土壤重金属Cd迁移规律概述
镉在土壤-植物系统中的迁移转化及其影响因素
对于 Zn-Cd 拮抗作用的机理 国内外也进行了 不少研究 并取得了一定的进展 但目前尚无定论 首先普遍的推测是 Zn 与 Cd 具有极其相似的化学 性质 因此在土壤－植物系统中吸附解吸 迁移转 化及在植物体内的生物代谢过程都具有可取代性 和竞争性 Welch 等[16]通过根系分离技术的实验研 究发现 Zn 抑制 Cd 从一个根区向另一个根区的迁 移 Cakmak 等[17]的进一步利用同位素示踪方法将 109Cd 施于小麦幼苗叶片的顶部 发现 109Cd 在 42 小时内迁移到了幼苗的根部及植株的其它部位 但 随着 Zn 处理质量分数的不同 109Cd 的迁移率不同 随着 Zn 质量分数从 0.1 µmol/L 提高到 5 µmol/L 109Cd 在地上部的重新分配减少了 4.4 倍 同样 向 根部的迁移也被降低 由于木质部运输是由植物叶 片和大气之间的水势差或者是蒸腾作用所驱动的 它的运输方向必然是向上的 所以作者认为处理叶 片上的 109Cd 向根部和植株的其它部位的再分配不 可能是通过木质部传输的 很可能是通过筛管陪伴 细胞的质膜进入韧皮部 然后通过韧皮部传输再以 同样的方式进入根系及其它部位的细胞的 并得出 结论 高质量分数的 Zn 很可能是通过干扰 Cd 从陪 伴细胞向韧皮部的转运而抑制了 109Cd 向根部及其 它部位的迁移 Hart 等[18]也进行了同位素示踪研 究 他们认为 Zn 与 Cd 的吸收和运输过程中可能 共用细胞质上的同一个转运子 二者同时存在时 就会竞争转运子的结合位点 这种转运子也可能存 在于陪伴细胞的质膜上 所以高质量分数的 Zn 可
人体积累的 Cd 的最主要来源是通过食物即农 副产品摄取[1] 而食物中 Cd 主要来源于土壤 世 界上土壤 Cd 污染较为突出 且日趋严重 日本受 Cd 污染的水稻土平均含 Cd 4.99 mg/kg 最高达 68.7 mg/kg 我国农业土壤 Cd 污染也比较普遍 1990 年受 Cd 污染的土壤就已超过 1.3 万 hm2 上海蚂蚁 滨区受 Cd 污染土壤中 Cd 的质量分数平均 21.48 mg/kg 最高达 130 mg/kg 广州郊区老污灌区土壤 Cd 质量分数最高达 228 mg/kg 土壤 Cd 污染主要
不同地质环境条件下土壤中重金属迁移转化规律分析
不同地质环境条件下土壤中重金属迁移转化规律分析土壤是生态系统中的重要组成部分，它不仅是农业生产的基础，也承担着重要的环境功能。
然而，由于人类活动和自然因素的影响，土壤中的重金属含量逐渐增加，对人类健康和生态系统稳定性产生了严重威胁。
因此，研究不同地质环境条件下土壤中重金属的迁移转化规律，对于合理利用土壤资源、保护环境和人类健康具有重要意义。
在不同地质环境下，土壤中重金属的迁移转化规律受多种因素影响。
首先，地质构造和岩石类型决定了土壤中重金属的起源和含量。
不同岩层中的矿石含有不同的重金属元素，当岩石经过风化和侵蚀等过程，矿石中的重金属就会进入土壤中。
例如，富含铁的岩石中的铁和镉、铅等重金属元素可能会被释放到土壤中，而岩石中的铝和钾等元素则一般不容易溶解和迁移。
其次，土壤类型对重金属的迁移转化过程也有重要影响。
不同土壤类型之间的颗粒组成、结构及其化学性质的差异，导致了土壤对重金属的吸附、解吸和迁移能力不同。
例如，粘土质土壤对于重金属的吸附能力较强，而沙质土壤的吸附能力较弱。
此外，土壤pH值、有机质含量、离子交换能力等因素也能影响土壤中重金属迁移转化的过程。
酸性土壤中，重金属与酸性离子结合较多，易溶解于土壤水分中，增加了其迁移转化的风险；而碱性土壤中，重金属一般以沉淀的形式存在，不容易被植物吸收。
此外，土壤水分条件对重金属迁移转化也有一定影响。
水分可以影响土壤中重金属的可溶性，进而影响其活性和可移动性。
干旱条件下，土壤中的重金属往往以团聚体或粘结体的形式存在，对植物吸收不易；而水分过多时，土壤中的重金属元素会随水分的流动而迁移。
生物因素也是影响土壤中重金属迁移转化的重要因素之一。
土壤中的微生物和植物具有一定的生物修复能力，可以通过吸收、转运、和降解等途径减少重金属的残留。
例如，一些具有重金属耐受性的植物，如金合欢、桤木等，可以通过根系吸收土壤中的重金属元素，并将其转运至茎和叶部，从而减少了土壤中的重金属含量。
环境中重金属污染物的迁移与转化研究
环境中重金属污染物的迁移与转化研究重金属污染是当前环境问题中的一大难题，对人类健康和生态环境造成了严重威胁。
为了探索和理解重金属污染物在环境中的迁移与转化规律，科学家们进行了大量的研究。
本文将针对重金属污染物的迁移途径、影响因素以及转化过程展开探讨。
