城市土壤吸附重金属动力学特征及其与土壤理化性质的关系
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土壤重金属分布特征及生态风险评价土壤是地球的外壳层之一,是地球化学作用的产物,是生态系统中物质循环的重要组成部分。
土壤中含有各种元素,包括重金属元素。
重金属元素是土壤中的一类重要物质,它们在一定程度上影响着土壤的物理性质、化学性质和生物性质。
由于人类活动的不断扩张,导致土壤中的重金属元素含量出现不同程度的污染,对生态环境和人类健康造成了严重影响。
一、土壤重金属的来源重金属元素是自然界中广泛存在的一类元素,包括镉、铬、铜、镍、铅、锌等。
它们在土壤中的来源主要有两个方面。
重金属元素是地壳中的一种常见元素,含量较高。
自然界中的火山爆发、地壳运动和风化作用等都会释放大量的重金属元素,进入土壤中。
人类活动也是土壤中重金属的重要来源。
工业生产、矿山开采、废弃物处理以及农业生产等,都会导致土壤中重金属元素的不同程度的释放,从而污染土壤。
二、土壤重金属的分布特征不同地区的土壤重金属分布特征有所不同,主要受到地质背景、气候条件、土壤类型和人类活动等因素的影响。
一般来说,工业区、矿产资源丰富的地区以及农业生产密集的地区,其土壤重金属含量较高。
具体表现在以下几个方面:1. 地质背景影响:不同地区的地质构造和岩石类型会直接影响土壤中重金属元素的含量。
富含铅、锌等重金属的地质构造区,其土壤中重金属含量也较高。
2. 工业和矿业活动影响:工业区和矿区是土壤重金属含量较高的地区,因为工业生产和矿山开采会释放大量的重金属到土壤中,导致土壤污染。
3. 农业活动影响:农业生产中使用的化肥、农药等产品中含有重金属元素,过度使用会导致土壤中重金属含量升高,造成土壤污染。
三、土壤重金属的生态风险评价土壤中重金属的污染会对生态环境产生不良影响,对人类健康构成潜在威胁。
对土壤中重金属的生态风险进行评价是非常必要的。
1. 生态风险评价的内容①土壤重金属含量的分析和评价:对土壤中的重金属元素进行检测和分析,评价其含量是否超出了国家相关标准。
②土壤重金属的迁移转化过程:分析土壤中重金属元素的来源、去向和迁移转化过程,评价其对周围环境的影响。
有机质与重金属离子的作用我们已经知道,土壤腐殖物质含有多种功能基,这些功能基对重金属离子有较强络合和富集的能力。
土壤有机质与重金属离子的络合作用对土壤和水体中重金属离子的固定和迁移有极其重要的影响。
各种功能基对金属离子的亲和力为:如果腐殖质中活性功能基(—COOH、酚—OH、醇—OH等)的空间排列适当,那么可以通过取代阳离子水化圈中的一些水分子与金属离子结合形成的螯合复合体。
两个以上功能基(如羧基)与金属离子螯合,形成环状结构的络合物,称为螯合物。
胡敏酸与金属离子的键合总容量大约在200~600umol/g,大约33%是由于阳离子在复合位置上的固定,主要的复合位置是羧基和酚基。
腐殖质—金属离子复合体的稳定常数反映了金属离子与邮寄配位体之间的亲和力,对重金属环境行为的了解有重要价值。
一般金属—富啡酸复合体条件稳定常数的排列次序为:Fe3+>Al3+>Cu2+>Ni2+>Co2+>Pb2+>Ca2+>Zn2+>Mn2+>Mg2+,其中稳定常数在pH5.0时比pH3.5时稍大,这主要是由于羧基等功能基在较高pH条件下有较高的离解度。
在低pH时,由于H+与金属离子一起竞争配位体的吸附位,腐殖酸络合的金属离子较少。
金属离子与胡敏酸之间形成的复合体极有可能是不移动的。
重金属离子的存在形态也受腐殖物质的络合作用和氧化还原作用的影响。
胡敏酸可作为还原剂将有毒的Cr6+还原为Cr3+。
作为Lewis硬酸,Cr3+能与胡敏酸上的羧基形成稳定的复合体,从而限制动植物对其的吸收性。
腐殖物质还能将V5+还原为V4+、Hg2+还原为Hg、Fe3+还原为Fe2+、U6+还原为U4+。
此外,腐殖物质还能催化Fe3+变成Fe2+的光致还原反应。
腐殖酸对无机矿物也有一定的溶解作用。
胡敏酸对方铅矿(PbS)、软锰矿(MnO2)、方解石(CaCO3)和孔雀石(Cu2(OH)2CO3)的溶解程度比对硅酸盐矿物大。
金属材料在土壤中的腐蚀速度与土壤电阻率
金属材料在土壤中的腐蚀速度与土壤电阻率有十分密切的关系。
一、金属材料在土壤中的腐蚀:
1.金属材料在土壤中普遍存在腐蚀问题,包括钢材,黄铜,锌,铝,铅等金属材料都会受到土壤环境的腐蚀。
