因此其吸附容量比 无机胶体大。
(2) 重金属的配合作用
土壤中的重金属可与土壤中的各种无机配位体和有机配位 体发生配合作用。重金属的这种配合作用，可提高难溶重 金属化合物的溶解度，同时减弱土壤胶体对重金属的吸附， 因而影响重金属在土壤中的迁移转化。
(3) 土壤中重金的沉淀和溶解
(2) 镉 废水中的镉可被土壤吸附，一般在0一15cm加的土壤
表层累积，15 cm以下含量显著减少。镉在植物各部分的分 布基本上是：根＞叶＞枝的杆皮＞花、果、籽粒。 (3) 铬
铬是人类和动物的必需元素，但高浓度时对植物有害。 土壤中铬主要以三价铬化合物存在，当它们进入土壤后90％ 以上迅速被土壤吸附固定，在土壤中难以再迁移，土壤胶体 对三价铬有强烈的吸附作用，并随pH的升高而增强。 (4) 铜
2、重金属在土壤—植物体系中的累积和迁移
一般来说，进入土壤的重金属，大都停留在它们首先与土壤 接触部位的几厘米之内，可以通过植物根系的的摄取并迁移至 植物体内，也可向土壤下层移动。 (1) 砷
通常砷集中在表土层10cm内，只有在某些情况下可淋洗至 较深土层，如施磷肥可增加砷的移动性。
植物在生长过程中，可从外界环境吸收砷，并且有机态砷被 植物吸收后，可在体内逐渐降解为无机态砷。砷可通过植物根 系及叶片的吸收并转移至体内各部分，砷主要角中在生长旺盛 的器官。不同含砷量小区栽培试验表明，作曲根、茎叶、籽类 含砷员差异很大，如水稻台砷量分布顺序易用根＞茎叶＞谷壳 ＞糙米，呈现自下而上递降的变化规律。
土壤重金属被植物吸附和积累后，并通过食物链富集到人和 动物体内，从而危害人畜健康，引发癌症等疾病，如水俣病、骨 痛病等都是典型例证。
此外，土壤受到重金属污染后还可导致其他生态环境问题。 例如，金属含量较高的污染表土易在风力和水力的作用下分别进 入到大气和水体中，导致大气、地表水、地下水污染和生态系统 退化等其他此生生态问题。
生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新方法。 利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。由 于该方法效果好，易于操作，日益受到人们的重视，成为污 染土壤修复研究的热点。
植物修复技术 是一种利用自然生长或遗传培育植物修复重金属污染土
壤的技术。根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植物 修复技术可分为植物提取、植物挥发和植物稳定三种类型。 （耐金属植物或重金属超累计植物） 微生物修复技术
土壤本身均合有一定量的重金属元素，其中很多是作 物生长所需要的微量营养元素如Mn、Cu、Zn等。污染土 壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和 类金属砷(As)等生物毒性显著元紊及有一定毒性的锌(Zn)、 铜(Cu)、镍(Ni)等元属。
(1) 大气中重金属沉降
大气中的重金属主要来源于工业生产、汽车尾气排放及汽 车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等。它 们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧。大气中的 大多数重金属是经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的。污染 程度随着距城市距离的增大而降低，城市>郊区>农村。
以Cb(OH)2为例，求出离子浓度与pH的关系：
可见，pH下降时，土壤中的重金属镉就会溶解出来，这也是pH降 低时作物容易受害的原因之一。
(4) 氧化还原作用
化还原电位变化，将使土壤溶液中水溶性重金属形态 发生变化，从而影响重金属在土壤中的迁移和对植物的有 效性。
例如，水溶性镉随土壤的氧化还原电位的增大和pH值的 减少而增大，这是由于在低氧化还原条件下镉形成难镕的 CdS，而在较高的氧化还原电位时，可能形成硫酸镉，使 镉对植物的有效性增大。
CS=M（CiￚCBi） 式中,M——每亩耕层土壤重，kg；Ci——为i元素的土壤临 界含量，mg·kg－1；GBi——为i元素的土壤背景值,mg·kg-1。 这时现存容量Csp＝M(Ci—CBl—Cp)。Cp是土壤中人为污染而
