砷環(huán)境地球化學(xué)研究進(jìn)展(編輯修改稿)
2025-07-04 21:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 膠體形成作用等一系列的物理化學(xué)過程進(jìn)行遷移和轉(zhuǎn)化，最終以一種或多種相對穩(wěn)定的形態(tài)長期駐留在環(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)化是一個動態(tài)過程，主要受砷在土壤表面的吸附解吸以及沉淀溶解兩個過程的控制。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)境中遷移的另一個重要機理。、沉積物中的砷土壤中的砷的天然來源主要包括隨巖石層風(fēng)化逐漸形成土壤而帶來砷和大氣中砷的沉降。據(jù)Nriagu等的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，每年通過大氣沉降進(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)活動也會在相當(dāng)程度上給當(dāng)?shù)赝寥乐械纳闈舛仍斐捎绊?，這其中包括：礦物開采冶煉、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和無機成分、人類活動，氣候、土壤中的有機和無機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。硫化礦鐵頁巖、礦脈和脫水紅樹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)，相對來說都富含砷，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和五價的無機砷形態(tài)存在。由于不同研究者對砷的形態(tài)理解的不同，對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、有機物結(jié)合態(tài)砷和殘渣態(tài)砷。沉積物主要由有機質(zhì)、鐵錳氧化物及次生黏土礦物組成，這些組分對進(jìn)入其中的重金屬離子有很強的吸附作用， 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爭吸附過程。固定在沉積物中的重金屬在環(huán)境條件發(fā)生改變時，如水體pH值、氧化還原電位和有機質(zhì)螯合物存在時， 會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。 生物體中的砷多個國家關(guān)于砷的人群風(fēng)險暴露研究表明，魚類和水生貝類是人體攝入砷的主要來源。含砷海產(chǎn)品是亞洲南部和西南部較為常見的食品來源。一項關(guān)于牡蠣的食用與癌癥風(fēng)險關(guān)系的研究曾在臺灣地區(qū)引發(fā)公眾對含砷海產(chǎn)品的恐慌。近年來，砷在人和動、植物中的分布規(guī)律以及砷對生物體的危害及致病機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造成砷中毒。不同植物對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，能吸收有機砷和無機砷。例如，豆科灌木、蜈蚣草等。但Anderson實驗研究發(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)上成功證明砷對動物的致癌性和誘變性，關(guān)于砷對動物的致癌性的研究才廣泛開展。對C57BL/6J老鼠的實驗表明，%，%，%，是臺灣人群中皮膚癌發(fā)病率的一半?？赡艿慕忉屖?，與人類不同的是，實驗室是在無太陽照射的條件下進(jìn)行的，或者是種群不同導(dǎo)致的。無機砷能透過胎盤屏障，所以As3+和As5+均能轉(zhuǎn)運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：大型無脊椎動物苔蘚植物水體魚組織。張楠等研究發(fā)現(xiàn)，貽貝類
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