1. 迁移途径重金属污染物在环境中的迁移主要通过以下几种途径：1.1 土壤迁移：重金属通过地下水和土壤孔隙水的流动迁移到地下水中，进而进入河流、湖泊等水体，形成水环境的污染。
1.2 大气迁移：重金属通过颗粒物悬浮在空气中，通过降雨沉降到地表，导致土壤和水体的污染。
1.3 水体迁移：重金属可以直接溶解在水中，通过水流迁移到其他地方，并对水生生物造成直接毒害。
1.4 生物迁移：重金属通过生物体的吸收、积累和迁移，从而进入食物链，对生物体造成间接毒害。
2. 影响因素重金属污染物的迁移与转化受到多种因素的影响，包括但不限于以下几个方面：2.1 pH值：土壤和水体的酸碱度对重金属的迁移和转化有重要影响。
低pH值条件下，重金属更容易释放并迁移至地下水中。
2.2 有机质含量：有机质对重金属的吸附、解吸和转化起着重要作用。
有机质含量高的土壤和水体能够有效地限制重金属的迁移和转化。
2.3 土壤类型：不同类型的土壤具有不同的吸附和保持能力，影响重金属在土壤中的迁移和转化速率。
2.4 温度和湿度：温度和湿度的变化可导致土壤和水体中重金属的溶解度和迁移速率发生变化。
2.5 微生物活动：微生物在环境中的活动可以促进重金属的转化和迁移，包括还原、氧化和沉积等过程。
3. 转化过程重金属污染物在环境中经历多个转化过程，包括溶解、沉降、吸附、解吸、络合等。
这些转化过程对重金属的迁移和生物有效性起着重要作用。
3.1 溶解：重金属在水中可以以溶解态存在，溶解度与温度、酸碱度、络合等因素有关。
溶解态的重金属可以直接对生物体造成毒害。
3.2 沉降：重金属通过颗粒物和悬浮物的沉降进入土壤和水体中，从而影响环境的质量。
土壤中主要重金属污染物的迁移转
土壤中主要重金属污染物的迁移转 化1.1 汞的迁移转化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(单质汞)形式存在，还有无机化合态汞和有机化合态汞 除甲基汞 2Hg Cl 、23)(NO Hg 外，大多数为难溶化合物 甲基汞和乙基汞的毒性在含汞化合物中最强。
土壤中汞的迁移转化比较复杂，主要有如下几种途径 1. 土壤中汞的氧化 - 还原 2. 土壤胶体对汞的吸附3. 配位体对汞的配合 - 螯合作用4. 汞的甲基化作用 1.2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 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。
1.3 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)(Pb OH 、3PbCO或243)(PO Pb 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。
1.4 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和-2CrO ，两种六价铬阴离子 -272O Cr和-24CrO.其中3)(OH Cr 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[10-12]。
土壤中重金属元素的迁移转化规律及其影响因素
土壤中重金属元素的迁移转化规律及其影响因素重金属元素是指原子量大于200的元素，具有毒性、放射性和腐蚀性，它们可以通过空气、水、植物和动物等进入土壤，对生物的健康和环境造成巨大的危害，因此，研究重金属元素在土壤中的迁移转化规律及其影响因素具有重要的意义。
一般来说，重金属元素在土壤中的迁移转化受到多种因素的影响，主要可分为物理因素、化学因素、生物因素和热因素。
首先，物理因素是影响重金属元素迁移转化的重要因素之一。
物理因素主要包括土壤的结构、粒径、含水量、温度和风向等，它们对重金属元素的迁移转化有显著影响。
例如，土壤结构的孔隙结构和尺寸会影响重金属元素的渗透，土壤的温度和含水量也会影响重金属元素的溶解度。
其次，化学因素也是影响重金属元素迁移转化的重要因素，主要包括pH值、离子交换容量、有机质和无机盐等。
pH值是影响重金属元素在土壤中存在形态的主要因素，酸性土壤中重金属元素的溶解度较高，离子交换容量也会影响重金属元素的溶解度，有机质能够结合重金属元素，并将它们沉积到土壤中，减少重金属元素的污染。
第三，生物因素也是影响重金属元素迁移转化的重要因素，主要是植物和微生物等生物因素，及其代谢产物对土壤中重金属元素的迁移转化起着重要的调控作用。
其它重要迁移转化影响因素包括：土壤物理化学性质、土壤水分、温度、pH值、氧化还原电位、土壤结构、土壤可溶性有机物含量以及地表面积等。
其中，土壤物理化学性质是影响重金属迁移转化的主要因素。
