土壤重金屬形態(tài)分析與環(huán)境學意義.ppt

土壤重金屬形態(tài)分析與環(huán)境學意義,土壤重金屬污染,土壤重金屬形態(tài)分析,影響土壤重金屬形態(tài)分布的因素,土壤重金屬形態(tài)分析的環(huán)境學意義,一、土壤重金屬污染,重金屬:指密度大于4或5（g/cm3）的金屬。是指由于人類活動，土壤中的微量有害元素在土壤中的含量超過背景值，過量沉積而引起的含量過高，統(tǒng)稱為土壤重金屬污染。污染土壤的重金屬主要包括汞（Hg）、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)和類金屬砷(As)等生物毒性顯著的元素，以及有一定毒性的鋅(Zn)、銅(Cu)、鎳(Ni)等元素。,重金屬總量可以作為環(huán)境污染程度的重要標志，但不能真正反映其潛在的生態(tài)危害性。重金屬有不同的存在形態(tài)、不同形態(tài)重金屬環(huán)境行為和生態(tài)效應不同。因此研究重金屬形態(tài)分布特征，不僅有助于理解土壤污染狀況，也為土壤環(huán)境研究和污染治理提供第一手資料。,研究目的,重金屬形態(tài),可交換態(tài),碳酸鹽結合態(tài),鐵-錳氧化物結合態(tài),有機結合態(tài),殘渣態(tài),二、土壤重金屬的形態(tài)分析,弱酸溶解態(tài),可還原態(tài),可氧化態(tài),可交換態(tài),吸附在粘土、腐殖質(zhì)及其它成分上的金屬，對環(huán)境變化敏感，易于遷移轉化，能被植物吸收。,可交換態(tài)重金屬反映人類近期排污影響及對生物毒性作用,碳酸鹽結合態(tài),土壤中重金屬元素在碳酸鹽礦物上形成的共沉淀結合態(tài)。,對土壤環(huán)境特別是PH值最敏感，當PH值下降時易重新釋放出來而進入環(huán)境中。相反，PH值升高有利于碳酸鹽的生成。,鐵-錳氧化物結合態(tài),一般是以礦物的外囊物和細粉散顆粒存在,活性的鐵錳氧化物比表面積大，吸附或共沉淀陰離子而形成。,土壤中PH值和氧化還原條件變化對鐵錳氧化物結合態(tài)有重要影響，PH和氧化還原電位較高時，有利于鐵錳氧化物的形成。鐵錳氧化物則反映人文活動對環(huán)境的污染。,有機結合態(tài),是土壤中各種有機物如動植物體、腐殖質(zhì)及礦物顆粒的包裹層等與土壤中重金屬形成的螯合物。,有機結合態(tài)重金屬反映水生生物活動及人類排放富含有機物的污水的結果。,殘渣態(tài),一般存在于硅酸鹽、原生和次生礦物等土壤晶格中，是自然地質(zhì)風化的結果，在自然界正常條件下不易釋放，能長期穩(wěn)定存在，不易為植物吸收。,殘渣態(tài)結合的重金屬主要受礦物成分及巖石風化和土壤侵蝕的影響。,土壤重金屬形態(tài)分析方法,Tessier連續(xù)提取法,BCR三步法,(l)酸溶態(tài)(AS)。代表當環(huán)境條件變酸時，能釋放到環(huán)境中的金屬元素，其活性很大，對環(huán)境的危害最大。BCR方法中的酸溶態(tài)金屬相當于長提取程序中的易溶態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)金屬的總和。BCR程序中所用的提取劑是lmol/L醋酸溶液，需提取16h。(2)還原態(tài)(Redu)。代表與鐵錳氧化物結合在一起的金屬，當環(huán)境條件變?yōu)檫€原狀態(tài)時，這部分金屬可以釋放到環(huán)境中去，相當于長程序提取方法中的鐵錳氧化物結合態(tài)。BCR程序中用1mol/L的鹽酸羥胺溶液，需提取18h。(3)氧化態(tài)(oxid)。代表與有機質(zhì)和硫化物結合的金屬，當環(huán)境條件變?yōu)檠趸癄顟B(tài)時，這部分金屬可以釋放到環(huán)境中去。相當于長程序提取方法中的有機結合態(tài)。BCR方法中先用30%雙氧水在85時提取2h，再用lmol/L醋酸氨提取16h。,重金屬的測定方法,儀器：AA800原子吸收光譜儀,目前形態(tài)分析中存在的缺陷,1、實驗過程對提取的有效性有影響。2、樣品和試劑比會影響結果的準確性。3、粒度分布與礦物組成影響濃度準確性。4、樣品制備過程形態(tài)將發(fā)生改變。