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重金屬在土壤中存在的化學形態有哪些

發布時間:2023-04-16 22:58:40

Ⅰ 鉛,鎘單一污染的土壤中重金屬形態的檢測,為什麼要測定 鐵錳氧化結合態

鐵錳可以形成酸性鹽類化合物

Ⅱ 重金屬在土壤中的存在形式

重金屬進入土壤中會發生遷移轉化 存在形式變化多樣
以下為主要重金屬在土壤中的遷移轉化:
1)鎘的遷移轉化:重金屬元素鎘一旦進入土壤便會長時間滯留在耕作層中。由於它移動緩慢,故一般不會對地下水產生污染。
土壤中鎘的存在形態分為水溶性和非水溶性鎘。離子態cdcl2、cd(no3)2、cdco3和絡合態的如cd(oh)2呈水溶性的,易遷移,可別植物吸收,而難溶性鎘的化合物如鎘沉澱物、膠體吸附態鎘等,不易遷移和為植物吸收。但兩種在一定條件下可相互轉化。
在旱地土壤中多以碳酸鎘、磷酸鎘和氫氧化鎘形態存在,其中以碳酸鎘為主,尤其在ph大於7的石灰性土壤中明顯。
淹水土壤,如水稻土則是另一情況,當土壤內積水時,在水下形成還原環境,有機物不能完全分解而產生硫化氫,當施用硫酸銨肥料時,由於硫還原細菌的作用,也大量生成硫化氫。在含硫化氫的還原環境中,鎘多以硫化鎘的形式存在於土壤中,而溶解度下降形成難溶性硫化鎘形態。所以,在單一種植水稻的土壤中硫化鎘積累將占優勢。
作物對鎘的吸收,隨土壤ph 值的增高而降低,土壤中的有機質能與鎘合成螯合物,從而降低鎘的有效性;其次氧化-還原電位也影響作物對鎘的吸收,氧化-還原電位(eh)降為0時,則有利於形成難溶性的硫化鎘和其它難溶性化合物。當水田落干時,硫化鎘則會氧化成硫酸鎘,或通過其它氧化還原反應,而增加其溶性。
另一方面s2- 氧化為硫酸,使ph降低,硫化鎘的溶解度增加。
據研究,鎘和鋅、鉛、銅的含量存在一定的關系,鎘含量高的地方鋅、鉛、銅也相應高,所以鎘還受鋅、鉛、銅(ⅱ)、鐵(ⅱ)、錳(ⅱ)、鈣、磷酸根等伴生離子的影響。
2)汞的遷移轉化:土壤中汞的存在形態有離子吸附和共價吸附的汞、可溶性汞(氯化汞),難溶性汞(磷酸氫汞、碳酸汞及硫化汞)。影響汞遷移轉化的因素主要有:
(1)吸附劑的種類:土壤中汞的腐殖質膠體和無機膠體對汞有很強的吸附力,進入土壤的汞由於吸附等作用使絕大部分汞積累在耕作層土壤,不易向深層遷移,除沙土或土層極薄的耕地以外,汞一般不會通過土壤污染地下水。
粘土礦物對氯化汞的吸附能力其順序是:伊利石> 蒙脫石>高嶺石;對醋酸汞的吸附順序是蒙脫石>水鋁英石>高嶺石 。ph值等於7時,無機膠體對汞的吸附量最大;而研究膠體在ph值較低時,就能達到最大的吸附量。非離子態汞也可被膠體吸附。此外,當土壤溶液含很少的氯化亞汞、氯化汞和不溶性硫化汞時,如果溶液中含有大量的氯離子,就會生成的hgcl42- ,即可大大提高汞的遷移能力。在酸性土壤中有機質以富里酸為主,它與汞絡合和吸附時,也可以成溶解狀態遷移。
(2)氧化-含有狀態
無機汞(hg、hg2+、hgs)之間在微生物作用下可以相互轉化。在氧化環境,hg在抗汞細菌的參與下可以被氧化成hg2+。土壤溶液中存在一定的s2- 時,就可能生成hgs,hgs在嫌氣條件下是穩定的,但存在大量s2- 時,則會生成一種可溶性的hgs22- 存在於溶液中。在氧化環境某些特殊生物酶的作用下,hgs也可轉化成hg2+。
另外,無機汞和有機汞也可相互轉化。在嫌氣或好氣條件下均可以通過生物或者化學合成途徑合成甲基汞。一般在鹼性和有機氮存在的情況下有利於合成二甲基汞。在酸性介質中二甲基汞不穩定,易分解成甲基汞。
(3)植物對汞的吸收與土壤中汞含量關系:試驗證明,水稻生長的「米汞」和「土汞」之間生物吸收富集系數為0.01。土壤中汞及其化合物可以通過離子交換與植物的根蛋白進行結合,發生凝固反應。汞在作物不同部位的累積順序為:根>葉>莖>種子。不同作物對汞的吸收和積累能力是不同的,在糧食作物中的順序為:水稻>玉米>高粱>小麥。不同土壤中汞的最大允許量是有差別的,如酸性土壤為0.5ppm,石灰性土壤為1.5ppm。如果土壤中的汞超過此值,就可能生產出對人體有毒的「汞米」。
3)砷的遷移轉化:土壤中砷的形態可分為水溶性砷、交換性砷和難溶性砷。其中水溶性砷約占總砷的5~10%,大部分是交換態及難溶性砷。
自然界砷的化合物,大多數以砷酸鹽的形態存在於土壤中,如砷酸鈣、砷酸鋁、亞砷酸鈉等。砷有三價和五價,而且可在土壤中相互轉化。
由於污染而進入土壤中砷,一般都在表層積累,難於向下移動。除鹼金屬與砷反應生產的亞砷酸鹽如亞砷酸鈉溶解度較大,易於遷移外,其餘的亞砷酸鹽類溶解度均較小,限制了砷在溶液中的遷移。
土壤中的砷大部分為膠體所吸附,或與有機物絡合螯合,或與土壤中的鐵、鋁、鈣等結合形成難溶性化合物,或與鐵、鋁等氫氧化物形成共沉澱。土壤中的粘土礦物膠體不同類型對砷的吸附量明顯不同,一般是蒙脫石>高嶺石>白雲石。
吸附於粘粒表面的交換性砷,可被植物吸收,而難溶性砷化物很難為作物吸收,並積累在土壤中。增加這部分砷的比例可減輕砷對作物的毒害,並可提高土壤的凈化能力。
土壤中各種形態的砷可以發生轉化。例如,在旱田土壤中,大部分以砷酸根狀態存在,當土壤處於淹水條件時,隨著氧化-還原電位的降低,則還原成亞砷酸。一般認為亞砷酸鹽對作物的危害性比砷酸鹽類高3倍以上。為了有效地防止砷的污染及危害,提高土壤氧化-還原電位值的措施以減少低價砷酸鹽的形成,降低其活性是非常必要的。

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