相比于粗颗粒，细颗粒更容易吸附重金属元素，而有机质及其表面电荷的存在增加了重金属元素的吸附程度，也就是说，土壤中重金属元素的迁移转化受土壤物理化学性质的影响最大。
另外，土壤水分也是影响重金属元素迁移转化的重要因素。
当土壤水分过多时，重金属元素的溶解度和迁移性增加，从而使重金属元素的迁移转化加速。
然而，当土壤水分过少时，重金属元素的溶解度和迁移性降低，从而使重金属元素的迁移转化减缓。
此外，温度过高会加速重金属元素的迁移转化，而pH值、氧化还原电位等也会影响重金属元素的迁移转化。
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
• 物质的质体流动是由水或土壤微粒或是两者共同作用所致。
• 影响农药在土壤中质体流动的因素： （1）农药与土壤之间的吸附 （2）土壤有机质的含量 （3）土壤黏土矿物的含量 （4）农药的种类
三.土壤中农药的迁移转化
2.非离子型农药与土壤有机质的作用
•农药分为离子型和非离子型农药，应用品种、数量最多的是 非离子型农药，如有机氮、有机磷和氨基甲酸酯等农药。
• 土壤背景值就是指在未受污染的情况下，天然土 壤中的金属元素的基线含量。
二.重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
重金属污染土壤的特点：
1.重金属不被土壤微生物降解，可在土壤中不断积 累，也可以为生物所富集，并通过食物链在人体内 积累，危害人体健康。
2.重金属一旦进入土壤就很难予以彻底的清除。
二.重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
• 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
量消减其使用量，并尽量使用纯品γ-六六六。
三.土壤中农药的迁移转化
3.2有机磷农药（organophosphorpus pesticides，0Ps）
• 不同植物的细胞壁对金属离子的结合能力是不同的； • 细胞壁对金属离子的固定作用不是一个普遍耐性机制。
即：不是所有的耐性植物都表现为将金属离子固定在细 胞壁上。
二.重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
3.酶系统的作用
• 耐性植物中的几种酶的活性在重金属含量增加时仍能 维持正常水平；
• 同时还可以激发另外一些酶，从而使耐性植物在受重 金属污染时保持正常的代谢。
重金属污染物在土壤中迁移规律研究
重金属污染物在土壤中迁移规律研究韩修益【摘要】人为因素是土壤出现重金属污染的主要成因.重金属污染物在土壤中的迁移性较差,滞留时间较长,受重金属污染的大多数微生物不仅难以降解,还会通过水、植物等介质进入食物链,最终影响人类的健康.因此,有必要探讨重金属污染物在土壤中的迁移规律,为后期修复提供理论、方法支撑,从而降低土壤重金属污染物含量.【期刊名称】《中国资源综合利用》【年(卷),期】2018(036)007【总页数】3页(P145-146,150)【关键词】土壤重金属;迁移规律;修复技术【作者】韩修益【作者单位】安徽环境科技研究院股份有限公司,合肥 230088【正文语种】中文【中图分类】X53土壤资源是人类生产生活的重要物质资源，也是经济社会发展的基础，与大气、水等共同构成了人类赖以生存的生物圈。
近年来，我国社会经济快速发展，工业废水、废气、固体废物排放量却日益增加，同时机动车保有量快速增长导致尾气排放量的激增，环境问题成为经济社会可持续发展必须要面对和解决的难题之一。
其中，工业、农业生产所产生的土壤重金属污染尤为引人关注。
土壤重金属污染是指受人类活动影响，土壤中重金属元素含量高于背景值，导致土壤生态环境恶化。
土壤受重金属污染后，重金属元素在土壤中滞留时间较长、迁移性较差，其他生物难以有效对其降解，使得其一旦通过水、植物以及其他介质进入土壤，会造成土壤重金属元素含量超标，进而通过农作物等进入食物链中，最终影响人类的健康。
人为因素是土壤重金属污染产生的主因，如采矿、污水排放、重金属制品（如农药、化肥的过量施用）等，其加剧了土壤重金属污染，导致环境恶化。
农业农村部环保监测系统调查了全国24个省（市）的320个严重污染区土壤，结果发现，农产品污染超标面积占污染区农田总面积的20%，其中有80%属于重金属污染。
全国粮食调查结果表明，重金属铅、铜、汞和砷等超标率占重金属超标农产品的10%。
土壤重金属污染不仅加剧环境污染，也会造成巨大的经济损失。
土壤污染物的分布特征与迁移规律分析
土壤污染物的分布特征与迁移规律分析土壤污染是当今世界所面临的重要环保问题之一。
随着工业化和城市化的快速发展，土地和土壤受到了越来越多的污染。
