土壤重金属生物有效性
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我国土壤镉污染的现状及修复措施一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展,我国面临着日益严重的土壤污染问题,其中镉污染尤为突出。
镉是一种有毒的重金属元素,对生态环境和人体健康构成严重威胁。
本文旨在全面概述我国土壤镉污染的现状,包括污染程度、主要来源和分布特征,并探讨现有修复措施及其效果。
通过深入分析,本文旨在为相关部门提供决策依据,推动土壤镉污染治理和生态修复工作的有效开展,以保障农业生产和人类健康的可持续发展。
二、我国土壤镉污染现状分析我国是世界上最大的农业生产国之一,土壤资源的健康状况直接关系到国家的粮食安全和人民的健康。
然而,近年来,随着工业化、城市化的快速发展,我国土壤污染问题日益凸显,其中,镉污染尤为引人关注。
镉是一种有毒的重金属元素,其进入土壤后不易降解,且易被作物吸收,进而通过食物链进入人体,对人类的健康构成严重威胁。
目前,我国土壤镉污染呈现出污染范围广、污染程度深、污染来源复杂等特点。
从污染范围来看,我国土壤镉污染已经覆盖了多个省份,且呈现出由点及面的趋势。
特别是在一些重工业密集区、矿业开采区以及城市周边地区,土壤镉污染尤为严重。
从污染程度来看,部分地区的土壤镉含量已经远超过国家标准,严重制约了当地的农业生产。
由于镉在土壤中的累积效应,其浓度往往随时间推移而不断升高,进一步加剧了污染程度。
从污染来源来看,我国土壤镉污染主要来自于工业废水、废气排放、农业投入品的不合理使用以及城市生活垃圾的不规范处理等。
这些污染源的存在,使得土壤镉污染问题变得更为复杂。
针对这一现状,我国已经采取了一系列措施来加强土壤镉污染的防治工作。
包括加强土壤环境监测、制定严格的污染排放标准、推广环保农业技术等。
然而,由于土壤镉污染的复杂性和长期性,我国在土壤镉污染防治方面仍面临着诸多挑战。
因此,未来仍需加大力度,深入研究土壤镉污染的修复技术,以推动我国土壤资源的健康可持续发展。
三、土壤镉污染的修复技术随着工业化和城市化的快速发展,我国土壤镉污染问题日益严重,对生态环境和人体健康造成了巨大威胁。
土壤重金属污染案例及分析(6篇)篇一:土壤重金属污染案例及分析土壤重金属镉污染现状、危害及治理措施一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展,土壤重金属污染问题日益严重,其中镉污染尤为突出。
镉是一种毒性极强的重金属元素,对生态环境和人类健康构成严重威胁。
本文旨在全面概述土壤重金属镉污染的现状、危害及治理措施。
我们将探讨镉污染的主要来源,包括工业排放、农业活动、城市污水等。
我们将分析镉污染对土壤、水体、大气等环境的危害,以及对农作物和人体健康的潜在影响。
在此基础上,我们将提出一系列有效的治理措施,包括源头控制、土壤修复、农业管理等,以期为我国土壤重金属镉污染的防治工作提供有益的参考和借鉴。
二、土壤重金属镉污染现状近年来,随着工业化和城市化的快速发展,土壤重金属污染问题日益严重,其中镉污染尤为引人关注。
镉是一种具有显著生物毒性的重金属元素,它在土壤中的积累不仅会对土壤生态环境造成破坏,还会通过食物链影响人类健康。
在全球范围内,镉污染问题普遍存在。
特别是在一些工业发达、人口密集的地区,土壤镉污染尤为严重。
这些地区的工业活动,如采矿、冶炼、电镀等,会产生大量的含镉废水、废气和固体废弃物,这些废弃物如果不经过有效处理而直接排放,就会对土壤造成严重的污染。
在我国,土壤镉污染问题也不容忽视。
由于历史原因,一些地区长期存在重金属排放超标的问题,导致土壤镉含量严重超标。
这些地区的土壤不仅生态环境受到破坏,而且农产品质量也受到影响,甚至存在食品安全隐患。
