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砷形态及其迁移转化
在环境中，砷具有多种形态，其中包括：
1. 无机砷：一种无机氧化物，通常存在于过程温和的环境中。
2. 有机砷：也称为烷基化合物，由有机分子组成，具有不同的毒性特性。
3. 溴化砷：溴化物类似于无机砷，但具有更高的毒性，容易形成有机
砷类型，因此常常会被用作溴类农药。
4. 砷酸酯：具有较高的毒性，是一种直链烃和甲氧基砷的有机化合物。
5. 砒酸根：具有较低的毒性，由氧化砷和砒酸根组成，可以来源于金
属表面和土壤中氮滴子的氧化还原反应。
砷的形态有多种多样，这些都影响着其在环境中的迁移和转化。
砷的
迁移和转化可分为化学迁移和生物迁移两大类。
1. 化学迁移：多种形式的砷可以在水溶液中彼此电离或化合，它们之
间的形态会发生变化，从而改变其在环境中的分布。
2. 生物迁移：有机砷是砷的主要形态，它可以通过植物和营养链，被
生物体内的微生物吸收，造成砷的迁移。
通过化学迁移和生物迁移，砷形态在环境中发生转化。
在气体中，温
和的条件可以将有机砷形式转变为无机砷，反之亦然。
在水溶液中，
水的pH值影响着砷的氧化还原程度，从而影响着它的迁移转换。
此外，无机砷和有机砷在固体表面也可以彼此失效，由无机砷转变为有机砷。
总之，砷具有多种不同形态，受到环境因素的影响，这些形态之间可
以发生迁移和转化。
砷的迁移转换不仅受环境条件的影响，还受到各
种生物学因素的限制，因此，我们需要引起重视，正确分析砷的迁移
转换规律，以期控制砷对环境的污染。
砷渣污染土壤稳定化处置的工程案例[摘要]砷污染土壤给生态环境和人体健康造成了极大的危害，是亟待解决的环境问题。
本文简单介绍了目前砷渣污染土壤的治理技术，并以南华县某化工厂为工程实例对砷渣污染土壤污染特征及通过固化/稳定化对其处理后进行安全填埋处置进行了阐述，旨在为今后砷渣污染土壤的治理提供借鉴。
[关键词]砷渣；污染特征；稳定化；固化砷是常见元素，在自然界中广泛存在，其化合物具有很强的毒性。
含砷金属矿石的开采、冶炼以及造纸、化工、炼焦、皮革、火电等行业都会排放含砷废渣、废水、废气，其中以冶金、化工排放砷量最高【1】。
我国有色矿山每年开采出数万吨砷资源量，但是有70%左右都被废弃于选矿尾砂中【2】。
砷可在土壤中逐年累积并进入农作物中，再通过食物链在生物体内富集，有严重的累积性毒性，对人的神经、呼吸系统造成损伤，甚至引发癌变。
砷污染土壤已经成为全球性的环境问题。
一、砷渣污染土壤的治理技术对于砷渣污染土壤的治理技术主要包括土壤淋洗、微生物修复、稳定化/固化治理等，分别简单阐述如下：（一）土壤淋洗【3，4】土壤淋洗是通过向土壤中注入淋洗液，使淋洗液与土壤中的污染物发生化学作用，将污染物溶解、乳化和渗入到淋洗液中，再用泵将吸附过污染物的淋洗液抽吸处理。
该技术一般要反复淋洗多次，然后对抽吸出的淋洗液进行收集处理与回用。
此法在土壤粘粒含量低于25%的土壤及水力传导系数大于10-3cm/s的多空隙、易渗透的轻质土壤中适用，红壤、黄壤等质地较细的土壤中慎用。
优势在于对砷渣治理较彻底，处理后的土壤可以再利用。
缺点是用水量大、成本较高，淋洗废液处理难度大、可能产生二次污染，且易造成土壤养分的流失。
（二）微生物修复【5-8】微生物修复指在人为优化的环境下，利用某些具有特定功能的微生物群（土著微生物、外源微生物和基因工程菌）对污染物进行吸收、沉淀、氧化还原等作用，以降低污染物活性或将污染物转变为无毒害的物质的修复技术。
