第13讲 重金属在土壤环境中的迁移转化PPT课件
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重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制and土壤中农药的迁移转化共51页
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机 制and土壤中农药的迁பைடு நூலகம்转化
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机 制and土壤中农药的迁பைடு நூலகம்转化
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
土壤中重金属的迁移转化过程
土壤中重金属的迁移转化过程嘿，朋友！你知道吗，土壤里的重金属就像一群调皮的小精灵，它们的迁移转化过程那可是相当有趣又复杂呢！咱先来说说重金属是怎么在土壤里“溜达”的。
这就好比你在一个大集市里，人群熙熙攘攘，有人从这边走到那边，有人从那头跑到这头。
重金属在土壤里也是这样，它们会随着水流到处“跑”。
水就像是它们的“交通工具”，带着它们从一个地方到另一个地方。
你想想，如果水流得快，那这些重金属是不是就被带得更远啦？还有啊，土壤里的颗粒也能带着重金属“搬家”。
这就像一群小伙伴手拉手一起走，土壤颗粒和重金属紧紧“依偎”着，一起在土壤里移动。
有时候，土壤里的生物也会掺和进来。
比如说蚯蚓，它们在土里钻来钻去，也可能把重金属带到不同的地方。
这难道不像快递员在给重金属“送货”吗？接下来咱再聊聊重金属的转化。
这就像是孙悟空会七十二变，重金属也能变来变去。
有的重金属原本毒性很大，但经过一番变化，毒性可能就减小了。
可有的呢，原本没啥危害，变一变反倒变得危险了。
你说神奇不神奇？比如说，有些重金属在土壤里会和其他物质发生化学反应，就像两个小伙伴一起做游戏，玩着玩着就变成了新的样子。
还有的时候，土壤的酸碱度、氧化还原条件等都会影响重金属的转化。
这就好比天气会影响你的心情一样，环境一变，重金属的“脾气”也跟着变。
再想想，如果土壤被污染得厉害，重金属大量积累，那会怎么样？就像一个班级里调皮捣蛋的孩子太多，整个班级都乱套啦！土壤的质量会下降，种出来的庄稼可能也会受到影响。
这可不是闹着玩的，我们吃的粮食可都从土里来呢！所以说啊，了解土壤中重金属的迁移转化过程太重要啦！这能帮助我们更好地保护土壤，让我们的土地更健康，种出的粮食更安全。
我们可不能让这些调皮的重金属在土壤里“胡作非为”，得想办法管住它们，你说对不对？。
重金属在土壤植物体系中的迁移及其机制and土壤中农药的迁移转化
二.重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
4. 植物对重金属产生耐性的几种机制
1.植物根系的作用
2.重金属与植物的细胞壁结合
3.酶系统的作用
4.形成重金属硫蛋白或植物络合素
二.重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
1.植物根系的作用
• 植物根系通过改变根际化学性状、原生质泌溢等作用 限制重金属离子跨膜吸收。还可以通过形成跨根际的 氧化还原电位梯度和pH梯度等来抑制对重金属的吸收 • 已经证实，某些植物对重金属离子的吸收能力的降低 可以通过根际分泌螯合剂而减少重金属的跨膜吸收
二.重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
3. 主要重金属在土壤中的累积和迁移转化
锌-Zinc
锌是植物、动物和人类必需的营养元素 在还原条件下易形成ZnS 在碱性条件下易形成Zn(OH)2沉淀 酸性土壤溶液中离子态含量高 2ppm 对土壤pH非常敏感
二.重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
土壤湿度是影响非离子型有机物在在土壤中吸附行为的关键 因素之一。
极性水分子和矿物质表面发生强烈的偶极作用，