为了有效应对土壤镉污染问题,我国已经采取了一系列治理措施。
例如,加强工业废水、废气和固体废弃物的监管和处理,推广环保技术和清洁能源,开展土壤污染修复和生态恢复等。
这些措施的实施,对于改善土壤镉污染现状、保护生态环境和人民健康具有重要意义。
然而,目前土壤镉污染问题仍然严峻,需要进一步加强治理力度。
未来,我们需要继续深化对土壤镉污染问题的研究,探索更加有效的治理技术和方法,为实现土壤生态环境的可持续发展做出更大贡献。
土壤胶体对重金属迁移及生物有效性影响的研究进展杨士; 卢陈彬; 刘祖文; 张军; 吴梦; 蔡泽祥【期刊名称】《《环境污染与防治》》【年(卷),期】2019(041)008【总页数】5页(P974-978)【关键词】土壤胶体; 重金属; 阻滞迁移; 促进迁移; 生物有效性【作者】杨士; 卢陈彬; 刘祖文; 张军; 吴梦; 蔡泽祥【作者单位】江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室江西赣州341000; 江西理工大学建筑与测绘工程学院江西赣州341000; 江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000【正文语种】中文土壤重金属污染已成为全球关注的环境问题之一,以Pb、Cd、Cu、Hg、As等为代表[1],主要是工业生产[2]、矿山开采[3]等人类活动作用的结果。
土壤重金属在水力、化学扰动作用下能够迁移至地下水中,并随着地下水流动而迁移到更广泛的区域,从而加剧了饮用水中重金属污染的风险,对人体健康构成威胁。
土壤胶体是指多孔介质(如土体、岩体)中存在的小而分散的固体或类固体颗粒,一般直径为1~1 000 nm[4]。
土壤胶体是土壤中最活跃的部分,对土壤中重金属的迁移有着重要的影响[5]2735,[6],[7]946。
由于土壤胶体的存在,土壤介质由固-液-气3相介质转变为固-液-气-胶体多相复合介质,重金属在其中的迁移也更加复杂[8]。
目前,建立重金属从土壤迁移至地下水的评估模型[9],[10]227及重金属污染的土壤修复[11-12]已经受到越来越多研究者重视,若不考虑土壤胶体会使建立模型不准确或修复效果不理想。
本研究总结近年来土壤胶体对重金属迁移的最新研究进展,阐明其对重金属生物有效性的影响,为建立准确的土壤重金属迁移评估模型及选择和改进土壤修复方法提供参考。
1 土壤胶体对重金属迁移的作用1.1 土壤胶体对重金属迁移的阻滞作用土壤胶体因具有较强的吸附和离子交换能力,对土壤重金属的迁移能够产生阻滞作用,进而影响到重金属污染土壤的修复效果。
重金属对土壤污染以及修复-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1重金属对土壤污染以及修复摘要:本文综述了多种金属污染土壤的途径,存在形式,和金属对土壤的污染、危害,并通过多种方法进行修复。
关键词:土壤金属污染治理随着人类生活水平的提高,人们更加关注周围的环境问题,十一五规划中也提出要加强环境治理与污染预防。
土壤是生存之本,必须提高对土壤污染的监测与治理。
土壤污染主要是指由于具有生理毒性的物质或过量的植物营养元素(微量元素)进入土壤,超过土壤的自净能力,而导致土壤性质恶化。
土壤处于陆地生态系统中的无机界和生物界的中心,不仅在本系统内进行着能量和物质的循环,而且与水域、大气和生物之间也不断进行物质交换,一旦发生污染,三者之间就会有污染物一、污染物类型土壤污染物有下列4 类1.化学污染物包括无机污染物和有机污染物。
前者如汞、镉、铅、砷等重金属,过量的氮、磷植物营养元素以及氧化物和硫化物等;后者如各种化学农药、石油及其裂解产物,以及其他各类有机合成产物等。
2.物理污染物指来自工厂、矿山的固体废弃物如尾矿、废石、粉煤灰和工业垃圾等。
3.生物污染物指带有各种病菌的城市垃圾和由卫生设施(包括医院)排出的废水、废物以及厩肥等。