其主要机理是生物吸附、生物积累、胞外沉淀、生物转化和外排作用。
蔬菜中铅镉汞砷四种元素积累的机理蔬菜中铅、镉、汞、砷四种元素的积累机理是多方面的，主要是通过土壤和水体中的污染物进入植物体内，然后通过植物的根吸收和植物的生物转化功能进行积累。
土壤是蔬菜中铅、镉、汞、砷四种元素的主要来源之一。
这些重金属元素可以通过自然界和人类活动的方式进入土壤，如农药和化肥的使用、大气降尘、废水和污泥的施用等。
铅、镉、汞和砷在土壤中一般以无机形式存在，其形态可以影响其积累程度，如可溶性的无机形式容易被植物根系吸收。
土壤中的这些重金属元素会通过根系进入植物体内，并进一步转移到植物的不同组织中。
水体是蔬菜中铅、镉、汞、砷积累的另一个重要途径。
这些元素可以通过水体中的溶解态、悬浮态和沉积态进入植物体内。
如污水、废水、工业废水等中含有大量的重金属元素，这些水体通过根系进入植物体内，并通过植物的根系转运和整合功能，进一步积累到植物的不同部位。
蔬菜还能通过生物转化功能对铅、镉、汞、砷等重金属元素进行转化。
植物体内存在着一系列的生物转化酶和代谢机制，能够将无机形态的重金属元素转化为有机形态，并进一步积累到植物的不同部位中。
植物体内的硫酸还原酶可以将无机汞转化为有机汞，从而使汞进一步积累到植物的组织中，并且有机汞在食物链中容易传递。
植物的根系对铅、镉、汞、砷等重金属元素的吸收、转运和排泄起着重要作用。
植物的分子生物学、生物化学、生理学机制可以通过调节根系水分、膜通透性、酶活性等来影响植物对重金属元素的吸收和积累。
植物的长大部位(如根颈)吸收重金属要比其他器官更快，往往成为重金属元素首要积累部位。
蔬菜中铅、镉、汞和砷四种元素的积累机理是多因素综合作用的结果。
这些元素主要通过土壤和水体中的污染物进入植物体内，并通过植物的根吸收和植物的生物转化功能进行积累。
要减少蔬菜中重金属元素的积累，需要从源头上减少土壤和水体中的重金属元素的污染物输入，加强土壤修复和水体净化，同时选择适宜的农业生产措施和种植方式，以降低蔬菜重金属积累的风险。
砷在土地和水体中的环境归趋砷是一种广泛存在于自然界中的元素，它存在于土壤、岩石和水体中。
然而，砷在环境中的富集和污染已经成为全球范围的一个重要环境问题。
本文将讨论砷在土地和水体中的环境归趋，以及其对人类健康和生态系统的潜在影响。
1. 砷在土壤中的归趋砷的含量和分布在土壤中具有很大的空间变异性。
砷主要以矿物形态存在于土壤中，如砷矿物、氧化砷和硫化砷等。
砷的富集主要取决于土壤的来源和地质背景，受到地球化学和土壤形成过程的影响。
当土壤中存在过高的砷含量时，可能会对植物和生物产生负面影响。
植物吸收土壤中的砷，并通过食物链传递给动物和人类。
因此，砷在土壤中的归趋对农业生产和人类健康具有重要影响。
为了解砷在土壤中的归趋，研究人员通常使用土壤采样和分析方法。
这些方法可以帮助我们确定土壤中砷的含量和分布。
此外，土壤修复技术也可以被应用来减轻土壤中砷污染带来的影响，如土壤重金属污染修复技术和植物修复技术等。
2. 砷在水体中的归趋砷在水体中的归趋也是一个重要的环境问题。
砷可以通过天然过程（如岩石风化）或人类活动（如煤矿开采、矿石加工和电池制造等）进入水体中。
当水体中的砷含量超过环境质量标准时，可能会对人类健康产生严重影响。
长期饮用富含砷的水可能导致砷中毒，引发一系列健康问题，包括皮肤病变、癌症和心血管疾病等。
因此，了解和掌握砷在水体中的归趋对于保护人类健康至关重要。
