重金属的迁移与转化共31页

31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
重金属在水环境中的迁移和转化
1、合法而稳定的权厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比

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重金属在水环境中的迁移转化
盐碱土溶液中重金属的存在形态
——Cl-与OH-的竞争络合作用
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重金属在水环境中的迁移转化
重金属各级水解组分的分布（%）计算通式
• 如果溶液中只存在某一种金属离子，那么各级水解产物占 离子总量的百分数仅仅是平衡常数和溶液pH值的函数。
[M]总 = [M2+] + [MOH+] + [M(OH)20] + [M(OH)3+] + • • •
[M]总 = [M2+] [1 + K1 [MOH+] / [H+] + K1×K2 / [H+]2 + K1×K2 ×K3 / [H+]3 + • • •
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重金属在水环境中的迁移转化
以锌为对象，水解产物分布计算举例
• 按通式 （–log [M2+] = n pH + pK1 - n pKw ）计算锌的各种 羟基络合物的对数浓度如下：
• -log [Zn2+] = 2 pH + pKsp - 2 pKw = 2 pH – 10.89 • -log [ZnOH+] = pH + pK1 - pKw = pH – 2.55 • -log [Zn(OH)20] = pK2 = 7.02 • -log [Zn(OH)3-] = -pH + pK3 + pKw = -pH + 16.92 • -log [Zn(OH)42-] = -2 pH + pK4 – 2 pKw = -2 pH + 29.60

• 更严重的受害者：化工厂周边居民。2008年以来，中国相继发生贵州独山县、湖南辰溪县、广西河 池、云南阳宗海、河南大沙河、山东临沂等砷污染事件。
喝茶
• 主要重金属：氟、铅、铬、镍等，来自茶叶、饮水机内胆
• “服毒”过程：茶叶中也有重金属，常见的有铅和氟，茶树具有富集土壤中氟元素的能力，茶 叶炒至过程中则易被铁锅中的铅毒污染。饮水机内胆含有重金属铬、镍。饮水机市场门槛较低， 有数据显示，国内涉足饮水机生产的企业有近2000家，80%以上的企业为非专业的小厂或螺丝刀 工厂。合格饮水机的内胆应由食品级不锈钢制成，由于食品级不锈钢价格昂贵，一些企业就用 不锈铁或代替食品级不锈钢制作内胆，导致重金属超标。
早餐
• 主要重金属：铅、铜，来自自来水、釉彩碗碟
• “服毒”过程：自来水一般呈弱酸性，在管道中蓄积了一夜，易与管道发生化学反应，管道中的 铅和水表中的铜会进入到水中。釉彩碗碟的彩色花纹中含有铅，易沾染到食物上。嘉琪一觉醒来， 吃了一顿“营养早餐”，心情非常好，但重金属的摄入，在不知不觉中发生了。
• 主要危害：铅毒对神经、血液、消化、心脑血管、泌尿等多个系统造成损害，严重影响体内新 陈代谢，造成低钙、低锌、低铁。骨骼内的铅要经过20年才能排除一半。
• 防范措施：生活中，如果使用自来水做饭，可打开水龙头，让管道中积存的水流约一分钟。尽 量选择花纹、釉彩少的餐具，防范铅污染。
• 更严重的受害者：冶炼厂周边居民。冶炼厂排出的污水中含有铅，饮用被污染的水易造成血铅 超标。陕西凤翔血铅事件中，共查出851名14岁以下儿童血铅超标。
化妆
• 主要重金属：汞、铅、铋，来自美白类化妆品、颜色亮丽的唇膏
• 主要危害：铅在废气中呈微粒状态，随风扩散，可随呼吸进入血液，并迅速地蓄积到人体的骨骼 和牙齿中，它们干扰血红素的合成、侵袭红细胞，引起贫血；损害神经系统，严重时损害脑细胞， 引起脑损伤。当儿童血中铅浓度达0.6～0.8ppm时，会影响儿童的生长和智力发育，甚至出现痴呆 症状。铅还能透过母体进入胎盘，危及胎儿。

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 。
THANKS 感谢观看
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