增
②土壤动容量 由于土壤是一个开放的物质体系，这种计算是根据污染物
的残留计算出土壤的环境容量。污染物可以进入土壤，也可 以输出。因此，若假定年输入虽为Q，年输出量为Q'，并且 Q>Q’，则残留量为Q-Q’。随着时间的迁移，残留量也 不断地增加，造成积累。残留量(Q-Q')与输入量Q之比，称 之为累积率(K)。若计算几年内土壤污染物累积总量AT(含当 年输入量)，则有，
污染土壤的铜主要在表层累积，井沿土壤的纵深垂直分 布递减，这是由于进入土壤的铜被表层土壤的粘土矿物持留 ，此外，表层土壤的有机质多与铜结合成整合物，使铜不易 向下层移动。
(6) 汞 土壤中汞的污染来自工业污染、农业污染及某些自然因素。
汞的天然释放是土壤中汞的重要来源，农业污染大部分是有机 汞农药污染，工业污染主要是含汞废水、废气、废渣排被而污 染土壤。
重金属的沉淀和溶解作用是土壤中重金属迁移的重要 形式，可以根据溶度积的一般原理，结合环境条件(如pH、 Eh等)了解其变化规律。
例如，在高氧化环境中，Eh较高，钒、铬呈高氧化态， 形成可溶性铬酸盐、钒酸盐等。具有强的迁移能力，而铁、 锰则相反，形成高价难溶性化合物沉淀，迁移能力很低。
pH值更是影响土壤中重金属迁移转化的重要因素。
(4) 污泥施肥 污泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等营养元素，但同 时污泥中也含有大量的重金属,随着大量的市政污泥进入农 田，使农田中的重金属的含量在不断增高。
(5) 含重金属废弃物堆积 含重金属废弃物种类繁多，不同种类其危害方式和污染程 度都不一样。污染的范围一般以废弃堆为中心向四周扩散。
(6) 金属矿山酸性废水污染 金属矿山的开采、冶炼、重金属尾矿、冶炼废渣和矿渣堆 放等，可以被酸溶出含重金属离子的矿山酸性废水，随着 矿山排水和降雨使之带入水环境（如河流等）或直接进入 土壤，都可以间接或直接地造成土壤重金属污染。
AT=Q+QK+QK2+······+QKn 而n年内的污染物残留总量RT(不含当年输入量)则为：
RT=QK+QK2+······+QKn
三、土壤重金属污染的生态危害
以各种化学状态或形态存在的重金属，在进入环境或生态系 统后就会存留、积累和迁移，从而造成各种生态环境危害。
污染土壤中的重金属通过作物根部的吸收进入作物体内，蓄 积到一定程度后会对作物产生毒害。
四、土壤修复技术
1、工程物理法 客土法
主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换 土和深耕翻土与污土混合，可以降低土壤中重金属的含量， 减少重金属对土壤-植物系统产生的毒害，从而使农产品达 到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和 换土则是用于重污染区的常见方法。 淋洗法
土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土 壤液相中去，再把富含重金属的废水进一步回收处理的土壤 修复方法。 电动力学法
二是生态修复，通过调节诸如土壤水分、土壤养分、土壤 pH值和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因子，实现 对污染物所处环境介质的调控。
The End Thank You！
电动力学法是在土壤中插入一些电极,把低强度直流电导 入土壤以清除污染物。
2、 化学修复 施用改良剂
根据土壤缓冲性原理，施用改良剂可降低土壤重金属污 染物的水溶性、扩散性和生物有效性，减轻重金属对生态环 境的危害。 沉淀法
沉淀法是利用一些物质与重金属形成沉淀，来降低土壤 溶液中重金属离子的溶解度，从而有效地降低植物体的重金 属浓度。 3、生物修复
(2) 农药、化肥和塑料薄膜使用
施用含有铅、汞、镉、砷等的农药和不合理地施用化肥， 都可以导致土壤中重金属的污染。 农用塑料薄膜生产应用的热稳定剂中含有Cd、Pb，在大 量使用塑料大棚和地膜过程中都可以造成土壤重金属的污 染。