2.金属材料在土壤中会受到氧化腐蚀、氢化腐蚀、电化学腐蚀等多种机理的作用,引起金属材料的降解,影响金属材料的性能和使用寿命。
二、金属材料腐蚀速度的动力学表达式:
1.实验表明,土壤中金属材料的腐蚀速度可以用以下动力学表达式表示:dmdt = Ja VLc−2,其中J为土壤电解质浓度,a为金属材料特定的活化能,V为溶液中金属离子浓度,L为溶质在溶液中的可溶性材料量,c
为金属材料的表面积。
2.从上式可以看出,土壤中金属材料的腐蚀速度与土壤电性环境有关,土壤电性环境好的情况下,金属材料的腐蚀会比较快,反之,相应的
腐蚀速度也会减慢。
三、调控金属材料在土壤中的腐蚀:
1.为了降低金属材料在土壤中的腐蚀,要考虑用不同的形式调控土壤电阻率,尽可能将土壤电性环境变为中性环境,从而减少金属材料的腐蚀速率。
2.为此,可以采用活性炭或活性石墨等表面活性剂,或者增加碱类物质的添加量,或者采用腐蚀抑制剂等实施腐蚀防护,从而达到减缓材料在土壤中的腐蚀速率的效果。
四、结论:
金属材料在土壤中的腐蚀速率与土壤电阻率有着密切的关系,采取相应的技术措施,可以有效地抑制金属材料在土壤环境中的腐蚀,保证金属材料正常使用。
综合实验:土壤对重金属的吸附性质土壤中的重金属污染主要来自于工业废水、农药、污泥和大气降尘等。
过量的重金属可引起植物的生理功能紊乱、营养失调。
由于重金属不能被土壤中的微生物所降解,因此可在土壤中不断地积累,并为植物所富集并通过食物链危害人体健康。
重金属在土壤中的迁移转化主要包括吸附作用、配合作用、沉淀溶解作用和氧化还原作用,其中又以吸附作用最为重要。
铜是植物生长所必不可少的微量营养元素,但含量过多也会造成植物中毒。
土壤的铜污染主要是来自于铜矿开采和冶炼过程。
进入到土壤中的铜会被土壤中的粘土矿物微粒和有机质所吸附,这种吸附能力的大小将影响着铜在土壤中的迁移转化。
因此,研究土壤对铜的吸附作用对于正确评价土壤中铜的环境生态效应具有重要意义。
一、实验目的1.了解土壤对铜吸附作用的机理及影响因素。
2.学会建立吸附等温线的方法。
二、实验原理不同土壤对铜的吸附能力不同,在不同的条件下同一种土壤对铜的吸附能力也有很大差别。
而对吸附影响比较大的两种因素是土壤的组成和pH值。
为此,本实验通过向土壤中添加一定数量的腐殖质和调节待吸附铜溶液的pH值,分别测定上述两种因素对土壤吸附铜的影响。
土壤对铜的吸附可采用Freundlich吸附等温式来描述。
即:nQ/1KC式中:Q—土壤对铜的吸附量(mg/g);C—吸附达平衡时溶液中铜的浓度(mg/L);K,n—经验常数,其数值与离子种类、吸附剂性质及温度等有关。
将Freundlich 吸附等温式两边取对数,可得:C nK Q lg 1lg lg += 以Q lg 对C lg 作图可求得常数K 和n ,将K ,n 代入Freundlich 吸附等温式,便可确定该条件下的Freundlich 吸附等温式方程,由此可确定吸附量Q 和平衡浓度C 之间的函数关系。
三、仪器和试剂1.仪器(1)原子吸收分光光度计。
(2)恒温振荡器。
(3)离心机。
(4)酸度计。
(5)复合pH 玻璃电极。
(6)容量瓶:50mL ,250mL ,500mL 。
土壤中镉的吸附特性及其与植物对镉吸收和镉淋溶的关系摘要目前关于镉的吸附的实验主要是在研究一系列的土壤—水分比率基础上进行的,以此来评价对于植物根系吸收和地下水淋溶过程中土壤中镉的吸附特性以及镉的有效性表达。
土壤样本分别从一个受从前的铅锌冶炼厂污染的站点,受污水灌溉污染的站点,人工添加镉和污水污泥中取得。
温室盆栽实验对作物产量和镉吸收做了测定。
镉在土柱中的淋溶作用同样可以通过土壤蒸渗仪试验来测定。
土壤溶液的镉浓度降低增加了溶液—土壤比例并且伴随着一个负面的作用。
两个常量对数线性回归得到进行鉴别。
截距C1是土壤溶液中溶液—土壤比为1时镉的浓度,并且这个常量是影响土壤中最初元素提供的关键因素。
斜率a表示的是土壤溶液中镉浓度的一个下降的趋势,这个与土壤的缓冲能力有关。
一个校正的浓度C1/a用来表达土壤吸附能力。
这个总指数和植物对镉的吸收和土壤柱中镉的淋溶有显著的关系。
简介植物根系从土壤固体颗粒中解吸出的元素形成的土壤溶液中吸收元素。
土壤中镉对于植物和地下水位的环境影响受土壤溶液中镉浓度动力学的支配,并且后者受土壤固相中金属的解吸(包括溶解)的控制。