重金属在水体中的迁移是一个复杂的过程，包括机械迁移、物理化学迁移和生物迁移。机械迁移是指重金属离子以溶解态或颗粒态被水流搬运。物理化学迁移涉及重金属以简单离子、络离子或可溶性分子形式，在水环境中通过一系列物理化学作用实现迁移和转化。生物迁移则是重金属通过生物体的新陈代谢、生长、死亡等过程实现的迁移，此过程中重金属可能被有机体富集，进而通过食物链对人体构成威胁。此外，水体中的胶体物质对重水体中的分布和转化。胶体物质的吸附作用包括非专属吸附和专属吸附，受比表面积、孔结构、表面化学性质和环境条件等多种因素影响。这些吸附过程不仅改变了重金属离子在水体中的浓度，还可能导致其存在状态的改变，进一步影响重金属的生物生态效应。

工业排放
废水处理不彻底
工业废水处理过程中，如果处理 不彻底，会导致重金属残留，进
而排入水体。
工业废弃物
工业废弃物如果处理不当，其中的 重金属会随着雨水冲刷进入水体。
事故排放
工业事故发生时，可能会导致大量 含有重金属的物质泄漏进入水体。
02
重金属在水体中的迁移 转化途径
物理迁移
悬浮态迁移
重金属以悬浮颗粒的形式在水体中迁 移，受到水流、风力等物理因素的影 响。
岩石风化
岩石中的重金属在风化过 程中会释放进入水体。
火山活动
火山喷发时，岩浆中的重 金属会释放进入大气和水 体。
人为来源
采矿
采矿活动会释放大量重金 属进入水体。
工业生产
工业生产过程中使用的重 金属原料和化学物质，如 电镀、冶炼等，会通过废 水排放进入水体。
农业活动
农药和化肥的使用会导致 土壤中重金属的积累，进 而通过雨水冲刷进入水体 。
富集和释放
水生生物可将重金属富集在体内 ，并在死亡后将富集的重金属重
新释放到水体中。
Hale Waihona Puke 转化和代谢水生生物可将重金属转化为毒性 更强的形态，或通过代谢过程将 其转化为更稳定、更难溶的形态
。
03
影响重金属迁移转化的 因素
水体pH值
酸性环境
重金属离子易形成可溶性络合物 ，促进溶解和迁移。
碱性环境
重金属离子易形成沉淀物，降低 溶解度和迁移能力。
沉积迁移
吸附解吸
重金属在水中可吸附到悬浮颗粒物或 水体中的胶体物质上，也可从这些物 质上解吸下来，影响其在水体中的迁 移能力。
重金属在水中经过物理过程沉积到水 底，进而通过沉积物的再悬浮或被底 栖生物摄取而重新释放到水体中。

絮凝聚沉
胶体微粒的聚沉是指胶体颗粒通过碰撞结合成 聚集体而发生沉淀现象，这现象也称凝聚。 聚集体而发生沉淀现象，这现象也称凝聚。 影响胶体聚沉的两个主要因素： 影响胶体聚沉的两个主要因素： 微粒电荷：大量阳离子的存在， 微粒电荷：大量阳离子的存在，可促进胶体凝 聚。 水化膜：水化膜使有机胶体微粒距离增大， 水化膜：水化膜使有机胶体微粒距离增大，分 子间作用力变弱，难以聚沉。 子间作用力变弱，难以聚沉。
土壤中的重 金属来源
大气中重金属的来源
自然来源： 自然来源：
由宇宙天体作用及 地球上各种地质作 用而使某些重金属 元素进入大气中
人为来源： 人为来源：
工业生产、汽车 尾气排放及汽车 轮胎磨损产生的 大量含重金属的 有害气体和粉尘 等。
水体中的重金属来源
1
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自然因素： 自然因素：
在没有人为污染的情况 下，水体中的重金属的含 量取决于水与土壤、岩石 的相互作用，其值一般很 低，不会对人体健康造成 危害。但，导致水体受到 重金属污染。
水解吸附机制
重金属离子先水解， 重金属离子先水解，然后夺取黏土矿物微粒 表面的羟基，形成羟基配合物而被吸附： 表面的羟基，形成羟基配合物而被吸附： Me2+ + n H2O == Me(OH)n(2-n)+ + n H+ ≡ AOH + Me(OH)n(2-n)+== ≡AMe(OH)n+1(1-n)+
LOGO
重金属在水环境中的 迁移转化
制作人： 制作人：白婷
重金属的定义
在化学中一般是指相对密度等于或大于5.0的金属， 包括Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等45 种元素。 在环境污染研究中，重金属多指Hg、Cd、Pb、 Cr以及类金属等生物毒性显著的元素；其次是指 有一定毒性的一般元素，如Zn、Cu、Ni、Co、 Sn等。

