土壤重金属元素与环境质量doctypepdf.docx
《土壤重金属元素与环境质量doctypepdf.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土壤重金属元素与环境质量doctypepdf.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
土壤重金属元素与环境质量doctypepdf
?
?
?
?
h5__牊__——
——?
~2000
2000
320
3200
10
20
30
40
196019701980199020002010
YearEconomicloss
（109Yuan）醥举例：
贵州汞污染土壤剖面?
__?
CrHgAsPbNiMo
CrHgAsPb
CrCdNiPbCuZn
HgCdPbNiZn
CrCd
Pb
AsCuCd
?
……
_?
l|B傑&Cr
Li
Cu
Pb
Zn
Hg
Cd
Co
As
Ni
100.0
-
20.0
10.0
50.0
0.1
0.06
-
6.0
40.0
（）
56.8
23.9
14.5
11.7
45.1
0.026
0.066
7.9
10.2
22.5
61.2
-
18.7
11.4
56.6
0.032
0.105
-
12.5
24.1
（）
52.7
28.5
18.5
22.7
57.1
0.016
0.045
11.7
8.8
26.8
77.8
30.1
22.3
26.2
62.6
0.289
0.126
12.6
10.0
26.7
（）
63.4
30.9
27.9
15.9
79.4
0.022
0.13
14.7
11.8
30.7
71.4
44.9
27.3
29.7
94.4
0.116
0.126
14.6
15.7
31.9
5~1500
3~350
2~250
2~300
1~900
0.01~0.5
0.01~2
0.05~6.5
1~50
2~750
70
25
30
35
90
0.06
0.35
8
6
5010（mg/kg）
几何算术
元
素TSP
TSP
SP
SP
SP
CD
60~340
3~15
15~17
0.4~0.6
0.5~0.6
0.9~4.0
0.8
0.7
4~109
50~250
10~20
0.4~0.6
38~48
0.2~117
Auer,1977
USEPA,1974
Machelett,1984
Machelett,1984
1985
Fertilizerweed,1991
Fertilizerweed,1991
Fertilizerweed,1991
Williarms,1974
Mortved&Giordano,1977
Mortved&Giordano,1977
1985
Williams&David,1973
Machelett,ect.,1984（
）（mg/kg）﹌螠_L_?
?
?
?
–
–
–染土壤剖面?
__?
–
–
–
?
>?
1Cd
?
：
土壤中0.01～0.70mg/kg，平均0.097mg/kg.
?
来源：
冶炼厂电镀厂电池、磷肥
?
毒性：
积蓄性，潜伏10-30年，影响植物对磷钾的吸收。
?
?
?
污染实例：
日本的镉米事件。
?
病症：
痛痛病。
嵳O_?
C__嬕Z軝_?
含量：
0-195mg/kg,平均9.36mg/kg.
?
污染源：
有色金属开采和冶炼、土法炼砷、含砷农药、磷肥、
煤。
?
毒性：
低浓度有刺激作用；高浓度茎叶受害；皮肤癌。
?
污染实例：
.砷污染饮水引起砷中毒报告
?
某工厂生产磷肥和硫酸，由于将高砷磷矿石放置在距水井
（120m）附近（7m），导致饮用水源污染，致使1052人中毒。
?
_@5__枆淤鈾_
郪__や0__3.铬?
80mg/kg.5060mg/kg
?
?
?
?
4.铜?
5.铅（Pb）数量：
2～200mg/kg，一般为13～42mg/kg。
背景
值16ppm.
污染源：
铅锌矿开采、含铅汽油、蓄电池、青铜
冶炼颜料、釉彩、涂料、医药、化学试剂等
毒性：
影响光合作用，抑制养分吸收；贫血、高血
压、智力衰退等
污染实例：
我国曾有用含铅的容器盛放食品和饮用
水而引起中毒的的事故。
一些专家认为，用铅容器
盛放食品和饮用水使古罗马统治阶级中毒，加速了
他们的灭亡。
/kg）﹌螠_L__嬕Q隀_6.锌（Zn）a:
?
a_8.汞“”
“
”
—寥榔拭?
