铜、砷在土壤中的迁移转化ppt课件

加强与其他学科的交叉研究
重金属在土壤中的迁移转化规律涉及到环境科学、地球化 学、生态学等多个学科领域，未来需要加强与其他学科的 交叉研究，以促进学科融合和共同发展。
技术发展展望
发展原位监测技术
原位监测技术可以实时、准确地 监测土壤中重金属的动态变化， 为研究重金属在土壤中的迁移转 化规律提供重要的技术支持。未 来需要进一步发展原位监测技术 ，提高其监测精度和稳定性。
换土法
将污染表土挖出，用未污染的土壤进行回填，减 少重金属的浓度。
深耕翻土
通过深耕和翻土，使表层土壤和深层土壤混合， 降低表层土壤中重金属的浓度。
化学修复
化学钝化
向土壤中添加钝化剂，如硅酸盐、磷酸盐等，使重金属在土壤中形 成沉淀，降低其活性。
化学萃取
利用化学萃取剂将重金属从土壤中提取出来，然后进行分离和回收 。
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积累
在某些情况下，植物可以在其体内积累大量的重金属，这些 重金属可能对植物本身产生毒害作用，也可能通过食物链进 入人体，对人体健康产生威胁。
04 影响重金属迁移转化的因素
土壤性质
土壤类型
01
不同土壤类型对重金属的吸附、溶解和固定能力不同
，影响重金属的迁移转化。
土壤pH值
02 pH值可以影响重金属在土壤中的存在形态和溶解度
植被覆盖
01
植被覆盖可以影响重金属在土壤表面的分布和迁移，进而影响
其迁移转化。
土壤微生物
02
微生物可以通过生物作用影响重金属的溶解、吸附和迁移，进
而影响其迁移转化。
地形地貌
03
地形地貌可以影响重金属在土壤中的流失和富集，进而影响其
迁移转化。
05 重金属污染土壤的修复技术

矿物质：土壤中矿物养分的主要来源 有机质：其含量是土壤肥力高低的重要标志 水分和空气：共同影响着土壤的热量状况
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理想土壤的成分体积比例
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土壤的形成过程
(1)岩石风化过程
形成疏松的成土母质
(2)低等植物着生过程
形成原始土壤
(3)高等植物生长过程
形成成熟土壤
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裸露的 风化作用 成土母质
微生物
高等植物
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“土壤”的涵义——《说
文解字》
土壤是地球
岩石最表层经
亿万年风化和
生物活动所形
成的物质。土
壤是生物圈、
岩石圈、大气
圈和水圈的交
汇点。
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构成
土壤中有什么？ 讨论
人们常说蚯蚓靠吃土为生，蚯蚓从 土壤中获得了什么？
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组成
固相：矿物质、有机质、细菌微生物 液相：水分、土壤溶液 气相：N2、O2、CO2、水蒸气等
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土壤酸化的原因：
•化学原因:主要是矿物的风化过程产生的无机酸或大量 二氧化碳；土壤弱酸盐的水解；无机肥料残留的酸根； 重金属和有机物对土壤的污染；酸雨的影响；土壤胶体 吸附的H+、Al3+等被其它阳离子交换：
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土壤酸化和碱化的原因：
土壤酸化的第二个原因是微生物对有机物降解。 土壤的碱化
土壤溶液中OH-离子的主要来源是 CO32-和 HCO3-的碱金属 （Na、K）及碱土金属（Ca、Mg）的盐类。 交换性阳离子的水解 ：
三者占土 壤总量的95%以上，土壤多为酸性和强酸性，如华南、西南 地区广泛分布的红壤、黄壤，pH值大多在4.5-5.5之间，有少 数低至3.6-3.8；
华中华东地区的红壤，pH值在5.5-6.5之间；长江以北的 土壤（如华北、西北的土壤）大多含 CaCO3，多为中性或 碱性，pH值一般在 7.5-8.5之间，少数强碱性土壤的 pH高达 10.5。

