镉的迁移转化
环境化学论文——重金属迁移转化
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重金属是指密度在4.0以上的约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。砷、硒是非金属元素,但是它们的毒性及某些性质与重金属类似,所以也将砷、硒列入重金属范畴内。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷、还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。
2.1.1.1不同工矿企业对重金属积累的影响
工业过程中广泛使用重金属元素,工矿企业将未经严格处理的废水直接排放,使得它们周围的土壤容易富集高含量的有毒重金属。企业排放的烟尘、废气中也含有重金属,并最终通过自然沉降和雨淋沉降进入土壤。矿业和工业固体废弃物在堆放或处理过程中,由于日晒、雨淋、水洗等,重金属极易移动,以辐射状、漏斗状向周围土壤扩散,固体废弃物也可以通过风的传播而使污染范围扩大。
2.1.2土壤中重金属危害
土壤的重金属污染具有长期性、累积性和不可逆性等特点,一旦污染就很难消除,而且会通过生物链条传递下去,造成不可逆转的影响。重金属进入植物并且累积到一定程度后就会产生毒害症状,表现出生长受到抑制、植株矮小及失绿等现象,导致农作物减产;土壤污染还会影响生长在其上面的农作物的品质,如蔬菜的味道变差、易烂,甚至出现难闻的异味等,还会在农作物体内造成重金属元素的累积污染,严重影响食品安全。土壤中重金属在植物体内积累,通过食物链进入人体,并且富集,危害人体健康,是主要的致癌元凶之一。
2.1.1.3交通运输对土壤重金属污染的影响
交通运输产生的重金属类污染物主要来源于汽车行驶中产生的汽车尾气、轮胎和机械部件磨损污染物、燃料油、润滑油的泄漏及机动车运载货物导致的扬尘,污染元素则主要为Pb、Cu、Zn等元素。它们一般以道路为中心成条带状分布,强度因距离公路、铁路、城市以及交通量的大小有明显的差异。
镉污染,环境化学
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一、影响重金属在土壤—植物体系中迁移的理化性质(一)pHpH的大小显著影响土壤中重金属离子的存在形态和土壤对重金属的吸附量。
由于土壤胶体一般带负电荷,而重金属在土壤中大多以阳离子形式存在,因此,一般来说,土壤pH越低,H+越多,重金属被解吸得越多,其活动性就越强,从而加大了土壤中重金属向生物体内迁移的数量。
如pH=4时,土壤中镉的溶出率超过50%;当pH达到7.5时,镉就很难溶出;pH>7.5时,94%以上的水溶态镉进入土壤中,这时的镉主要以粘土矿物和氧化物结合态及残留态形式存在。
Cd(OH)2 = Cd2+ + 2OH-(Ksp = 2.0×10-14)[Cd2+][OH-]2 = 2.0×10-14[Cd2+] = 2.0×10-14/ 1.0×10-14/ [H+]2log[Cd2+] = 14.3–2pH因此,[Cd2+] 随pH 值的升高而减少.反之,pH 值下降时土壤中重金属就溶解出来,这就是酸性土壤作物受害的原因。
但对部分主要以阴离子状态存在的重金属来说,则正好相反。
(二)土壤质地土壤质地影响着颗粒对重金属的吸附,一般来说,质地粘重的土壤对重金属的吸附能力强,降低了重金属的迁移转化能力。
如小麦盆栽试验结果表明,随着土壤质地的改变,即从砂壤→轻壤→中壤→重壤→粘土,麦粒对汞的吸收率呈规律性减少。
(三)土壤的氧化还原电位土壤的氧化还原电位影响重金属的存在形态,从而影响重金属化学行为,迁移能力及对生物的有效性。
一般来说,在还原条件下,很多种金属易产生难溶的硫化物,而在氧化条件下,溶解态和交换态含量增加。
但以阴离子状态存在的砷的情况正好相反。
对某些重金属来说,在不同的氧化还原条件下,不同价态的化合物的溶解性和毒性显著不同。
以镉为例,CdS是难溶物质,但在氧化条件下CdSO4的溶解度要大很多。
而实验发现镉对水稻生长的抑制与镉的溶解度有关。
(四)土壤中有机质含量土壤中有机质含量影响土粒对重金属的吸附能力和重金属的存在状态,有机质含量较高的土壤对重金属的吸附能力高于有机质低的土壤。
土壤中重金属
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土壤中重金属镉的迁移转化由于土壤的强吸附作用,镉很少发生向下的再迁移而累积于土壤表层,在降水的影响下,土壤表层的镉的可溶态部分随水流动就可能发生水平迁移,进入界面土壤和附近的河流或湖泊而造成次生污染土壤中水溶性镉和非水溶镉在一定的条件下可相互转化,其主要影响因素为土壤的酸碱度氧化- 还原条件和碳酸盐的含量。
与铅铜锌砷及铬等相比较,土壤中镉的环境容量要小得多,这是土壤镉污染的一个重要特点。
铅的迁移转化铅是人体的非必需元素土壤中铅的污染主要来自大气污染中的铅沉降和铅应用工业的三废排放土壤中铅的污染主要是通过空气水等介质形成的二次污染铅在土壤中主要以二价态的无机化合物形式存在,极少数为四价态多以 2)(PbOH、3PbCO或243)(POPb等难溶态形式存在,故铅的移动性和被作物吸收的作用都大大降低在酸性土壤中可溶性铅含量一般较高,因为酸性土壤中的 H+ 可将铅从不溶的铅化合物中溶解出来植物吸收的铅是土壤溶液中的可溶性铅绝大多数积累于植物根部,转移到茎叶种子中的很少。
植物除通过根系吸收土壤中的铅以外,还可以通过叶片上的气孔吸收污染空气中的铅。