使非离子性有机物很难占据矿物表面的吸附位，因此 对非离子性有机化合物在土壤表面矿物质上的吸附起 着一种有效的抑制作用。
图4－14说明，随土壤 水分相对含量的增加， 吸附（分配）作用减 弱，当相对湿度在50 ％时，水分子强烈竞 争土壤表面矿物质上 的吸附位，使吸附量 降低，分配作用占主 导地位，吸附等温线 为线性
土壤的 理化性质
金属的种类 浓度 存在形态
植物的种类 生长发育期
复合污染
施肥
pH
土壤质地
氧化还原 电位
有机质 含量
二.重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制 2. 重金属在土壤-植物系统的迁移转化规律
重金属在土壤环境中的迁移转化讲解学习共60页文档
重金属在土壤环境中的迁移转化讲解 学习
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无斯
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无斯
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
重金属在土壤植物体系中的迁移及其机制and土壤中农药的迁移转化
二.重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
4.形成重金属硫蛋白或植物络合素
• 1957年发现，在马的肾脏中发现金属硫蛋白（ MT ）， 能合成MT的细胞对重金属有明显的抗性， MT是动物及 人体最重要的重金属解毒剂 。
• 后来，在植物中发现类MT或植物络合素。其作用是与进 入植物细胞内的重金属结合，使其以不具生物活性的无 毒的螯合物形式存在，降低金属离子的活性，从而减轻 或解除其毒害作用。
3. 主要重金属在土壤中的累积和迁移转化
铜－Copper
• 铜是各种生物的必需微量元素； • Cu2+容易与腐质酸的羧基和羟基发生螯合； • 污染土壤中的铜主要在表层积累，并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吸 附，同时，表层土壤的有机质与铜结合形成螯合物。 • 在植物各部分的积累分布：根>茎、叶>果实。
马拉硫磷 二硫代磷酸酯
H3CO H3CO
S
P
H
SC
H2C
COOC 2H5 COOC 2H5
乐果 二硫代磷酸酯
H3CO H3CO
S
P
S
对硫磷（1605）
H5C2 O
O
P
S O
H5C2
O H2 CC
NH CH 3
NO 2
三.土壤中农药的迁移转化
• 有机磷农药是为取代有机氯农药而发展起来的，但是其毒性 较高，大部分对生物体内胆碱酯酶有抑制作用；
• 六六六较DDT易挥发，可随水蒸发进入大气，造成大气 污染；
• 六六六易溶于水，可从空气或土壤中进入水体，造成水 质污染；
• γ-六六六在各类植物体内积累较少； • 与DDT相比，具有较低的积累性和持久性，但还是应尽
土壤中主要污染物及其迁移转化ppt课件
36
（2）土壤的缓冲性
土壤胶体吸收了许多代换性阳离子，如Ca2+、
Mg2+、Na+等可对酸起缓冲作用，H+和Al3+可对碱起到
缓冲作用。
（3）土壤的氧化还原反应
土壤溶液中普遍存在氧化还原反应。用Eh氧化还
原电位表示。
37
4.2土壤污染
土壤环境背景值：土壤的环境要素在未受到明显污染时，其化 学元素的正常含量，以及环境中能量分布的正常值为环境背景值， 又称作环境本底值。
人们的生产和生活也会产生相当数量的重金属元素，这些 重金属会在不同环境介质中积累。
59
重金属来源（自然源和人为源）
60
61
重金属在土壤中的一般迁移和转化规律
（1）机械迁移和转化
重金属被包含于矿物颗粒或有机胶体内，或被吸附于 无机、有机悬浮物上，随土壤水分流动而被迁移转化。
也有随空气而运动的，如元素汞可转化为汞蒸汽扩散， 也有因其本身比至较大而发生沉淀，或闭蓄于其它无机、 有机沉淀之中。
68
69
2.几种主要重金属在土壤中的迁移转化 （1）汞的迁移转化
70
71
72
（2）镉的迁移转化
73
（3）铬的迁移转化
74
（4）砷的迁移转化
75
（5）铅的迁移转化
76
重金属污染案例
77
78
79
80
