As砷元素形态及传播特征精品文档23页.docx

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As砷元素形态及传播特征精品文档23页

砷元素形态分析现状与发展

（一）

一般说来，“教师”概念之形成经历了十分漫长的历史。

杨士勋（唐初学者，四门博士）《春秋谷梁传疏》曰：

“师者教人以不及，故谓师为师资也”。

这儿的“师资”，其实就是先秦而后历代对教师的别称之一。

《韩非子》也有云：

“今有不才之子……师长教之弗为变”其“师长”当然也指教师。

这儿的“师资”和“师长”可称为“教师”概念的雏形，但仍说不上是名副其实的“教师”，因为“教师”必须要有明确的传授知识的对象和本身明确的职责。

更新时间：

 2007-09-29

课本、报刊杂志中的成语、名言警句等俯首皆是,但学生写作文运用到文章中的甚少,即使运用也很难做到恰如其分。

为什么?

还是没有彻底“记死”的缘故。

要解决这个问题,方法很简单,每天花3-5分钟左右的时间记一条成语、一则名言警句即可。

可以写在后黑板的“积累专栏”上每日一换,可以在每天课前的3分钟让学生轮流讲解,也可让学生个人搜集,每天往笔记本上抄写,教师定期检查等等。

这样,一年就可记300多条成语、300多则名言警句,日积月累,终究会成为一笔不小的财富。

这些成语典故“贮藏”在学生脑中,自然会出口成章,写作时便会随心所欲地“提取”出来,使文章增色添辉。

一、砷元素的形态及其特性

   砷是一种广泛分布于自然界的元素。

克拉克值为5×10－4,宇宙丰度为4.0。

除发现少量的天然砷外，已知有150多种含砷矿物。

最普通的矿物是：

砷化物矿，硫化物矿，氧化物矿，砷酸盐矿。

此外，海水中平均含有1.1mgL－1的砷，在矿泉水、土壤和人体中都有微量的砷。

   近年来，由于采煤及其它工业污染,使地下水中砷的浓度不断增加，砷污染已经成为一个潜在的公共卫生问题，亚洲地区特别是孟加拉国地下水的砷污染问题已经受到国际社会特别的关注。

据卫生部的统计，我国目前有11个省的部分地区受到地下水中砷的污染，比较严重的山西、内蒙、贵州等地区已经出现严重的地方性砷中毒。

由于饮用水中含有的砷超过一定限量会引起慢性中毒，因此世界卫生组织规定生活饮用水安全标准为每升含砷不超过0.05毫克。

2019年1月，EPA提出一个新的标准，即生活饮用水标准每升含砷不超过0.01毫克，并决定从2019年起实施，欧盟也计划实行这一标准。

但是，对发展中国家来说，要按照这一新标准控制饮用水中的砷含量尚有一定困难，2019年由世界卫生组织、联合国儿童基金会和世界银行联合在我国太原召开的有关减轻砷中毒为主题的大会上，亚洲各国仍建议延缓启动新标准。

   除饮用水外，在所有的生物中都可以检出低含量的砷，海洋动物中存在的高含量砷是人们特别关注的问题。

中华人民共和国农业行业标准（NY5073）规定鱼中无机砷含量不得超过0.5毫克/公斤，其它水产品中含量不得超过1.0毫克/公斤。

这一规定实际存在一定的执行难度，因为国标目前推荐的方法只能测定总量，不能区分砷的形态，而由于鱼和其它海产品中大部分砷是无毒的有机砷化合物，最高可达几十个毫克/公斤，因此，测量结果偏高的现象时有发生。

例如2019年在香港媒体上报道多次的鱼罐头事件，就是因为检出了其中高含量的砷，引起规模超过5亿元的内地鱼罐头产业近来一直不景气。

实际上，国内绝大多数产品并未超标，只是检测方法存在问题罢了。

由此可见，区分砷元素不同形态的检测方法的研究是十分重要的。

   在自然界，砷元素可以以许多不同形态的化合物存在，在空气、土壤、沉积物和水中发现的主要砷化物有As2O3或亚砷酸盐（AsⅢ）、砷酸盐（AsⅤ）、一甲基砷酸（MMA）和二甲基砷酸（DMA），在海产品中则主要以砷甜菜碱（AsB）和砷胆碱（AsC）形式存在。

