砷環(huán)境地球化學(xué)研究進(jìn)展(編輯修改稿)
2025-07-04 21:44 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 膠體形成作用等一系列的物理化學(xué)過(guò)程進(jìn)行遷移和轉(zhuǎn)化，最終以一種或多種相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)長(zhǎng)期駐留在環(huán)境中，造成永久性的潛在危害。砷在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，主要受砷在土壤表面的吸附解吸以及沉淀溶解兩個(gè)過(guò)程的控制。目前認(rèn)為，在自然水體環(huán)境中，近中性或酸性有氧條件下，主要通過(guò)砷在土壤表面的鐵、鋁以及錳等水和金屬氧化物或氫氧化物的吸附解吸過(guò)程控制砷的遷移轉(zhuǎn)化。在還原性環(huán)境下，砷與硫和鐵等元素的相互作用形成AsS、As2S3或者FeAsS的沉淀以及這些礦物的溶解是控制砷在地下水環(huán)境中遷移的另一個(gè)重要機(jī)理。、沉積物中的砷土壤中的砷的天然來(lái)源主要包括隨巖石層風(fēng)化逐漸形成土壤而帶來(lái)砷和大氣中砷的沉降。據(jù)Nriagu等的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，每年通過(guò)大氣沉降進(jìn)入土壤中的砷約840018000噸。農(nóng)業(yè)污灌及大面積使用農(nóng)藥化肥等工農(nóng)業(yè)活動(dòng)也會(huì)在相當(dāng)程度上給當(dāng)?shù)赝寥乐械纳闈舛仍斐捎绊懀@其中包括：礦物開(kāi)采冶煉、含砷農(nóng)藥和肥料的使用、電子工業(yè)和木材防腐中的應(yīng)用等等。全球未受污染土壤中砷的平均含量在56mg/kg，全世界的土壤砷含量范圍在1405mg/kg，礦區(qū)土壤砷濃度相對(duì)高一些。砷在沉積物中的自然水平通常低于10mg/kg(干重)，在世界范圍內(nèi)的變化相當(dāng)大。世界河流沉積物中砷的平均含量為5mg/kg。土壤和沉積物中的砷通常與鐵/鋁/錳的（氫）氧化物、粘土礦物、硫化物、磷酸鹽和碳酸鹽礦物及有機(jī)物結(jié)合成不同形態(tài)。影響土壤砷濃度的主要因素是母巖的有機(jī)和無(wú)機(jī)成分、人類活動(dòng)，氣候、土壤中的有機(jī)和無(wú)機(jī)成分和氧化還原位的狀態(tài)也影響土壤砷水平。在同一pH條件下，砷隨土壤類型變化，以灰鈣土褐色粟色土壤順序而增加。在泥炭和沼澤土壤中，由于其還原環(huán)境和富含硫化物，因而能富集砷的濃度達(dá)到13mg/kg。硫化礦鐵頁(yè)巖、礦脈和脫水紅樹(shù)林沼澤等富含硫化物地區(qū)在黃鐵礦的氧化作用下生成的硫酸鹽土質(zhì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)都富含砷，甚至可以達(dá)到45mg/kg。但是由于揮發(fā)和瀝濾作用，上覆土壤中的砷濃度相對(duì)較低（）。天然條件下，土壤中可溶性砷占少部分，這部分水溶性砷主要以三價(jià)和五價(jià)的無(wú)機(jī)砷形態(tài)存在。由于不同研究者對(duì)砷的形態(tài)理解的不同，對(duì)砷在土壤或沉積物中的砷形態(tài)分類不同。Cui 等提出八類劃分法，Wenzel等提出六類分法，目前采用較多的是Tessier 劃分法，即可交換態(tài)砷、碳酸鹽結(jié)合態(tài)砷、鐵/錳氧化物結(jié)合態(tài)砷、有機(jī)物結(jié)合態(tài)砷和殘?jiān)鼞B(tài)砷。沉積物主要由有機(jī)質(zhì)、鐵錳氧化物及次生黏土礦物組成，這些組分對(duì)進(jìn)入其中的重金屬離子有很強(qiáng)的吸附作用， 致使進(jìn)入體中的重金屬污染物絕大部分積聚于沉積物中，得到積累。由于水體中同時(shí)存在著多種金屬離子，重金屬在水相與沉積物、懸浮物間的平衡取決于金屬離子的競(jìng)爭(zhēng)吸附過(guò)程。固定在沉積物中的重金屬在環(huán)境條件發(fā)生改變時(shí)，如水體pH值、氧化還原電位和有機(jī)質(zhì)螯合物存在時(shí)， 會(huì)引起其遷移性和生物可利用性的改變或是重新進(jìn)入水體形成染。 生物體中的砷多個(gè)國(guó)家關(guān)于砷的人群風(fēng)險(xiǎn)暴露研究表明，魚(yú)類和水生貝類是人體攝入砷的主要來(lái)源。含砷海產(chǎn)品是亞洲南部和西南部較為常見(jiàn)的食品來(lái)源。一項(xiàng)關(guān)于牡蠣的食用與癌癥風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系的研究曾在臺(tái)灣地區(qū)引發(fā)公眾對(duì)含砷海產(chǎn)品的恐慌。近年來(lái)，砷在人和動(dòng)、植物中的分布規(guī)律以及砷對(duì)生物體的危害及致病機(jī)理的研究已廣泛深入。 植物彭欣等研究結(jié)果表明植物中的砷含量大小依次為豆類：黃豆豌豆蠶豆紅豆大豆，水果：香蕉梨葡萄蘋(píng)果桔子，糧食類：大米糯米小米蕎麥玉米，蔬菜類：青椒洋蔥土豆南瓜黃瓜。一般情況下， 生物體內(nèi)部含有微量的砷， 多數(shù)陸生植物的自然含砷量在1mg/kg， mg/kg， 海洋植物含砷量很高， mg/kg， mg/kg， 通常食用這些含砷食物不會(huì)造成砷中毒。不同植物對(duì)砷的富集程度有很大的差異。研究證明，有些熱帶和亞熱帶植物具有耐砷性，能吸收有機(jī)砷和無(wú)機(jī)砷。例如，豆科灌木、蜈蚣草等。但Anderson實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，地蕨類植物在高砷環(huán)境（500mg/l）的情況下出現(xiàn)壞疽的癥狀。根據(jù)IARC報(bào)道，直到1999年在人類流行病學(xué)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上成功證明砷對(duì)動(dòng)物的致癌性和誘變性，關(guān)于砷對(duì)動(dòng)物的致癌性的研究才廣泛開(kāi)展。對(duì)C57BL/6J老鼠的實(shí)驗(yàn)表明，%，%，%，是臺(tái)灣人群中皮膚癌發(fā)病率的一半?？赡艿慕忉屖?，與人類不同的是，實(shí)驗(yàn)室是在無(wú)太陽(yáng)照射的條件下進(jìn)行的，或者是種群不同導(dǎo)致的。無(wú)機(jī)砷能透過(guò)胎盤(pán)屏障，所以As3+和As5+均能轉(zhuǎn)運(yùn)到猴子和小鼠的胚胎中并導(dǎo)致畸形。食物鏈中砷的富集模式一般為：大型無(wú)脊椎動(dòng)物苔蘚植物水體魚(yú)組織。張楠等研究發(fā)現(xiàn)，貽貝類
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