铬的迁移转化铬是人类和动物的必需元素,但其浓度较高时对生物有害土壤中铬的污染主要来源于铁铬电镀金属酸洗皮革鞣制耐火材料铬酸盐和三氧化铬工业的三废排放及燃煤污水灌溉或污泥施用等土壤中铬通常以四种化合形态存在,两种三价铬离子3Cr 2CrO,两种六价铬阴离子Cr2O7和Cr2O4其中3)(OHCr的溶解性较小,是铬最稳定的存在形式,而水溶性六价铬的含量一般较低,但六价铬的毒性远大于三价铬的毒性土壤中的有机质如腐殖质具有很强的还原能力,能很快地把六价铬还原为三价铬,一般当土壤有机质含量大于 2 时,六价铬就几乎全部被还原为三价铬[7-9] 由于土壤中的铬多为难溶性化合物,其迁移能力一般较弱,而含铬废水中的铬进人土壤后,也多转变为难溶性铬,故通过污染进入土壤中的铬主要残留积累于土壤表层铬在土壤中多以难溶性且不能被植物所吸收利用的形式存在,因而铬的生物移作用较小,故铬对植物的危害不像 Cd、Hg等重属那么严重有研究结果表明,植物从土壤溶液吸收的铬,绝大多数保留在根部,而转移到种子果实中的铬则很少。
第次镉
![第次镉](https://img.taocdn.com/s3/m/238be04155270722192ef7e0.png)
镉污染的提出与案例
日本痛痛病(itai-itai disease)发生地 痛痛病(itai-itai disease)患者病状
• 土壤、水体中的镉污染主要来自工业、农业所排放的含镉废水及废渣;空气 中的镉污染主要来自含镉矿的开采和冶炼,煤、石油的燃烧以及城市垃圾、 废弃物的燃烧、汽车尾气等均可造成大气镉污染。
镉的背景值
• 在世界范围内,未污染土壤中镉的含量不是很高, 大致在0.01-0.7mg/kg,平均为0.5mg/kg。在中国, 土壤镉的背景值为0.097mg/kg。
24 3.0
样本来源:根据所测的土壤和水源中镉含量,选择重污染区的2个村,其 平均地面水镉含量为0.0117mg/L,农田土壤镉含量为0.8291mg/kg;在非 污染区抽取1个与污染区自然地理状况、生活习惯相近的村作为对照,其 平均地面水镉含量为0.0007mg/L,农田土壤镉含量为0.0115mg/kg;以各 村中年龄≥15岁的全部村民作为调查对象。
镉污染区与非污染区的比较
污染区主要死因/死亡率及死因构成
疾病分类 恶性肿瘤 呼吸系病 脑血管病 损伤和中毒 新生儿病 心脏病 消化系病
死亡率 (1/10万)
105.52 89.11 79.73 72.69 49.90 39.86 23.45
顺位
1 2 3 4 5 6 7
镉污染的来源
{镉的来源
(自然来源)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。
• 生活饮用水中含镉最高容 许浓度为0.01 mg/L (GB5749-85 )
海洋环境中重金属的迁移与转化
![海洋环境中重金属的迁移与转化](https://img.taocdn.com/s3/m/ec325527793e0912a21614791711cc7931b7780e.png)
海洋环境中重金属的迁移与转化重金属是指密度大于等于5g/cm³的金属元素,如汞、铅、铬、镉等。
它们的存在对海洋环境中的生态系统和生物多样性产生了深远的影响。
本文将探讨海洋环境中重金属的迁移与转化机制,以及对环境和生物的潜在影响。
一、重金属的来源重金属的来源多种多样,主要包括工业废水、农业农药、矿产开采和大气沉降等。
这些重金属经过排放和泄漏进入海洋环境,成为海洋系统的潜在污染源。
二、重金属的迁移与转化重金属在海洋环境中经历多种迁移与转化过程。
其中,溶解状态和颗粒态是两种主要形式。
1. 溶解态迁移与转化溶解态重金属主要以有机和无机形式存在于海水中。
其迁移与转化受到溶解度、络合反应、沉降和再悬浮等因素的影响。
有机物的存在会促进重金属的络合形成胶状颗粒,从而影响重金属的生物有效性。
2. 颗粒态迁移与转化颗粒态的重金属主要以悬浮粒子的形式存在。
它们的迁移与转化受到水体运动、沉积作用、颗粒形态和化学性质等因素的影响。
颗粒态重金属可以通过沉降沉积于底栖生物的生境中,进而影响海洋生态系统的结构和功能。
三、环境中重金属的生物效应海洋环境中的重金属对生物产生潜在的毒性影响。
它们可以通过积累和生物放大作用逐级转化,最终进入人体食物链。
重金属对海洋生物的影响主要通过氧化应激、细胞毒性和基因毒性等途径实现。
当海洋生物受到重金属的暴露时,可能引发代谢紊乱、生殖障碍、免疫抑制和发育异常等不良影响。
四、减少重金属污染的方法为了保护海洋环境和生态系统,必须采取有效的措施减少重金属污染的发生和传播。
以下是一些可行的方法:1. 排放控制:建立严格的排放标准,对工业废水和农药进行监测和限制,避免过量排放。
2. 废弃物管理:加强废弃物的分类处理,特别是针对含有重金属的产业废弃物,选择合适的处理技术。
3. 环境监测:建立完善的海洋环境监测网络,对重金属进行实时监测,及时发现异常情况并采取相应的措施。
4. 生态修复:采用生态修复技术,如植物吸附和海洋湿地的建设,有助于减少重金属的迁移和转化。
土壤中主要重金属污染物的迁移转化及治理
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1 土壤 中主要重金属污染物的迁移转
化
1 汞 的迁移 转化 3
汞 是 一 种对 动 植 物 及 人 体无 生 物 学作 用 的有 毒元 素 。土壤 中汞 的重要 特点 是能 以零价 f 质汞 ) 单