土壤中主要污染物及其迁移转化.
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿

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2、土壤重金属污染现状
目前，全世界平均每年排放Hg约1．5万 吨，Cu 340万吨，Pb 500万吨，Mn 1500万 吨，Ni100万吨。我国受镉、砷、铬、铅等 重金属污染的耕地面积近2000万hm2,约占总 耕地面积的1/5。
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二 来源
土壤中重金属的浓度受自然成土条件和人为 活动的双重影响。通常条件下，自然土壤中重金 属的浓度较低，但近数十年来 ，人为活动大大 加剧了土壤中重金属的积累。
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1、大气自然沉降及降水
经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤的 重金属污染，主要以工矿烟囱、废物堆和 公路为中心，向四周及两侧扩散；由城 市—郊区—农村，随距城市的距离加大而 降低，特别是城市的郊区污染较为严重。
此外，还与城市的人口密度、城市土 地利用率、机动车密度成正相关；重工业 越发达，污染相对就越严重。
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3、污水灌溉、污泥施肥
近年来污水灌溉已成为农业灌溉用水的重要 组成部分，中国自60年代至今，污灌面积迅速扩 大，以北方旱作地区污灌最为普遍，约占全国污 灌面积的90%以上。南方地区的污灌面积仅占6%， 其余在西北和青藏
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3、污水灌溉、污泥施肥
污泥中含有大量的有机质和氮、磷、 钾等营养元素，但同时污泥中也含有大 量的重金属,随着大量的市政污泥进入 农田，使农田中的重金属的含量在不断 增高。
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2、农用物资的不合理使用
施用含有铅、汞、镉、砷等的农药和不合 理地施用化肥，都可以导致土壤中重金属的污 染。
一般过磷酸盐中含有较多的重金属Hg、Cd、 As、Zn、Pb，磷肥次之,，氮肥和钾肥含量较低， 但氮肥中铅含量较高，其中As和Cd污染严重

– 能大量富集几乎所有的重金属，并通过食物链 进入人体，参与生物体内的代谢过程。
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微生物对重金属的迁移转化的影响
• 某些微生物，如硫酸盐还原菌以及某些藻 类，能够产生多糖、脂多糖、糖蛋白等胞 外聚合物，其大量的阴离子基团，可与重 金属离子结合；
• 某些微生物产生的代谢产物，如柠檬酸、 草酸等是有效的重金属配位、螫合剂。
第三节 土壤中农药的迁移
1
第二节 重金属在土壤—植物体系中 的迁移及其机制
• 土壤含有一定量的重金属元素（Cu、Zn、 Mo、Fe、Mn等） ，其中很多是作物生长 所需要的微量营养元素（酶催重金属元素积累的浓度超过了作物 需要和可忍受程度，表现出受毒害的症状
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1)土壤胶体对重金属的吸附作用
• 同一类型的土壤胶体对阳离子的吸附
– 阳离子的价态越高，越易被土壤胶体所吸附; – 具有相同价态的阳离子，离子半径越大，越易
被土壤胶体所吸附。
• 土壤中胶体性质对重金属的吸附影响
– 如对Cu2+的吸附顺序为： 氧化锰>有机质>氧化铁>伊利石>蒙脱石>高岭石
• pH值上升，金属离子的吸附量增加。
• 汞在植物各部分的分布：根>茎、叶>籽粒。
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5) 铅(Pb)
• 土壤中铅主要以Pb(OH)2 、PbCO3和 P铅b含SO量4极固低体;形式存在，土壤溶液中可溶性
• Pb2+可置换黏土矿物上吸附的Ca2+，在土 壤中很少移动。
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一、土壤-植物系统中重金属的迁移转化
1. 重金属在土壤中的迁移转化 1) 土壤胶体对重金属的吸附作用 2) 土壤中重金属的配合作用 3) 土壤中重金属的沉淀和溶解作用 4) 土壤中重金属的生物转化

