砷在水体和土壤中迁移转化规律的共性与个性

砷在水体和土壤中迁移转化规律的共性与个性

【摘要】砷是一种有毒元素，对人体有害，通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入体内，会积蓄在人体各个器官部位，从而引发慢性中毒，潜伏期和长达几年甚至几十年。所以，我们到对人经常接触到的水体和土壤中的砷元素进行迁移转化的分析，以便于对砷污染的监测和治理。

【关键词】砷；水体和土壤；迁移转化；共性与个性

0.概述

为了有效地保护和合理地使用水资源和地资源，控制和治理水污染和土壤污染，必须对水体和土壤的质量进行定期的监测，通过监测来掌握其迁移转化规律，为正确保护和治理水体和土壤，提供科学的依据。

砷是人体的非必要元素，元素砷的毒性极低，而砷的化合物均有剧毒，三价砷化合物比其它砷化合物毒性更强。砷是通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入人体。在一般情况下，土壤、水、空气、植物和人体都有微量的砷，对人体不会构成危害。

1.砷在不同的介质中迁移转化规律的分析

砷在水中常备悬浮物吸附而沉淀在底泥中，各种有机物和无机物胶体都可以吸附砷，尤其是铅、铁的氢氧化物对砷有特殊的亲和能力，在酸性条件下，这种吸附能力最强。但当水体中的PH值升到碱性时，分散作用加强，砷又可以离开胶体表面而进入水中。

各种砷的化合物由各种渠道进入水中，其物理行动在很大程度上受水周围环境氧化还原条件的制约。在缓滞水体中，由于表层水处于富氧状态，因此表层水中的三价砷易被氧化成五价砷，并与水中的氢氧化铁生成砷铁沉淀物，沉在底泥中。在深水层中，还原条件下五价砷又可被还原成三价砷，并和硫化物生成硫化砷沉淀物，沉在底泥中，硫化砷可以被微生物分解，生成气态的三甲基砷排入大气。这个过程是水体中砷的主要迁移转化过程。通过这个过程我们可以看出，除人为污染外，水体中砷元素（单质）含量是很低的。

地下水中有机质的含量及微生物的活动，对地下水砷的迁移转化有特殊作用。由于微生物的活动及有机物质的存在，不仅影响硫酸根、硝酸根及硫化氢的存在，还影响地下水的Eh和pH。

由于有机物的沉淀、积累以及分子氧难以向下扩散到达沉积物的孔隙水中，因此在表层与底层之间存在着很大的氧化还原梯度。在密闭很严的深层地下水中，硫酸盐经脱硫细菌作用还原成了H2S，因此地下水含硫酸根极低。此外，由于湖泊、沼泽、河流中水生物、植物的作用，砷被富集在生物体内，在长期的地

质演化时期，众多生物遗体的腐烂，在生物化学作用下容易形成含砷的沉积物。沉积物中的动植物遗体及排泄物——含硫氨基酸经脱氢基过程也生成H2S。在这种环境中H2S促使砷以硫化砷等形式沉淀析出（pH值偏酸），或是先生成亚硫酸盐，再与重金属结合形成难溶的化合物，从而制约地下水中砷的迁移转化。

许多有机酸，如柠檬酸、醋酸、甲酸及腐殖酸等，能促进砷在地下水的迁移。一方面，砷可直接与有机酸官能团结合，随有机酸一起迁移；另一方面，还由于某些有机酸具有还原能力。由于砷处于低价态时具有较高的溶解度，而有机酸的还原作用可以促使它们由高价态向低价态转变。从而提高砷在地下水中的迁移能力。

土壤中的砷大部分为胶体吸附，或和有机物生成络合和螯合，或和磷一样与土壤中的铁、铅、铜离子相结合，形成难溶的化合物，或与铁、铅的氢氧化合物生成沉淀。而水溶性砷只占全量的5%—10%。水溶性砷主要以AS033和ASO43形式存在。土壤的吸附主要来自粘土矿物中的铁、铅氢氧化物，这也说明贴、铅氢氧化物对砷有突出的吸附作用，被吸附的砷1/3为交换态，其它则为固定态。对土壤砷的交换，PH值起着重要作用，PH值高，砷的吸附量减少，水溶性增加，对砷污染的土壤来说危害加重，而土壤中可溶性砷酸和亚砷酸随着EH的变化而变化，土壤在氧化条件下，大部分为砷酸，它易被土壤胶体吸附，增加固定性，对土壤的污染能力减弱，而随着EH的降低砷酸转化成亚砷酸。另外土壤对砷的吸附量与土壤的质地密切相关，通过相同深度取样后分析，不同质地、不同层次发现粘土中砷的含量最高，沙土最低。

2.结论

综上所述，砷在不同介质中迁移转化的分析，我们可以看出砷在水体和土壤迁移变化规律存在着共性与个性。

共性方面：

（1）砷在水体和土壤中都是易被有机或无机的胶体吸附，而铁、铝氢化物，在水体中和土壤中都有突出的吸附能力。

（2）砷在水体和土壤随着pH、EH的变化而有相同的变化。当pH值升高还原条件下，在水体和土壤中的迁移能力和毒性增强。当pH值降低氧化条件下，在水体和土壤中的砷迁移能力和毒性减弱。

（3）砷不论是在水体还是在土壤中，三价砷的化合物毒性大于五价砷。

个性方面：

（1）砷在不同介质中存在的方式不同。

砷在水体中存在的方式比较简单，多以砷酸盐或亚砷酸盐形式存在水中。而

土壤中有两种方式：①在土壤溶液中呈胶体状态，主要是在湿润的土地和酸性肥沃的土壤中。②土壤中的胶体对离子吸附是固体的，它是砷的离子或分子从溶液进入固相的主要方式。

（2）砷在不同介质中迁移转化的形式不同。

砷在水体中一般参加沉淀反应、氧化还原反应，迁移转化比较简单，而砷在土壤中的砷与其所在的环境进行氧化还原以外，还参加与有机物的络合和螯合反应，迁移转化较水体复杂。砷在土壤中的迁移转化的形式有3种：

①机械迁移。

②物化和化学迁移。

③生物迁移。

（3）砷在不同介质中，随着pH、EH的高低对介质污染的程度不同。

砷在土壤中随pH值升高，对砷的吸附量减少，水溶性增加，污染加重，反之污染减弱。而在水体中无论pH、EH的增高与降低，砷对水体的整体污染影响都不大。

（4）砷在不同介质迁移转化能力受不同因素影响。

砷在水体中主要受pH、EH的影响，而砷在土壤中，不但受pH、EH的影响外，还主要受土壤胶体的吸附和重金属的络合和螯合的影响。

3.综上所述

我们了解砷在不同介质迁移转化规律的共性和个性，使我们掌握了砷在水体和土壤中污染的状况以及迁移转化的规律，为以后对砷污染的监测和治理提供了科学的理论依据。

【参考文献】

[1]齐文启.水和废水监测分析方法（第四版）第三篇.北京：中国环境科学出版社，2002，12.

[2]钱金平.环境概论中国建筑工业出版社，1993，12.

[3]王华东，郝春曦，王建.环境中的砷[M].北京：中国环境科学出版社，1992：54-66.

[4]李昌静，卫钟鼎.地下水水质及其污染[M].北京：中国建筑工业出版社，