4.放射性污染物主要存在于核原料开采和大气层核爆炸地区,以锶和铯等在土壤中生存期长的放射性元素为主。
土壤染物中以重金属比较突出,主要是重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,重金属不能为土壤微生物所分解,而易于积累,转化为毒性更大的化合物,甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积,严重危害人体健康。
二、重金属进入土壤的途径主要有:1.污水灌溉。
用未经处理或未达到排放标准的工业污水灌溉农田是污染物进入土壤的主要途径。
2.冶金工业排放的金属氧化物粉尘,则在重力作用下以降尘形式进入土壤。
3.汽车尾气,汽油中废气排出污染土壤,行车频率高的公路两侧常形成明显的铅污染带。
植物修复土壤重金属污染综述1前言1.1 土壤重金属污染的现状与危害土壤是人类获取食物和其他再生资源的物质基础1,是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源。
世界面临的粮食、资源和环境问题与土壤密切相关2。
然而近年来,由于工农业的发展,土壤环境污染日严重。
含重金属污染的农田灌溉,农药和化肥的施用,工业污泥和垃圾农用,大气中的污染物沉降,采矿冶炼,电子、制革和染料等工业产生的三废及汽车尾气排放等等都使土壤中的重金属急剧增加,已远远超过土壤的自净能力。
土壤的重金属污染使得土壤肥力退化、作物产量与品质降低、恶化水环境,并能通过重金属在作物的可食部位过量积累后再通过食物链严重地威胁着人类的健康3.1.2污染土壤的植物修复途径环境的重金属污染是一个全球性的难题4。
自然净化过程十分漫长,一般需要成千上万年的时间。
在人类不断探索寻求治理环境中重金属污染的进程中,经历了传统的方法包括客土法,淋溶法等物理方法以及生物还原法,络合浸提法等化学方法,然而这些方法不仅成本昂贵,需要特殊的仪器和专业人员,而且对大面积的污染无可奈何,更不能从根本上解决问题;人们不得不寻找新途径,而对环境保护的日益重视又催生着成本低廉,方便可行的新方法的产生,在这种形势下,植物修复应运而生。
植物修复是指在不破坏土壤生态环境的情况下,利用自然生长的植物根系从土壤中提取有害物质并大部分转移至地上部。
人们发现植物吸收重金属元素具有很强的选择性,有些植物甚至显示超积累功能,即对某些重金属元素的吸收超过一般植物的100倍以上,其中超积累植物积累的Co、Ni、Cr、Cu、Pb的含量一般在0.1%以上,积累的Mn、Zn一般在1%以上。
超积累植物像一个太阳能驱动泵将土壤中的过量元素不断地泵到植物体内,使得植物修复重金属污染土壤成为可能。
与传统的物理化学方法治理土壤污染的技术相比,植物修复具有无可比拟的优点:(1)成本低廉,利用自然植物,通过传统的农业种植方法即可。
土壤重金属污染的危害与修复技术一、土壤重金属污染的现状在当今社会,随着工业化和城市化进程的加速,土壤重金属污染已成为一个日益严重的环境问题。
重金属如镉、汞、铅、铬、砷等通过工业废水排放、农业化学品使用、垃圾填埋以及大气沉降等途径进入土壤,对土壤生态系统和人类健康构成了巨大威胁。
据相关调查,我国部分地区的农田土壤受到了不同程度的重金属污染,其中一些矿区周边和工业发达地区的污染情况尤为严重。
这些被污染的土壤不仅影响了农作物的产量和质量,还通过食物链的传递,对人体健康产生潜在危害。
二、土壤重金属污染的危害(一)对土壤生态系统的影响土壤重金属污染会破坏土壤的物理、化学和生物性质。
重金属会改变土壤的结构,降低土壤的透气性和保水性,影响土壤中微生物的活性和群落结构,从而干扰土壤的正常生态功能。
例如,重金属会抑制土壤中有益微生物的生长和繁殖,导致土壤养分循环受阻,影响土壤的肥力和生产力。
(二)对农作物的危害重金属在土壤中积累会被农作物吸收,进而影响农作物的生长发育和产量品质。