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图4－15说明，干土壤 中吸附的强弱还与吸 附质（农药）的极性 有关，极性大的吸附 量就大；而且分配作 用也同时发生。因此， 非离子型有机物在干 土壤中表现为强吸附 （被土壤矿物质）和 高分配（被土壤有机 质）的特征。
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三.土壤中农药的迁移转化
—典型农药在土壤中的迁移转化
3.1有机氯农药 含有一个或几个苯环的氯的衍生物
• 磷酸的酯类或酰胺类化合物。
A Y
P
R
X A'
(1) 磷酸酯
按结构
(2) 硫代磷酸酯 (3) 膦酸酯和硫代膦酸酯类
(4) 磷酰胺和硫代磷酰胺类
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三.土壤中农药的迁移转化—典型有机污染物
O
(1) 磷酸酯：磷酸中三
磷酸
个氢原子被有机基团置 换所生成的化合物，如 敌敌畏、二溴磷等。
P
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土壤中农药的迁移
非离子型农药与土壤有机质的作用
典型农药在土壤中的迁移转化
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第二节 重金属在土壤-植物体系中 的迁移及其机制
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二.重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
土壤的重金属污染
• 重金属是土壤原有的构成元素，有些是植物、动 物和人必需的营养元素。如Zn、Cu、Mo、Fe、 Mn等，但由于含量的不同，可导致不同的效应， 如果含量和有效性太低生物会表现缺乏症状，但 过量就会造成污染事件。
• 后来，在植物中发现类MT或植物络合素。其作用是与进 入植物细胞内的重金属结合，使其以不具生物活性的无 毒的螯合物形式存在，降低金属离子的活性，从而减轻 或解除其毒害作用。
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（2）土壤的缓冲性
土壤胶体吸收了许多代换性阳离子，如Ca2+、
Mg2+、Na+等可对酸起缓冲作用，H+和Al3+可对碱起到
缓冲作用。
（3）土壤的氧化还原反应
土壤溶液中普遍存在氧化还原反应。用Eh氧化还
原电位表示。
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4.2土壤污染
土壤环境背景值：土壤的环境要素在未受到明显污染时，其化 学元素的正常含量，以及环境中能量分布的正常值为环境背景值， 又称作环境本底值。
人们的生产和生活也会产生相当数量的重金属元素，这些 重金属会在不同环境介质中积累。
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重金属来源（自然源和人为源）
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重金属在土壤中的一般迁移和转化规律
（1）机械迁移和转化
重金属被包含于矿物颗粒或有机胶体内，或被吸附于 无机、有机悬浮物上，随土壤水分流动而被迁移转化。
也有随空气而运动的，如元素汞可转化为汞蒸汽扩散， 也有因其本身比至较大而发生沉淀，或闭蓄于其它无机、 有机沉淀之中。
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2.几种主要重金属在土壤中的迁移转化 （1）汞的迁移转化
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（2）镉的迁移转化
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（3）铬的迁移转化
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（4）砷的迁移转化
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（5）铅的迁移转化
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重金属污染案例
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4.3.2化学农药对土壤的污染
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农药对水生生物毒性
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土壤中农药迁移
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3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.12.1 311:07: 2511:0 7Dec-20 13-Dec-20
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4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 11:07:2 511:07: 2511:0 7Sunda y, December 13, 2020
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5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 20.12.1 320.12. 1311:0 7:2511: 07:25D ecembe r 13, 2020
• 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异 纸上画饼充饥，无补于事。Sunday, December 13, 20201
3-Dec-2020.12.13
• 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自 己眷恋了。20.12.1311:07:2513 December 202011:07
3.郑顺安. 我国典型农田土壤中重金属的转化与迁移特征研究 [D],浙江大学，2010
4. Cheng，S.P. Heavy metal pollution in China: Origin, Pattern and control[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2003, 10(3):192-198
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6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2020年 12月13 日星期 日上午 11时7 分25秒1 1:07:25 20.12.1 3
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7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 20年12 月上午 11时7 分20.12. 1311:0 7December 13, 2020
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环境化学报告
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• 修复受砷污染的土壤应加强对砷在土壤中 的化学和生态行为的研究，同时寻求多种 修复技术的综合运用。
谢谢大家
5 展望
（1）土壤微生物活动对土壤砷形态转化、有 效性及吸附的影响及土壤中砷形态的研究。 （2）砷超富集植物筛选与培育。 （3）分子生物学和转基因工程技术的应用。 （4）生物修复综合技术的应用与研究。
6Hale Waihona Puke 总结• 土壤中砷污染引发的环境问题已经引起广 泛关注；中国土壤的砷含量呈南北向地域 分布，许多矿区，流域沉积物、蔬菜基地 均受到不同程度的砷污染，主要受当地的 工业(如煤炭工业、热力发电等)，含砷农药 喷洒以及污水灌溉或污泥施用的影响。
1.1砷在环境中的存在方式
• 砷（Arsenic，As）是一种剧毒的类金属元 素，普遍存在大气、土壤、岩石以及水体 中，主要以伴生的方式存在于自然界矿物 中。地壳变动、火山喷发、岩石风化等自 然活动会导致砷向环境中的释放。同时随 着砷在农业、电子、化工、冶金业等行业 被广泛的应用，人类活动如对矿石的开采 冶炼、化工生产以及杀虫剂的使用等都会 造成砷在环境中的积累。
1.2砷的来源
• 来自于大气中的砷 • 随农药和化肥进入土壤中的砷 • 随污水污泥进入土壤中的砷 • 废弃废弃物堆积扩散到土壤中的砷
2 砷的毒性及其危害
• 砷，其在环境中主要以-3，+3，+5 三种价 态的化合物存在，As(0)是不常见的砷的存 在形式。
• 砷 A的s的毒O3化性3-合大> 物于As的 有O4毒 机3-性 砷> 顺 ，有序 三机为 价砷，砷>的AAss毒H(03性)>。是A无五s2机O价砷3 > 砷毒性的60倍。
• 湖南郴州地区等许多矿区，以及内蒙古、贵州等 西部高砷地区同样也存在大面积的砷污染和砷中 毒问题。内蒙古鄂尔多斯地区公路段土壤中的重 金属元素污染特征进行了研究，发现薛家湾段公 路土壤中砷存在显著污染，有可能与当地的煤炭 业、原煤运输和热力发电有关。