吸附还受土壤 的 p H值及土壤中汞的浓度影响。当 土 壤 p 值在 1 H ~8的范 围 内时 ,其 吸附量 随着 p H 值的增大而逐渐增大 ; p 当 H>8 , 时 吸附的汞量基 本不 变 。 11 配位 体对 汞的配 合 一螯合 作用 ._ 3 土 壤 中 配位 体 与 汞 的 配 合 一螯 合作 用 对汞 的 迁移转 化有 较大 的影 响 。O , 一 汞 的配合 作用 H-C1对 可大大 提高 汞化合物 的溶 解度 。土壤 中的腐殖 质对 汞离子有很强的螯合能力及吸附能力 。通过生物小 循环及土壤上层腐殖质的形成 , 并借助腐殖质对汞 的螯合 及 吸 附作用 , 使 土壤 中的汞 在 土壤 上层 累 将
屠存 金
( 商丘职业技术学院, 河南 商丘 160 ) 700
摘 关 键
要: 介绍 了土壤中主要重金属污染物汞 、 、 、 、 镉 铅 铬 砷在土壤 中的主要存 在形式 、 来源 、 迁移及转化 词 : 重金属 ; 污染物 ; 治理方法 文献标识码: A 文章编号: 17 — 4 0 2 1 )4 05 — 3 6 10 6 (0 0 0 — 4 8 0
植物 除 通过 根 系 吸收 土壤 中的铅 以外 , 还可 以通 过 叶片上 的气 孔 吸收污染 空气 中的铅 。 1 铬 的迁移 转化 . 4
土壤 中挥 发进 入 大气 环境 , 而且会 随着 土壤 温 度 的 升高 , 其挥 发 的速 度加 快 。 土壤 中 的金 属汞 可 被植 物的根 系和 叶片 吸收 。 11 土壤胶 体对汞 的 吸附 .. 2 土壤 中 的胶体 对汞 有 强烈 的表 面吸 附 ( 理 吸 物 附 ) 离子 交换 吸附作 用 。从 而使 汞 及其 他微 量 重 和 金 属从被 污染 的水体 中转入 土壤 固相 。土壤对 汞 的
大气中重金属的迁移与转化机制
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大气中重金属的迁移与转化机制随着工业化进程的加速,大气中重金属的排放量也在不断增加。
重金属污染对环境和人类健康产生了严重影响,因此研究重金属在大气中的迁移与转化机制至关重要。
本文将从几个方面介绍这一问题。
首先,重金属在大气中的来源多种多样。
工业生产过程中的大气排放是主要来源之一,例如铅、汞、镉等重金属在燃煤和冶炼过程中会释放出来。
此外,车辆尾气和城市垃圾焚烧等直接排放也会导致重金属进入大气。
另外,土壤和水体中的重金属通过挥发、气溶胶和颗粒物的方式进入大气。
综上所述,重金属在大气中的来源复杂多样,需要针对不同来源采取不同的监测和控制措施。
其次,重金属在大气中的迁移主要通过气溶胶和颗粒物的方式进行。
重金属物质可以与大气中的其他颗粒物结合形成复合颗粒物,而这些颗粒物可以通过降水或沉积作用来迁移到地面。
气溶胶颗粒物的迁移主要受到大气环境因素的影响,例如风速、温度、湿度等。
此外,气溶胶颗粒物对重金属的迁移也具有选择性,不同颗粒物的特性会导致重金属的迁移途径与速率有所不同。
重金属在大气中的转化机制是重要的研究内容之一。
一方面,重金属可以通过化学反应与大气中的其他物质发生转化。
例如,重金属可以与硫酸根、硝酸根等形成络合物,并在此过程中改变其形态和活性。
另一方面,重金属还可以经历生物地球化学过程的影响,例如与生物质燃烧产生的有机物质相互作用。
这些转化过程会对重金属的迁移和毒性产生重要影响,因此需要进一步的研究以更好地了解其机制。
此外,不同季节、地理位置和大气环境条件也会影响重金属在大气中的迁移与转化。
温度、湿度和风速等因素会对气溶胶颗粒物的运动和迁移起到重要调节作用。
此外,大气中的酸碱度也会影响重金属的溶解度和活性。
因此,在开展大气重金属迁移与转化机制的研究时,需要全面考虑这些因素的影响。
在监测与治理重金属污染方面,了解重金属在大气中的迁移与转化机制也具有重要意义。
通过监测大气中的重金属含量和组分,可以更准确地评估其对环境的影响和危害程度。
重金属镉(Cd)在植物体内转运途径研究进展
![重金属镉(Cd)在植物体内转运途径研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/37de2559842458fb770bf78a6529647d27283470.png)
重金属镉(Cd)在植物体内转运途径研究进展宋瑜;马艳华;唐希望;何鑫【摘要】对Cd在植物体内的转运途径进行了综述.二价金属离子与重金属Cd离子竞争特异性离子通道会影响植物对重金属Cd的吸收,这种影响与植物基因型、土壤溶液金属离子的种类和浓度密切相关.重金属Cd在植物根部完成木质部装载后需要通过木质部和韧皮部进行长距离运输,但重金属Cd趋向于在植物根部积累,仅有一小部分会转移运往地上部.Cd的螯合形态对植物耐受性和区域化影响尚待进一步明晰和阐明.【期刊名称】《中国环境管理干部学院学报》【年(卷),期】2019(029)003【总页数】4页(P56-59)【关键词】镉;转运;竞争;区域化;木质部装载;长距离运输【作者】宋瑜;马艳华;唐希望;何鑫【作者单位】河北环境工程学院秦皇岛市农村生态环境重点实验室,河北秦皇岛066102;河北科技师范学院,河北秦皇岛 066004;河北环境工程学院秦皇岛市农村生态环境重点实验室,河北秦皇岛 066102;河北环境工程学院秦皇岛市农村生态环境重点实验室,河北秦皇岛 066102【正文语种】中文【中图分类】X173镉(Cd)是一种有毒重金属,属于植物正常生长、繁殖的非必需元素。
植物在遭受轻度Cd胁迫后会出现叶片枯黄、茎间缩短、根系生物量减少等现象,在遭受重度Cd胁迫时植物体内酶的活性、植物叶片叶绿素含量、光合作用效率都会降低,抑制对养分的吸收甚至引起植物死亡[1]。
