砷環(huán)境地球化學(xué)研究進展-資料下載頁
2025-06-07 21:44本頁面
【正文】 件下砷的不同形態(tài) EhpH diagram for aqueous As species in the system of AsO2H20 at 25℃ and 105Pa total pressure目前研究認(rèn)為，在偏酸性，近中性的條件下，主要通過鐵、鋁以及錳的氧化物或氫氧化物的吸附 解吸作用控制砷的遷移轉(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遷移的另一重要機理。由于Fe3+與As3+其離子電位非常接近，它們的親和力較大，當(dāng)Fe3+含量較低時，減少了它們與活性砷化物結(jié)合的量，相應(yīng)地成為促進砷遷移轉(zhuǎn)化的重要因素。同樣Al3+與As3+也較相近，同樣能促進砷的遷移轉(zhuǎn)化。另外，氫氧化鐵及氫氧化錳表面都帶正電荷，具有高度吸附陰離子的能力，并且優(yōu)先吸附帶負電荷更大的陰離子，即優(yōu)先吸附離它較遠的陰離子，所以磷酸根及硝酸根就與砷酸根產(chǎn)生競爭吸附，使一部分原來吸附鐵錳氧化物上的砷進入地下水，從而促進砷的遷移轉(zhuǎn)化。由于錳元素的普遍存在和可變的價態(tài)，錳的化合物也會顯著影響砷的遷移轉(zhuǎn)化及分布，而且在環(huán)境中的諸多氧化物中，只有錳的氧化物對As(Ⅲ)有著較好的氧化效果。砷的遷移和轉(zhuǎn)化還會受很多其他因素的影響，如硫元素的影響。硫元素對砷的遷移轉(zhuǎn)化主要有兩個方面的影響，一方面，當(dāng)硫元素很充足的時候，砷主要跟含硫礦物結(jié)合在一起；另一方面，硫也能作為強還原劑參加鐵氧化物體系的反應(yīng)，從而加速鐵氧化物的溶解和砷的釋放。有研究表明，硫還能夠取代吸附在鐵氧化物上的砷。Xu等證實，釋放的砷在最終以As2S3的形式被儲存起來，但不存在As2S5。 溶解態(tài)有機質(zhì)溶解態(tài)有機質(zhì)是一類復(fù)雜的混合物。在中性條件下， 溶解態(tài)有機質(zhì)大部分呈帶負電荷狀態(tài)，腐殖酸和富里酸是溶解態(tài)有機質(zhì)的主要成分，最多可占其70%的成分。在水體中，溶解態(tài)有機質(zhì)可以和砷發(fā)生絡(luò)合，從而促進砷從底泥中的釋放和增加其在水中的遷移性。研究表明，在常見的三價砷、五價砷、一甲基砷和二甲基砷幾種砷形態(tài)當(dāng)中，五價砷與土壤的吸附作用是最強的，而五價砷在溶解態(tài)有機質(zhì)上的分配系數(shù)要高出在土壤表面的23個數(shù)量級。天然環(huán)境下，溶解態(tài)有機質(zhì)基本呈帶負電荷狀態(tài)，吸附了溶解態(tài)有機質(zhì)之后的土壤表面會趨于負電荷化，進一步阻礙同樣帶負電荷的五價砷的吸附。因此，隨著溶解態(tài)有機質(zhì)的引入，砷在土壤表面的吸附量會大大減少，從而將砷更多地保留在水體中。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，溶解態(tài)有機質(zhì)對于砷的形態(tài)的改變，以及土壤中鐵、鋁等金屬的釋放有一定的作用。微生物活動是砷在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化的重要影響因素之一。微生物不僅可以通過新陳代謝改變砷的存在形態(tài)，還能改變水和金屬氧化物的性質(zhì)。自然界中存在很多種微生物，有的對砷有高耐受、轉(zhuǎn)化砷價態(tài)的功能，他們廣泛參與了砷的地球化學(xué)循環(huán)過程，在砷的遷移轉(zhuǎn)化過程中起著關(guān)鍵的作用。微生物活動對砷形態(tài)的改變包括氧化、還原、甲基化、去甲基化等多個方面。微生物對五價砷的還原通常發(fā)生在無氧的環(huán)境中， 如底泥、被淹沒的土壤或者水體；氧化或者還原條件下均可發(fā)生。用單甲基砷酸制作的鈉和銨鹽是當(dāng)前農(nóng)業(yè)廣泛使用的除莠劑，在土壤微生物體內(nèi)積累并還原為AsH3，通過短桿、青霉菌屬等砷真菌釋放。常見的霉菌、酵母和細菌能甲基化砷為MMA、DMA和砷的氣體派生物，并導(dǎo)致砷在土壤中廣泛分布。一般認(rèn)為微生物可以使三價鐵還原為二價鐵并造成表面溶解，從而導(dǎo)致吸附在表面的砷釋放。但是目前研究顯示：一方面，微生物造成鐵的還原和砷從吸附表面的釋放兩個過程并不一定存在絕對的先后問題。除此之外，間隙水及磷酸根等離子擴散速率、季節(jié)及水流速度、物質(zhì)的粒徑等物理、化學(xué)和生物地球因素也會影響到砷的遷移轉(zhuǎn)化。4結(jié)論與展望 綜上所述，可以看出，關(guān)于砷的環(huán)境地球化學(xué)研究已經(jīng)取得重要進展。但仍然有很多問題需要進一步的研究和開展：雖然WHO組織早在1978年確認(rèn)砷為致癌物，但砷的致癌機理也沒有統(tǒng)一的意見，至今仍未完全闡明，還有待于進一步的研究；揭示砷在環(huán)境介質(zhì)間的遷移轉(zhuǎn)化過程和機理、砷在生物體內(nèi)的富集機制以及預(yù)測砷的分布狀態(tài)，對砷污染的預(yù)防和治理有重要意義，因此該領(lǐng)域研究仍有待加強；沉積物是砷的最終歸宿，應(yīng)加強研究沉積物中砷的形態(tài)的研究；國內(nèi)年均砷貢獻量占全球的一半以上，應(yīng)廣泛開展重金屬污染和人體砷中毒的普查工作，以及對砷礦開采和砷制劑等工業(yè)活動有完善的管理機制。這些都具有重要的科學(xué)意義以及巨大的社會經(jīng)濟效益，是今后一段時間內(nèi)相關(guān)研究的重點。
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