?
__?
?
离子交换吸附反应
氧化还原作用有机质对金属离子的吸附与配位反应牛x_忊!
v,:
_Q?
?
吸附与离子交换的关系
?
举例：
?
离子交换在土壤中的意义2
22
2CaClksoilkClCasoil+?
?
+?
++|B傑&?
?
?
?
?
一般顺序：
?
影响因素–离子价
–原子序数
–离子浓度
–氢离子的特点+
+
+
+++++>>>>>>>NaKNHMgCaHAlFe4
2233_?
_?
?
?
?
?
?
_（）?
吸持（sorption）：
液相接触固相时化学
成分的浓度损失；包括以下三个过程：
–吸附（adsorption）：
化学成分与固相表
面相接触形成的二维分子排列；
–沉淀（precipitation）：
化学成分在固相
表面的三维生长；
–吸收（absorption）：
水中离子向固相内
部的扩散和渗透。
导致饮用?
嬕\鏅_同晶置换产生的带电表面
羟基化表面质子化/去质子化后携带可变电荷——对离
子静电吸附
巨大的比表面——范德华力
配位交换反应
?
：
被吸附的离子以水化离子的形态被吸
附，被吸附离子和与表面之间不形成直接的化学键；
?
：
主要发生在羟基化表面，被吸附离子和与
表面之间形成共价键，所形成的表面络合物比较稳定。
?
/oH+H+H+-
Cl-Ba2+Cu2+Pb+面?
__?
土壤吸附过程的?
土壤样品：
黄松土、江涂土、粉泥土。
?
基本理化性质的测定：
pH值，有机碳，
CEC，质地?
吸附实验：
–Cd2+初始浓度为5，10，20，30，40，
50，mg/l。
–风干土样1g，土液比为1:
20。
–支持电解质0.01mol/lCaCl2。
–震荡2h，放置22h，离心。
–取上清液测定Cd2+含量
–差减法计算土壤Cd2+吸附量?
结果分别用Langmuir和Freundlich方程来描述
?
Langmuir：
观察最大吸附量，吸附系数
?
Freundlich：
吸附常数（）
Pb（II）Cd（II）
pH
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皈_铟膈他fy?
C_:
_（）?
通常，金属的氧化态愈高，可溶性愈小．
?
在高氧化环境中，Eh较高，铁、锰形成高价
难溶性沉淀，迁移能力很低。
而V、Cr等具
有氧化还原性质的重金属常呈氧化态，形成
可溶性等具有极强的迁移能
力。
_
静电吸附、络合作用
——含氧官能团。
CdCdS
2+Pb+面?
__?
pH<6III
As（III）
AsH3b+面?
__?
：
加入氧化铁、二氧化锰的处理，土壤
水溶性总砷比对照下降了25％左右，As（III）
也从对照的39.5%下降到7％左右。
原因可
能在于：
①外加的铁、锰使土壤固定、吸附砷的能
力增加，水溶性砷就减少；
②Eh不同，As（III）％不同，对水稻生长影
响不同。
说明土壤氧化原还电位高和加入
铁锰物质有利于消除水稻砷害。
。
?
_@5__枆淤鈾_
郪__や0__（六）酸碱影响土壤溶液中的大多数金属元素（包括重金属）在酸性
条件下以游离态或水化离子态存在，毒性较大，而在
中、碱性条件下易生成难溶性氢氧化物沉淀，毒性大
为降低。
不同的pH值条件下，重金属的形态也不同，pH的变化
可改变其吸附、沉淀、络合特性，也改变其毒性。
电荷形态、沉淀—溶沟解、吸附—解吸、络合螯合等/o?
酸雨对土壤的酸化导致铝的活化和释放。
当酸性溶液pH<4.5时,土壤铝溶出量开始
增加，当pH<4.0时，溶出量剧增，两者
呈反相关系。
?