4.3.2化学农药对土壤的污染
81
82
83
农药对水生生物毒性
84
土壤中农药迁移
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
（2）土壤的缓冲性
土壤胶体吸收了许多代换性阳离子，如Ca2+、
Mg2+、Na+等可对酸起缓冲作用，H+和Al3+可对碱起到
缓冲作用。
（3）土壤的氧化还原反应
土壤溶液中普遍存在氧化还原反应。用Eh氧化还
原电位表示。
37
4.2土壤污染
土壤环境背景值：土壤的环境要素在未受到明显污染时，其化 学元素的正常含量，以及环境中能量分布的正常值为环境背景值， 又称作环境本底值。
人们的生产和生活也会产生相当数量的重金属元素，这些 重金属会在不同环境介质中积累。
59
重金属来源（自然源和人为源）
60
61
重金属在土壤中的一般迁移和转化规律
（1）机械迁移和转化
重金属被包含于矿物颗粒或有机胶体内，或被吸附于 无机、有机悬浮物上，随土壤水分流动而被迁移转化。
也有随空气而运动的，如元素汞可转化为汞蒸汽扩散， 也有因其本身比至较大而发生沉淀，或闭蓄于其它无机、 有机沉淀之中。
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2.几种主要重金属在土壤中的迁移转化 （1）汞的迁移转化
70
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（2）镉的迁移转化
73
（3）铬的迁移转化
74
（4）砷的迁移转化
75
（5）铅的迁移转化
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重金属污染案例
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4.3.2化学农药对土壤的污染
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农药对水生生物毒性
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土壤中农药迁移
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环境化学13重金属在土壤环境中的迁移转化
lgKº
20.96 15.93 21.05 28.19 26.35 24.08 29.91 16.14 21.83
3、沉淀溶解作用（结合环境Eh、pH等的变化）
（1）Eh 对于Cr、V：Eh↑，形成阴离子状态(酸根)，溶解性↑ 对于Fe、Mn：Eh↑，形成高价难溶化合物
（2）pH 酸度高，则金属离子浓度高
pH条件对土壤中汞的沉淀-溶解过程的效应 1、土壤pH小于2.2时，土壤中汞主要呈溶解状态 2、土壤pH在2.2-3.8时，溶解态的Hg 2+可转化为HgOH+ 3、土壤pH在6.0时，反应向Hg(OH)2沉淀方向转化。
4、氧化还原反应 CdS→ CdSO4 可溶性↑
Cd
ppb
6
pH5
的
浓 度
4
pH8
（3）主要化学形态 （4）分类
CdS CdSO4
可给态；代换态；不溶态
易迁移转化； 可被植物吸收
（5）在植物中的分布趋势
一般规律：根>叶> 枝的杆皮>花果籽实
如水稻：根>茎叶>稻壳>糙米
3、钴（Co） （1）来源 采矿冶炼等过程
（2）分布
主要分布在上层，但被有机物螯合时会向下移动，土壤呈酸性时将 家中淋溶导致土壤垂直侵蚀迁移
perspective [M]. Oxford University Press, 2000 Manahan, S.E. Environmental Chemistry[M]. Lewis publishers (第七
版), 1999
土壤环境化学篇
土壤是自然环境要素的重要组成之一，它是处在岩石 圈最外面的一层疏松的部分，具有支持植物和微生物生长 繁殖的能力，被称为土壤圈。土壤圈是处于大气圈、岩石 圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是联系有机界和无机 界的中心环节。它与地球的直径相比，只不过相当于一张 薄纸，但它是农业生产的基础，是人类生活的一项极其宝 贵的自然资源。土壤还具有同化和代谢外界进入土壤的物 质的能力，所以土壤又是保护环境的重要净化剂。这就是 土壤的两个重要的功能。