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Hale Waihona Puke 17CuCu
土壤胶体 Cu
H Cu
Cu Cu
Cu Ca
Ca
Ca
土壤胶体 Ca
H Cu
Ca Cu
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重金属形态是指重金属的
和
四个方面，即某一重金属元素在环境
中以某种离子或分子存在的实际形式。
目前重金属形态转化的研究集中于 的转变
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1.杨居荣, 车宇瑚, 刘坚. 重金属在土壤-植物系统的迁移累积特 征及其与土壤环境条件的关系[J]. 生态学报, 1985, 5(4):307-314
增加外源Cu浓度，发现土壤对铜 的蓄积有最大值。
蓄积的最大值。
处浓度仍高于本底值，也有
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+
2+
- --
-
-
胶核
--
-
2+ Cu
+
H
+
决定电位 离子层
非选择性吸附
+H+ -H+
OH2+
HAsO42
OH
H 2 AsO4
O-
选择性吸附
9
某地污灌土壤，
，进行土柱淋溶实验：
Cu迁移量 Cu迁移量
10
Cu Cu
1
2
3
4
5
微
细
颗
非 移
粒 态
动
相
基
真
质
溶
解
态
土壤
界面 土壤溶液
6
（1）
自然（成土母质）、 人为（工矿业活动、
废弃物排放和燃煤、农业活动）
（2） 移动性较差

<30
<20
<40
<30
-
-
30-35
-
-
35-40
-
-
>40
土壤的性质
吸附性
土壤胶体的性质：
具有巨大的比表面和表面能 ； 电性 ； 凝聚性和分散性 ；
土壤胶体的离子交换吸附
阳离子交换吸附 阴离子交换吸附
酸碱性
土壤的特性
◎我国土壤的pH大多在4.5－8.5范围内，并有由南 向北pH值递增的规律性。
（1）、土壤水分的影响
干燥土壤中无扩散 含水4% 总扩散系数和气态扩散系数 最大 含水4-20%，气态扩散系数>50%
（2）土壤吸附的影响
吸附作用是农药与土壤固相之间相互作用的主要过程，直接影 响其他过程的发生。
➢农药的分子结构、电荷特性和水溶能力是影响吸附的 主要因素。 ➢对于土壤性质，影响吸附的主要因素是粘土矿物和有 机质的含量、组成特征以及铝、硅氧化物和它们水合 物的含量。 ➢介质条件和土壤溶液的pH值是影响吸附的最重要因 素。
与心肌桥鉴别土壤的组成和性质土壤的组成土壤的粒级与质地土壤的吸附性土壤的酸碱性土壤的氧化还原性土壤中农药的迁移转化土壤中农药的迁移非离子型农药与土壤有机质的作用典型农药在土壤中的迁移转化各种原因导致冠状动脉主干或分支的某一段紧贴胸壁但尚未穿行于心肌内可以出现类似心肌桥样的冠状动脉狭窄
化学农药在土壤中的迁移转化
总重量的10％ 以下 ）。分为非腐殖物质和腐殖质两大类。
土壤水分 ——土壤溶液
土壤中的空气 ——主要成分都是N2、O2和CO2 。与空
气比较，土壤空气中；CO2含量比大气中高得多； O2的含 量低于大气；水蒸气的含量比大气中高得多；还含有少量 还原性气体