植物各器官对重金属Cd的富集能力不同,通常是根>茎>叶>花>果实,重金属Cd可以通过植物生物富集作用进入食物链,对人体造成伤害,如引起慢性中毒和诱发癌症等[2-3]。
重金属Cd对植物产生毒害作用的关键在于其被根系吸收并运往地上部,这一系列的过程受到植物自身及其外部环境的影响,如土壤重金属Cd浓度、pH值、温度等。
重金属Cd进入植物根部时势必会受到根部外皮层、皮层、内皮层、木质部、韧皮部的影响,而重金属Cd从根部运往地上部又要通过茎木质部和韧皮部,直到进入叶片。
镉污染
![镉污染](https://img.taocdn.com/s3/m/82c24bc0bb4cf7ec4afed0f3.png)
浅析镉在土壤中的污摘要:本文综述了土壤中镉污染的来源与危害,以及其在土壤中的存在形态和迁移转化规律,并着重介绍了镉的污染治理方法。
关键词:镉;土壤;迁移;形态;治理前言:镉是具有强毒性的重金属元素之一,而土壤又是食物链镉的重要来源,当人为因素使土壤镉显著增加时,食物链中的镉就会增加并将对人体健康产生影响。
虽然在土壤中镉的本底值比其它重金属低得多,但它是对人体健康威胁最大、影响最广的一种微量元素。
长期以来,国内外对镉污染及其环境行为十分关注。
1.镉污染来源(1)自然的镉主要来源于岩石和矿物中的本底值。
镉与铅锌矿、煤矿、磷矿有最密切的正相关关系,能在铅锌矿、含煤岩系、含磷地层周围形成镉元素高值区。
(2)人为来源的镉丰要来源于工业“三废”和含镉肥料大量施用。
工业废气是造成空气镉污染的主要来源,在偏远地区的空气中镉的含量一般低于1.Opg/mL,但在工业区周围的大气中镉的含量较高。
较高含量的镉通过降雨或沉降进入土壤,在土壤中积累。
工业废水灌溉:镉在电镀、颜料、镍镉电池工业、电视显像管制造中的应用非常广泛,随着采矿、冶炼和电镀工业的不断发展,大量的含镉废水排入河流中,用于灌溉必污染土壤。
大量的工业固体废弃物的堆积、农田施用污染的污泥、长期施用一些含镉的农用化肥也必然会造成镉在土壤中的大量沉积,造成土壤中镉的总帚增加。
2.镉污染的危害由于镉不能被土壤中微生物降解,半衰期超过20年,其污染为不可逆的积累过程;镉又是生物迁移性很强的重金属,极易被植物吸收并累积,超过一定限度不仅严重影响作物的产量、品质,而且可食部分极易通过食物链在人体内积累并危害人体健康。
镉是植物生长的非必需元素,当镉进入植物体内并积累达到一定程度时,植物就会表现出毒害症状,通常会出现生长迟缓、植株矮小、退绿、产量下降、质量下降等。
对人类而言,镉对人体健康的危害主要是污染土壤中的镉可以通过食物链进入人体造成严重的危害。
镉被人体吸收后主要分布在肝与肾中,与低分子蛋白质结合成金属蛋白。
镉的迁移转化
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镉一般在土壤表层0~15cm处积累。
在土壤中,镉主要以CdCO3,Cd(PO4)2,Cd(OH)2的形态存在,其中以CdCO3为主,尤其在碱性土壤中。
镉在土壤-植物系统中的迁移转化1.2.1镉在土壤环境中的存在形态镉在土壤中以水溶性镉和非水溶性镉两种形式存在。
水溶性镉常以简单离子或简单配离子的形式存在,如Cd2+、CdCl+,CdSO3,石灰性土壤中还有CdHCO3+。
非水溶性镉主要为CdS、CdCO3及胶体吸附态镉等。
其中,镉在旱地土壤中以CdCO3、Cd3(P04)2和Cd(OH)2的形态存在,并以CdCO3为主,尤其是在pH值>7的石灰性土壤中更以CdCO3居多;CdCO3形成的反应为Cd2++CO2+H2O=== CdCO3+2H+lgK=-6.07可导出土壤中为–lg[Cd2+]=-6.07+2pH+lg[CO2]可见旱地土壤中Cd2+浓度与pH呈负相关。
而镉在淹水土壤中则多以CdS的形态存在。
由于土壤对镉的吸附能力很强,土壤中呈吸附交换态的所占比例较大。
但土壤胶体吸附的镉一般随pH值的下降其溶出率增加,当pH=4时,溶出率超过50%,而当pH=7.5时,交换吸附态的镉则很难被溶出。
1.2.2镉的迁移转化由于土壤的强吸附作用,镉很少发生向下的再迁移而累积于土壤表层。
镉一般在土壤表层0~15cm处积累。
大多数土壤对镉的吸附率为80%~95%。
不同土壤吸附顺序为:腐殖质土>重壤土壤>壤质土>砂质冲积土。
因此镉的吸附与土壤中胶体的性质有关。
在降水的影响下,土壤表层的镉的可溶态部分随水流动就可能发生水平迁移,进入界面土壤和附近的河流或湖泊而造成次生污染。
土壤中水溶性镉和非水溶镉在一定的条件下可相互转化,其主要影响因素为土壤的酸碱度、氧化一还原条件和碳酸盐的含量。
1.2.3镉的生物迁移土壤中的镉非常容易被植物所吸收。
土壤中镉的含量稍有增加,就会使植物体内镉的含量相应增高。
模块一 重金属在土壤中的迁移转化规律
![模块一 重金属在土壤中的迁移转化规律](https://img.taocdn.com/s3/m/eb79651576c66137ee0619a1.png)
模块一 污染物的迁移转化规律
砷的迁移转化
含砷废水
土壤表层:大部分以难容性化合物存在 微气在 生条土 物件壤 下嫌 , 二甲基砷
难溶性As2S3 累积在土壤的表层 生物体内
砷结合的有机基团越多,其毒性越小。无机砷毒性最大,甲 基砷、二甲基砷毒性较弱,而砷甜菜碱、砷胆碱几乎无毒性。
模块一 污染物的迁移转化规律
模块一 污染物的迁移转化规律
(二)重金属在土壤中迁移转化
1.镉 土壤环境中的存在形态:
水溶性镉:Cd2+、CdCl+、CdSO4, CdHCO3+.