其中，土壤中的污染物有些是天然因素造成的，但绝大部分却是人类活动的产物。
严重的土壤污染会对生态系统和人类健康产生严重的影响。
因此，了解土壤污染物的分布特征和迁移规律十分有必要。
一、污染物的种类在研究土壤污染物的分布特征和迁移规律之前，我们需要先了解土壤中存在的污染物种类。
土壤污染物的种类主要包括：1. 重金属：包括铅、镉、汞、铬、锰等。
2. 有机物污染物：包括苯、甲苯、二甲苯、氯化烃等。
3. 氮污染物：主要包括氨、硝酸盐等。
4. 磷污染物：主要包括磷酸盐等。
以上污染物的种类虽然不多，但其中的化学成分却极为复杂。
二、污染物的分布特征土壤污染物的分布特征主要包括四个方面：分布面积、深度分布、空间分布和季节变化。
1. 分布面积：土壤污染物的分布面积主要取决于污染源和污染物的性质。
一般来说，工业污染源、城市污染源和交通污染源等会导致土壤污染范围扩大，但农业污染源和自然因素则会限制土壤污染范围的扩大。
2. 深度分布：土壤污染物的深度分布主要受土壤类型和土壤性质的影响。
一般来说，沙质土壤的深度分布较深，而粘土质土壤的深度分布较浅。
同时，土壤层次越深，土壤质量也越低。
3. 空间分布：土壤污染物的空间分布与污染源的距离、污染物的性质、土壤类型、土地利用状况和气候等因素有关。
4. 季节变化：土壤污染物的季节变化主要与气候条件、土壤微生物的活动、降雨等因素有关。
在降雨较多的季节，土壤中的污染物容易被冲刷到地下水中。
三、污染物的迁移规律土壤污染物的迁移规律主要包括三个方面：土壤-植物界面迁移、土壤-水界面迁移和地下水迁移。
1. 土壤-植物界面迁移：植物对土壤中的污染物吸附作用较强，因此，土壤污染物在土壤-植物界面处会产生迁移作用。
植物的吸收作用主要依赖于植株的根系，因此，根系的长度、分布与根系对土壤中污染物的吸收作用有直接关系。
模块一 重金属在土壤中的迁移转化规律
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cd的存在价态
土壤中的镉（Cd）可以存在多种价态，包括+2价和+4价。
在自然环境中，Cd的化学行为主要受其氧化还原状态的控制。
在还原条件下，如淹水土壤中，Cd主要以+2价形式存在，这是因为Cd易于被还原成+2价状态。
在氧化条件下，Cd可以以+4价形式存在。
土壤中的Cd价态对其生物可利用性和环境行为有重要影响。
+2价的Cd更容易被植物根系吸收，而+4价的Cd则相对不活跃，不易被植物吸收。
因此，在评估Cd对环境和生物体的影响时，了解土壤中Cd的存在价态是非常重要的。
为了测定土壤中Cd的形态，科学家们开发了多种提取和分析方法，如BCR（Boliden Process Sequential）四步提取法和Tessier五步提取法。
这些方法可以帮助区分土壤中Cd的不同形态，从而更好地理解Cd在土壤—植物系统中的迁移和转化规律。
在这个过程中，液氮无氧冷冻和冷冻真空干燥等技术被用来保持土壤样品在还原条件下的原始状态，避免Cd 因暴露在空气中而发生氧化。
土壤中重金属元素的迁移转化规律及其影响因素
土壤 中重 金 属 元 素 的迁 移 及 形 态 转 化 主 要 包 括 物 理、 化学 、 生物 等转 变过 程 。 １ ． １ ． １ 土壤 中重 金属 元素 的物 理迁 移 重金 属元 素在 土 壤 溶 液 的作 用 下 ， 发 生 水 平 迁
移会 引起 重金 属污 染 面 积 的 扩 大 ， 而 发 生 自上 而 下 的竖 直运 动 ， 则 会 污染深 层 土壤或 地下 水 ， 同时 随着
３ ． 西北 农林 科技 大学 ， 资源 与环 境学 院 ， 陕西
杨凌
７ １ ２ １ ０ ０ ）
摘要 ： 重金属元素在 土壤 中富集 和迁移 转化 是造成土壤污染 的重要原 因之一 ， 土壤 中的重 金属元素 在不
同的因素影响下进行迁移转化 ， 其 迁移 转化 的机理在于土壤的物理 、 化学 、 生物过程。文章对土壤 中重金属 的 迁 移转化机理及其影响 因素进行 了综述 ， 以期掌握重金属元素进 入土壤 的生 物化学行 为 ， 为 土壤重金属 元素
污染修复提供理论基础 。 关键词 ： 土壤重 金属 ； 迁移转化 ； 影 响因素
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ － ６ ５ ３ ２ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ６ ． ０ ０ ２
中图分类号 ： Ｔ Ｄ ９ ８ ９ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ — ６ ５ ３ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ — ０ ０ ０ ５ — ０ ５