Al（OH）2+和Al（OH）2+对生物的毒性较大。
麟跛鹒y?
C_:
_?
Κ_?
?
?
?
?
?
?
Zn）a:
?
a_?
?
?
Zn）a:
?
a_?
?
?
?
?
5__牊__?
?
“”
?
“”
?
AsH3b+面?
__?
5.3（A）单位：
μg/kg①A层指土壤表层或耕层。
1.05～4.841.6022.730.9842.94Fe0.01～2.273.1860.680.6261.02Na
0.39～14.712.4852.384.4433.76I11.1～76.41.6229.115.4832.5Li
0.10～9.62.861.202.542.0Mo28.4～161.11.5467.732.7874.2Zn
0.12～0.881.6740.320.2110.37Bi34.8～168.21.4876.432.6882.4V
0.38～2.981.6761.060.6761.21Sb0.047～0.9332.1460.2150.2550.290Se
0.80～6.701.712.301.542.60Sn10.0～56.11.5423.612.3726.0Pb
1.20～2.401.191.700.301.70Ge7.7～71.01.7423.414.3626.9Ni
3.37～9.871.3076.411.6266.62Al130～17861.90482362.8583Mn
9.9～151.31.9838.732.5547.8B0.006～0.2722.6020.0400.0800.065Hg
251～8091.30450134.7469Ba191～10121.50440197.7478F
0.01～4.84.4090.711.6331.54Ca7.3～55.11.6620.011.4122.6Cu
0.02～1.642.0800.630.4330.78Mg19.3～150.21.6753.931.0761.0Cr
0.85～3.911.4661.820.7311.95Be4.0～31.21.6711.26.4012.7Co
0.027～0.4091.9730.1050.0980.132Ag0.017～0.3332.1180.0740.0790.097Cd
0.94～2.971.3421.790.4631.86K2.5～33.51.919.27.8611.2As
标准差均值标准差均值标准差均值标准差均值
95%置信度
范围值
几何算术
元素
95%置信度
范围值
几何算术
元
素A霱牟!
嶺迸蛓?
睆_?
狈G嬕
B?
95%
M/D2M
?
D2xsx2±DM±sx2±?
?
?
?
元素表13-2我国主土壤重金属临界含量
（mg/kg）土壤Cd
PbAsCa
黑土
1.4253042298
厌钙土
2.3030025110
黄棕壤
0.305865199
砖红壤
0.632434580
赤红壤
0.462873845
红壤
0.5634547104
潮土
0.6436635104
紫色土（中性）0.74
43011110び?
响不同。
说明土壤氧_嬕_蹤_5.4（GB15618—1995）mg/kg
土壤pH
级别
项
1.0
1.0
0.50
0.50
0.05
0.05
六六六≤
滴滴锑≤
1.0
1.5
30
40
400
400
500
400
300
0.60
1.0
20
25
100
200
350
350
250
0.30
0.50
25
30
100
200
300
300
200
0.30
0.30
30
40
50
150
250
250
150
0.20
0.15
15
15
35
35
90
90
镉≤
汞≤
砷水田≤
旱田≤
铜农田≤
果园≤
铅≤
铬水田≤
旱地≤
>6.5>7.56.5～7.5<6.5
自然背景
三级二级一级26
14.6
15.7
31.9
5~1500
3~350
2~250
2~300
1~900
0.01~0.5
0.01~2
0.05~6.5（）?
?
Zn）a:
?
a_5.5
（GB/T18407.1—2001）单位：
mg/kg0.50.5０.5
六六六≤
250200150
六价铬≤
0.60.30.3
镉≤
150150100
铅≤
253040总砷≤
1.00.50.3总汞≤
pＨ<6.5pＨ=6.5～7.5pＨ<6.5
指标
项目强的迁移能
力。
_我国无公害蔬菜卫生指标（重金属）2000（Zn）a:
?
a_00（Zn）a:
?
a_省份
耕地面积
施肥量
（公斤
/
公顷）
排名
省份
播种面积
施肥量
（公斤
/
公顷）
排名
福建8501
福建
4921
广东6254
江苏
4465
浙江5926
上海
35710
天津48010
浙江
33213
吉林24820
湖南
26320
青海10230
青海
14731
全国367.0-
全国
307.0-萜?