另外，还有其他更复杂的砷化合物，例如砷糖（Arsenosugars）、砷脂类化合物等。

主要砷化物对大鼠的半致死量LD50（mgkg）分别为:

As2O334.5,亚砷酸盐（AsIII）14，砷酸盐（AsV）20，MMA700-1800，DMA700-2600，AsC6500，AsB>10000。

这些数据表明,无机砷的毒性最大,甲基化砷的毒性较小,而AsB、AsC和砷糖常被认为是无毒的。

正是由于各种不同形态的砷具有不同的物理及化学性质，例如各种不同形态的砷具有不同的毒性，因此砷的形态分析才越来越为人们所重视。

   由于不同形态砷化物的毒性不同,其在人体内的迁移、转化和代谢规律就与其致毒和去毒的机理有关。

砷在体内的代谢过程一般为:

As（III）→As（V）→MMA→DMA→尿排出,而AsB在体内不经任何转变即排出。

这说明As（III）→DMA是主要的去毒过程。

在致毒方面,亚砷酸盐通过阻止含邻位巯基的酶在活性中心作用而表现其急性毒性，而砷酸盐由于其结构与磷酸盐类似，在ATP形成过程中可取代磷酸盐而破坏磷酰化作用。

另外,不同形态的砷化物对农作物生长及产量都有明显的影响。

因此无论对环境样品、食品，还是对从事与砷有关的工作人员或砷中毒患者的体液进行砷的形态分析都是有必要的。

   传统方法中，只测定样品中的总砷量，不能给出有关毒性的确切信息。

因此，从正确估计砷对环境及人类的危害角度出发，需要建立一种有效地分离、测试各种形态砷化合物的手段。

另外对于砷在环境中的循环、转化机理的研究也要求对其进行形态分析。

数学建模中的重金属传播特征

1.2.1大气中重金属的沉降

重金属污染来源、分布、治理方法

摘要：

文章阐明了重金属污染物来源与分布，同时对国内外土壤重金属污染治理的研究工作做了系统的综述，提出了土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法，利用环境矿物材料治理土壤重金属污染物的方法，具有成本低、效果好、无二次污染及有用金属可回收利用等优点，展现出广阔的环境矿物学研究与应用前景。

并提醒人们要提高土壤质量意识，保护生态环境。

重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。

砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。

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。

随着全球经济化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤严重污染。

土壤重金属污染可影响农作物产量和质量的下降，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。

因此引起世界各国的广泛重视。

目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu为340万t、Pb为500万t、Mn为1500万t、Ni为100万t。

中国北方大城市的蔬菜基地和部分商品粮基地也存在着不同程度的重金属污染，如北京、天津、西安、沈阳、济南、长春、郑州等地；。

南方相对较轻，如福州、宁波、上海、武汉、成都等地。

土壤重金属污染将会造成生态系统的严重破坏。

从中国土壤资源状况看，到2000年底中国人均耕地仅为0.1hm2，而且随着今后中国经济社会的发展如生态退耕、农业结构调整及自然灾害损毁等，土壤资源将进一步减少。

因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染，改良土壤质量,将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。

重金属污染原理

重金属，特别是汞、镉、铅、铬等具有显著和生物毒性。

它们在水体中不能被微生物降解，而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程（即迁移）。

重金属污染的特点是：

（1）除被悬浮物带走的外，会因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成为长期的次生污染源；

（2）水中各种无机配位体（氯离子、硫酸离子、氢氧离子等）和有机配位体（腐蚀质等）会与其生成络合物或螯合物，导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来；（3）重金属的价态不同，其活性与毒性不同。

其形态又随pH和氧化还原条件而转化。

（4）在其危害环境方面的特点是：

微量浓度即可产生毒性（一般为1～10毫克/升，汞、镉为0.01～0.001毫克/升）；在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物（如洋－甲基汞）；可被生物富集，通过食物链进入人体，造成慢性路线。