非水溶性镉: CdS(水田)、CdCO3(旱地)及胶体吸附 态镉 注意:土壤对镉的吸附能力很强,土壤中呈吸附交换态的镉所 占比例较大。土壤胶体吸附的镉一般随pH值的下降其溶出率 增加,当pH= 4时,溶出率超过50%,而当pH= 7.5时,交换吸附态的 镉则很难被溶出。
3.铬
铬在土壤中的存在形式: 两种三价铬离子Cr3+和CrO2-,两种六价铬阴 离子Cr2O72-和CrO42-. 大部分以Cr(OH)3形式存在。Cr(OH)3的溶 解性较小,是铬最稳定的存在形式,而水溶性六 价铬的含量一般较低。
模块一 污染物的迁移转化规律
铬的迁移转化
含铬废水 土壤表层:以Cr(OH)3等难容性化合物 存在,小量以可溶性六价铬存在
腐 殖 质
Cr6+还原成Cr3+ 累积在土壤的表层 生物体内
模块一 污染物的迁移转化规律
4.砷
砷是类金属元素,但是我们通常把它当作重金
属(从环境污染效应来看)来研究。
在土壤中的存在形态:以正三价和正五价存
在于土壤环境中.其存在形式可分为水溶性砷、吸附
土壤中镉的赋存行为及迁移转化规律研究进展
![土壤中镉的赋存行为及迁移转化规律研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/9d122dd050e2524de5187e12.png)
形式 并存 于锌矿 中 ,如 闪锌矿 (n ) Z S 、菱 锌矿 (n O ) 异极矿 (  ̄rO ) 锌铁矿 (n ne 4 Z C 3、 H S 4、 i ZM F ̄ ) O
它重金属低得多 , 但它是对人体健康威胁最大 、 影
响最广的一种微量元素。长期以来 ,国内外对镉
污染及其环境行 为十分关注 。
l 环境 中的镉及镉 污染来源
收稿 日期 :05—0 20 8—2 3 基金项 目: 圉家重点基础研 究发展规 剐(7 ) 目(04 B 15 1 93项 20G 4 80 )
Байду номын сангаас
和固家“ 十五 ” 重点科 技玻关项 目(o3A I 20B 64 A—1—0) 0 2责助
区域是 否遭受污染 的标准。
卜 有 锌矿 、铜 广- 色金属冶炼 锌 矿 _ 一铅■ .
0 1 m。 5a 5c 1 m以下 含 量 明显 减少 。曹 淑萍 研
卜-电镀、颜料、台金、电池等工业 _ .
镉污染来源——
卜工和活水溉 }叠霞肥潺磷 碧污盒 业生、灌肥
AND TRANS ol ATI I P oN D S LS oI
L U i ,GAO n—h ,S I L ・ Xi ua ONG n —y ‘ IF Cu i,L a— s e g , h n
r . n e i c ne& Tcnl yBi g,Bq g 10 8 ,hn ; U i ̄t o i c 1 v y fS e eho g e n o e/ 00 3 C i n a
土壤中主要污染物及其迁移转化
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精品课件
理想土壤的成分体积比例
土壤的形成过程
(1)岩石风化过程
形成疏松的成土母质
(2)低等植物着生过程
形成原始土壤
(3)高等植物生长过程
形成成熟土壤
精品课件
裸露的 风化作用 成土母质
微生物
土壤污染的特点
1.隐蔽性和滞后性 2.累积性和地域性 3.不可逆转性 4.治理难而周期长
土壤污染特点:一旦污染,难于消除
精品课件
中国土地污染形势严峻
精品课件
精品课件
4.2土壤污染的危害
1直接导致严重的经济损失——农作物的污染、 减产。
仅以土壤重金属污染为例, 全国每年就因重金属污染而减产粮食 1000 多万吨,另外被重金属污染的粮食 每年也多达 1200 万吨,合计经济损失 至少200 亿元。
土壤环境
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世界土壤污染状况
1977 美 纽约州 拉夫运河污染事故 引起美国对污染关注 颁布超级基金法,加强污染场地管理 2000年,荷兰、奥地利、西班牙 投入大量资金欧元用于恢复被污染土地
2002年,德国有128000hm2土地遭污染 2004年,欧盟形成一份土壤监测协议 日本最早发现和重视土壤污染 1970年 《农地土壤污染防治法》,并对污染土壤进行修复
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(4)农药属非极性有机化合物,在水中的溶解度很低, 各种农药在等体积水和空气中的溶解量的比值作为衡 量各种农药扩散性能的指标, 当比值<1×104时,农药主要是以气态挥发的形 式扩散, 当比值>3×l04时,则以水体扩散为主。
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(5)土壤中农药的淋溶,主要取决于它们在水中的溶 解度。溶解度大的农药,淋溶能力强,在土壤中的迁移 主要以水扩散形式进行。