盛放食品和饮用水使古罗马统治阶级中毒_嬕U顧_——
若假定年输入量为Q，年输出量为Q′，并且Q大于Q′。
则：
为Q-Q′。
残留量（Q-Q′）与输入量Q之比，称之为
（K）。
若计算几年内土壤污染物累积总量AT（
含
当年转入量），则：
而n年内的污染物残留总量RT（
不含当年输
入量）则为：
污染累积总量AT和残留总量
RT均为等比
级数之和，等比系数为K。
?
鯚淁_蘞S?
_当年限n足够长时QKn趋于零，且AT达到最大极限
值。
——等比有限累积规律：
其数学模式：
A′T：
污染物在土壤中的年累积量，
mg/kg；
K：
土壤污染物年残留率（%），即残留量与输入
量的比率；
B：
污染物的区域土壤背景值，mg/kg；
Q：
土壤污染物的年输入量，mg/kg。
塐?
?
櫂?
AsH3b+面?
__?
?
?
?
?
?
?
?
?
N：
土壤氮素的矿化势明显降低，供
氮能力下降
?
P：
土壤有效磷下降、磷的形态发生变
化
?
K：
钾在土壤中的吸附、解吸和形态
分配#?
?
P2485-4
?
重金属浓度b+面?
__?
?
氧化还原电位、pH和阳离子交换量25%
Cd320mg/kg
Cd17mg/kg?
pH和阳离子交换量（CEC）pH
CEC?
土壤质地?
?
离子间的相互作用：
如Ca与Pb、PO4
3-与
Pb,
n）a:
?
a_
）a:
?
a_四.重金属对人类健康的影响EC
难移性
累积性
不可逆性
难移性
累积性
不可逆性使用改良剂、抑制剂降低重金属的活性和毒性。
沉淀剂：
石灰性物质、硫化物、磷酸盐等
吸附或抑制剂：
膨润土或合成沸石等蟆ｗ膈他fy?
C_:
_①清洗法EDTA清洗治理Cd污染。
或表面活性剂。
清洗1-2次，可使土壤中的Cd含量下降83%
（EDTA30kg/100m2用量）配#?
②电化法美国路易斯安那州立大学出一种净化污
染土壤的电化学方法。
③客土法通过参土、换土、去土、翻土等方法改变土壤表层中进的含量。
工程量大。
④其他如阴阳离子膜交换技术、热解吸法等
⑤调节土壤条件，改变重金属的形态和活性。
调节土壤水分状况，控制Eh值。
__鶦4鯒是利用某些动物或植物能够较较快地吸收土壤中的
重金属元素并把重金属从土壤中带走而达到净化土
壤的目的。
如蚯蚓或某些鼠类能吸收土壤的镉，降解某些农
药。
再如：
羊齿类、铁角蕨类植物，对土壤镉的吸收率
可达10%，连种几年可明显降低土壤中镉的含量。
矿山的复垦问题。
__入
铁锰?
嬕\鏅_
Thlaspicaerulensens
SedumalfrediiH.
Pb?
3mg/kg
?
5mg/kg
?
100mg/kg
?
300mg/kg
?
30mg/kg
?
（N）0.5%
?
P2O5）
0.3%
?
（K2O）
1.0%：
吸附常数39600800047500518001350024002001800
ZnPbNiMnCuCrCoCd
100
ppm）（mg/kg
pH6.5pH6.5
?
Cd520
?
Hg515
?
Pb3001000
?
Cr6001000
?
As7575
?
Cu250500
?
Zn5001000
?
Ni100200（?
`
升级会员 