重金属镉的迁移转化(精美版)ppt课件
重金属镉的迁移转化
1
引言
刊登在美国《移民与难民研究》杂志上的一份关于“纽约健康和营养 检测调查报告”显示，来自中国大陆的移民血液中铅、镉、汞等重金 属含量高于来自其他亚洲地区的移民。铅比其他亚洲新移民高出44%。
2
重金属的定义
汞、镉、铅、铬以 及类金属砷等生物 毒性显著的重金属
密度大于4.5g/cm3 的金属称为重金属
9
2.重金属镉的来源
镉在自然界中相当稀 少，常伴生于硫化铅、 锌矿特别是闪锌矿 （ZnS）之中。
金属矿的开采和冶炼、 电镀、颜料等是镉的 主要人为来源。
自然来源
人为来源
镉的来源
10
2.1重金属镉的自然来源
镉在自然界为分散元素，并非 矿元素。常伴生于其他有色金 属矿物中，尤其是含锌矿物中， 镉以杂质状态存在。
4 重金属（镉）的迁移转化
5 总结和展望
7
1.重金属镉的定义
镉（Cd）是元素周期表第48号元素， 位于第五周期与锌汞组成的IIB族（锌 分族）属亲硫元素，自然界主要以硫 化物形式存在于闪锌矿中。
镉作为原料或催化剂用于生产塑料、 颜料和试剂；用于镉的抗腐蚀性及耐 摩擦性，也是制造原子核反应堆用控 制棒材料之一。
13
3.重金属镉的危害
表2污染区、非污染区年龄性别死亡率(‰)
年龄组(岁) 男
污染区 女
合计
0～
33.981
88.372
61.75
1～
0.388
0.422
0.404
5～
1.865
0.000
0.975
10～
0.418
01000
0.216
15～
0.745
1
引言
刊登在美国《移民与难民研究》杂志上的一份关于“纽约健康和营养 检测调查报告”显示，来自中国大陆的移民血液中铅、镉、汞等重金 属含量高于来自其他亚洲地区的移民。铅比其他亚洲新移民高出44%。
2
重金属的定义
汞、镉、铅、铬以 及类金属砷等生物 毒性显著的重金属
密度大于4.5g/cm3 的金属称为重金属
9
2.重金属镉的来源
镉在自然界中相当稀 少，常伴生于硫化铅、 锌矿特别是闪锌矿 （ZnS）之中。
金属矿的开采和冶炼、 电镀、颜料等是镉的 主要人为来源。
自然来源
人为来源
镉的来源
10
2.1重金属镉的自然来源
镉在自然界为分散元素，并非 矿元素。常伴生于其他有色金 属矿物中，尤其是含锌矿物中， 镉以杂质状态存在。
4 重金属（镉）的迁移转化
5 总结和展望
7
1.重金属镉的定义
镉（Cd）是元素周期表第48号元素， 位于第五周期与锌汞组成的IIB族（锌 分族）属亲硫元素，自然界主要以硫 化物形式存在于闪锌矿中。
镉作为原料或催化剂用于生产塑料、 颜料和试剂；用于镉的抗腐蚀性及耐 摩擦性，也是制造原子核反应堆用控 制棒材料之一。
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3.重金属镉的危害
表2污染区、非污染区年龄性别死亡率(‰)
年龄组(岁) 男
污染区 女
合计
0～
33.981
88.372
61.75
1～
0.388
0.422
0.404
5～
1.865
0.000
0.975
10～
0.418
01000
0.216
15～
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– 能大量富集几乎所有的重金属，并通过食物链 进入人体，参与生物体内的代谢过程。
8
微生物对重金属的迁移转化的影响
• 某些微生物，如硫酸盐还原菌以及某些藻 类，能够产生多糖、脂多糖、糖蛋白等胞 外聚合物，其大量的阴离子基团，可与重 金属离子结合；
• 某些微生物产生的代谢产物，如柠檬酸、 草酸等是有效的重金属配位、螫合剂。
第三节 土壤中农药的迁移
1
第二节 重金属在土壤—植物体系中 的迁移及其机制
• 土壤含有一定量的重金属元素（Cu、Zn、 Mo、Fe、Mn等） ，其中很多是作物生长 所需要的微量营养元素（酶催重金属元素积累的浓度超过了作物 需要和可忍受程度，表现出受毒害的症状
4
1)土壤胶体对重金属的吸附作用