一些重金属如镉、铅等会抑制农作物的根系生长,影响养分吸收和水分运输,导致农作物生长迟缓、植株矮小、叶片发黄等症状。
同时,重金属还会在农作物中积累,降低农产品的质量和安全性。
例如,镉污染的稻米会对人体肾脏造成损害,铅污染的蔬菜会影响儿童的智力发育。
(三)对人体健康的威胁土壤中的重金属可以通过食物链进入人体,对人体健康造成多种危害。
长期摄入受重金属污染的食物,可能导致慢性中毒,引发各种疾病。
例如,汞中毒会损害神经系统,导致头痛、失眠、记忆力减退等症状;镉中毒会引起肾脏损害,甚至导致肾衰竭;砷中毒则可能引发皮肤癌、肺癌等癌症。
此外,重金属还会影响人体的免疫系统和生殖系统,对人类的繁衍和发展造成潜在威胁。
三、土壤重金属污染的修复技术(一)物理修复技术1、客土法客土法是指在污染土壤上覆盖一层未受污染的土壤,以减少土壤中重金属的暴露和危害。
这种方法虽然效果明显,但工程量大,成本高,且可能会造成新的土壤资源浪费。
土壤中铁氧化物对重金属的微生物吸附原理及现状分析马垚(扬州大学环境科学与工程学院,江苏扬州225100)土壤中铁氧化物对重金属元素及某些阴离子有富集作用,同时决定这些元素在土壤中的迁移、存在形态及其对植物的有效性,常见于水稻根际的铁膜主要由铁氧化物组成。
土壤中氧化铁一般由微生物介导产生,铁氧化细菌(Fe(II)-oxidizing bacteria ,FeOB )就是典型代表。
我国对于嗜中性微好氧铁氧化菌的研究还很少,虽然它们作用较大,但因其较难培养且生长速度缓慢,给研究造成一定困难。
试验采用扬州水稻土为样品,测定其pH 、游离铁含量、有机质含量等理化性质,并且利用半固态梯度管法和单菌落稀释转接法对铁氧化细菌FeOB 进行稀释培养计数、分离和纯化,对分离方法作部分探讨。
结果表明,水稻根内外每1g 干土可培养铁氧化菌为1.5×107细胞,高通量测序结果显示根内外细菌群落组成接近,而处理间有所差异。
水稻;铁氧化菌;重金属;培养球化学屏障。
湿地植物根系具有通气的结构,能将氧气输送到根系周围的土壤中,形成氧化还原电位差,氧气和Fe 2+浓度梯度,为微氧FeOB 提供良好的生活环境[13]。
FeOB 氧化铁,形成的氧化物吸附在植物的根际周围。
这些氧化物被称为铁膜[3]。
微生物氧化亚铁是水稻土的一种常见现象,是水稻土生物地球化学过程的中心环节。
因此,在日益严重的农田重金属污染中,使用微生物氧化铁钝化镉是一个不错的选择。
4目前铁氧化菌培养研究面临的问题微生物处理环境污染具有传统方法无可比拟的优点,如无二次污染、运行能耗低、操作方便。
铁氧化细菌(FeOB )对重金属污染的自然环境有显著影响。
铁氧化物细菌在许多元素的生物地球化学循环中也起着重要作用。
国内对嗜中性微氧铁氧化菌的研究较少。
探讨FeOB 修复有机/无机污染物的能力,研究FeOB 的电子输运和生长机理,以及新物种的分离和筛选有待进一步探索。
首先,在铁氧化物细菌的研究中,铁氧化物细菌的生物量低、生长速度慢是2个主要问题。
我国农田土壤镉污染现状及防治对策我国农田土壤镉污染现状及防治对策一、引言在农业生产中,土壤是农作物的重要生长环境,土壤质量的优劣直接影响着粮食的生产和国民经济的发展。
然而,随着人口的增长和工业化的推进,我国土壤镉污染问题日益严重。
土壤中的镉污染不仅会对农作物产量和质量产生严重的影响,还会对人类的身体健康造成潜在威胁。
因此,深入研究我国农田土壤镉污染现状并制定有效的防治对策是当务之急。
二、我国农田土壤镉污染现状1. 镉污染的来源土壤镉污染主要来自于农业、工业和生活污水等方面。
农业生产中广泛使用的化肥和农药中含有镉元素,过量施用这些化肥和农药会导致土壤镉含量超标。
同时,工业废弃物的不规范排放和生活废水的不合理处理也会使镉污染加重。
2. 污染的地域分布我国农田土壤镉污染主要集中在一些重工业地区以及沿海地区。