砷在水体中的归趋可以受到多种因素的影响，包括水体的pH、氧化还原条件、溶解有机质和与其他元素之间的相互作用等。
研究人员使用水样采集和分析方法来测量水体中砷的含量，并通过水体修复技术来降低砷污染。
对于水体中砷污染的管控，监测和规范是必不可少的。
政府机构应制定相关法律法规，监测和限制工业废水和农业排水中的砷含量。
此外，公众也应提高对用水安全的意识，选择可靠和安全的饮用水源。
3. 砷对人类健康和生态系统的影响砷在土地和水体中的富集和污染可能对人类健康和生态系统产生危害。
济南平阴土壤砷背景值全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：济南平阴区是山东省的一个县级市，地处省会济南市的西北部，是一个以农业为主的地区。
近年来，随着工业的发展和城市化进程的加快，土壤砷污染已经成为平阴区面临的一个严重问题。
砷是一种常见的有毒金属元素，它存在于自然界中，并且可以通过人类活动进入土壤中。
平静区的土壤中砷的背景值通常是衡量土壤砷污染程度的重要指标。
砷可以通过土壤向植物迁移，并且进一步进入人类的食物链中，对人类健康造成危害。
根据最近的调查显示，平静区的土壤砷背景值普遍较高，主要原因有以下几点：一、工业污染：平静区的工业发展比较快，一些工业企业长期排放含砷物质的废水和废气，导致周围的土壤受到污染。
二、农业活动：农业是平静区的主要产业，农民在种植作物和施肥时使用化肥及农药，这些化学物质中常含有砷，长期使用会导致土壤中砷的积累。
三、人类活动：人类的生活和生产活动也会导致土壤砷的增加，比如家庭焚烧垃圾、汽车尾气排放等。
为了解决土壤砷污染问题，平静区政府已经采取了一系列措施：一、加强工业排污治理，规范工业企业的生产和排放行为，减少砷排放。
二、鼓励绿色农业发展，引导农民使用有机肥料和生物农药，减少农药和化肥对土壤的污染。
三、加强环境监测，定期对土壤和水体进行监测，及时发现和处理土壤砷污染问题。
四、加强宣传和教育，提高公众的环境保护意识，倡导绿色生活方式。
通过政府和社会各界的共同努力，相信平静区的土壤砷污染问题会逐步得到解决，人们的生活环境将会变得更加清洁和健康。
【结束】第二篇示例：济南平阴县位于山东省的中部，是一个美丽而宁静的地方。
近年来，人们对平阴县土壤中砷的关注日益增加。
砷是一种常见的地球元素，但高浓度的砷会对人类健康造成严重的危害。
了解平阴县土壤中砷的背景值非常重要。
砷是一种广泛存在于地球上的元素，它通常以矿物形式存在于地质岩石中。
在自然条件下，土壤中的砷主要来源于天然矿物和岩石的风化过程。
第24卷第4期2004年4月生 态 学 报A CTA ECO LOG I CA S I N I CAV o.l 24,N o .4A pr .,2004土壤砷污染对蔬菜砷含量及食用安全性的影响蔡保松1,2,陈同斌2*,廖晓勇2,谢 华2,肖细元2,雷 梅2,张国平1(1.浙江大学农业与生物技术学院,杭州 310029;2中国科学院地理与资源研究所环境修复室,北京 100101)基金项目:北京市自然科学基金重大资助项目(6990002);国家自然科学基金重点资助项目(40232022);中国科学院知识创新工程重点方向资助项目(KZCX 2-401)收稿日期:2003-07-30;修订日期:2003-12-16作者简介:蔡保松(1971～),男,上海人,讲师,博士生,主要从事污染环境修复研究。
