第五章土壤环境保护第二节　农药与土壤污染-农药在土壤中的迁移转化（课件）《环境学基础》教学同步（化学工业出版社）

第五章土壤环境保护 第二节　农药与土壤污染 农药在土壤中的迁移转化 二. 重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制 重金属是土壤原有的构成元素，有些是植物、动物和人必需的营养元素。如Zn、Cu、Mo、Fe、Mn等，但由于含量的不同，可导致不同的效应，如果含量和有效性太低生物会表现缺乏症状，但过量就会造成污染事件。 土壤背景值就是指在未受污染的情况下，天然土壤中的金属元素的基线含量。 土壤的重金属污染 重金属污染土壤的特点： 1.重金属不被土壤微生物降解，可在土壤中不断积累，也可以为生物所富集，并通过食物链在人体内积累，危害人体健康。 2.重金属一旦进入土壤就很难予以彻底的清除。 重金属通过质流、扩散、截获到达植物根部。 植物通过主动吸收、被动吸收等方式吸收重金属。 重金属通过木质部和韧皮部向地上部运输。 植物对污染物吸收受到土壤性质、植物种类、污染物形态的影响。 重金属在土壤-植物系统的迁移 影响因素 土壤的 理化性质 金属的种类 浓度 存在形态 植物的种类 生长发育期 复合污染 施肥 pH 土壤质地 有机质 含量 氧化还原 电位 1.影响重金属在土壤-植物系统迁移的因素 5 pH:我们在前面讲解影响沉积物中重金属释放的因素时讲过：诱发释放的主要因素有：1.盐浓度的升高，2.氧化还原条件的改变3.降低pH。4.增加水中配合物的浓度. 1.植物对土壤重金属的富集规律 2.重金属在土壤剖面中的迁移转化规律 3.土壤对重金属离子的吸附固定原理 a总体来说：土壤中重金属含量越高，植物体内的重金属含量也越高； b不同植物的累积有明显的种间差异：豆类>小麦>水稻>玉米； c重金属在植物体内的分布规律：根>茎叶>果壳>籽实。 a大部分重金属被土壤颗粒吸附； b遵循垂直分布规律，可耕层是重金属的富集区； c重金属有向根际土壤迁移的趋势。 a与胶体种类有关Cu2+：氧化锰> 有机质> 氧化铁> 伊利石> 蒙脱石> 高岭石； b与金属离子的性质有关：价态越高，电荷越多，越易吸附；同等价态，离子半径越大，水合半径相对越小，越易吸附。 2. 重金属在土壤-植物系统的迁移转化规律 3. 主要重金属在土壤中的累积和迁移转化 镉－Cadmium 来源：炼锌工业的副产品； 旱地石灰性土壤:多以CdCO3、Cd(OH) 2存在； 在水田中主要CdS存在； 镉的吸附跟土壤胶体的性质有关。 镉不是人体的必需元素。 7 重金属镉（Cd）被列为环境污染物中最危险的五种物质之一。日本痛痛病事件是世界有名的公害事件之一，1955年至1972年发生在日本富山县神通川流域。横贯日本中部的富山平原有一条清水河叫神通川，两岸人民世世代代喝的是这条河的水，并用这条河的水灌溉两岸肥沃的土地，使这一带成为日本主要粮食产地。 后来三井金属矿业公司在这条河的上游设立了神冈矿业所，建成炼锌工厂，把大量污水排入神通川。 铜－Copper 铜是各种生物的必需微量元素； Cu2+容易与腐质酸的羧基和羟基发生螯合； 污染土壤中的铜主要在表层积累，并沿土壤的纵深垂直分布递减，这是由于进入土壤的铜被表层土壤的粘土矿物吸附，同时，表层土壤的有机质与铜结合形成螯合物。 在植物各部分的积累分布：根>茎、叶>果实。 铅-lead 来源：冶炼废水、废渣，汽车尾气 主要以Pb(OH)2、PbCO3、PbSO4存在，Ksp小 有效性受pH影响很大，土壤的pH增加，使铅的可溶性和移动性降低，从而影响植物对铅的吸收。 很难迁移、植物吸收后积累于根部 藓类植物被确定为铅污染和积累的指示植物 锌-Zinc 锌是植物、动物和人类必需的营养元素 在还原条件下易形成ZnS 在碱性条件下易形成Zn(OH)2沉淀 酸性土壤溶液中离子态含量高 2ppm 对土壤pH非常敏感 汞－Mercury 三种价态随着pH和Eh变化而转化，HgS是还原状态下的主要形态 土壤的粘土矿物和有机质对汞有强烈的吸附作用，因此汞进入土壤后，大部分被土壤吸附或固定，因此汞容易在表层积累。 汞在厌氧微生物作用下可甲基化，毒性增大。 植物对汞的吸收和积累, 与汞的形态有关。 4. 植物对重金属产生耐性的几种机制 1.植物根系的作用:分泌螯合剂，pH梯度 2.重金属与植物的细胞壁结合 3.酶系统的作用 4.形成重金属硫蛋白或植物络合素 1.植物根系的作用 植物根系通过改变根际化学性状、原生质泌溢等作用限制重金属离子跨膜吸收。 已经证实，某些植物对重金属离子的吸收能力的降低可以通过根际分泌螯合剂而减少重金属的跨膜吸收。 还可以通过形成跨根际的氧化还原电位梯度和pH梯度等来抑制对重金属的吸收。 2.重金属与植物的细胞壁结合 研究结果表明：细胞壁中的金属大部分以离子形式存在或与细胞壁中的纤维素、木质素结合；