(3) 污水灌溉 由于城市工业化的迅速发展，大量的工业废水涌入河道， 使城市污水中含有的许多重金属离子，随着污水灌溉而进 入土壤。在分布上，往往是靠近污染源头和城市工业区土 壤污染严重，远离污染源头和城市工业区，土壤几乎不污 染。
总的来说，工业化程度越高的地区污染越严重，市区 高于远郊和农村，地表高于地下，污染区污染时间越长重 金属积累就越多。
二、重金属在土壤环境中的迁移转化
1、影响重金属在土壤中归趋的主要因素：
(1) 土壤胶体对重金属的吸附
土壤胶体对金属离子的吸附能力与金属离子的性质及胶体 种类有关。
金属阳离子价态越高，水合半径越小，越容易被土壤胶体 表面所吸附。有机胶体对金属离子的吸附顺序是：Pb2十 ＞Cu2十＞Cd2十＞Zn2十＞Hg2十。
土壤Байду номын сангаас金属
目录
一、土壤重金属的污染 二、重金属在土壤环境中的迁移转化 三、土壤重金属污染的生态危害 四、土壤修复技术
一、土壤重金属的污染
土壤重金属污染：当进入土壤的重金属元素积累的浓度超 过了作物需要和可忍受程度，而表现出受毒害的症状或作 物生长并未受害，但产品中某种重金屈含量超过标准，造 成对人畜的危害时，才能认为土壤被重金属污染。 1、土壤重金属的来源
汞进入上壤后95%以上能迅速被土壤吸持或固定，这主要 是土壤的粘土矿物和有机质对汞有强烈的吸附作用，因此汞容 易在表层累积，并沿土壤的纵深垂直分布递减。 (7) 铅
土壤中铅的污染主要来自汽油燃烧、冶炼烟尘以及矿山、 冶炼废水等。在矿山、冶炼厂附近土壤含铅量都比较高。在公 路两旁的植物，铅一般累积在叶和根部，花、果部位含量少。
3、土壤环境容量
(1)土壤环境容量：一般将土壤所允许承纳污染物质的最大数量 称为土壤环境容量。 土壤临界容量是确定土壤环境容量的一个很重要的因素，它 在很大程度上决定着土壤的容纳能力。
(2)土壤环境容量的确定 ①土壤静容量：是根据土壤的环境背景位和环境标准的差值来 推算容量的一种简易方法，它是从静止的观点来度量土壤的容 纳能力，可由下式表示：
微生物能够改变金属存在的氧化还原状态，从而降低土 壤中重金属的毒性。 农业生态修复
农业生态修复主要包括两个方面：一是农艺修复措施， 包括改变耕作制度，调整作物品 种，种植不进入食物链的植 物，选择能降低土壤重金属污染的化肥或增施能够固定重金 属的有机肥等措施。
有机肢体属无定形胶体，比表面积大，因此其吸附容量比 无机胶体大。
(2) 重金属的配合作用
土壤中的重金属可与土壤中的各种无机配位体和有机配位 体发生配合作用。重金属的这种配合作用，可提高难溶重 金属化合物的溶解度，同时减弱土壤胶体对重金属的吸附， 因而影响重金属在土壤中的迁移转化。
(3) 土壤中重金的沉淀和溶解
(2) 镉 废水中的镉可被土壤吸附，一般在0一15cm加的土壤
表层累积，15 cm以下含量显著减少。镉在植物各部分的分 布基本上是：根＞叶＞枝的杆皮＞花、果、籽粒。 (3) 铬
铬是人类和动物的必需元素，但高浓度时对植物有害。 土壤中铬主要以三价铬化合物存在，当它们进入土壤后90％ 以上迅速被土壤吸附固定，在土壤中难以再迁移，土壤胶体 对三价铬有强烈的吸附作用，并随pH的升高而增强。 (4) 铜
2、重金属在土壤—植物体系中的累积和迁移
一般来说，进入土壤的重金属，大都停留在它们首先与土壤 接触部位的几厘米之内，可以通过植物根系的的摄取并迁移至 植物体内，也可向土壤下层移动。 (1) 砷
通常砷集中在表土层10cm内，只有在某些情况下可淋洗至 较深土层，如施磷肥可增加砷的移动性。
植物在生长过程中，可从外界环境吸收砷，并且有机态砷被 植物吸收后，可在体内逐渐降解为无机态砷。砷可通过植物根 系及叶片的吸收并转移至体内各部分，砷主要角中在生长旺盛 的器官。不同含砷量小区栽培试验表明，作曲根、茎叶、籽类 含砷员差异很大，如水稻台砷量分布顺序易用根＞茎叶＞谷壳 ＞糙米，呈现自下而上递降的变化规律。
土壤重金属被植物吸附和积累后，并通过食物链富集到人和 动物体内，从而危害人畜健康，引发癌症等疾病，如水俣病、骨 痛病等都是典型例证。
此外，土壤受到重金属污染后还可导致其他生态环境问题。 例如，金属含量较高的污染表土易在风力和水力的作用下分别进 入到大气和水体中，导致大气、地表水、地下水污染和生态系统 退化等其他此生生态问题。