通讯作者:A u th or fo r co rrespondence .E -m a il :ch en tb @i g s n rr .ac .cnF oundation ite m :N atu ral S cien ce F ou ndati on of Beijing (N o .6990002),N ational N a tural S ci ence Found ati on o f Ch i na (N o .40232022)and C h i nese A cad e m y of S cien ces Inn ova tion P rog ram (N o .KZCX -401-01)R eceived date :2003-07-30;Accepted da te :2003-12-16B i ography :CA I Bao -S ong ,Lect u rer ,m a i n l y en gag ed in ph ytore m ed i ati on .E -m a il:chen tb @igsn rr .ac .cn 摘要:对湖南郴州砷污染区的土壤和蔬菜砷含量进行了研究,结果表明该地区土壤含砷量为19.5～237.2m g /kg 、平均为63.9m g /kg 、中值为47.8m g /kg ,比全国平均土壤含砷量(9.2m g /kg )高2～25倍;蔬菜可食部分砷含量范围为0.04～2.64m g /kg 、平均为0.74m g /kg 、中值为0.54m g /kg ,54%的蔬菜可食部分含砷量超过了《蔬菜卫生标准》规定的最大允许量(M PC ≥0.5m g /kg );菠菜,茼蒿和生菜可食部分超标比较严重,最大砷含量超出M PC 5倍左右。
砷在土壤-农作物系统迁移的影响因素研究进展耿安静1王旭1李秋剑2陈岩3杨慧3廖若昕1丁晨红1王富华1(1.广东省农业科学院农产品公共监测中心,广州510640;2.深圳市农产品质量安全检验检测中心,广东省食用农产品监管技术重点实验室,深圳518000;3.农业农村部农产品质量安全风险评估实验室(广州),广州510640)摘要:阻隔农作物从土壤中吸收砷对保障农产品质量安全及人体健康具有重要意义。
影响农作物从土壤中吸收砷的因素较多,主要有气候条件、土壤条件(土壤pH 值、水分含量、氧化还原电势、有机质、砷本底值、复合污染、微生物、土壤类型以及根际环境)、农艺措施(灌溉、施肥、施用外源激素和钝化剂、更改种植模式等)及其他因素等,本文对影响砷在土壤–农作物系统迁移的上述诸多因素及其机理的相关研究进行了梳理和总结,旨在为因地制宜减少农作物砷污染、确保农产品质量安全提供参考。
关键词:砷;土壤;农作物;重金属污染基金项目:国家重点研发计划项目(2019YFC1605602);国家自然科学基金青年科学基金项目(41807475,41401367);深圳市农产品质量安全检验检测中心食用农产品监管技术重点实验室委托技术研究项目。
作者简介:耿安静(1984－),助理研究员,从事植物营养与农产品质量安全研究。
E －mail :*******************。
王旭(1981－),研究员,从事农产品质量安全监测与评估等研究。
E －mail :***********************(通讯作者)。
王富华(1962－),研究员,从事农产品质量安全与重金属污染防控等研究。
E －mail :**************(通讯作者)。