像广东、福建、江苏、湖南、四川、湖北等省份的土壤镉污染程度较高。
这些地区的土壤镉含量普遍超过了国家标准,对农作物生长和人体健康造成了严重威胁。
三、土壤镉污染对农作物产量和质量的影响1. 影响农作物的生长土壤镉污染会抑制作物的根系生长,导致植株的吸收能力下降,进而影响养分的吸收和转运。
此外,镉还会干扰植物的光合作用和呼吸作用,影响植物的生长发育,从而降低农作物的产量。
2. 影响农作物的品质土壤镉污染不仅会减少农作物的产量,还会影响农产品的品质。
镉会积累在农产品的内部,超标的农产品富集了镉元素,食用后可能对人体产生慢性中毒的风险。
此外,镉污染还会使农产品的口感、口感和口感等特征发生变化,降低了消费者的购买欲望。
四、土壤镉污染的防治对策1.加强监测和预警体系建设完善土壤镉污染的监测体系,建立起相应的预警机制。
通过定期对农田土壤进行检测,及时发现和预警镉污染的风险,采取相应的措施遏制和控制污染的扩散。
2.优化农业生产方式通过科学合理的施肥和农药使用等措施,降低农业对土壤镉的添加量。
推行有机农业和绿色农业,减少化肥和农药对土壤的污染。
题目:土壤中重金属生物有效性学院:专业:学号:姓名:2017年1月5日土壤中重金属生物有效性摘要:人类的生产和生活使很多重金属进入环境,伴随着环境污染的加剧,土壤中重金属的含量也在增加。
土壤中的重金属通过食物链被运输并在生物体内富集。
重金属对植物和动物的危害不再仅仅与重金属的总量有关。
土壤中可用的重金属含量逐渐引起人们的注意。
土壤中可利用的重金属受到很多因素的影响,例如土壤物理化学性质,重金属形态,根际环境,重金属相互作用等因素。
现在有许多方法来评价土壤中重金属的可利用性,但不同方法的结果不具有很好的可比性,需要进一步的研究。
关键词:重金属;生物有效性;土壤;评价方法Bioavailability of Heavy Metals in SoilsABSTRACT: Human activities make a lot of heavy metals into the environment, with the intensification of pollution, the content of heavy metals in the soil is also increasing. Heavy metals in the soil are transported and enriched by the food chain. The harm of heavy metals to plants and animals is no longer just concerned with the total amount of heavy metals. The available content of heavy metals in the soil gradually attracts people's attention. The available heavy metals in soils were affected by soil physical and chemical properties, heavy metal form, rhizosphere environment, and heavy metal interaction. There are many methods to evaluate the availability of heavy metals in soils, but the results of different methods are not comparable. Therefore, it needs to be further studied.KEY WORDS: heavy metals; bioavailability; soil; evaluation method土壤的重金属污染是一个相对严重的问题。