• 同一类型的土壤胶体对阳离子的吸附
– 阳离子的价态越高，越易被土壤胶体所吸附; – 具有相同价态的阳离子，离子半径越大，越易
被土壤胶体所吸附。
• 土壤中胶体性质对重金属的吸附影响
– 如对Cu2+的吸附顺序为： 氧化锰>有机质>氧化铁>伊利石>蒙脱石>高岭石
• pH值上升，金属离子的吸附量增加。
• 汞在植物各部分的分布：根>茎、叶>籽粒。
14
5) 铅(Pb)
• 土壤中铅主要以Pb(OH)2 、PbCO3和 P铅b含SO量4极固低体;形式存在，土壤溶液中可溶性
• Pb2+可置换黏土矿物上吸附的Ca2+，在土 壤中很少移动。
3
一、土壤-植物系统中重金属的迁移转化
1. 重金属在土壤中的迁移转化 1) 土壤胶体对重金属的吸附作用 2) 土壤中重金属的配合作用 3) 土壤中重金属的沉淀和溶解作用 4) 土壤中重金属的生物转化
2. 主要重金属离子在土壤中的迁移转化
镉(Cd)、钴(Co) 、铬(Cr) 、 砷(As) 、汞(Hg) 、铅(Pb)
• 腐殖质中的富里酸与重金属离子形成的螯合物，溶解度较 大，易于在土壤中迁移。
• 腐殖质中的腐殖酸与重金属形成的螯合物溶解度小，不易 在土壤中迁移。
6
3)土壤中重金属的沉淀和溶解作用
• 重金属化合物的溶解度越高→迁移能力越强。 • pH值↑→重金属离子的溶解度↓→迁移能力↓
• 土壤的氧化还原状况影响重金属的存在形态，使 其溶解度发生变化，从而影响重金属在土壤中的 迁移和对植物的有效性。
13
4) 汞(Hg)
• 汞进入土壤后，95％以上能迅速被土壤吸附或固 定，因此汞也容易在表层累积。
• 植物能直接通过根系吸收汞，汞化合物可能是在 土壤中先转化为金属汞或甲基汞后才被植物吸收。
• 植物吸收和积累汞的顺序：
– 挥发性高、溶解度大 的汞化合物容易被植物吸收。 – 氧化甲基汞>氯化乙基汞>氯化汞>氧化汞>硫化汞
12
3) 砷(As)
• 植物吸收As的难易 水溶性砷>吸附性砷>难溶性砷。
• 环境的pH值、pE值对土壤中溶解态、吸附态和难 溶态砷的相对含量以及砷的迁移能力有很大影响。 一般pH值升高，可显著增加砷的溶解度。
• 水溶性砷和吸附性砷(总称为可溶性砷)，是可被 植物吸收利用的部分。
• 水稻含砷量分布顺序：稻根>茎叶>谷壳>糙米
10
2. 主要重金属离子在土壤中的迁移转化
1) 镉(Cd)
• 镉一般在土壤表层0～15cm处累积，而15 cm以下含量显著减少。
• 在土壤中，镉主要以CdCO3、Cd3(PO4)2及 Cd(OH)2的形态存在，其中以CdCO3为主。
• 土壤对镉的吸附率在80％～95％之间。 • 镉在植物各部分的分布：
根>叶>枝的秆皮>花、果、籽粒。
11
2) 铬(Cr)
• 铬是动物和人必需的元素，但高浓度时对植物有害。 • 土壤中三价铬和六价铬之间能够相互转化。 • 土壤中铬主要以Cr(Ⅲ)存在，进人土壤后，90％以
上迅速被土壤吸附固定，在土壤中难以再迁移。 • 土壤对Cr(Ⅵ)的吸附固定能力较低(8.5%～36.2%)
第四章 土壤环境化学
第一节 土壤的组成与性质 第二节 重金属在土壤—植物体系中的迁移及其机制
一、土壤-植物系统中重金属的迁移转化 二、影响重金属在土壤-植物体系中转移的因素 三、植物对重金属污染产生耐性的机制
1. 研究土壤—植物系统中重金属迁移转化的重要性 2. 重金属在土壤中的迁移转化 四、土壤重金属植物修复技术的原理及应用
➢如，Cd可通过与微生物或它们的代谢产物配位 而被土壤固定。
9
植物根系对重金属的迁移转化的影响
• 植物根系在重金属的胁迫下，可导致分泌 物的大量释放
– 可溶性分泌物，如有机酸、氨基酸、单糖等， 可通过螫合作用和还原作用，或通过改变根系 区域的pH值和氧化还原状况，增加重金属的溶 解性和移动性；
– 不溶性分泌物，如多糖、挥发性化合物，脱落 的细胞组织等则在抵御重金属的毒害作用中起 着重要的作用。
5
2)土壤中重金属的配合作用
• 重金属可与土壤中的无机和有机配位体发生配合作用，影 响着土壤中重金属离子的迁移活性。
• 无机配位体(OH-、Cl-)与重金属的配合作用，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，促进重金属在土壤中的迁移转化。