砷(As )是广泛分布于自然界的一种具有致癌性的强毒性污染物,可通过农作物进入食物链富集,最终进入人体危害身体健康。
土壤砷污染是严重影响环境健康的世界性难题之一,然而在砷污染超标的土地上产出的农产品砷含量不一定超标,归其原因是农作物从土壤中吸收砷受多种因素影响。
砷水果代谢组砷是一种有毒的物质，长期接触砷会对人体健康产生严重影响。
然而，我们可能很少意识到，一些我们日常饮食中常见的水果中也可能含有微量的砷。
这篇文章将以砷和水果的代谢组为题，探讨水果中砷的来源、代谢过程以及对人体健康的影响。
我们来了解一下砷的来源。
砷在自然界中广泛存在，包括土壤、水和大气中。
农业生产中使用的化肥和农药，以及工业废水的排放都可能导致土壤和水体中砷的含量升高。
因此，水果生长在含有高砷的土壤中，也可能吸收到一定量的砷。
对于水果中的砷代谢过程，砷主要以两种形式存在：无机砷和有机砷。
无机砷是指无机化合物形式的砷元素，比如砷酸盐和砷化物。
有机砷则是指砷与碳形成的有机化合物，比如甲基砷酸盐和二甲基砷酸盐。
砷通常以无机形式存在于土壤和水中，当水果吸收土壤和水中的砷时，大部分会以无机形式进入水果的组织中。
一旦砷进入水果内，就会发生代谢过程。
水果中的代谢过程主要包括吸收、转运、转化和排泄四个阶段。
首先，水果通过根部吸收土壤中的砷元素，并通过细胞膜转运蛋白将其转运到细胞内部。
接着，无机砷被还原为甲基砷酸盐和二甲基砷酸盐，这一过程主要依赖于水果中的还原酶。
最后，这些有机砷化合物会被转运到果实的不同部位，比如果皮、果肉和果核。
一部分有机砷会被果实排泄，而另一部分则会在果实内积累。
那么，水果中砷的摄入对人体健康会产生哪些影响呢？砷是一种慢性毒物，长期摄入高砷食物可能导致慢性砷中毒。
砷中毒会对多个器官和系统产生不良影响，包括肝脏、肾脏、心血管系统和神经系统等。
砷中毒的症状包括慢性皮肤病变、消化系统症状、神经系统症状等。
因此，我们应该尽量减少摄入高砷食物，包括一些水果。
然而，需要指出的是，水果中的砷含量通常较低，不会对人体健康产生明显的影响。
此外，水果中的其他营养成分和抗氧化物质对人体健康有益，所以我们不应因为水果中可能含有微量的砷而完全避免水果的摄入。
相反，我们应该保持均衡的饮食，多样化的摄入各种水果，以获取更多的营养物质和抗氧化剂。
砷在土壤中的形态转化
砷是一种广泛存在于地球上的元素，它存在于土壤、水体和岩石中。
然而，砷在土壤中的形态转化可能会对环境和人类健康造成威胁。
下面是关于砷在土壤中形态转化的简要介绍：
首先，砷在土壤中通常以无机形式存在，包括氧化物、磷酸盐、硫酸盐和配合物等。
这些形式的砷通常与土壤中的铁、锰和铝等其他元素结合在一起。
其次，砷可以因为不同的环境因素而被转化为不同的形态。
例如，当土壤处于盐碱化条件下时，砷可以被还原为亚砷酸盐和金属砷。
此外，土壤pH值的变化也可能导致砷形态的转化，过高或者过低的pH值都可能会影响砷的形态。
在酸性环境中，砷可能被溶解为可溶性的三价阴离子。
而在碱性环境中，砷则可能与其他元素结合在一起形成不易被吸收的沉积物。
最后，砷在土壤中的形态转化对环境和人类健康都有影响。
例如，砷的可溶性形式可能会被农作物吸收，并进入食物链。
此外，由于砷是一种潜在的致癌物质，高含量的砷可能会危害到人类健康。
因此，了解砷在土壤中的形态转化非常重要，这可以帮助我们更好地评估土壤质量，预测污染情况，并采取有效的措施来保护环境和人类健康。