随着工业化和城市化的发展,人类活动范围扩大且频繁,在生产生活中产生了含有重金属的污水、废气或固体废弃物,如含重金属农药和化肥的使用、金矿开采、汽车尾气的排放、金属冶炼排放的废渣和污泥的堆积等过程[1]。
由于土壤重金属污染具有隐蔽性和积累性等特点,在积累的初期没有明显的污染现象,但是一旦重金属的毒害作用比较明显的表现出来后,就很难清除彻底。
通过食物链,重金属能够积累到人或动物体内,大部分的重金属都是都是人体不需要的且对人体会产生危害,并且积累在人体的不同部位损害人体健康,例如,镉容易积累在人体的肾脏部位,对肾脏有毒害作用,儿童体内血铅含量高会导致儿童智力发育等[2]。
在重金属严重污染的耕地上面种植出来的作物也表现出了产量降低,品质下降等不良反应[3]。
因此,土壤重金属污染引起了人们极大的关注。
土壤中的重金属的总量能够反映改土壤中重金属的浓度,而且各国制定土壤环境质量标准大都以土壤中重金属总量为基础的[4],然而在土壤中的重金属具有多种化学形态,不同形态的重金属具有不同的形态,同一种重金属在相同或者不同条件下也会具有不同的形态,不同化学形态的重金属对生物产生的影响也不大相同,因此相同含量重金属的土壤环境的生物效应也会有很大的差异。
在评价受重金属污染的土壤过程中,不能单一的依靠土壤重金属的总量,对于不同形态的重金属的含量同样需要考察。
Tessier等[5]将重金属在土壤中的元素形态分为可交换态、碳酸盐结合态、有机物质结合态、Fe-Mn氧化态和残留态。
生物有效性,或称为生物利用度,目前的定义还比较混乱,界线不明晰。
在药理学上面,生物有效性在是指生物服用的药物剂量能够完成体循环,这解释了药物的动力学特性。
由定义可以推断,当利用静脉注射药物时,生物利用度则是百分之一百。
但是当药物以其他方式进入生物体内时,例如口服,它的生物有效性因为不完全吸收和首渡效应而降低[6]。
Kramer[7]和Ruby[8]等人认为土壤中重金属的生物有效性是指在一定的生理条件下,重金属经过解吸和活化,然后迁移进入人或动物血液循环系统的那部分元素。
一般我们认为重金属经过三个过程便可对生物产生危害:重金属在外部环境中的形态;重金属和生物膜的反应;重金属在生物体内增加然后产生毒害反应。
目前重金属的生物有效性研究大多着重重金属在外部环境中的生物有效性,用的评价方法主要有化学评价方法、生物评价方法和以分析加速器为基础的同步辐射技术。
虽然土壤重金属的生物有效性得到人们的重视并做了广泛的研究,但是由于土壤中生物本身种类和暴露的环境不一样等造成土壤重金属生物有效性评价的结果有着明显的差异,关于土壤重金属的生物利用度评价和定量化仍然需要更多的研究。
本篇主要讨论哪些因素影响了土壤重金属的有效性和一些关于重金属有效性的评价方法。
1 影响土壤重金属有效性的因素土壤重金属生物有效性受到金属元素形态与迁移性的影响,这两者与重金属在土壤中的存在形态有密切的关系,也与土壤理化特性例如土壤的机械组成、pH 值、有机物质的含量、氧化还原电位等因素有很大的关系。
所以,评价土壤重金属污染程度时,需要综合考虑各种土壤条件。
1.1 土壤理化特性1.1.1 土壤质地不同的颗粒组合形成了不同的土壤质地,土壤质地可分为砂土、壤土和黏土三种类型。
其土壤特性主要受到成土母质的影响,同时耕种、施肥、灌溉等人类活动也对土壤特性产生不同程度的影响。
在矿物风化成土的过程,原生矿物破碎,形成次生矿物,原生矿物中的重金属一部分保留在原生矿物中,一部分淋溶进入水和土壤中。
重金属含量高的成土母质形成的土壤,其重金属含量也会偏高[9]。
土壤的持水性能、土壤颗粒的比表面积和土壤空隙等土壤性质主要是由土壤质地决定的。
在黏土中,粘粒占的比重相对较大,由于粘粒颗粒非常细小,比表面积大,所以对重金属元素有一定的吸附作用,比砂土更容易富集重金属。