– 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。
8
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
4
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。
14
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。
3
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

1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就பைடு நூலகம்一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
重金属的迁移与转化4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END

黏土矿物对重金属的吸附
离子交换吸附机制
水解吸附机制
离子交换吸附机制
黏土矿物的微粒通过层状结构边缘的羟基氢和-OM基中 基中 黏土矿物的微粒通过层状结构边缘的羟基氢和 M+离子以及层状结构之间的 离子，与水中的重金属离子 离子以及层状结构之间的M+离子， 离子以及层状结构之间的 离子 交换而将其吸附。 交换而将其吸附。
水合金属氧化物对重金属离子的吸附
一般认为， 一般认为，水合金属氧化物对重金属离子的吸 附过程是重金属离子在这些颗粒表面发生配位化合 过程，可用下式表示： 过程，可用下式表示： n≡AOH + Men+== (≡AO)n → Me + n H+ 式中≡代表微粒表面， 代表微粒表面的铁 代表微粒表面的铁、 式中 代表微粒表面，A代表微粒表面的铁、铝、 代表微粒表面 硅或锰， 为重金属离子， 硅或锰，Men+为重金属离子，箭头代表配位键。 为重金属离子 箭头代表配位键。
土壤中的重 金属来源
大气中重金属的来源
自然来源： 自然来源：
由宇宙天体作用及 地球上各种地质作 用而使某些重金属 元素进入大气中
人为来源： 人为来源：
工业生产、汽车 尾气排放及汽车 轮胎磨损产生的 大量含重金属的 有害气体和粉尘 等。
水体中的重金属来源
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自然因素： 自然因素：
在没有人为污染的情况 下，水体中的重金属的含 量取决于水与土壤、岩石 的相互作用，其值一般很 低，不会对人体健康造成 危害。但，导致水体受到 重金属污染。
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重金属在水环境中的 迁移转化
制作人： 制作人：白婷
重金属的定义
在化学中一般是指相对密度等于或大于5.0的金属， 包括Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等45 种元素。 在环境污染研究中，重金属多指Hg、Cd、Pb、 Cr以及类金属等生物毒性显著的元素；其次是指 有一定毒性的一般元素，如Zn、Cu、Ni、Co、 Sn等。

土壤淋洗客土法利用一些微生物植物对铅的超吸附能力可以利用植物提取的方法将环境中的铅吸附到植物体内在对植物加以萃取提取铅加以利用利用植物微生物的吸附能力对土壤中的铅进行固定减小铅在土壤的迁移转化20播放完毕谢谢观看
铅的丰度
铅的形态
铅的பைடு நூலகம்源
铅的毒性
铅的治理
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• 铅的含量很低
• 在干洁大气中约为0.1~10ng/m3 • 在淡水中3ug/L
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3
• 燃煤是大气铅的主要来源 • 矿山开采，金属冶炼，汽车尾气，油漆 • 涂料，含铅药物，化学品的使用 • 铅蓄电池是目前最大的铅污染源
• 大气沉降，工业废水排放是水中铅的重要 来源
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杀手三∶ 油漆
涂料
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• 铅及其化合物可以蒸汽，烟尘或粉尘的形 式进入呼吸道
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• 95%以不溶性磷酸铅的形式沉积在骨骼和 毛发间
• 5%进入肝，肾，脾等器官和血液 • 铅损害骨骼造血系统，引起贫血 • 铅损害神经系统，导致运动感觉异常 • 进入血液阻碍钙的吸收
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案例
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从源头治理：如改进生产方式，收集废旧 铅蓄电池
处理含铅废水：采用硫化钠沉淀法，投入石 灰乳沉淀，采用电偶-铁氧化法处理印刷厂 废水
土壤修复：土壤淋洗，客土法
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• 利用一些微生物，植物对铅的超吸附能力， 可以利用植物提取的方法将环境中的铅吸 附到植物体内，在对植物加以萃取提取铅 加以利用