文章编号:1006-446X(2004)01-0001-10砷从农业土壤向人类食物链的迁移李廷强 杨肖娥(浙江大学环资学院资源科学系,浙江 杭州310029)摘 要:综述了砷在土壤2植物2人类系统中的迁移,包括:砷在环境中的行为,农业系统中砷迁移的动力学过程和粮食中砷的含量,影响砷对植物有效性的各种因子,以及砷在人体内的分布、对人体的营养作用及不同形态对人体的毒性。
关键词:砷;食物链;土壤;迁移;农业系统中图分类号:O61317;X13113 文献标识码:A随着工业的发展,砷污染已成为全球性问题,粮食作物是砷进入人类食物链的主要途径,人体砷大部分来源于食物和饮用水。
本文对砷从农业土壤向人类食物链的迁移作了综述。
1 环境中的砷砷(As),又名砒,灰色半金属,在元素周期表中属ⅤA族。
它有多种同素异构体,常温下最稳定的形态是灰砷,常见化合价为+3,+5和-3价。
砷化学十分复杂,有许多无机和有机化合物,但主要以硫化物如雌黄(As2S3)、雄黄(As4S4)及砷铁矿(FeAsS)等形式存在。
砷在地壳中的含量丰度处于第20位,在海水中的含量处于第14位,在人体中处于第12位[1]。
地壳岩石圈上部全砷的平均含量即质量分数ω为115～2mg/kg,也有报道为5mg/kg,数据差异的主要原因与取样的代表性和广泛性有关[2]。
火成岩平均含量ω为1～3mg/kg,变幅不大,而沉积岩的含砷量变化较大。
在有砷矿和矿带的岩石中含有较高含量的砷。
我国湖南大义山脉一带的成土母岩,系印支期和燕山早期花岗岩形成时期,发生过接触变质,在这个过程中产生过砷化物成矿作用,岩层中砷含量(ω)高达16616～3505mg/kg[3]。
关于土壤中砷的调查研究,不少国家作了大量工作,取得了大量的成果和数据。
小山雄生统计计算的世界自然土壤的平均含量(ω)为9136mg/kg[4]。
Bowen[5]测定结果显示,砷在世界土壤中的含量(ω)一般为011～5810mg/kg,中位值为610mg/kg。
但在有砷矿母质发育的土壤中砷含量相当高[6,7],如我国湖南大义山脉一带成土母岩发育土壤中砷含量(ω)可高达(50210±4214)mg/kg。
表1为几个主要国家土壤的含砷量。
地下水的砷的含量与砷的来源有关,如在含砷农药厂周围,水体中砷含量(即质量浓度ρ)高达50～23080μg/L,而在无污染的井水中砷含量(ρ)0103～1141μg/L[8]。
海水中砷的质量浓度,根据各地测得的数据约在1～5μg/L范围内,平均约为2μg/L。
其存在形态主要是As5+或砷酸盐,而As3+一般数量较少。
空气中砷密度(ρ)较低[9～11],其含量范围为014～3010ng・m-3,美国空气中砷密度(ρ)平均为6014～3010ng・m-3,在欧洲农村空气中砷密度(ρ)在012～115 ng・m-3之间,在城市为015～310ng・m-3,而工业区高达5010ng・m-3。
基金项目:国家重点基础研究发展规划资助项目(2002C B410804)收稿日期:2003-12-15表1 不同国家土壤的含砷量[9]国 家土壤类型样本数ω/(mg/kg)含量范围平均值印度沉积物22351010～19610-孟加拉国沉积物10910～28102211阿根廷各种土壤20018～2210510中国各种土壤4095<011～62610 1112法国各种土壤-011～510 210德国耕地2215～416 315意大利各种土壤20118～60102010日本各种土壤358014～70101110墨西哥各种土壤18210～40101410美国耕地1215116～7210715砷在生物界中广泛分布。