亲硫重金属元素（汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等）与人体组织某些酶的巯基（-SH）有特别大的亲合力，能抑制酶的活性，亲铁元素（铁、镍）可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。

六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，可能致癌，过量的钒和锰（亲岩元素）则能损害神经系统的机能。

本文主要从土壤中重金属污染物来源与分布、土壤中重金属污染物的现行治理方法入手，提出土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法。

旨在保护环境，提高土壤的环境质量。

1土壤中重金属污染物来源与分布

土壤中重金属的来源是多途径的，首先是成土母质本身含有重金属，不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。

此外，人类工农业生产活动，也造成重金属对大气、水体和土壤的污染。

1.1大气中重金属沉降

大气中的重金属主要来源于工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等。

它们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧。

大气中的大多数重金属是经自然沉降[2]和雨淋沉降进入土壤的。

如瑞典中部Falun市区的铅污染[3]，它主要来自于市区铜矿工业厂、硫酸厂、油漆厂、采矿和化学工业产生大量废物,由于风的输送，这些细微颗粒的铅,从工业废物堆扩散至周围地区。

南京某生产铬的重工业厂[4]铬污染叠加已超过当地背景值4.4倍，污染以车间烟囱为中心，范围达1.5km2，污染范围最大延伸下限1.38km。

俄罗斯的一个硫酸生产厂也是由工厂烟囱排放造成S、V、As的污染。

公路、铁路两侧土壤中的重金属污染，主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染为主。

它们来自于含铅汽油的燃烧，汽车轮胎磨损产生的含锌粉尘等。

它们成条带状分布，以公路、铁路为轴向两侧重金属污染强度逐渐减弱；随着时间的推移，公路、铁路土壤重金属污染具有很强的叠加性。

在宁—杭公路南京段两侧的土壤形成Pb、Cr、Co污染晕带，且沿公路延长方向分布，自公路向两侧污染强度减弱。

在宁—连一级公路淮阴段两侧的土壤铅含量增高，向两侧含量逐渐降低，且在地表0~30cm铅的含量较高。

在法国索洛涅地区A71号高速公路[8]沿途严重污染重金属Pb、Zn、Cd，其沉降粒子浓度超过当地土壤背景值2~8倍，而公路旁重金属浓度比沉降粒子中高7~26倍。

在斯洛文尼亚[9]从居波加到扎各瑞波公路两侧，铅除了分布在公路两侧以外，还受阶地地貌和盛行风的影响，高铅出现在低地，公路顺风一侧铅含量较高。

经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染，主要以工矿烟囱、废物堆和公路为中心，向四周及两侧扩散；由城市—郊区—农区，随距城市的距离加大而降低，特别是城市的郊区污染较为严重。

此外，还与城市的人口密度、城市土地利用率、机动车密度成正相关；重工业越发达，污染相对就越严重。

此外，大气汞的干湿沉降也可以引起土壤中汞的含量增高。

大气汞通过干湿沉降进入土壤后，被土壤中的粘土矿物和有机物的吸附或固定，富集于土壤表层，或为植物吸收而转入土壤，造成土壤汞的浓度的升高。

1.2农药、化肥和塑料薄膜使用

施用含有铅、汞、镉、砷等的农药和不合理地施用化肥，都可以导致土壤中重金属的污染。

一般过磷酸盐中含有较多的重金属Hg、Cd、As、Zn、Pb，磷肥次之,，氮肥和钾肥含量较低，但氮肥中铅含量较高，其中As和Cd污染严重。

经过对上海地区菜园土地、粮棉地的研究，施肥后，Cd的含量从0.134mg/kg升到0.316mg/kg，Hg的含量从0.22mg/kg升到0.39mg/kg，Cu、Zn增长2/3。

通过新西兰50a前和现今同一地点58个土样分析，自施用磷肥后，镉从0.39mg/kg升至0.85

mg/kg。

在阿根廷由于传统无机磷肥的施入,进而导致土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的污染。

农用塑料薄