韩 张雄 ， 万 的军 ， 胡建 平 ， 刘 隆 ， 刘 强 ， 倪天 阳
（ １ ． 陕西省矿产资源勘查与综合利用重点实验室 ， 国土资源部西安矿产资源监督检测中心 ， 陕西 ２ ． 中国地质 科学 院水 文地质 和环 境地 质研 究所 ， 河北 石 家庄 ０ ５ ０ ０ ６ １ ； 西安 ７ １ ０ ０ ５ ４ ；
镉在土壤-植物系统中的迁移转化及其影响因素
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。
模块一重金属在土壤中的迁移转化规律课件
发展原位监测技术
利用大数据和人工智 能技术
强化实验室技术和设 备
对策建议
加大对重金属污染土壤的防治力度 推广清洁生产和生态农业 加强宣传和教育
THANKS
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土壤结构
土壤结构（如团聚体、裂片和孔 隙度）会影响重金属的迁移。团 聚体和裂片结构可以限制重金属 的迁移，而孔隙度则增加重金属
的迁移。
土壤水分
土壤水分含量会影响重金属的迁 移。在湿润条件下，土壤水分增
加，重金属的迁移能力增强。
化学迁移
01
土壤pH
02
土壤有机质
03
土壤氧化还原状态
生物迁移
植物吸收 微生物作用 动物携 带
模块一：重金属在土壤中的迁移转 化规律
• 重金属在土壤中的迁移规律 • 重金属在土壤中的转化规律 • 影响重金属迁移转化的因素
• 重金属污染土壤的修复技术 • 重金属在土壤中迁移转化的03
04
05
06
重金属的来源
物理迁移
土壤质地
土壤质地（如沙土、壤土和粘土） 会影响重金属的迁移。例如，重 金属在沙土中的迁移速度比在粘 土中快。
利用对重金属有吸收和富集作用的植物进行修复，如超积累植物。
微生物修复
利用对重金属有降解和转化作用的微生物进行修复。
动物修复
利用对重金属有吸收和转移作用的动物进行修复，如蚯蚓。
未来研究方向
01
深入探究重金属在土壤中的迁移转化机制
02
发展更加灵敏和精确的检测方法
03
加强与其他学科的交叉研究
技术发展展望
溶解与沉淀
溶解
沉淀
吸附与解吸
吸附 解吸
植物吸收与积累
土壤中重金属的迁移和转化
土壤对Cr(VI)的吸附固定能力低，约8.5-36.2% ，进入土壤的Cr(VI)在土壤有机质的作用下很容易 还原成三价。
另一方面，在 pH 6.5 - 8.5 MnO2 起催 化作用，三价铬也可以氧化成 Cr(VI)：
4Cr(OH)2+ + 3O2 + 2H2O → 4CrO42- + 12H+
第二节 土壤中重金属的迁移和转化
一、土壤中的重金属 土壤背景值 土壤本身含有微量的金属元素，其中
很多是作物生长必需的微量营养元素，如 Mn、Zn、Cu等。不同地区土壤中重金属的 种类和含量也有很大差别。
在研究重金属对土壤的污染时首先 要调查各地区土壤重金属含量的背景值。
因此土壤背景值就是指在未受污染 的情况下，天然土壤中的金属元素的基 线含量。
土壤背景值中含量较高的元素 为：
Mn 、 Cr 、 Zn 、 Cu 、 Ni 、 La 、 Pb、Co、 As、Be、Hg、Se、Sc、 Mo(mg/kg)。
土壤中重金属污染
重金属污染土壤的特点：
重金属不被土壤微生物降解，可在土壤中不 断积累，也可以为生物所富集，并通过食物 链在人体内积累，危害人体健康
铅(Pb)
可溶态的含量很低，主要以Pb(OH)2、 PbCO3、PbSO4铅的难溶盐形式存在。
Pb2+可以置换黏土矿物上的Ca2+，在 土壤中很少移动。
植物吸收主要在根部，大气中的铅 可通过叶面上的气孔进入植物体内， 如蓟类植物能从大气中被动吸附高浓 度的铅，现已确定作为铅污染的指示 作物。
第三节 土壤中农药的迁移和转化
如 Zn 可以诱导细胞外膜产生分子量为 60000 – 93000 的蛋白质，并与之键合形成 络合物，使 Zn停留在细胞膜外。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。
铝土矿区土壤中CdPbNi的迁移与富集研究
铝土矿区土壤中CdPbNi的迁移与富集研究近年来，随着工业化进程的不断加速，城市化程度不断提高，大量的废水、废气等工业废弃物被排放到土壤中，导致土壤污染日益加重。
其中，铝土矿区土壤中重金属元素的含量往往更加显著。
在这些铝土矿区中，Cd、Pb、Ni等元素被广泛认为是有害的重金属元素，对生物体产生毒性影响。
因此，研究铝土矿区土壤中Cd、Pb、Ni的动态迁移和富集规律，对于控制重金属元素的污染，保障生态系统和人类健康具有重要意义。