多数陆生植物的干物中含砷量(ω)在1mg/kg以下,海藻中常大大超过1mg/kg。
淡水产动物和海产动物有同样的关系,前者砷含量(ω)多在1mg/kg以下,后者砷含量一般较高。
这种情况在考虑人类的食品时是很重要的[11]。
生物对砷的富集作用表现极为显著,如海水中的砷含量(ρ)范围在0105～510μg/L,海洋植物中的砷含量(ρ)范围为110～1210mg/kg(干重),海洋动物中的砷含量(ω)通常在011～5010mg/kg之间,而沉积物中生物富集作用表现最为突出的当推煤,煤中砷的高含量是生物富集的结果[12]。
生物对砷循环的影响,除富集之外,在迁移和转化过程中也有表现。
在一些转化过程,如亚砷酸盐氧化成砷酸盐,有机体的存在能起催化作用,促进转化过程的发生。
而在另一些变化中,如甲基化作用,只有在有机体存在时才可以发生。
2 农业土壤系统中砷的迁移动力学砷的迁移受多种因素的影响。
环境中砷的来源可以分为自然来源和人为来源两大类,比较自然和人为因素向环境释放的砷可以发现,人类活动是影响砷在环境中迁移的主要因素。
从表2可见,自然释放与人为活动释放砷的比率为0133。
表2 释放到环境中的砷[13,14]来 源 释放速率/(kg/a)来 源 释放速率/(kg/a)自然因素人为活动 火山活动7100 铜铁铅锌的冶炼19140 生物活动0126 农业化学药品1190 风化0124 煤的燃烧0155 森林火灾0116 农作物的燃烧0156 海啸0114 废物的燃烧0143 木材燃烧0160 化学试剂生产0120 矿山开采0101 合 计7180 合 计23165 表中释放速率数值均需×106。
211 农业土壤中砷的转化砷的形态影响其在土壤中的迁移及对生物的毒性,一般将砷分为无机态和有机态两类。
无机砷包括砷化氢、砷酸盐或亚砷酸盐等,有机砷主要存在于生物体内。
无机砷在生物体内经甲基化作用转化为有机砷,主要包括甲基砷酸(M M A)、二甲基砷酸(DM A)[15]。
土壤中砷按其存在形态可分为离子吸附或结合态、砷酸盐或亚砷酸盐态、有机结合态和气态。
21111 离子吸附或结合态 离子吸附态砷是被土壤胶体吸附的部分,也是易被水溶解的部分,但一般土壤中水容性砷极少[16]。
研究表明,美国土壤中水溶性砷只占全砷的5%～10%。
日本土壤中水溶性砷也很少,平均为5%。
根据李勋官[17]对我国主要的森林土壤、草原土壤及其过渡类型共13个土类的研究,吸附态砷的含量(ω)为0～215mg/kg,占总砷的0～2118%。
在这些吸附态砷中,除水溶性砷外,还包括了部分交换态砷。
土壤吸附态砷受pH与Eh条件变化影响,当土壤Eh降低,pH升高,砷的可溶性显著增大。
离子结合态砷是被土壤吸附并与铁、铝、钙等离子结合成复杂的难溶性砷化物,这部分砷为非水溶性,其中以固定态砷为主,而交换态砷较少。
有人试验,用磷酸盐、柠檬酸盐及其各种浸出剂,浸提吸附于土壤中的砷,发现被吸附的砷约有1/3处于交换态,其余的则为固定态,即为铁铝氧化物或钙化物的复合物。
土壤对As的吸附性能力与土壤的性质和铁、铝氧化物的含量有关。
砷被土壤吸附主要是以阴离子形式与土壤中带正电荷的质点相互作用。
砷与Fe、Al、Ca结合的强度为:Fe型砷>Al型砷>Ca型砷。
其中铁、铝氢氧化物吸附砷起突出作用,土壤含无定型铁、铝氧化物越多,吸附能力越强,增强专一性吸附或共沉淀[18,19]。
试验证明,氢氧化铁对砷的吸附力为氢氧化铝两倍以上。