生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新方法。 利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。由 于该方法效果好，易于操作，日益受到人们的重视，成为污 染土壤修复研究的热点。
植物修复技术 是一种利用自然生长或遗传培育植物修复重金属污染土
壤的技术。根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植物 修复技术可分为植物提取、植物挥发和植物稳定三种类型。 （耐金属植物或重金属超累计植物） 微生物修复技术
土壤本身均合有一定量的重金属元素，其中很多是作 物生长所需要的微量营养元素如Mn、Cu、Zn等。污染土 壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和 类金属砷(As)等生物毒性显著元紊及有一定毒性的锌(Zn)、 铜(Cu)、镍(Ni)等元属。
(1) 大气中重金属沉降
大气中的重金属主要来源于工业生产、汽车尾气排放及汽 车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等。它 们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧。大气中的 大多数重金属是经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的。污染 程度随着距城市距离的增大而降低，城市>郊区>农村。
以Cb(OH)2为例，求出离子浓度与pH的关系：
可见，pH下降时，土壤中的重金属镉就会溶解出来，这也是pH降 低时作物容易受害的原因之一。
(4) 氧化还原作用
化还原电位变化，将使土壤溶液中水溶性重金属形态 发生变化，从而影响重金属在土壤中的迁移和对植物的有 效性。
例如，水溶性镉随土壤的氧化还原电位的增大和pH值的 减少而增大，这是由于在低氧化还原条件下镉形成难镕的 CdS，而在较高的氧化还原电位时，可能形成硫酸镉，使 镉对植物的有效性增大。
CS=M（CiￚCBi） 式中,M——每亩耕层土壤重，kg；Ci——为i元素的土壤临 界含量，mg·kg－1；GBi——为i元素的土壤背景值,mg·kg-1。 这时现存容量Csp＝M(Ci—CBl—Cp)。Cp是土壤中人为污染而
增
②土壤动容量 由于土壤是一个开放的物质体系，这种计算是根据污染物
的残留计算出土壤的环境容量。污染物可以进入土壤，也可 以输出。因此，若假定年输入虽为Q，年输出量为Q'，并且 Q>Q’，则残留量为Q-Q’。随着时间的迁移，残留量也 不断地增加，造成积累。残留量(Q-Q')与输入量Q之比，称 之为累积率(K)。若计算几年内土壤污染物累积总量AT(含当 年输入量)，则有，
污染土壤的铜主要在表层累积，井沿土壤的纵深垂直分 布递减，这是由于进入土壤的铜被表层土壤的粘土矿物持留 ，此外，表层土壤的有机质多与铜结合成整合物，使铜不易 向下层移动。
(6) 汞 土壤中汞的污染来自工业污染、农业污染及某些自然因素。
汞的天然释放是土壤中汞的重要来源，农业污染大部分是有机 汞农药污染，工业污染主要是含汞废水、废气、废渣排被而污 染土壤。
重金属的沉淀和溶解作用是土壤中重金属迁移的重要 形式，可以根据溶度积的一般原理，结合环境条件(如pH、 Eh等)了解其变化规律。
例如，在高氧化环境中，Eh较高，钒、铬呈高氧化态， 形成可溶性铬酸盐、钒酸盐等。具有强的迁移能力，而铁、 锰则相反，形成高价难溶性化合物沉淀，迁移能力很低。
pH值更是影响土壤中重金属迁移转化的重要因素。
(4) 污泥施肥 污泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等营养元素，但同 时污泥中也含有大量的重金属,随着大量的市政污泥进入农 田，使农田中的重金属的含量在不断增高。
(5) 含重金属废弃物堆积 含重金属废弃物种类繁多，不同种类其危害方式和污染程 度都不一样。污染的范围一般以废弃堆为中心向四周扩散。
(6) 金属矿山酸性废水污染 金属矿山的开采、冶炼、重金属尾矿、冶炼废渣和矿渣堆 放等，可以被酸溶出含重金属离子的矿山酸性废水，随着 矿山排水和降雨使之带入水环境（如河流等）或直接进入 土壤，都可以间接或直接地造成土壤重金属污染。