铝土矿区土壤中的Cd、Pb、Ni来源复杂，除了工业污染的排放之外，也可能是自然风化和生物分解作用形成的。
在不同的土壤深度和不同的土壤类型中，Cd、Pb、Ni的含量和分布都存在明显的差异。
研究表明，在铝土矿区中，Cd、Pb、Ni的含量主要分布在土壤的表层，通常在土壤深度为0-20cm的范围内。
而且，Cd、Pb、Ni的含量和分布也与土壤类型密切相关。
例如，在黄壤区的铝土矿区中，Cd、Pb、Ni的含量较高，而在红壤和黑土区中则较低。
Cd、Pb、Ni在铝土矿区土壤中的迁移与富集受多种因素影响。
其中，土壤pH值、土壤有机质含量、离子交换量、土壤结构和风化程度等因素是影响Cd、Pb、Ni迁移的重要因素。
此外，微生物活动和根际促进物种的作用也可能对Cd、Pb、Ni的迁移和富集产生重要影响。
例如，研究表明，当土壤吸附有机质含量增加时，Cd、Pb、Ni的迁移和富集能力会降低。
因此，通过合理管理土壤，调整土壤有机质含量和pH值等因素，可以有效地控制Cd、Pb、Ni的污染程度。
为了掌握铝土矿区土壤中Cd、Pb、Ni的迁移与富集规律，非常有必要进行科学的研究。
具体而言，需要通过采集不同深度和不同类型土壤样品，分析Cd、Pb、Ni的含量和生物有效性，研究Cd、Pb、Ni在土壤中的行为特征，绘制Cd、Pb、Ni在土壤中的垂直分布和空间分布图。
同时，也需要借鉴其他铝土矿区土壤中Cd、Pb、Ni的迁移和富集研究成果，探究影响Cd、Pb、Ni迁移和富集的主要因素。
重金属在土壤中的迁移转化规律
重金属在土壤中的迁移转化规律小伙伴们！今天咱们来唠唠重金属在土壤中的迁移转化规律这事儿。
这可不像咱们想象的那么复杂，只要跟着下面这些步骤走，你就能有个大概的了解啦。
首先呢，咱们得知道重金属是怎么进入土壤的。
这来源可不少呢，像工业排放的污水还有一些含有重金属的废弃物被随意丢弃啥的。
这里我得说一句，这一步看似简单，可千万不能小瞧了！你要是不搞清楚来源，后面很多东西都不好理解。
我每次研究这个的时候，都会多花点时间在这上面，把来源搞得明明白白的。
然后呢，重金属进入土壤之后，就开始它的旅程啦。
它们会在土壤里到处跑，这就是迁移。
在这个过程中，土壤的质地是个很关键的因素。
比如说，如果土壤颗粒比较大，像砂质土壤，重金属就比较容易在里面移动，就好像在宽敞的大路上走似的。
不过呢，如果是黏土质地的土壤，那就像在小胡同里，重金属移动起来就没那么容易了。
这时候你可能会想，这有啥影响呢？影响可大了去了！这会影响到重金属在土壤里分布的范围，还有它可能到达的深度。
接着啊，就是重金属的转化啦。
这一步可有点意思。
土壤里有各种各样的化学物质，这些物质会和重金属发生反应。
比如说，有些金属离子会和土壤里的有机物结合起来，形成一种新的化合物。
这就好像重金属换了一身“衣服”，它的性质也就跟着变了。
我跟你说，这一步我有时候也会搞混，所以一定要仔细点！你是不是也觉得有点绕呢？还有一个不能忽视的就是土壤的酸碱度。
这可太重要了！如果土壤是酸性的，那有些重金属就会变得更加活跃，就像被打了兴奋剂一样，迁移转化的速度可能就会加快。
要是土壤是碱性的呢，那重金属可能就会变得比较“懒”，不太爱动了。
所以在研究重金属在土壤中的迁移转化规律的时候，一定要看看土壤的酸碱度。
这一点真的很重要，我通常会再检查一次，真的，确认无误是关键。
在这个过程中呢，微生物也会来插一脚。
这些小小的微生物可有着大大的能量。
有些微生物能够吸附重金属，让它们固定在一个地方，就像把重金属关在小笼子里一样。
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土壤重金属C d迁移规律概述集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）土壤重金属Cd迁移规律概述引言近年来，随着经济和生产的飞速发展，现代工农业的迅速成长，人口急剧增长，人们的生活水平不断提高，环境污染物的排放与日俱增，环境污染和生态破坏给土壤带来了严重的污染，土壤中重金属积累不断的加剧，而且重金属相对稳定并难降解。
其次工矿企业的发展导致对矿产资源的过度开采使得重金属土壤污染日趋严重，一些地方生产的粮食，蔬菜，水果等食物中的重金属含量超标或接近临界值。
这些农产品的重金属能够通过食物链在人或动物体内富集，成为人类生命健康的潜在威胁，清除土壤中的重金属污染，已经是社会一个十分关注的问题。
2014年4月18日，环保部、国土部两部门联合发布土壤污染状况调查公报。
公报显示，全国土壤总的超标率为16.1%，污染类型以无机型为主，其中排名前三的无机污染物依次为镉、汞、砷。
其中镉的毒性较大，1817年，德国的F．Stromeyer从不纯的中分离出褐色粉，使它与共热，制得镉。
