【文章內(nèi)容簡介】 土壤環(huán)境主要污染物質(zhì)及其來源 第五節(jié) 重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化 土壤中重金屬污染的特點 ? 土壤本身均含有一定量的重金屬元素，其中有些是作物生長所需要的微量元素，如 Mn、 Cu、 Zn等，而有些重金屬如 Cd、 As、 Hg等對植物生長是不利的。即使是營養(yǎng)元素，當其過量時也會對作物生長產(chǎn)生不利的影響。 ? 同一濃度下，重金屬對植物等的毒性與其存在形態(tài)有密切關系。 ? 重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化及生態(tài)效應均與其存在形態(tài)有關。 土壤中重金屬污染的特點 ? 重金屬易與環(huán)境中的有機、無機配體形成絡合物，可被土壤膠體吸附，移動性小，不易被水淋溶，也不易被微生物所降解； ? 相反，重金屬可在微生物作用下轉(zhuǎn)化成毒性更大的金屬有機化合物。 ? 由此可見，重金屬易被土壤吸持并積累，植物和其他生物能吸收、累積重金屬。 ? 土壤一旦受到重金屬污染，就很難予以徹底消除；若向地表水或地下水中遷移，可加重水體污染。 土壤中重金屬的來源 ? 由于采用城市污水或工業(yè)污水灌溉，使其中的有機物及重金屬污染物進入農(nóng)田； ? 礦渣、爐渣及其他固體廢棄物任意堆放，其淋溶物隨地表徑流進入農(nóng)田；這些都可造成土壤重金屬污染。 ? 當進入土壤的重金屬元素積累到一定程度，超過作物的需要和可忍受的程度，作物生長受到影響；或作物生長并未受害，但其產(chǎn)品中重金屬含量超過衛(wèi)生標準，就有可能對人、畜產(chǎn)生一定的危害。 土壤的重金屬危害 （ 1）影響植物生長。 實驗表明，土壤中無機砷含量達 12μg/g時，水稻生長開始受到抑制；無機砷為 40μg/g時，水稻減產(chǎn) 50%；含砷量為160μg/g時，水稻不能生長；稻米含砷量與土壤含砷量呈正相關。有機砷化物對植物的毒性則更大。 （ 2）影響土壤生物群的變化及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。 重金屬離子對微生物的毒性順序為： Hg＞ Cd＞ Cr＞Pb＞ Co＞ Cu，其中 Hg2+、 Ag+對微生物的毒性最強；通常濃度在 1μg/g時，就能抑制許多細菌的繁殖；土壤中重金屬對微生物的抑制作用對有機物的生物化學降解 是不利的。 土壤的重金屬危害 （ 3）影響人體健康。 ?土壤重金屬可通過下列途徑危及人體和牲畜健康： ① 通過揮發(fā)作用進入大氣；如土壤中的重金屬經(jīng)化學或微生物的作用轉(zhuǎn)化為金屬有機化合物（如有機砷、有機汞）或蒸氣態(tài)金屬或化合物（如汞、氫化砷）而揮發(fā)到大氣中； ② 受水特別是酸雨的淋溶或地表徑流作用，重金屬進入地表水和地下水，影響水生生物； 土壤的重金屬危害 ③ 植物吸收并積累土壤中的重金屬，通過食物鏈進入人體。 ?土壤中重金屬可通過上述三種途徑造成二次污染，最終通過人體的呼吸作用、飲水及食物鏈進入人體內(nèi)。應當指出，經(jīng)由食物鏈進入人體的重金屬，在相當一段時間內(nèi)可能不表現(xiàn)出受害癥狀，但潛在危害性很大。 ?總之，重金屬污染不僅影響土壤的性質(zhì)，還可影響植物生長乃至人類的健康。 重金屬在土壤中的存在形態(tài) ? 進入土壤中的重金屬的歸宿將由一系列復雜的化學反應和物理與生物過程所控制。 ? 當重金屬加入土壤后，最初的可動性將在很大程度上依賴于添加重金屬的形態(tài)，也就是說這將依賴于金屬的來源。 ? 土壤環(huán)境中重金屬的存在形態(tài)可以劃分為水溶態(tài)金屬、交換態(tài)金屬、碳酸鹽結(jié)合態(tài)金屬、有機結(jié)合態(tài)金屬和殘留態(tài)金屬等五類。 重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化途徑 （ 1）物理遷移 （ 2）物理化學遷移 ①非專性吸附 — 由靜電引力產(chǎn)生的，與土壤膠體微粒所帶電荷有關。 ②專性吸附 — 發(fā)生在土壤膠體的決定電位離子層中，直接通過共價鍵或配位鍵結(jié)合于雙電層的內(nèi)層，吸附強度比前者大，并有較強的選擇性。在土壤中能進行專性吸附的固相，主要是鐵、鋁、錳氧化物的水合物。 重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化途徑 （ 3）化學遷移 ? 重金屬化合物在土壤中的 溶解和沉淀作用 是土壤環(huán)境中重金屬元素化學遷移的重要途徑，其遷移能力可直觀地用重金屬化合物在土壤溶液中的溶解度來衡量。 ①土壤酸堿度的影響 ②土壤氧化 還原作用的影響 ③配合作用的影響 重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化途徑 （ 4）生物遷移 ? 生物遷移是指植物通過根系從土壤中吸收某些重金屬化合物，并將其在植物體內(nèi)積累起來的過程。 ? 微生物對土壤溶液重金屬的影響可歸納為以下幾方面：①胞外絡合作用。 ②胞外沉淀作用。 ③金屬的微生物轉(zhuǎn)化。 汞污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化 ? 土壤中汞的存在形態(tài)分為金屬汞、無機化合態(tài)汞和有機化合態(tài)汞。 ? 無機汞之間的相互轉(zhuǎn)化： 無機汞和有機汞之間的轉(zhuǎn)化 汞污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化 ? 土壤膠體及有機質(zhì)對汞的吸附作用相當強，汞在土壤中移動性較弱，往往積累于表層。 ? 土壤中的汞不易隨水流失，但易揮發(fā)至大氣中，許多因素可以影響汞的揮發(fā)。 ? 汞是危害植物生長的元素。土壤中含汞量過高，它不但能在植物體內(nèi)積累，還會對植物產(chǎn)生毒害。通常有機汞和無機汞化合物以及蒸氣汞都會引起植物中毒。 汞污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化 汞進入植物主要有兩條途徑： ? 一是通過根系吸收土壤中的汞離子，在某些情況下，也可吸收甲基汞或金屬汞； ? 其次是噴施葉面的汞劑、飄塵或雨水中的汞以及在日夜溫差作用下土壤所釋放的汞蒸氣，由葉片進入植物體或通過根系吸收。由葉片進入到植物體的汞，可被運轉(zhuǎn)到植株其他各部位，而被植物根系吸收的汞，常與根中蛋白質(zhì)發(fā)生反應而沉積于根上，很少向地上部分轉(zhuǎn)移。 鎘污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化 ? 鎘在土壤中的存在形態(tài)可以分為水溶性鎘、難溶性鎘和吸附態(tài)鎘。 ? 土壤對鎘的吸附力很強，進入土壤中的鎘容易被土壤膠體吸附，呈吸附交換態(tài)蓄積在土壤中。 ? 土壤中水溶性鎘和難溶性鎘在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化，其主要影響因素是