镉在土壤-植物系统中的迁移转化及其影响因素
![镉在土壤-植物系统中的迁移转化及其影响因素](https://img.taocdn.com/s3/m/44102588680203d8ce2f24fd.png)
大量野外调查及实验研究证明,缺锌条件下,植物极易吸收和积累土壤中的Cd[10~12]。而在土壤中尤其是这些缺锌的土壤中施加Zn,则会明显地降低植物对Cd的吸收和积累。Oliver等[12]在澳大利亚南部的临界缺锌和严重缺锌的土壤中施加Zn肥,生长的小麦子粒Cd的质量分数比未施Zn的降低了约50%。McLaughlin等[13]对马铃薯生长的土壤增加有效Zn质量分数,结果大大降低了马铃薯块茎中Cd的积累。McKenna等[14]对莴苣和菠菜的研究表明,Zn不仅抑制其根系对Cd的吸收,还阻止Cd通过木质部从根部向地上部的运输。最近我们进行的小麦盆栽实验结果也显示,土壤Cd质量分数在15~50 mg/kg范围内,随着Zn水平的提高,小麦幼苗中的Cd的质量分数逐渐降低,尤以最高质量分数的Zn(1000 mg/kg)对Cd的吸收抑制最为显著。同时,在1000 mg/kg Zn质量分数下,随着Cd质量分数的升高,植物体内的Zn质量分数也逐渐降低,二者表现为相互拮抗[15]。在其它许多植物中也都证实了Zn对Cd的拮抗作用,如加Zn可以减少Cd在亚麻、硬质小麦、大麦、玉米、水稻、萝卜、番茄等作物和蔬菜中的积累。
镉在土壤植物系统中的迁移转化及其影响因素土壤镉污染标准土壤镉污染土壤镉含量影响人口迁移的因素尿素在土壤中的转化影响学习迁移的因素影响迁移的客观因素有影响迁移的主要因素影响土壤的因素
镉在土壤-植物系统中的迁移转化及其影响因素
赵中秋1,朱永官2,蔡运龙1*
1.北京大学环境学院,北京100871;2.中国科学院生态环境研究中心,北京100085
1 土壤理化性质
1.1 pH值
土壤中重金属的生物有效性及其对生物的毒性主要依赖于重金属自由离子的活性也就是土壤中可溶性或可交换的金属的质量分数,而非这种重金属的总质量分数[4~6]。土壤pH值是土壤所有参数中影响Cd形态和有效性的最重要因素[6, 7]。土壤中Cd的有效性即Cd在土壤中的化学形态和吸附解吸行为很大程度上受土壤pH值的调节。提高土壤pH值,土壤胶体负电荷增加,H+的竞争能力减弱,使重金属被结合得更牢固,多以难溶的氢氧化物或碳酸盐及磷酸盐的形式存在,Cd的有效性就大大降低了[7]。最近Murray和McBride[6]提出了植物吸收Cd的模型,其模型表明土壤pH值对Cd的有效性的影响十分重要。因此在许多受Cd污染的酸性土壤地区,撒施石灰石提高土壤pH值以降低Cd的有效性是治理Cd污染的一项有效措施。
重金属污染物的迁移与转化机制
![重金属污染物的迁移与转化机制](https://img.taocdn.com/s3/m/1006bf7230126edb6f1aff00bed5b9f3f90f721f.png)
重金属污染物的迁移与转化机制近年来,随着人类活动不断扩大与加剧,环境污染问题日益严重,其中尤以重金属污染问题引人关注。
重金属污染物一旦进入环境,往往难以清除,对环境与人类健康带来的影响持久而深远。
因此,了解重金属污染物的迁移与转化机制对污染防治具有重要意义。
重金属污染物的种类与来源多样,在不同的环境条件下表现出不同的迁移与转化行为。
一般来说,重金属污染物的迁移过程可分为金属与固体物相之间的转移和金属在水体中的迁移两种形式。
重金属污染物的迁移路径包括大气沉降、水体输送、土壤迁移、植物吸收等方式。
而在不同的迁移路径中,不同的环境因素也会对重金属污染物的迁移与转化产生重要影响。
在土壤中,重金属污染物的迁移与转移机制多种多样。
重金属污染物的迁移路径均发生在土壤中的孔隙中,但不同重金属污染物的在孔隙中的迁移速率各不相同,导致重金属污染物对地下水、地表水等水质的污染程度不同。
同时,土壤pH值、粘土矿物、有机质等因素也会对重金属污染物的迁移和转移起到重要作用。
此外,土壤微生物对重金属的迁移转化也有着重要的影响。
在水体中,重金属污染物的迁移与转移受到水动力学、水化学、环境因素等影响。
一些研究表明,重金属离子在水体中的迁移速率与离子的电荷、离子半径、水体中pH值等因素密切相关。
水动力学因素则与水体流速、底质粗糙度、沉积物物性等因素息息相关。
在植物中,重金属污染物会进入植物体内,成为植物的一部分。
对于不同的植物,在吸收重金属污染物方面也存在差异。
了解植物对重金属污染物的吸收能力和利用方式,对于选择合适的植物采取植物修复技术有着重要作用。
在重金属污染物的迁移与转移过程中,不同的防治措施对于不同环境下的重金属污染物的防治效果也存在差异。
包括生物修复、化学修复、物理修复等在内的多种技术体系都可以用于重金属污染物的治理。
综上所述,重金属污染物的迁移与转化机制十分复杂,需要了解不同的污染物种类、不同污染环境下的迁移与转化规律及影响因素,以及不同防治手段的优劣势和适用范围。