那么照此看来解吸就是控制镉在土壤-水-植物系统中转移的关键过程。
植物的利用率通常是和操作上定义的提炼分数相关联的。
化学萃取物提供了一个关于土壤金属分数的简单的分类,但是这是基于对化学试剂的任意反应而不是对金属迁移的真实反映。
被萃取的金属和被植物吸收的同位素成分的金属有着显著的不同。
植物对元素的吸收利用率可以表示为土壤溶液浓度(土壤强度因子),土壤缓冲能力(容量因子)和扩散系数(迁移因子)。
土壤缓冲能力经常从等温吸附线中估算出,通常是从大量离子已经被考虑在内的震动的0.05mol/L的CaCl2土壤溶液中得到。
不幸的是,解吸曲线或许不会符合吸附曲线。
这样的话,因此基于解吸或许能够更好的评价土壤的缓冲能力。
镉相较于其他中金属元素更加容易迁移到深层土壤或是通过淋溶作用进入地下水。
重金属积累在土壤表层原因【关于城市表层土壤重金属污染的数学模型分析】随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加,人类活动对城市环境质量的影响日显突出。
对城市土壤地质环境异常的查证,以及如何应用查证获得的海量数据开展城市环境质量评价,研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式,日益成为人们关注的焦点。
按照功能划分,城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等。
现对某城市城区土壤地质环境进行调查,为此,将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域,按照每平方公里1个采样点对表层土(0~10厘米深度)进行取样、编号,并用GPS 记录采样点的位置。
由于在地表各重金属浓度的分布是相互影响的,并且受多种因素的多重影响,因此,我们应用因子分析法来研究重金属污染的主要原因。
地质环境是指由岩石圈、水圈和大气圈组成的环境系统。
各种元素在土壤中都是处于一个动态的循环过程。
一是土壤本身含有一定的量,即土壤背景值,这一值是自然形成的;二是元素的输入是多途径、多层次的,如工业、生活污染等;三是输入的元素会有一部分随着河流冲刷、地表侵蚀、植物吸收等因素流失。
为了研究城市地质环境的演变模式,应该首先研究土壤中重金属含量的输入和输出,这与该地区的地表河流分布,地势分布,风向及降雨等因素有关,因此还需要测定各种因素的叠加所导致的元素输入及输出后的累积系数,这些可以通过分析该地区历年的重金属浓度分布数据来求出。
结合各方面因素,我们建立了土壤重金属含量的动态变化模型:QT=Q0K?T+QK-Z1 土壤重金属空间分布及各功能区污染程度由于测量得到的只是有限个采样点的重金属元素浓度值,不足以涵盖整个城市的重金属含量情况,因此,首先需要建立模型对已知数据进行空间插值,得到该城市内重金属元素含量的总体情况,在此基础上进一步求解出各种重金属元素的空间分布并绘制空间分布图,从而可以分析不同功能区内重金属的污染情况。
步骤1:各功能区的地形特征运用Kriging插值对数据进行处理,并绘制出该城市的海拔高度图及各区域的地形特征图,从而得出各功能区所处的海拔范围,即居民区主要分布在海拔为0 m~20 m的区域,工业区、主干道区以及公园绿地区主要分布在海拔20 m~80 m范围内,而山区主要分布在海拔高于80 m的范围内。
土壤重金属污染物迁移转化及控制研究一、引言土壤作为人类生存的重要自然资源之一,在市场经济的带动下,已经成为了重要的农业、工业和城市建设的基础。
然而,这些人类活动不仅给土地造成了生态和环境的压力,更加重要的是它们对土壤中的重金属元素(如镉、铅、铬等)的污染问题。
土壤重金属污染是工业化进程中的最大问题之一,随着时间的推移,土壤重金属污染所造成的环境问题也愈加严重,它们会造成严重的环境污染、生态损失和人体健康问题。
因此,对土壤重金属污染及其控制研究的重要性不言而喻。
二、土壤重金属污染的特点及机理(一)土壤重金属污染的特点1. 土壤重金属元素在土壤中的分布是不均匀的;2. 土壤重金属元素在土壤中的迁移和转化是一个不断变化的过程;3. 土壤重金属元素在不同耕层中的含量也不同,需要针对性的进行调查和研究。
(二)土壤重金属污染的机理1. 工业污染:工业化进程中排放的废水、废气以及生产过程中的废渣,都会直接或者间接地进入了土壤中;2. 人为活动:人类的生活、生产和交通在土地利用和开发时同样对土壤产生了很大的影响;3. 影响因素的复杂性:土壤重金属污染的产生还涉及到了土壤类型、土地利用方式、降水量、地形起伏等多种因素。