– 如在土壤表层的土壤溶液中，汞主要以Hg(OH)2和HgCl20形态存在， 而在氯离子浓度高的盐碱土中，则以HgCl5-形态为主。
– 在高氧化环境中，钒、铬呈高氧化态，形成可溶性钒 酸盐、铬酸盐等，具有强的迁移能力，
– 在高氧化环境中，铁、锰形成高价难溶性化合物沉淀， 迁移能力低，对作物的危害也轻。
7
4) 土壤中重金属的生物转化
• 土壤生物（植物、微生物）对重金属的迁 移转化的影响机制
– 通过烷基化、去烷基化、氧化、还原、配位和 沉淀作用转化重金属，并影响它们的迁移能力 和生物有效性(详见第五、六章)。
②或作物生长虽未受害，但产品中某种重金属含 量超过标准，造成对人畜的危害
2
土壤—植物系统重金属污染的特点
• 重金属污染，不但影响植物产量与品质， 而且也影响大气和水环境质量。
• 重金属可为生物所富集并通过食物链而最 终在人体内积累，危害人体健康。
• 重金属不能被土壤微生降解，可在土壤中 不断积累，具有隐蔽性、长期性和不可逆 性的特点。土壤一旦遭受重金属污染，就 难以彻底消除。
8
微生物对重金属的迁移转化的影响
• 某些微生物，如硫酸盐还原菌以及某些藻 类，能够产生多糖、脂多糖、糖蛋白等胞 外聚合物，其大量的阴离子基团，可与重 金属离子结合；
• 某些微生物产生的代谢产物，如柠檬酸、 草酸等是有效的重金属配位、螫合剂。
第三节 土壤中农药的迁移
1
第二节 重金属在土壤—植物体系中 的迁移及其机制
• 土壤含有一定量的重金属元素（Cu、Zn、 Mo、Fe、Mn等） ，其中很多是作物生长 所需要的微量营养元素（酶催重金属元素积累的浓度超过了作物 需要和可忍受程度，表现出受毒害的症状
4
1)土壤胶体对重金属的吸附作用
• 同一类型的土壤胶体对阳离子的吸附
– 阳离子的价态越高，越易被土壤胶体所吸附; – 具有相同价态的阳离子，离子半径越大，越易
被土壤胶体所吸附。
• 土壤中胶体性质对重金属的吸附影响
– 如对Cu2+的吸附顺序为： 氧化锰>有机质>氧化铁>伊利石>蒙脱石>高岭石
• pH值上升，金属离子的吸附量增加。
• 汞在植物各部分的分布：根>茎、叶>籽粒。
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5) 铅(Pb)
• 土壤中铅主要以Pb(OH)2 、PbCO3和 P铅b含SO量4极固低体;形式存在，土壤溶液中可溶性
• Pb2+可置换黏土矿物上吸附的Ca2+，在土 壤中很少移动。
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一、土壤-植物系统中重金属的迁移转化
1. 重金属在土壤中的迁移转化 1) 土壤胶体对重金属的吸附作用 2) 土壤中重金属的配合作用 3) 土壤中重金属的沉淀和溶解作用 4) 土壤中重金属的生物转化
2. 主要重金属离子在土壤中的迁移转化
镉(Cd)、钴(Co) 、铬(Cr) 、 砷(As) 、汞(Hg) 、铅(Pb)
• 腐殖质中的富里酸与重金属离子形成的螯合物，溶解度较 大，易于在土壤中迁移。
• 腐殖质中的腐殖酸与重金属形成的螯合物溶解度小，不易 在土壤中迁移。
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3)土壤中重金属的沉淀和溶解作用
• 重金属化合物的溶解度越高→迁移能力越强。 • pH值↑→重金属离子的溶解度↓→迁移能力↓
• 土壤的氧化还原状况影响重金属的存在形态，使 其溶解度发生变化，从而影响重金属在土壤中的 迁移和对植物的有效性。
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4) 汞(Hg)
• 汞进入土壤后，95％以上能迅速被土壤吸附或固 定，因此汞也容易在表层累积。
• 植物能直接通过根系吸收汞，汞化合物可能是在 土壤中先转化为金属汞或甲基汞后才被植物吸收。
• 植物吸收和积累汞的顺序：
– 挥发性高、溶解度大 的汞化合物容易被植物吸收。 – 氧化甲基汞>氯化乙基汞>氯化汞>氧化汞>硫化汞