农田土壤镉污染现状与治理方法研究进展
![农田土壤镉污染现状与治理方法研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/ec5226cae43a580216fc700abb68a98271feacca.png)
农田土壤镉污染现状与治理方法研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展,重金属污染问题日益严重,其中镉污染问题尤为突出。
镉是一种有毒的重金属元素,对环境和生物体具有极大的危害。
农田土壤作为人类食物生产的重要基地,其镉污染问题不仅影响农作物的产量和质量,还通过食物链对人类健康构成潜在威胁。
因此,研究农田土壤镉污染现状与治理方法具有重要意义。
本文旨在全面综述农田土壤镉污染的现状、来源、危害以及治理方法的研究进展。
通过收集和分析相关文献和数据,阐述农田土壤镉污染的现状和趋势,揭示镉污染的主要来源和危害。
重点介绍现有的农田土壤镉污染治理方法,包括物理、化学和生物修复技术等,并分析其优缺点和适用条件。
展望农田土壤镉污染治理的未来研究方向和发展趋势,为农田土壤镉污染的防治提供科学依据和技术支持。
通过本文的综述,期望能够为相关部门和决策者提供决策参考,推动农田土壤镉污染治理工作的深入开展,为保障农产品质量安全和人类健康做出贡献。
二、农田土壤镉污染现状农田土壤镉污染问题日益严重,成为全球性的环境问题。
镉是一种有毒的重金属元素,长期存在于土壤中会对农作物的生长和品质产生负面影响,进而威胁人类的食物安全和健康。
在全球范围内,工业排放、城市污水灌溉和化肥农药的滥用是农田土壤镉污染的主要来源。
中国作为世界上最大的农业国之一,农田土壤镉污染问题尤为突出。
在过去的几十年里,随着工业化和城市化的快速发展,大量的工业废水、废气未经处理就直接排放,导致农田土壤受到严重的镉污染。
农业活动中的化肥和农药过量使用,也加剧了土壤镉污染的程度。
据相关统计数据显示,中国部分地区农田土壤镉含量已超过国家标准的数倍甚至数十倍,严重制约了农业生产和生态环境的质量。
农田土壤镉污染不仅影响农作物的产量和品质,还会通过食物链进入人体,对人类的健康构成潜在威胁。
镉在人体内积累过多会导致肾脏、骨骼和消化系统等多个器官受损,甚至引发癌症等严重疾病。
因此,对农田土壤镉污染进行有效的治理和修复,对于保障农业生产和人类健康具有重要意义。
镉
![镉](https://img.taocdn.com/s3/m/fe242f3483c4bb4cf7ecd197.png)
1、物质的理化常数2.对环境的影响一、健康危害侵入途径:吸入、食入。
健康危害:吸入镉燃烧形成的氧化镉烟雾,可引起急性肺水肿和化学性肺炎。
个别病例可伴有肝、肾损害。
对眼有刺激性。
用镀镉器调制或贮存酸性食物或饮料,食入后可引起急性中毒症状。
有恶心、呕吐、腹痛、腹泻、大汗、虚脱、甚至抽摔、休克。
长期吸入较高浓度镉引起职业性慢性镉中毒。
临床表现有肺气肿、嗅觉丧失、牙釉黄色环、肾损害、骨软化症等。
人吸入时的急性中毒可产生肺损害,出现急性肺水肿和肺气肿,以及肾皮质坏死。
在工业接触中,可见到的丙种镉中毒是肺障碍病症和肾功能不良。
在生产环境中大量吸入镉烟尘或蒸气会发生怨性镉中毒,口有金属味,出现头痛、头晕、咳嗽、呼吸困难、恶寒、呕吐和腹泻等,并产生肺炎和肺水肿。
长期摄入微量镉,通过器官组织的积蓄还会引起骨痛病,这种病曾在欧洲出现过,而日本神通川流域由于镉污染引起的骨痛病更是举世皆知的。
在镉污染区镉中毒的诊断要点是:患者尿镉和血镉的浓度高,反映体内镉负荷高;患者有镉中毒的自觉症状和它觉症状,如:全身性疼痛,由于病理性骨折而引起骨骼变形,身躯显著缩短;同时,也出现头痛、头晕、流涎、恶心、呕吐、呼吸受限、睡眠不安等症状。
二、毒理学资料及环境行为镉污染主要平自印染、农药、陶瓷、摄影、矿石开采、冶炼等行业。
镉能在动植物和水生生物体内积蓄,人体镉中毒主要是通过消化道与呼吸道摄入被镉污染的水、空气及食物而引起的。
镉在人体内有积蓄作用,潜伏期可长达10至30年。
迁移转化:大量的研究工作表明,水体悬浮物和水底沉积物对镉表现出较强的亲合力,因此悬浮物和底质沉积物中含镉量很高,可占水体总含量的90%以上。
天然水体中的镉污染物大部分存在于固相。
水生生物有很强的富镉能力。
镉在水体中的迁移能力取决于镉的存在形态和所处的环境化学条件,就其形态而言,迁移能力顺序如下:离子态>络合态>难溶悬浮态。
就环境化学条件而论,酸性环境能使镉的难溶态溶解,络合态离解,因而以离子态存在的镉增多利于迁移。
贵州碳酸盐岩风化成土过程中镉的迁移转化过程与机理研究
![贵州碳酸盐岩风化成土过程中镉的迁移转化过程与机理研究](https://img.taocdn.com/s3/m/b7b1d7e96137ee06eff918e8.png)