三、土壤重金属污染物的迁移及其控制研究(一)重金属污染物的迁移1. 溶解运移:重金属离子在地下水、浅层土壤水等水体中以离子形式溶解并移动;2. 吸附运移:重金属对于土壤颗粒的吸附是导致其迁移的重要因素;3. 金属螯合作用:重金属暴露在土壤环境时会与有机物分子结合起来形成螯合物,进而影响其在土壤中的移动。
(二)土壤重金属污染物的控制手段1. 植物修复技术:这种新型的污染控制手段已经在污染修复领域掀起了一股风暴,通过引入植物来对污染土壤进行净化;2. 化学修处理法:包括吸附、还原、氧化等手段来控制土壤中重金属元素的污染;3. 利用天然有机质来实现重金属元素的修复与控制。
四、土壤重金属污染控制技术的应用实例1. 铬污染的修复:利用自然衰减、菌种进行微生物降解和还原及金属草修复等技术解决重金属铬的污染问题;2. 多重污染修复:将多种修复技术结合到一起形成多效合一的修复手段,从而更加效率地控制重金属污染;3. 现有技术的应用:重点介绍多种治理和修复技术的应用实例,不断推进重金属污染控制技术的发展和完善。
土壤中的金属元素导言:土壤是一种复杂的环境系统,由多种有机和无机物质组成。
其中,金属元素是土壤中一类重要的无机物质,对土壤的性质和功能具有重要影响。
本文将以1200字以上的篇幅,对土壤中的金属元素进行较为全面的介绍。
3.人类活动导致的金属污染:人类活动如工业生产、农业施肥、废弃物排放等也会导致土壤中的金属元素污染。
例如,金属矿山开采和冶炼工艺可能释放出大量的金属元素到土壤中,造成土壤污染。
二、金属元素在土壤中的分布1.金属元素的形态:金属元素在土壤中存在多种形态,包括溶解态、络合态、可交换态、固定态和残渣态等。
其中,溶解态金属元素易于被植物吸收,而固定态和残渣态金属元素则较难被植物吸收利用。
2.土壤类型对金属元素分布的影响:不同土壤类型对金属元素的分布有较大影响。
例如,酸性土壤中常含有较高的铝和铁,而碱性土壤中则可能富含钠和钾等金属元素。
3.土壤pH对金属元素分布的影响:土壤pH对金属元素的形态和活性有重要影响。
在不同的pH条件下,金属元素可能形成不同的离子态或沉淀态,影响其在土壤中的有效性和可利用性。
三、金属元素与土壤性质的相互关系1.金属元素影响土壤肥力和养分循环:土壤中的一些金属元素如铁、锰、铜、锌等是植物的微量营养元素,对植物的生长发育和代谢过程至关重要。
一定量的金属元素能够促进土壤中有机质的分解和肥料的有效性,提高土壤的肥力。
2.土壤性质对金属元素迁移和固定的调控:土壤中的矿物质、有机质和胶体等结构组分对金属元素的迁移和固定起重要作用。
土壤比表面积大、孔隙度低、胶体含量高的土壤,对金属元素的固定能力更强,从而减少金属元素的迁移和污染风险。
3.金属元素对土壤微生物多样性的影响:土壤中的微生物是维持土壤生态系统功能的重要组成部分。
一些金属元素如铜、铅等对土壤微生物具有毒性作用,可能降低土壤微生物多样性和活性,影响土壤中微生物的功能。
四、金属元素的生物有效性和毒性1.金属元素的生物有效性:土壤中的金属元素存在多种形态,其中具有溶解性和可交换性的金属离子较易被植物吸收利用,具有持久性的固定态或残渣态金属不易被植物吸收。
土壤重金属行为特征土壤中的重金属行为特征一、引言土壤是生态系统的基础,其中包含着丰富的营养物质和微生物。
然而,随着工业化和人类活动的增加,土壤中的重金属含量也逐渐升高。
重金属是指密度大于5克/立方厘米的金属元素,如铅、汞、镉等。
这些重金属对土壤和生物体产生了广泛的负面影响。
因此,了解土壤中重金属的行为特征对于环境保护和人类健康至关重要。
二、重金属的来源1. 工业排放:工厂的废气和废水中含有大量的重金属,经过排放进入土壤中。
2. 农药和化肥:农业生产中使用的农药和化肥中含有重金属成分,长期使用会导致土壤中重金属积累。
3. 垃圾填埋场:垃圾中的电子废物和电池等含有重金属,经过填埋后会渗入土壤。
4. 天然矿产:土地中存在的天然矿产也含有一定量的重金属。
三、重金属的迁移与转化重金属在土壤中的行为特征主要包括迁移和转化过程。
1. 迁移:重金属通过水体、空气和生物体等媒介迁移至其他地点。
水体是重金属迁移的主要途径,重金属会通过水分附着在土壤颗粒上,随着水流迁移到其他地方。
2. 转化:重金属在土壤中会发生化学反应,形成不同形态的化合物。
