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第四章 土壤环境化学 名词术语
1. 土壤化学组成（Chemical composition of soil）
指构成土壤的各种化学物质的种类和比例，土壤的化学组成包括①土壤矿物质：包括原生矿物和次生矿物；②土壤有机质，主要源于动植物和微生物残体，包括非腐殖物质和腐殖质；③土壤水分，并非纯水，实际上是土壤中各种成分和污染物溶解形成的溶液；④土壤中的空气。
2. 土壤反应（Soil reaction）
土壤酸碱性质的量度。取决于土壤中氢离子浓度的大小，以pH值表示。氢离子浓度高时，土壤呈酸性反应。反之，呈碱性反应。
3. 盐基饱和度（Base saturation percentage of soil）
指土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数，与土壤母质、气候等因素有关
4. 土壤吸附（Soil adsorption）
指土壤矿物质、土壤胶体和土壤有机质通过各种物理化学作用力对外源物质的结合。土壤吸附能降低污染物的扩散系数，影响其生物可利用性，从而影响污染物在土壤中的行为和生态风险。
5. 土壤络合（Soil complex）
指土壤中，一些配位体通过配位键结合与进入土壤的物质结合而形成复杂的分子或离子，从而影响土壤中污染物的迁移和转化行为。
6. 土壤退化（Soil degradation）
又称土壤衰弱，是指土壤肥力衰退导致生产力下降的过程。是土壤环境和土壤理化性状恶化的综合表征，包括有机质含量下降、营养元素减少、土壤结构遭到破坏、土壤侵蚀，土层变浅，土体板结、土壤盐化、酸化、沙化等。其中，有机质下降，是土壤退化的主要标志。在干旱、半干旱地区，原来稀疏的植被受破坏，土壤沙化，就是严重的土壤退化现象。
7. 土壤污染源(Soil contaminant source)
造成土壤污染的污染物来源，主要为工业和城市的废废弃物堆放、农业用的化肥及农药、污水直接排放、受污染的地表径流、大气沉降、以及放射性物质和有害微生物等。
一、影响重金属在土壤—植物体系中迁移的理化性质
（一）pH
pH的大小显著影响土壤中重金属离子的存在形态和土壤对重金属的吸附量。由于土壤胶体一般带负电荷，而重金属在土壤中大多以阳离子形式存在，因此，一般来说，土壤pH越低，H+越多，重金属被解吸得越多，其活动性就越强，从而加大了土壤中重金属向生物体内迁移的数量。如pH=4时，土壤中镉的溶出率超过50%；当pH达到7.5时，镉就很难溶出；pH>7.5时，94%以上的水溶态镉进入土壤中，这时的镉主要以粘土矿物和氧化物结合态及残留态形式存在。
Cd(OH)2 = Cd2+ + 2OH-
（Ksp = 2.0×10-14）
[Cd2+][OH-]2 = 2.0×10-14
[Cd2+] = 2.0×10-14/ 1.0×10-14/ [H+]2
log[Cd2+] = 14.3–2pH
因此，[Cd2+] 随 pH 值的升高而减少.反之，pH 值下降时土壤中重金属就溶解出来，这就是酸性土壤作物受害的原因。但对部分主要以阴离子状态存在的重金属来说，则正好相反。
（二）土壤质地
土壤质地影响着颗粒对重金属的吸附，一般来说，质地粘重的土壤对重金属的吸附能力强，降低了重金属的迁移转化能力。如小麦盆栽试验结果表明，随着土壤质地的改变，即从砂壤→轻壤→中壤→重壤→粘土，麦粒对汞的吸收率呈规律性减少。
（三）土壤的氧化还原电位
土壤的氧化还原电位影响重金属的存在形态，从而影响重金属化学行为，迁移能力及对生物的有效性。一般来说，在还原条件下，很多种金属易产生难溶的硫化物，而在氧化条件下，溶解态和交换态含量增加。但以阴离子状态存在的砷的情况正好相反。对某些重金属来说，在不同的氧化还原条件下，不同价态的化合物的溶解性和毒性显著不同。以镉为例，CdS是难溶物质，但在氧化条件下CdSO4的溶解度要大很多。而实验发现镉对水稻生长的抑制与镉的溶解度有关。
环境土壤中重金属污染的迁移与去除机理研究
引言
近年来，环境问题已成为全球范围内的热点之一。其中，土壤重金属污染对人类健康和生态系统造成了严重威胁。为了有效应对这一问题，科学家们进行了大量的研究来探究环境土壤中重金属的迁移和去除机理。本文将按照类别划分章节，分别介绍土壤中重金属迁移机理和去除机理的研究进展。
一、土壤中重金属迁移机理
1.1 土壤-水界面的重金属迁移
土壤-水界面是土壤中重金属迁移的重要路径。研究表明，土壤中重金属离子在土壤孔隙水中以溶解态存在。重金属的迁移主要受土壤颗粒的物理和化学特性、重金属离子的配位化学和离子交换等因素的影响。了解这些影响因素，可以针对性地制定控制重金属迁移的策略。
1.2 土壤有机质的影响
土壤有机质是土壤中的重要组成部分，对重金属的迁移具有重要影响。有机质内的功能官能团可与重金属形成络合物，并降低重金属在土壤中的迁移性。此外，有机质对土壤颗粒的表面性质和土壤结构也有影响，从而进一步影响了重金属迁移的速率和途径。
1.3 重金属迁移的微生物作用
土壤微生物在土壤中重金属迁移中发挥重要角色。某些微生物可以通过形成胞内沉淀物、产生有机酸和还原等方式，影响土壤中重金属的迁移。此外，微生物还可以作为固定器来稳定土壤中的重金属，从而减少其在环境中的迁移。
二、土壤中重金属去除机理的研究
2.1 土壤中重金属的吸附与沉淀
土壤中重金属的吸附和沉淀是主要的去除机理之一。研究发现，土壤中的粘土矿物和铁锰氧化物等颗粒表面具有丰富的吸附位置，可与重金属形成络合物，使其从溶液中脱除。此外，重金属的沉淀作用也是通过与土壤中的某些成分结合，形成难溶沉淀物而去除。
2.2 土壤中重金属的离子交换
离子交换是土壤中重金属去除的重要机制之一。土壤中的离子交换反应可以通过添加特定离子来诱发，从而使土壤中的重金属与其形成络合物，并降低其迁移性。这种机制在土壤修复和土壤污染治理中得到了广泛应用。 2.3 生物去除技术
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。
