第四章 第二三节_重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制_and_4.3_土壤中农药的迁移转化

第四章土壤环境化学——土壤中重金属的迁移转化不同重金属的环境化学行为和生物效应各异，同种金属的环境化学和生物效应与其存在形态有关。

例如，土壤胶体对Pb2+、Pb4+、Hg2+及Cd2+等离子的吸附作用较强，对AsO2-和Cr2O72-等负离子的吸附作用较弱。

对土壤水稻体系中污染重金属行为的研究表明：被试的四种金属元素对水稻生长的影响为：Cu＞Zn＞Cd＞Pb；元素由土壤向植物的迁移明显受共存元素的影响，在试验条件下，元素吸收系数的大小顺序为：Cd＞Zn＞Cu＞Pb，与土壤对这些元素的吸持强度正好相反；"有效态"金属更能反映出元素间的相互作用及其对植物生长的影响。

下面简单介绍主要重金属在土壤中的迁移转化及其生物效应。

●汞土壤中汞的背景值为0.01～0.15 μg/g。

除来源于母岩以外，汞主要来自污染源，如含汞农药的施用、污水灌溉等，故各地土壤中汞含量差异较大。

来自污染源的汞首先进入土壤表层。

土壤胶体及有机质对汞的吸附作用相当强，汞在土壤中移动性较弱，往往积累于表层，而在剖面中呈不均匀分布。

土壤中的汞不易随水流失，但易挥发至大气中，许多因素可以影响汞的挥发。

土壤中的汞按其化学形态可分为金属汞、无机汞和有机汞，在正常的pE和pH范围内，土壤中汞以零价汞形式存在。

在一定条件下，各种形态的汞可以相互转化。

进入土壤的一些无机汞可分解而生成金属汞，当土壤在还原条件下，有机汞可降解为金属汞。

一般情况下，土壤中都能发生Hg2+===Hg2++HgO反应，新生成的汞可能挥发。

在通气良好的土壤中，汞可以任何形态稳定存在。

在厌氧条件下，部分汞可转化为可溶性甲基汞或气态二甲基汞。

阳离子态汞易被土壤吸附，许多汞盐如磷酸汞、碳酸汞和硫化汞的溶解度亦很低。

在还原条件下，Hg2+与H2S生成极难溶的HgS；金属汞也可被硫酸还原细菌变成硫化汞；所有这些都可阻止汞在土壤中的移动。

当氧气充足时，硫化汞又可慢慢氧化成亚硫酸盐和硫酸盐。

实验三重金属在土壤植物系统中的迁移转化一、实验目的1. 用原子吸收法测定土壤及植物中Cu、Zn、Pb、Cd的含量。

2. 了解土壤-植物体系中重金属的迁移、转化规律。

二、实验原理通过消化处理将在同一农田中采集植物及土壤样品中各种形态的重金属转化为离子态，用原子吸收分光光度法测定；通过比较分析土壤和作物中重金属含量，探讨重金属在植物-土壤体系中的迁移能力。

三、实验仪器1. 仪器（1）原子吸收分光光度计；（2）尼龙筛（100目）；（3）电热板；（4）量筒：100 mL；（5）高型烧杯：100 mL；（6）容量瓶：25mL、100mL；（7）三角烧瓶：100 mL；（8）小三角漏斗；（9）表面皿。

2. 试剂（1）硝酸、硫酸：优级纯。

（2）氧化剂：空气，用气体压缩机供给，经过必要的过滤和净化。

（3）金属标准储备液：准确称取0.5000 g光谱纯金属，用适量的1∶1硝酸溶解，必要时加热直至溶解完全。

用水稀释至500.0 mL，即得1.00 mg 金属/mL 标准储备液。

（4）混合标准溶液：用0.2%硝酸稀释金属标准储备溶液配制而成，使配成的混合标准溶液中镉、铜、铅和锌浓度分别为10.0、50.0、100.0和10.0 μg/mL。