常见的转化方式包括络合、沉积和沉淀。
重金属离子会与土壤中的有机物形成络合物,从而减少其毒性。
此外,重金属还会与土壤中的溶解性物质结合,沉积在土壤颗粒表面或聚集成沉淀物。
四、重金属的富集与毒性1. 富集:重金属在土壤中会发生富集现象,即重金属的含量高于自然背景水平。
重金属富集主要受土壤性质和环境因素的影响,如土壤pH值、有机质含量等。
不同重金属在不同土壤条件下的富集程度不同。
2. 毒性:重金属对土壤和生物体具有一定的毒性。
高浓度的重金属会抑制土壤中的微生物活性,影响土壤呼吸作用和养分循环。
同时,重金属还会进入植物体内,对植物生长和发育产生不利影响。
而人类长期摄入含有重金属的食物会导致健康问题,如中毒和慢性病。
五、重金属的修复与治理为了减少重金属对土壤和生态系统的影响,需要进行相应的修复和治理。
不同土壤对Cr吸附的动力学特征:
沙土:沙土是一种吸附Cr的良好土壤,其动力学特征表现为快速初始吸附,随后吸附速率减慢,最终吸附峰值达到平稳状态。
砂类土壤:砂类土壤也是吸附Cr的一种良好土壤,其动力学特征表现为快速吸附,随着时间的推移,吸附速率慢慢减缓,最终吸附峰值稳定。
腐殖土壤:腐殖土壤吸附Cr的动力学特征表现为较慢的初始吸附,但是随着时间的推移,吸附速率越来越快,最终吸附峰值达到较高的稳定状态。
粘土:粘土是一种对Cr吸附比较有效的土壤,其动力学特征表现为快速初始吸附,并且随着时间的推移,吸附速率越来越慢,最终吸附峰值达到较高的水平。
土壤重金属污染特征与治理技术研究土壤重金属污染是指各种工业、农业、城市等人类活动产生的废弃物、排放物以及化肥农药等在土壤中积累,导致土壤中重金属元素超标的现象。
这种污染会对土壤的生态功能和农作物品质产生严重影响,而且还会给人类和动植物的健康带来严重威胁。
因此,对土壤重金属污染的治理已经成为了一个紧迫的问题。
土壤重金属污染特征研究土壤重金属污染的特征主要表现在以下三个方面。
一、重金属元素的积累土壤中的重金属元素包括铅、锌、镍、铬、铜、镉等,这些元素会在多个渠道积累,如化肥、工业废弃物、污水、农药等。
长期的积累导致土壤重金属元素含量明显超标。
二、土壤结构的改变土壤重金属元素积累会对土壤物理、化学和生物性质产生影响,导致土壤结构的改变。
比如,土壤容重增大、墒情差、通气性变差,从而影响植物根系的生长和根系吸收养分的能力。
三、土壤生态功能的破坏土壤重金属污染对土壤的生态功能产生了严重破坏。
那些抗重金属能力差的生物体,如细菌、真菌、藻类,受到严重威胁,从而影响了土壤的自然修复能力。
土壤重金属污染治理技术研究土壤重金属污染治理技术主要分为以下三类。
一、物理性治理物理性治理的方法有重金属污染土壤完全剥离技术、重金属污染土壤冻干技术、重金属污染土壤重铬酸钾还原技术等。
二、化学性治理化学性治理的方法有重金属污染土壤采用添加剂催化还原技术、重金属污染土壤酸碱调节技术、污染土壤修复化学溶液处理技术等。
三、生物性治理生物性治理的方法有重金属污染土壤植被修复技术、重金属污染土壤商业钝化微生物技术等。
其中植被修复技术被普遍认为是天然、经济、无毒副作用的土壤修复方法。
结论土壤重金属污染对农业和环保产生了极大的影响,严重危害了人类和动植物的健康,需要采取有效的治理方法。
从现有技术来看,化学性治理和生物性治理都能够在不同规模和场景下实现土壤修复的目的。
然而,这些治理方法本身也存在各种局限性,治理工作还需要进一步研究和改进,才能达到更加可靠和有效的效果。
土壤pH值对重金属形态的影响及其相关性研究一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展,重金属污染问题日益严重,对生态环境和人类健康构成严重威胁。
重金属在土壤中的形态分布和迁移转化受到多种因素的影响,其中土壤pH值是重要的影响因素之一。
本文旨在探讨土壤pH值对重金属形态的影响及其相关性,以期为重金属污染土壤的修复和治理提供理论依据和技术支持。
本文将首先介绍重金属污染的现状及危害,阐述重金属在土壤中的形态分布及其影响因素。
随后,重点分析土壤pH值对重金属形态的影响机制,包括土壤pH值对重金属离子吸附、解吸、沉淀和溶解等过程的影响。
还将探讨土壤pH值与其他环境因素(如土壤类型、有机质含量等)的交互作用对重金属形态的影响。
通过相关性和回归分析等方法,定量评估土壤pH值与重金属形态之间的相关性,为重金属污染土壤的修复和治理提供科学依据。