由于发现的存在于锌中，就以含锌的矿石菱的名称Calamine命名它为Cadmium，定为Cd【我国农田土壤镉污染现状及防治对策】。
镉(Cd)是生物毒性最强的重金属元素，在环境中的化学活性强，移动性大，毒性持久，容易对人和周围环境造成极大的危害，会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成症、牙龈或渐成黄圈，对人体具有三致(致病、致癌、致突变)作用【1-2】，能诱发肾衰变、关节炎、癌症等病。
长期食用遭到镉污染的食品，可能导致“”。
世界卫生组织(2003)和美国环保局(1994)规定人体Cd的最大允许摄人量(ADI值)均为1 μg·kg-1·d-1【3】。
20世纪初发现镉以来，镉的产量逐年增加。
镉广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。
镉是炼锌业的副产品，主要用在电池、染料或，它比其它重金属更容易被农作物所吸附。
相当数量的镉通过、废水、废渣排入环境，造成污染。
因此，找到合适的镉污染土壤防控技术是目前研究的热点。
[1]Moreno C J,Moral R，Perrez E A ,et a1．Cadmium accumulation and distribution in cucumber plant[J]．PlantNutr，2000，23(2)：243—250．[2]Moriarty F．Ecotoxicology：the study of pollutants in ecosystems[M]．London，Academic Press，1999：29—35．[3]宋波，陈同斌，郑袁明，等．北京市菜地土壤和蔬菜镉含量及其健康风险分析[J]．环境科学学报，2006，26(8)：1343—1353．2 土壤中镉的主要来源2.1成土母质土壤母质本身含镉量较少，不同母质，母岩形成的土壤其含汞量存在着很大的差异。
据估计，全球每年约1.0×1010t的各种岩石风化成土，在世界范围内一般土壤中镉的含量为0.01～2.00 mg/kg，中值含量为0.35 mg/kg[5] , 日本和英国土壤的镉背景值分别为0.413 mg/kg 和0.62 mg/kg , 我国土壤的镉背景值平均只有0.097 mg/kg[6]。
土壤中镉的来源主要归于自然和人为活动两种来源，来源于岩石和土壤本底值的镉会在土壤中发生一些变化，使其含量出现相对较大的差异【我国土壤镉污染及其修复研究】。
【5】许嘉林,杨居荣.陆地生态系统中的重金属[M].北京:中国环境科学出版社, 1995.[6] 孟凡乔,史雅娟,吴文良.我国无污染农产品重金属元素土壤环境质量标准的制定与研究进展[J] .农业环境保护,2000 , 19(6):356-359.2.2 大气中镉的干湿沉降土壤中的镉有一部分是大气环境沉降下来的，多是周边环境离工厂较近。
大气中镉的来源主要是工业生产，如有色金属的冶炼、煅烧，矿石的烧结，含镉废弃物的处理，包括废钢铁的熔炼，从汽车散热器回收铜，塑料制品的焚化等。
工厂工作是，使其中的含镉废气进入空气中，进入大气的镉的化学形态有、硒、硫化镉和等，主要存在于固体颗粒物中，也有少量的能以细微的气溶胶状态在大气中长期悬浮。
形成的固体颗粒在适宜的环境条件下，就会沉降在周围的土地中，有时会飘散到较远距离沉降【10，11】。
[1O]Lindstrom M．Urban land use influences on heavy metal fluxes and surface sediment concentrations of smalllakes[J]．Water，Air and Soil Pollution，2001，126：363—383．[11]Nicholson FA，Smith SR，Alloway B J，eta1．An inventory of heavy metals inputs to agricultural soils in England and Wales[J]．The Science of the Total Environment，2003，311(123)：205—219．2.3 水体污染源从近年来发表的有关调查研究报告看，我国农田镉污染很多是由于引用工业污水灌溉造成的，在工矿和城郊区，污灌农田无一例外都存在土壤镉污染问题。
【我国土壤镉污染及其修复研究】。
据估计，过去50年中全球排放到环境中的Cd达到2.20×104 t．我国农田土壤镉污染多数是由于引用工业污水灌溉造成的．据1993年中国环境状况公报，全国工业废水的排放量为219.5亿t，污水灌溉农田的面积3.3万km，平均污灌农田年接纳工业污水6645 t/hm 。