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3) 砷(As)
• 植物吸收As的难易 水溶性砷>吸附性砷>难溶性砷。
• 环境的pH值、pE值对土壤中溶解态、吸附态和难 溶态砷的相对含量以及砷的迁移能力有很大影响。 一般pH值升高，可显著增加砷的溶解度。
• 水溶性砷和吸附性砷(总称为可溶性砷)，是可被 植物吸收利用的部分。
• 水稻含砷量分布顺序：稻根>茎叶>谷壳>糙米
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2. 主要重金属离子在土壤中的迁移转化
1) 镉(Cd)
• 镉一般在土壤表层0～15cm处累积，而15 cm以下含量显著减少。
• 在土壤中，镉主要以CdCO3、Cd3(PO4)2及 Cd(OH)2的形态存在，其中以CdCO3为主。
• 土壤对镉的吸附率在80％～95％之间。 • 镉在植物各部分的分布：
根>叶>枝的秆皮>花、果、籽粒。
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2) 铬(Cr)
• 铬是动物和人必需的元素，但高浓度时对植物有害。 • 土壤中三价铬和六价铬之间能够相互转化。 • 土壤中铬主要以Cr(Ⅲ)存在，进人土壤后，90％以
上迅速被土壤吸附固定，在土壤中难以再迁移。 • 土壤对Cr(Ⅵ)的吸附固定能力较低(8.5%～36.2%)
第四章 土壤环境化学
第一节 土壤的组成与性质 第二节 重金属在土壤—植物体系中的迁移及其机制
一、土壤-植物系统中重金属的迁移转化 二、影响重金属在土壤-植物体系中转移的因素 三、植物对重金属污染产生耐性的机制
1. 研究土壤—植物系统中重金属迁移转化的重要性 2. 重金属在土壤中的迁移转化 四、土壤重金属植物修复技术的原理及应用
➢如，Cd可通过与微生物或它们的代谢产物配位 而被土壤固定。
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植物根系对重金属的迁移转化的影响
• 植物根系在重金属的胁迫下，可导致分泌 物的大量释放
– 可溶性分泌物，如有机酸、氨基酸、单糖等， 可通过螫合作用和还原作用，或通过改变根系 区域的pH值和氧化还原状况，增加重金属的溶 解性和移动性；
– 不溶性分泌物，如多糖、挥发性化合物，脱落 的细胞组织等则在抵御重金属的毒害作用中起 着重要的作用。
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2)土壤中重金属的配合作用
• 重金属可与土壤中的无机和有机配位体发生配合作用，影 响着土壤中重金属离子的迁移活性。
• 无机配位体(OH-、Cl-)与重金属的配合作用，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，促进重金属在土壤中的迁移转化。
– 如在土壤表层的土壤溶液中，汞主要以Hg(OH)2和HgCl20形态存在， 而在氯离子浓度高的盐碱土中，则以HgCl5-形态为主。
– 在高氧化环境中，钒、铬呈高氧化态，形成可溶性钒 酸盐、铬酸盐等，具有强的迁移能力，
– 在高氧化环境中，铁、锰形成高价难溶性化合物沉淀， 迁移能力低，对作物的危害也轻。
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4) 土壤中重金属的生物转化
• 土壤生物（植物、微生物）对重金属的迁 移转化的影响机制
– 通过烷基化、去烷基化、氧化、还原、配位和 沉淀作用转化重金属，并影响它们的迁移能力 和生物有效性(详见第五、六章)。
②或作物生长虽未受害，但产品中某种重金属含 量超过标准，造成对人畜的危害
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土壤—植物系统重金属污染的特点
• 重金属污染，不但影响植物产量与品质， 而且也影响大气和水环境质量。
• 重金属可为生物所富集并通过食物链而最 终在人体内积累，危害人体健康。
• 重金属不能被土壤微生降解，可在土壤中 不断积累，具有隐蔽性、长期性和不可逆 性的特点。土壤一旦遭受重金属污染，就 难以彻底消除。