本文的研究不仅有助于深入了解重金属在土壤中的迁移转化规律,还能为重金属污染土壤的修复和治理提供有效的技术途径和方法。
本文的研究结果也可为其他环境领域的重金属污染控制提供参考和借鉴。
二、文献综述土壤pH值是影响重金属形态分布和生物有效性的关键因素之一。
众多研究表明,土壤pH值的变化能够显著改变重金属的存在形态,进而影响其在土壤中的迁移、转化和生物可利用性。
因此,深入了解土壤pH值与重金属形态之间的关系,对于评估重金属的环境风险、制定土壤修复策略以及指导农业生产具有重要意义。
在过去的几十年里,国内外学者对土壤pH值与重金属形态之间的关系进行了广泛而深入的研究。
早期的研究主要关注单一重金属在不同pH值土壤中的形态分布,随着研究的深入,逐渐涉及到多种重金属复合污染的情况。
这些研究不仅揭示了土壤pH值对重金属形态的影响机制,还探讨了其他土壤因素(如有机质、粘土矿物等)对重金属形态的调节作用。
在重金属形态分析方面,随着科学技术的进步,研究者们开发出了越来越多的分析方法和技术。
例如,连续提取法、射线衍射分析、傅里叶变换红外光谱等方法的应用,使得我们能够更准确地测定和描述重金属在土壤中的形态分布。
土壤重金属污染及其化学形态特征【摘要】土壤重金属污染问题已成为环境和土壤科学研究的热点问题。
着重阐述了土壤中重金属污染的工业、农业和交通运输三个方面的主要来源,介绍土壤中重金属污染的化学形态及其污染特征,并就这一领域今后的研究方向进行了总结。
【关键词】土壤;重金属污染;化学形态土壤重金属污染是指由人类活动使重金属在土壤中的累积量,明显高于土壤环境背景值,致使土壤环境质量下降和生态恶化的现象。
土壤重金属污染可以影响农作物产量和质量,并可通过食物链危害人类的健康,也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。
1土壤重金属污染产生的来源土壤中重金属元素主要有自然来源和人为干扰输入两种途径。
在自然因素中,成土母质和成土过程对土壤重金属含量的影响很大[1]。
在各种人为因素中,重金属对土壤的主要污染途径是工业废渣、废气中重金属的扩散、沉降、累积,含重金属废水灌溉农田,以及含重金属农药、磷肥的大量施用[2]。
外来重金属多富集在土壤的表层。
土壤中重金属污染来源是多方面的,左倬等[3]在对上海城市各绿地类型的土壤进行研究,绿地土壤Cu、zn、Pb、Cd的平均浓度分别为:39.84±17.37 mg·kg-1,157.0±581.9l mg·kg-1,41.33±23.14 mg·kg-1,0.3425±0.1420±,居住区、公园、学校、路旁绿地、废弃地的内梅罗综合重金属污染指数分别为:2.4、2.8、2.6、1.9和 1.5;同时还表明,不同绿地类型中土壤有其不同的污染方式:学校样地土壤重金属污染主要来自于交通因素,路旁绿化样地土壤的重金属来自于交通、客土等多方面因素共同作用,废弃地样地、公园样地和居住区样地土壤重金属污染则可能分别来自于固体废弃物、农林业活动和多种人类日常活动的共同作用。
1.1工矿企业对重金属积累的影响工矿企业广泛使用重金属元素,将未经严格处理的废水直接排放,使得它们周围的土壤容易富集高含量的有毒重金属[4]。
土壤中重金属元素的迁移转化规律及其影响因素作者:任子英来源:《农家科技下旬刊》2018年第05期摘要:在土壤当中富集和迁移转化重金属,很容易就会导致土壤污染,在各种不同因素的影响下,迁移转化土壤重金属元素,在土壤的物理和化学以及生活过程中会体现出迁移转化的机理。
文章综合分析了土壤中重金属迁移转化机理和影响因素,从而可以准确的掌握重金属元素进入到土壤生物的规律,进而修复土壤重金属元素污染。
关键词:土壤;重金属元素;迁移转化规律;影响因素土壤这种结构体非常复杂,土壤当中包括各种固相物质和液相以及气相物质。
在土壤当中还具备各种养分和盐分子,这些在土壤溶液当中开实施迁移转化,现代工业不断发展,人们对于农药化肥提出更高的使用要求,人们明确了土壤环境的污染来源就是土壤中重金属污染物,因此人们也开始关注土壤中重金属和元素。
当前在土壤表层当中存在重金属污染,也会不同程度的污染深层土壤和地下水以及周围生物等,这就需要探索土壤中重金属元素的迁移转化规律及其影响因素,改变土壤的现状。