AT=Q+QK+QK2+······+QKn 而n年内的污染物残留总量RT(不含当年输入量)则为：
RT=QK+QK2+······+QKn
三、土壤重金属污染的生态危害
以各种化学状态或形态存在的重金属，在进入环境或生态系 统后就会存留、积累和迁移，从而造成各种生态环境危害。
污染土壤中的重金属通过作物根部的吸收进入作物体内，蓄 积到一定程度后会对作物产生毒害。
四、土壤修复技术
1、工程物理法 客土法
主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换 土和深耕翻土与污土混合，可以降低土壤中重金属的含量， 减少重金属对土壤-植物系统产生的毒害，从而使农产品达 到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和 换土则是用于重污染区的常见方法。 淋洗法
土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土 壤液相中去，再把富含重金属的废水进一步回收处理的土壤 修复方法。 电动力学法
二是生态修复，通过调节诸如土壤水分、土壤养分、土壤 pH值和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因子，实现 对污染物所处环境介质的调控。
The End Thank You！
电动力学法是在土壤中插入一些电极,把低强度直流电导 入土壤以清除污染物。
2、 化学修复 施用改良剂
根据土壤缓冲性原理，施用改良剂可降低土壤重金属污 染物的水溶性、扩散性和生物有效性，减轻重金属对生态环 境的危害。 沉淀法
沉淀法是利用一些物质与重金属形成沉淀，来降低土壤 溶液中重金属离子的溶解度，从而有效地降低植物体的重金 属浓度。 3、生物修复
(2) 农药、化肥和塑料薄膜使用
施用含有铅、汞、镉、砷等的农药和不合理地施用化肥， 都可以导致土壤中重金属的污染。 农用塑料薄膜生产应用的热稳定剂中含有Cd、Pb，在大 量使用塑料大棚和地膜过程中都可以造成土壤重金属的污 染。
(3) 污水灌溉 由于城市工业化的迅速发展，大量的工业废水涌入河道， 使城市污水中含有的许多重金属离子，随着污水灌溉而进 入土壤。在分布上，往往是靠近污染源头和城市工业区土 壤污染严重，远离污染源头和城市工业区，土壤几乎不污 染。
总的来说，工业化程度越高的地区污染越严重，市区 高于远郊和农村，地表高于地下，污染区污染时间越长重 金属积累就越多。
二、重金属在土壤环境中的迁移转化
1、影响重金属在土壤中归趋的主要因素：
(1) 土壤胶体对重金属的吸附
土壤胶体对金属离子的吸附能力与金属离子的性质及胶体 种类有关。
金属阳离子价态越高，水合半径越小，越容易被土壤胶体 表面所吸附。有机胶体对金属离子的吸附顺序是：Pb2十 ＞Cu2十＞Cd2十＞Zn2十＞Hg2十。
土壤Байду номын сангаас金属
目录
一、土壤重金属的污染 二、重金属在土壤环境中的迁移转化 三、土壤重金属污染的生态危害 四、土壤修复技术
一、土壤重金属的污染
土壤重金属污染：当进入土壤的重金属元素积累的浓度超 过了作物需要和可忍受程度，而表现出受毒害的症状或作 物生长并未受害，但产品中某种重金屈含量超过标准，造 成对人畜的危害时，才能认为土壤被重金属污染。 1、土壤重金属的来源
汞进入上壤后95%以上能迅速被土壤吸持或固定，这主要 是土壤的粘土矿物和有机质对汞有强烈的吸附作用，因此汞容 易在表层累积，并沿土壤的纵深垂直分布递减。 (7) 铅
土壤中铅的污染主要来自汽油燃烧、冶炼烟尘以及矿山、 冶炼废水等。在矿山、冶炼厂附近土壤含铅量都比较高。在公 路两旁的植物，铅一般累积在叶和根部，花、果部位含量少。
3、土壤环境容量
(1)土壤环境容量：一般将土壤所允许承纳污染物质的最大数量 称为土壤环境容量。 土壤临界容量是确定土壤环境容量的一个很重要的因素，它 在很大程度上决定着土壤的容纳能力。
(2)土壤环境容量的确定 ①土壤静容量：是根据土壤的环境背景位和环境标准的差值来 推算容量的一种简易方法，它是从静止的观点来度量土壤的容 纳能力，可由下式表示：