根据有关部门的调查统计，目前我国工业企业年排放的未经处理的污水达300～400亿t，用这些工业污水灌溉农田的面积占污灌总面积的45％，造成严重的重金属污染【14】。
何电源等在1987-1990年间对湖南省的农田污染状况进行了调查，结果发现：农田镉污染主要来源于工矿企业排放的废气和废水，在各类镉污染农田中，5％～10％的面积减产严重。
值得注意的是，我国镉污染多数是由于灌溉用水不当造成的，如引用工业污水。
20世纪90年代初，我国污灌农田已扩大到1．4×106hm2，由于引污灌溉，致使6.3×105hm2农田遭受不同程度的污染，而镉污染耕地达1．3×104hm2，土壤镉含量为2.5～23.0mg/kg，其中沈阳张士灌区有1 067 hm2的土壤平均含镉3～7 mg/kg，最高达9.38 mg/kg，在重污染区表层土壤镉含量高出底层土壤几十甚至一千多倍【15】．14]彭星辉，谢晓阳．稻田镉(Cd)污染的土壤修复技术研究进展[J]．湖南农业科学，2007(2)：67—69．[15]王凯荣，张格丽．农田土壤镉污染及其治理研究进展[J]．作物研究，2006(4)：359—374．2.4 农业污染源现代的农业生产中，农药和化肥的使用必不可少，这不仅容易造成土地板结，土质下降等问题，也使得土壤的组成成分发生了变化。
有研究表明，施用磷肥会使土壤中的镉含量大大增加 [5]。
含镉的肥料主要是磷肥和一些含镉生活垃圾, 生活垃圾中镉污染物可以通过人为控制加以解决, 而磷肥的生产以磷矿石为原料, 磷矿石除含有营养元素磷、钾、钙、锰、锌和硼等以外,同时也含有砷、镉、铬和氟等元素, 其中又以镉含量最高。
这里需要指出的是, 在湿法磷肥加工过程中, 磷矿石中大约70%～80%的镉最终会被转移至磷肥中。
从技术上虽然可以将其中的镉除去, 但从生产成本上考虑，包括发达国家在内，目前还没有任何生产厂商采用这些工艺。
我国磷肥生产所需磷矿石以四川、云南和贵州三大磷矿为主, 这三大磷矿镉元素的含量, 平均分别为0.7～4.0 mg/kg。
我国磷矿石中镉元素的含量在世界上属于较低水平, 但由于我国磷矿石普遍含磷量不高, 品位较低, 因此每年要从国外大量进口磷肥。
据西方国家估计，人类活动对土壤的贡献中磷肥占54%～58%, 全球磷肥平均含镉量7 mg/kg，给全球土壤带来66 000 kg的镉[7] ，可见长期施用含镉磷肥会给土壤带来极为严重的污染问题。
【5】任顺荣，邵玉翠，高宝岩，王德芳.长期定位施肥对土壤重金属含量的影响[J].水土保学报.2005,19:96-99【7】高志岭,刘建玲,廖文华.磷肥使用与镉污染的研究现状及防治对策[J].河北农业大学学报,2001,24(3):90-99.随着我国工业的发展，由于化肥、农药和污泥的大量施用，工业废水的排放和重金属的大气沉降的日益增加，农田重金属的含量明显增加，土壤镉污染状况越来越严重．我国镉污染的土壤面积已达20万km，占总耕地面积的1/6【13】．在大田作物中，农产品的主要污染物为重金属类，其中以镉最为突出。
土壤镉污染造成我国水稻、蔬菜等农产品的质量下降，严重威胁人体健康，影响农业可持续发展【3】。
2000年农业部环境监测系统对l4个省会城市2 110个样品的检测表明，蔬菜中重金属镉等污染超标率高达23.5％；南京郊区18个检测点青菜叶样分析表明，镉含量全部超过食品卫生标准，最多超过17倍。
土壤作物受镉污染的地区还有：上海、广东、广西、湖南等地部分地区【18-19】。
因此，如何降低土壤环境中镉含量，减少其对农作物产品的污染，保障生态系统尤其是人类健康已成为土壤植物营养与环境生态交叉领域的国际研究前沿热点和难点．3]宋波，陈同斌，郑袁明，等．北京市菜地土壤和蔬菜镉含量及其健康风险分析[J]．环境科学学报，2006，26(8)：1343—1353．[13]李玉浸．集约化农业的环境问题与对策[M]．北京：中国农业出版社，2001：57—82．【18]利锋．镉污染土壤的植物修复[J]．广东微量元素科学，2004，11(8)：22—26．[19]曾咏梅,毛昆明,李永梅.土壤中镉污染的危害及其防治对策[J]．云南农业大学学报,2005,20(3):360—365．3 重金属元素镉对生态的危害镉是一个相当稀少且分布十分分散的元素，它在陨石中的平均含量是2.4mg/kg，地壳中平均含量是0.2mg/kg，土壤和水体中都有微量镉。
据有关资料湖南省土壤镉的背景值是0.06~0.12mg/kg，但有镉的成矿作用发生及被工业污染的地方，土壤中的镉会高出背景值100余倍到数千倍[5]。
土壤和水体中镉的可溶部分，一般称可溶态或可交换态，它能被植物吸收，且可通过食物链进入人体。
当其超过一定限量时，会对生态环境和人体造成危害。