一、土壤中重金属元素的迁移转化规律1.土壤中重金属元素的迁移和形态转化的机理在土壤当中,重金属可以在水平方面上实施迁移,同时也可以在竖直方向上实施迁移,在物理、化学、生物作用下,可以产生形态变化,并且可以向其他介质当中进行迁移,土壤溶液会影响到土壤中重金属的迁移转化。
在土壤溶液当中迁移重金属的过程中,也会产生形态转化。
因此土壤中重金属元素的迁移,主要就是转变期物理、化学、生物等。
物理迁移:在土壤溶液的作用下,重金属元素出现水平迁移,就会不断能扩大重金属的污染面积,如果发生竖直运动,那么污染物质就会渗入到深层土壤和地下水当中,因为扬尘的原因,重金属元素也会进入到大气当中,污染到大气环境。
在污染过程中,重金属和土壤胶体可能会产生吸附解吸作用,造成土壤和周围环境的污染。
化学迁移:在土壤当中迁移重金属元素,土壤重金属的存在形式是不同的,主要包括固相物质形态和液相物质形态,土壤重金属的难溶电解质会产生多相平衡,因为土壤溶液的pH值的变化,就会导致重金属在土壤中进行迁移。
城市土壤吸附重金属动力学特征及其与土壤理化性质的关系郭鹏·固废处置与处理·城市土壤吸附重金属动力学特征及其与土壤理化性质的关系
AdsorptionKineticCharacteristicsofHeavyMetalsinUrbanSoilsandtheRelationshipwiththePhysicochemicalPropertiesofSoils
郭鹏1郭平2康春莉2陈薇薇2(1.吉林燃料乙醇有限责任公司吉林132101);(2.吉林大学环境与资源学院长春130012)
摘要以长春市土壤为对象,既研究了长春市土壤理化性质特征,又采用间歇法研究了城市土壤吸附重金属Pb、CA和Cu动力学特征及其两者之间的关系。结果表明:长春市土壤pH接近于中性或者偏碱性;土壤碳酸钙、有机质舍量升高;土壤砂粒化;土壤CEC和Eh具有逐渐降低的趋势。土壤吸附重金属动力学过程包括快速阶段和慢速阶段,不同重金属在不同吸附阶段吸附速率明显不同.双常数速率方程和Elovich方程基本上可以描述土壤对Pb、Cd和Cu吸附的动力学过程。pH、碳酸钙和砂粒含量是影响Pb吸附速半的主要因子;碳酸钙含量是影响Cd吸附速率的主要因子。关键词城市土壤土壤理化性质重金属动力学
AbstractThebatchtechniqueswereadoptedtostudytheadsorptionkineticseharacteristlcsofPh、Cd、CuinsoilsfromChangchuncity.andtheanalyticalmethodsofsoilpropertieswereadoptedtostudyphysicochemicalproperties
ofurban
soils.Meanwhilemultiplestepwiseregressionwasusedtodefinethechieffactorsinfluencingtheadsorptionkineticscharac—
teristicsofheavymetalsinsoils.1、heresultsshowedthatthepHofthesoilsinChangchuncityapproached
tOneuter
alka—
line_andtheamountofCaC03andorganicmatterinsoilsinereased,butCEC、Ehandwatercontentinsoilstendedtode—gradually.Accordingtotherate,thekineticprocessesofheavymetalsadsorbedbysoilsincludedfastphaseandslowphase,andtheadsorptionratesofdifferentheavymetalsindifferentphaseswerediverseobviously.ThekineticprocessesofPb、Cd、CuadsorbedbysoilscouldbedescribedbythetwoconstantsequationandElovichequation.Theadsorptionrate
of
PbwasmainlyaffectedbypH、CaC03andthequantityofsandgrain-andtheadsorptionrateofCAwasmainlyaffectedby
theamountofCaC03.