四、实验步骤1. 土壤样品的制备（1）土样的采集：在芦苇田取土样，倒在塑料薄膜上，晒至半干状态，在阴凉处使其慢慢风干。

风干土样经磨碎后，过2 mL尼龙筛，风干细土反复按四分法弃取，最后约留下100 g土样，在进一步磨细。

（2）土样的消解：HCL-HClO4-HNO3三酸消煮取风干磨细过100目土样0.5000g于玻璃烧杯内，加HCl:HNO3:HClO4（6:4:2mL 优级纯）混合酸，放置过夜，砂浴低温（100℃以下）消化1h以后，升到200℃消化1h，再升高温度（250-300℃之间以下），继续消化至HClO4大量冒烟并至干(糊状)，再加5mL硝酸消解至余约2mL，直至消煮完全。

实验二十二重金属在土壤—植物体系中的迁移人体内的微量元素不仅参与机体的组成，而且担负着不同的生理功能。

如铁、铜、锌是组成酶和蛋白质的重要成分，钒、铬、镍、铁、铜、锌等元素能影响核酸的代谢作用，部分微量元素还与心血管疾病、瘫痪、生育、衰老、智能甚至癌症有密切关系。

这些微量元素在人体组织中都有一个相当恒定的浓度范围，它们之间互相抑制、互相拮抗，过量或缺乏都会破坏人体内部的生理平衡，引起机体疾病，使健康受到不同程度的影响。

人体所需的微量元素，主要是通过粮食、蔬菜、饮料等摄入体内。

粮食中微量元素种类众多，其中有人体所必需的元素（铜、锌、锰、钴等），也有环境污染元素（铅、镉、汞等）。

在农业生态环境中，土壤是连接生物、有机与无机界的重要枢纽，环境中的有机、无机物可以通过各种途径进入土壤-植物体系。

重金属元素可通过土壤积累于植物体内。

这种迁移结果，必然引起重金属的富集与分散，而人类处于食物链的终端，易受其害。

因此，测量粮食及土壤中微量元素含量，不仅可以评价粮食的营养价值，而且可以了解重金属在土壤-植物体系中的迁移转化能力。

一、实验目的1.用原子吸收法测定土壤及粮食中Pb、Zn、Cu、Cd的含量。

2.了解土壤-植物体系中重金属的迁移、转化规律。

二、实验原理通过消化处理将在同一农田中采集粮食及土壤样品中各种形态的重金属转化为离子态，用原子吸收分光光度法测定（测定条件见表22-1）；通过比较分析土壤和作物中重金属含量，探讨重金属在植物-土壤体系中的迁移能力。

表22-1 原子吸收分光光度法测定重金属的条件测定条件Cu Zn Pb Cd测定波长，nm 324.7 213.8 283.3 228.8通带宽度，nm 0.2 0.2 0.2 0.2 火焰类型乙炔-空气，氧化型火焰灵敏度，µg/mL 0.09 0.02 0.50 0.03检测范围，µg/mL 0.05~5.0 0.05~1.0 0.2~10 0.05~1.0三、仪器与试剂1. 仪器（1）原子吸收分光光度计。

重金属在土壤-水稻体系中的分布、变化及迁移规律分析
以佛山市南海区小塘镇和高明区杨梅镇的标准农田为研究对象,分析重金属在土壤和水稻植株不同部位的分布及其随时间变化、迁移规律.结果表明:重金属被水稻吸收以后,多数仍滞留在土壤里,只有少量向地上部分迁移.重金属在水稻植株不同部位的质量分数分布由大到小的次序为:根→茎→籽→叶.水稻地上部分中4种重金属元素分布由大到小的次序是:Zn→Cu→Pb→Cd.水稻分蘖期重金属在根、茎和叶的积累量达到最大,随着时间的延续,在根部积累的重金属就越来越少,茎和叶积累的重金属在拔节期降至最小,随后又慢慢上升.4种重金属在水稻植株中的迁移能力由大到小依次为:Cd→Zn→Cu→Pb,但也有个别情况是Cu 的迁移能力大于Zn.。

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