Mitsuhiro[10]等人通过观察在氧化还原过程中不同的时间水稻土壤中Cd的形态和溶解态的变化,得出Cd的溶解度可能取决于土壤的持水性能和黏土的含量。
1.1.2 土壤pH土壤pH对土壤中重金属元素的的化学行为有很大的影响。
一般情况下,土壤的pH值降低时,会使被使弱结合状态的重金属解吸下来,因而提高重金属的活性,从而促进植物对重金属的吸收,而pH升高时,土壤溶液中的OH-和CO32-可以和重金属形成沉淀。
任荣富等[11]研究发现,土壤的pH值可以直接影响生物对重金属的吸收,当pH值达到5的时候,稻米中的Cd的积累量最高。
在一般的生产实践中,重金属污染地区的农民在水稻秧苗移栽的前三周会向稻田中施加石灰,然后翻整混匀,来提高土壤的pH,降低水稻田中重金属的生物有效性。
Khaokaew等[12]人发现,在pH比较低的时候,一部分的吸附在腐殖酸上Cd会被释放出来。
在pH值大于6时,Cd可以吸附在高岭土的边缘位点上。
1.1.3 土壤有机质土壤有机质指的是土壤中所有的含碳的有机物质,它是土壤的重要组成部分,由各种动植物的残体、微生物体及其分解和合成的有机物质组成。
土壤有机质在土壤中所占的比例比较小,但是对于土壤中重金属化学行为有着很深远的影响。
Fulda [13]和McBride[14]等人认为铜与天然有机物结合是控制土壤中铜生物利用度的关键因素之一。
有研究发现[15],当土壤中可溶性有机物增加时,土壤溶液中的Cr、Hg、Cu、As的浓度也会随着增加。
可见,土壤有机质对重金属移动性有很大的影响,可溶性的土壤有机物可以活化重金属,而固相有机质可以吸附固定重金属,降低重金属的生物有效性。
有研究发现利用有机质(三叶草、酒糟)的添加可以改变土壤中砷的功能微生物的丰度和活度,从而影响到砷的形态转化显著提高砷的甲基化及挥发。
1.2 重金属形态土壤重金属的存在形态可以在很大程度上影响着它的环境行为,不同形态的重金属产生的环境效应不同,对生物的毒害作用也不相同。
通常情况下,在中性条件下可交换态的重金属活性最大,最容易被释放和转化为其他形态,同时也是最容易被生物吸收利用的;碳酸盐结合态的重金属在pH低于7的时候容易发生迁移;铁锰氧化态的重金属因为在还原条件下铁和锰被还原,吸附在上面的一些重金属离子也被解吸下来;有机结合态的重金属化学性质稳定,在土壤环境中移动性不强;残渣态重金属和土壤中的沉积物牢牢结合[16],其生物可利用度最低,一般情况不会对生物产生毒害作用。
1.3 土壤重金属之间相互作用一般情况下,在重金属污染的土壤中会同时存在着两种或者两种以上的重金属,在不同的土壤环境中,一种重金属元素的改变可能会引起其他重金属的化学行为的变化。
加和作用、拮抗作用和协同作用是土壤中重金属之间相互作用的三种主要方式。
加和作用指的是两种或两种以上重金属共同存在是时的毒性是其单独存在时毒性的总和的现象;拮抗作用是有一种或几种重金属元素具有抑制作物吸收其它重金属元素的作用;协同作用是两种或两种以上的重金属元素同时作用于土壤中的生物所产生的生物学影响大大超过各自单独作用的总和。
周婷等[17]人发现,在呈碱性且富含碳酸钙的土壤中,土壤溶液中Ca2+、Zn2+和Mg2+等阳离子会与Cd2+竞争土壤中的有效吸附位点,因而提高Cd在土壤中的生物有效性。
Beate等[18]人通过研究不同还原时期水稻土中Cd和Cu的形态,发现土壤溶液中的可还原性S会优先和Cu结合。
1.4 根际环境根际环境是指与植物的根部有紧密联系的土壤微环境部分,是植物在生长过程中吸收或分泌物质所形成的其物理、化学、生物学特性不同于土体的、复杂的、动态的微型生态系统。
微生物的降解作用、植物吸收和根系活动等使得根和土界面的物理、化学和生物学性质和其他的土壤有比较明显的差异。
这些差别可以影响重金属在土壤中的形态和活性从而影响其生物有效性。
植物在生长过程中会通过根系向土壤中分泌有机物,主要包括分解物、粘胶质、脱落物和渗出物等[19]。