KeywordsUrbanSoilsPhysicochemicalPropertiesofSoilsHeavyMetalsKinetics
1引言随着城市化进程的加剧和城市人口密度的增加,城市土壤理化性质发生了重大变化,产生了高度污染特征。城市土壤受各种污染物污染特别严重,尤其是重金属。城市土壤重金属的污染可以通过多种途径和方式危害人体健康[1I。国外开展城市土壤重金属污染研究较多[2矗],我国在20世纪90年代才开始有零星工作,且主要以南方城市为主。国内外的研究侧重于城市土壤重金属的污染状况、来源、化学形态分布及其与土壤理化性质,而重金属污染机理的研究相对较少。尤其是利用动力学方法研究城市土壤吸附重金属动力学特征更是鲜有报道。本文以长春市土壤为研究对象,既系统研究了长春市土壤理化性质特征,又采用间歇法研究了城市土壤吸附重金属Pb、Cd和Cu的动力学特征。同时采用逐步回归数值分析方法揭示影响城市土壤吸附重金属动力学特征的主要影响因素。其目的探讨城市土壤吸附重金属的机理,并为预测重金属在城市土壤中的运移提供依据。
收稿日期:2008--01—29项目来源:吉林省科委基金项目(2001.0422)和博士后基金(20060390900)。作者简介:郭鹏(1974--),男,黑龙江加格达齐人,工程师。
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万方数据环境保护科学第34卷第6期2008年12月1材料与方法1.1土壤样品采集、处理和分析根据城市土壤特点、主要分布区域和利用状况,选择39个采样区。在每个采样区内,结合实际情况,确定5--一10个采样点取样,组成一个混合土壤样品。样品采集深度为0~20cm。土壤样品带回实验室后,通过四分法获得足量的样品,自然风干、磨碎,过2mm筛。采用常规方法分别测定土
壤pH、有机质含量、阳离子交换量、氧化还原电位、电导率和碳酸钙等理化性质[引。
1.2吸附动力学试验选择10种理化性质差别较大的长春市土壤样品为对象(土壤样品编号依次为A、B、C、D、E、F、G、H、1和K。),采用间歇法研究土壤样品对重金属Pb、Cu和Cd吸附动力学过程。称取一系列1.OOg土壤样品分别放于lOOml,离心管中。每一离心管中具有离子强度为0.01M(NaNOa),质量浓度为32mg/I。的Pb、Cu和Cd的标准溶液25.00ml。。在25℃条件下,连续往返振荡,依次在l~180min时离心,过滤,获取上清液。采用原子吸收分光光度法分别测定上清液中Pb、CA和Cu浓度。重复两次。
2结果与讨论2.1城市土壤理化性质城市化的发展改变了城市土壤的利用方向和使用方式,这些变化会影响城市土壤环境和理化性质。长春市土壤平均pH为7.67,变化范围为5.41~8.59,其中pH小于6.50占10.27%,6.50,--,7.50之间的占17.95%,7.50~8.50之间的占64.1%,大于8.50的占7.69%。长春市土壤pH分布比较集中,接近于中性或者偏碱性,这是城市土壤的显著特征跚。除公园和城市耕地pH偏酸性外,其它采样区土壤呈中性或碱性,这与卢瑛等r6]报道的南京市土壤研究结果相吻合。可见,随着城市化程度的深化,长春市土壤pH具有逐渐升高的趋势,可能与土壤中的碳酸钙含量逐渐升高有关,因为碳酸钙能够提高土壤pH。长春市土壤碳酸钙平均含量为3.51%,变化范围为1.59~6.95%,且也是在工业区土壤碳酸钙平均含量最大,公园最小。引起长春市土壤碳酸钙含量升高的原因很多:一是土壤中常常混有建筑
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废弃物、水泥、砖块和其它碱性混合物等;二是用富钙的水灌溉植物;三是大量含碳酸钙和碳酸镁的灰尘的沉降;四是流经混凝土和石灰石表面的径流到处存在,而径流中含有钙离子等碱性物质;五是土壤中碳酸盐与碳酸反应形成重碳酸盐等。有些城市土壤的研究结果与本研究的完全一致r7]。长春城市土壤有机质平均含量为4.48%,空间变化范围很大,从1.50%到7.67%。公园土壤有机质平均含量最大(为5.54%),产生富集的原因可能是:一是大量生活垃圾的混入;二是公园绿地不是以生产为主,对土壤有机质的消耗相对较少,有利于公园绿地土壤有机质的积累。广场有机质含量比较高,可能与其内植物的枯枝落叶腐殖化有关。长春
市土壤中粘粒、粉粒和砂粒平均含量分别为23.13%、14.44%、62.54%。与长春市农用耕地(位于城市边缘,接近于自然土壤)相比,土壤砂粒含量较高。可见人类频繁活动促进土壤砂粒化,这也是城市土壤性质空间变异性的基本特点。吴新民等人研究南京市土壤特征也得到同样的结沦[8l。长春市土壤电导率空间差异性比较大,平均值
是0.380mS/cm,变化范围为0.158—1.322mS/cm,变异系数为0.74。工业区土壤电导率最大,为0.353mS/em,可能与工业废水排放有关,因为工业废水中含盐量较高,会引起土壤盐渍化。长春市土壤CEC变化范围为26.30~45.22retool/1009,平均值为35.40mmol/1009。土壤Eh的平均值为381mV,变化范围为300~524mV。上述结果表明随着城市化的发展,长春城市土壤CEc和Eh具有逐渐降低的趋势。可能是由土壤砂粒化降低了土壤保水能力、粘粒含量引起的。2.2吸附动力学过程土壤对铅、镉、铜吸附的动力学过程见图1、2,3。
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图1铅吸附动力学过程
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