贵州碳酸盐岩风化成土过程中镉的迁移转化过程与机理研究贵州是我国西南大面积低温成矿域的主要区域,是金属矿产及包括镉(Cd)在内的多种分散元素的生产基地。
前期相关研究表明碳酸盐岩Cd背景值高及碳酸盐岩风化成土Cd的相对富集,是我国南方喀斯特地区土壤Cd含量高的主要自然因素,但碳酸盐岩风化成土过程中具体Cd的迁移转化过程及机理尚不清楚。
因此,探究碳酸盐岩风化成土过程中Cd的迁移转化对于研究Cd的污染防治提供科学依据和决策基础。
本文选取贵州4条不同岩性不同时代碳酸盐岩发育的风化剖面为研究对象,通过对岩-土界面、土壤剖面样品中主、微量元素分析和环境物理条件的研究,结合Cd富集因子、Cd质量迁移转化系数等探讨了碳酸盐岩风化作用中Cd的地球化学行为,解析了贵州碳酸盐岩风化成土过程Cd的迁移/富集机理。
本次研究取得了如下认识:(1)碳酸盐岩风化成土过程中,Cd相对于上陆壳发生了显著富集:石灰岩富集程度随剖面变化幅度大,富集较大值在土壤剖面中下部;白云岩富集程度随剖面变化波动小,富集较大值在土壤剖面底部。
(2)元素质量迁移系数真实反应了元素的迁入迁出情况。
各个剖面相对于上陆壳富集明显,而通过质量迁移转化因子分析后,实际Cd在碳酸盐岩风化剖面中为“假”富集,真实情况为Cd在各个碳酸盐岩剖面中整体为迁出亏损,基本特征为在剖面下部随着剖面深度的降低,Cd亏损程度增加,而到土壤中上部Cd亏损程度基本保持不边,近乎淋失殆尽。
岩粉层与剖面底部碱性障、黏土矿物的影响可能是导致剖面异常富集的原因。
(3)碳酸盐岩母岩岩性可能一定程度上制约着Cd在岩土界面的迁移:石灰岩在岩土界面亏损程度没有白云岩强烈;对比分析各个碳酸盐岩岩土界面Cd相对于上陆壳富集系数与质量迁移系数可知,两者之间没有明显的线性关系,说明碳酸盐岩岩土界面在风化成土过程中Cd的富集程度不受Cd的迁移影响,Cd的富集与淋失之间没有必然联系。
(4)碳酸盐岩母岩岩性可能一定程度上制约着Cd在土壤剖面的迁移:所研究剖面中石灰岩土壤剖面迁移程度相差大,亏损程度不如白云岩剖面高,在土壤中下部出现突变,绝对富集;所有白云岩土壤剖面Cd元素都显示为明显的亏损,湖潮与大兴土壤剖面Cd元素亏损程度在80%-100%之间;而新浦剖面亏损程度较小。
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镉一般在土壤表层0~15cm处积累。
在土壤中,镉主要以CdCO3,Cd(PO4)2,
Cd(OH)2的形态存在,其中以CdCO3为主,尤其在碱性土壤中。
镉在土壤-植物系统中的迁移转化
1.2.1镉在土壤环境中的存在形态
镉在土壤中以水溶性镉和非水溶性镉两种形式存在。
水溶性镉常以简单离子或简单配离子的形式存在,如Cd2+、CdCl+,CdSO3,石灰性土壤中还有CdHCO3+。
非水溶性镉主要为CdS、CdCO3及胶体吸附态镉等。
其中,镉在旱地土壤中以CdCO3、Cd3(P04)2和Cd(OH)2的形态存在,并以CdCO3为主,尤其是在pH值>7的石灰性土壤中更以CdCO3居多;CdCO3形成的反应为
Cd2++CO2+H2O=== CdCO3+2H+lgK=-6.07
可导出土壤中为–lg[Cd2+]=-6.07+2pH+lg[CO2]
可见旱地土壤中Cd2+浓度与pH呈负相关。
而镉在淹水土壤中则多以CdS的形态存在。
由于土壤对镉的吸附能力很强,土壤中呈吸附交换态的所占比例较大。
但土壤胶体吸附的镉一般随pH值的下降其溶出率增加,当pH=4时,溶出率超过50%,而当pH=7.5时,交换吸附态的镉则很难被溶出。
1.2.2镉的迁移转化
由于土壤的强吸附作用,镉很少发生向下的再迁移而累积于土壤表层。
镉一般在土壤表层0~15cm处积累。
大多数土壤对镉的吸附率为80%~95%。
不同土壤吸附顺序为:腐殖质土>重壤土壤>壤质土>砂质冲积土。
因此镉的吸附与土壤中胶体的性质有关。
在降水的影响下,土壤表层的镉的可溶态部分随水流动就可能发生水平迁移,进入界面土壤和附近的河流或湖泊而造成次生污染。
土壤中水溶性镉和非水溶镉在一定的条件下可相互转化,其主要影响因素为土壤的酸碱度、氧化一还原条件和碳酸盐的含量。
1.2.3镉的生物迁移
土壤中的镉非常容易被植物所吸收。
土壤中镉的含量稍有增加,就会使植物体内镉的含量相应增高。
镉在同一作物的各部位分布是不均匀的,在被镉污染的水田中种植的水稻其各器官对镉的浓缩系数按根>杆>枝>叶鞘>叶身>稻壳>糙米的顺序递减。
不同种类的植物对镉的吸收存在着明显的差异,谷类作物如小麦、玉米、水稻、燕麦和栗子都可通过根系吸收镉,其吸收量依次是玉米>小麦>水稻。
植物在不同的生长阶段对镉的吸收量也不一样,其中以生长期吸收量最大。
镉在植物体内可取代锌,破坏参与呼吸和其他生理过程的含锌酶的功能,从而抑制植物生长并导致其死亡。
与铅、铜、锌、砷及铬等相比较,土壤中镉的环境容量要小得多,这是土壤镉污染的一个重要特点。