21112 砷酸盐或亚砷酸盐 一般土壤中砷常以+5价或+3价形成砷酸盐或亚砷酸盐而存在,在旱地土壤或干土中以砷酸为主,而淹水状态下,随着Eh的降低,亚砷酸盐增加。
砷酸在水中的溶解速度和溶解度均比亚砷酸大,更易被土壤吸附。
当砷酸与亚砷酸共存时,亚砷酸多存在于土壤溶液中,而土壤中的砷由于在氧化状态下多变为砷酸,被土壤固定,使其在土壤固相中增加。
水田加氧化铁能显著减少溶液中的砷,其原因一方面是由于砷和氧化铁结合为难溶态,另一方面则由于使亚砷酸氧化为砷酸而被土壤吸附。
土壤中砷酸和亚砷酸的相互转化,主要决定于土壤氧化还原状态,在水稻栽培试验中,Eh 在50mV以下时,砷的毒害表现显著。
因此认为一般水田土壤在100mV左右就有亚砷酸的可能性。
土壤中砷酸和亚砷酸的相互转化还与微生物的活动有关。
研究砷的溶解度和Eh、pH的关系表明,当Eh降低、pH上升时,可溶性砷明显增加,故在淹水条件下可溶性砷含量增加很多倍,而在冷冻干燥和暴露于空气时则迅速减少,故改善排水条件可减少水稻对砷的吸收。
21113 有机结合态 在大多数土壤中,砷主要以无机态存在,但在某些森林土壤中,无机砷仅占总砷的30%～40%,说明有相当多的砷是有机结合态的,许多土壤中可能存在甲基胂。
有人对日本土壤研究发现,砷酸盐是最主要的含砷成分,但大多数土壤样品中含有二甲基次胂酸盐(水稻土中ω为4～69μg/kg,旱地或果园土中ω为2～7μg/kg)和一甲基胂酸盐(水稻土中ω为5～88μg/kg,旱地或果园土壤中ω为7μg/kg以下)。
21114 气 态 土壤中的砷还可能成为气态而迁移,有人作盆栽试验,根据施砷量和水稻吸砷量以及土壤残留量的差额分析,估计部分砷是由于淹水而还原成H3As等形态气化散失。
在加施有机质和淹水条件下,土壤中标记的二甲基砷酸盐钠的砷发生气化而损失,土壤中砷的气化与微生物活动有关。
212 农业土壤系统砷的输入农业系统砷的输入主要有四个来源:大气沉降,废水灌溉,磷肥的施用,使用含砷化合物和其它有机物。
由于煤的含砷量一般较高,燃煤可向大气中排放大量的砷。
如烟雾闻名的伦敦,其大气中的砷密度(ρ)为0104～0114μg/m3,布拉格上空为0156μg/m3,在炼钢厂周围上空为1140μg/m3,热电站附近大气砷密度(ρ)甚至高达20100μg/m3。
我国贵州省高砷煤地区由于煤的燃烧及煤灰污染,大气、土壤及水体中砷含量明显高于其它地区[22]。
含砷矿石的开采和冶炼,首先将大量砷引入环境,如雄黄(AsS,含砷70%),雌黄(As2S3,含砷61%),毒砂(FeAs2)等是制砷化物的主要工业原料。
矿石焙烧或冶炼中,当温度达到100℃,砷开始蒸发,450℃蒸发加速,含砷蒸气在空气中氧化成As2O3,可凝结成固体颗粒,在空气中散布。
同时,由于砷常与有色金属矿共生,如钴、镍、铅、锑、锡、银、铁等的矿物冶炼,均有砷化物排放而进入大气,大气中的砷相当部分将最终通过大气沉降进入土壤之中。
工业废水排放是水体砷污染的主要来源。
据国家环保局统计,1981～1985年期间,全国工业废水中砷的总排放量(m)为6295118t,废水平均含砷量(ρ)为01067～01155mg/L。
在这期间,全国71个主要城市工业废水中砷排放量(m)为1782103t,其中百吨以上城市有南京(273100t)、株洲(246183t)、渡口(236164t)、兰州(202138t)和广州(10719t),这5个城市废水的平均含砷量(ρ)为01064～01668mg/L。