,影響土壤重金屬形態(tài)分布的因素,PH值,與PH,交換態(tài)重金屬碳酸鹽結合態(tài)重金屬有機態(tài)重金屬鐵錳氧化態(tài)重金屬,呈極顯著負相關呈顯著正相關呈正相關呈正相關,有機質(zhì),碳酸鹽結合態(tài)重金屬與有機質(zhì)含量呈負相關，但相關性不顯著。,交換態(tài)和有機結合態(tài)重金屬與有機質(zhì)含量正相關，增加有機質(zhì)可使碳酸鹽結合態(tài)向有機結合態(tài)轉化。,土壤酶的活性,土壤中全量重金屬、各形態(tài)重金屬含量與過氧化氫酶、堿性磷酸酶活性均呈顯著或極顯著負相關，而與脲酶活性的負相關性很小，只有交換態(tài)鎘與轉化酶，有機結合態(tài)鎘與脲酶活性的相關性顯著。,土壤重金屬形態(tài)分析的環(huán)境學意義,1可交換態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)這兩組分重金屬與土壤結合較弱，最易被釋放，有較大的可移動性。2有機結合態(tài)重金屬在有機質(zhì)分解時會逐漸釋放。3鐵錳氧化態(tài)重金屬在還原條件下易溶解釋放。4殘渣態(tài)屬于不溶態(tài)重金屬，它只有通過化學反應轉化成可溶態(tài)物質(zhì)才能對生物產(chǎn)生影響。,1可交換態(tài)重金屬反應人類近期排污影響及對生物毒性的大小。2鐵錳氧化物結合態(tài)主要反映人類活動對環(huán)境的影響3有機結合態(tài)重金屬反映水生生物活動及人類排放富含有機物的污水結果。,土壤重金屬形態(tài)分析的環(huán)境學意義,不同形態(tài)的重金屬產(chǎn)生不同的環(huán)境效應與生物毒性，土壤中以可交換態(tài)存在的重金屬活性最大，碳酸鹽態(tài)重金屬在PH變化時，可被生物利用，在強氧化條件下，鐵錳氧化態(tài)和有機態(tài)重金屬可能被釋放，引起生物毒性。,參考文獻：1韓春梅，王林山，等.土壤中重金屬形態(tài)分析及其環(huán)境學意義J.生態(tài)學雜志，2003，24（12）：14991502.2王貴，程玉霞，等.包頭地區(qū)土壤重金屬形態(tài)分布及其環(huán)境意義J.陰山學刊，2007,21（3）：3842.3劉忠珍，劉世亮，等.土壤環(huán)境中重金屬形態(tài)區(qū)分方法的新進展及其應用J.中國農(nóng)學通報，2005,21（4）：206211.4劉霞，劉慶樹，等.土河北主要土壤中Cd和Pb的形態(tài)分布及其影響因素J.土壤學報，2003,40（3）393399.5萬紅友，周生路，趙其國，等.蘇南經(jīng)濟快速發(fā)展區(qū)土壤Cu、Ni、Pb、Zn形態(tài)及其有效性定量分析以昆山市為例J.土壤學報，2010,47（4）652657.,6SaltDE,Blaylock.M.kumarPBAN,etal.Phytoremediation:Anovelstradegyfortheremovaloftoxicmetalsfromtheenvironmentusingplants.Biotechnology,1995.13:468-4747GarbisuC,Alkorta.I.Phytoextraction:acost-effectiveplantbasedtechnologyfortheremovalofmetalsfromtheenvironment.BioresourceTechnology,2001.77:2298TanushreeBhattacharya,D.K.BanerjeeandBrijGopal.HeavyMetalUptakeByScirpusLittoralisSchrad.fromFlyAshDosedandMetalSpikedSoils.EnvironmentalMonitoringandAssessment,2006,Volume121,Numbers1-3,Pages361-3789RutchadapornSriprangandYoshikatsuMurooka.AccumulationandDetoxificationofMetalsbyPlantsandMicrobes.2007,EnvironmentalBioremediationTechnologies,Pages77-10010ClaytonL.Rugh.Mercurydetoxificationwithtran