Ⅰ 铅,镉单一污染的土壤中重金属形态的检测,为什么要测定 铁锰氧化结合态
铁锰可以形成酸性盐类化合物
Ⅱ 重金属在土壤中的存在形式
重金属进入土壤中会发生迁移转化 存在形式变化多样
以下为主要重金属在土壤中的迁移转化:
1)镉的迁移转化:重金属元素镉一旦进入土壤便会长时间滞留在耕作层中。由于它移动缓慢,故一般不会对地下水产生污染。
土壤中镉的存在形态分为水溶性和非水溶性镉。离子态cdcl2、cd(no3)2、cdco3和络合态的如cd(oh)2呈水溶性的,易迁移,可别植物吸收,而难溶性镉的化合物如镉沉淀物、胶体吸附态镉等,不易迁移和为植物吸收。但两种在一定条件下可相互转化。
在旱地土壤中多以碳酸镉、磷酸镉和氢氧化镉形态存在,其中以碳酸镉为主,尤其在ph大于7的石灰性土壤中明显。
淹水土壤,如水稻土则是另一情况,当土壤内积水时,在水下形成还原环境,有机物不能完全分解而产生硫化氢,当施用硫酸铵肥料时,由于硫还原细菌的作用,也大量生成硫化氢。在含硫化氢的还原环境中,镉多以硫化镉的形式存在于土壤中,而溶解度下降形成难溶性硫化镉形态。所以,在单一种植水稻的土壤中硫化镉积累将占优势。
作物对镉的吸收,随土壤ph 值的增高而降低,土壤中的有机质能与镉合成螯合物,从而降低镉的有效性;其次氧化-还原电位也影响作物对镉的吸收,氧化-还原电位(eh)降为0时,则有利于形成难溶性的硫化镉和其它难溶性化合物。当水田落干时,硫化镉则会氧化成硫酸镉,或通过其它氧化还原反应,而增加其溶性。
另一方面s2- 氧化为硫酸,使ph降低,硫化镉的溶解度增加。
据研究,镉和锌、铅、铜的含量存在一定的关系,镉含量高的地方锌、铅、铜也相应高,所以镉还受锌、铅、铜(ⅱ)、铁(ⅱ)、锰(ⅱ)、钙、磷酸根等伴生离子的影响。
2)汞的迁移转化:土壤中汞的存在形态有离子吸附和共价吸附的汞、可溶性汞(氯化汞),难溶性汞(磷酸氢汞、碳酸汞及硫化汞)。影响汞迁移转化的因素主要有:
(1)吸附剂的种类:土壤中汞的腐殖质胶体和无机胶体对汞有很强的吸附力,进入土壤的汞由于吸附等作用使绝大部分汞积累在耕作层土壤,不易向深层迁移,除沙土或土层极薄的耕地以外,汞一般不会通过土壤污染地下水。
粘土矿物对氯化汞的吸附能力其顺序是:伊利石> 蒙脱石>高岭石;对醋酸汞的吸附顺序是蒙脱石>水铝英石>高岭石 。ph值等于7时,无机胶体对汞的吸附量最大;而研究胶体在ph值较低时,就能达到最大的吸附量。非离子态汞也可被胶体吸附。此外,当土壤溶液含很少的氯化亚汞、氯化汞和不溶性硫化汞时,如果溶液中含有大量的氯离子,就会生成的hgcl42- ,即可大大提高汞的迁移能力。在酸性土壤中有机质以富里酸为主,它与汞络合和吸附时,也可以成溶解状态迁移。
(2)氧化-含有状态
无机汞(hg、hg2+、hgs)之间在微生物作用下可以相互转化。在氧化环境,hg在抗汞细菌的参与下可以被氧化成hg2+。土壤溶液中存在一定的s2- 时,就可能生成hgs,hgs在嫌气条件下是稳定的,但存在大量s2- 时,则会生成一种可溶性的hgs22- 存在于溶液中。在氧化环境某些特殊生物酶的作用下,hgs也可转化成hg2+。
另外,无机汞和有机汞也可相互转化。在嫌气或好气条件下均可以通过生物或者化学合成途径合成甲基汞。一般在碱性和有机氮存在的情况下有利于合成二甲基汞。在酸性介质中二甲基汞不稳定,易分解成甲基汞。
(3)植物对汞的吸收与土壤中汞含量关系:试验证明,水稻生长的“米汞”和“土汞”之间生物吸收富集系数为0.01。土壤中汞及其化合物可以通过离子交换与植物的根蛋白进行结合,发生凝固反应。汞在作物不同部位的累积顺序为:根>叶>茎>种子。不同作物对汞的吸收和积累能力是不同的,在粮食作物中的顺序为:水稻>玉米>高粱>小麦。不同土壤中汞的最大允许量是有差别的,如酸性土壤为0.5ppm,石灰性土壤为1.5ppm。如果土壤中的汞超过此值,就可能生产出对人体有毒的“汞米”。
3)砷的迁移转化:土壤中砷的形态可分为水溶性砷、交换性砷和难溶性砷。其中水溶性砷约占总砷的5~10%,大部分是交换态及难溶性砷。
自然界砷的化合物,大多数以砷酸盐的形态存在于土壤中,如砷酸钙、砷酸铝、亚砷酸钠等。砷有三价和五价,而且可在土壤中相互转化。
由于污染而进入土壤中砷,一般都在表层积累,难于向下移动。除碱金属与砷反应生产的亚砷酸盐如亚砷酸钠溶解度较大,易于迁移外,其余的亚砷酸盐类溶解度均较小,限制了砷在溶液中的迁移。
土壤中的砷大部分为胶体所吸附,或与有机物络合螯合,或与土壤中的铁、铝、钙等结合形成难溶性化合物,或与铁、铝等氢氧化物形成共沉淀。土壤中的粘土矿物胶体不同类型对砷的吸附量明显不同,一般是蒙脱石>高岭石>白云石。
吸附于粘粒表面的交换性砷,可被植物吸收,而难溶性砷化物很难为作物吸收,并积累在土壤中。增加这部分砷的比例可减轻砷对作物的毒害,并可提高土壤的净化能力。
土壤中各种形态的砷可以发生转化。例如,在旱田土壤中,大部分以砷酸根状态存在,当土壤处于淹水条件时,随着氧化-还原电位的降低,则还原成亚砷酸。一般认为亚砷酸盐对作物的危害性比砷酸盐类高3倍以上。为了有效地防止砷的污染及危害,提高土壤氧化-还原电位值的措施以减少低价砷酸盐的形成,降低其活性是非常必要的。