土壤重金屬形態(tài)分析與環(huán)境學(xué)意義PPT課件

1、一、土壤重金屬污染重金屬重金屬: :指密度大于指密度大于4 4或或5 5（g/cmg/cm3 3）的金屬。）的金屬。是指由于人類活動(dòng)，土壤中的微量有害元素在土壤是指由于人類活動(dòng)，土壤中的微量有害元素在土壤中的含量超過(guò)背景值，過(guò)量沉積而引起的含量過(guò)高，中的含量超過(guò)背景值，過(guò)量沉積而引起的含量過(guò)高，統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為土壤重金屬污染土壤重金屬污染。污染土壤的重金屬主要包括汞（污染土壤的重金屬主要包括汞（HgHg）、鎘）、鎘( (CdCd) )、鉛、鉛( (PbPb) )、鉻、鉻( (CrCr) )和類金屬砷和類金屬砷( (AsAs) )等生物毒性顯著的元素，等生物毒性顯著的元素，以及有一定毒性的鋅以及有一

2、定毒性的鋅( (ZnZn) )、銅、銅( (CuCu) )、鎳、鎳( (NiNi) )等元素。等元素。 第1頁(yè)/共22頁(yè) 重金屬總量可以作為環(huán)境污染程度的重要標(biāo)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(yīng)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。研究目的第2頁(yè)/共22頁(yè)重金屬形態(tài)可交換態(tài)碳酸鹽結(jié)合態(tài)鐵-錳氧化物結(jié)合態(tài)有機(jī)結(jié)合態(tài)殘?jiān)鼞B(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)第3頁(yè)/共22頁(yè)可交換態(tài)吸附在粘土、腐殖質(zhì)及其它成分上的金屬，對(duì)環(huán)境變化敏感，易于遷移轉(zhuǎn)化，能被植物

3、吸收?？山粨Q態(tài)重金屬反映人類近期排污影響及對(duì)生物毒性作用第4頁(yè)/共22頁(yè)碳酸鹽結(jié)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(jié)合態(tài)。對(duì)土壤環(huán)境特別是PH值最敏感，當(dāng)PH值下降時(shí)易重新釋放出來(lái)而進(jìn)入環(huán)境中。相反，PH值升高有利于碳酸鹽的生成。第5頁(yè)/共22頁(yè)鐵-錳氧化物結(jié)合態(tài)一般是以礦物的外囊物和細(xì)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(duì)鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)有重要影響，PH和氧化還原電位較高時(shí)，有利于鐵錳氧化物的形成。鐵錳氧化物則反映人文活動(dòng)對(duì)環(huán)境的污染。第6頁(yè)/共22頁(yè)有機(jī)結(jié)合態(tài)是土壤中各種有機(jī)物如動(dòng)植物體、腐殖質(zhì)及礦物顆粒的包裹層等與

4、土壤中重金屬形成的螯合物。有機(jī)結(jié)合態(tài)重金屬反映水生生物活動(dòng)及人類排放富含有機(jī)物的污水的結(jié)果。第7頁(yè)/共22頁(yè)殘?jiān)鼞B(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(fēng)化的結(jié)果，在自然界正常條件下不易釋放，能長(zhǎng)期穩(wěn)定存在，不易為植物吸收。殘?jiān)鼞B(tài)結(jié)合的重金屬主要受礦物成分及巖石風(fēng)化和土壤侵蝕的影響。第8頁(yè)/共22頁(yè)土壤重金屬形態(tài)分析方法Tessier連續(xù)提取法 第9頁(yè)/共22頁(yè)BCR三步法(l)酸溶態(tài)(AS)。代表當(dāng)環(huán)境條件變酸時(shí)，能釋放到環(huán)境中的金屬元素，其活性很大，對(duì)環(huán)境的危害最大。BCR方法中的酸溶態(tài)金屬相當(dāng)于長(zhǎng)提取程序中的易溶態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)金屬的總和。BCR程序中所用的提取劑是lm

5、ol/L醋酸溶液，需提取16h。(2)還原態(tài)(Redu)。代表與鐵錳氧化物結(jié)合在一起的金屬，當(dāng)環(huán)境條件變?yōu)檫€原狀態(tài)時(shí)，這部分金屬可以釋放到環(huán)境中去，相當(dāng)于長(zhǎng)程序提取方法中的鐵錳氧化物結(jié)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(jī)質(zhì)和硫化物結(jié)合的金屬，當(dāng)環(huán)境條件變?yōu)檠趸癄顟B(tài)時(shí)，這部分金屬可以釋放到環(huán)境中去。相當(dāng)于長(zhǎng)程序提取方法中的有機(jī)結(jié)合態(tài)。BCR方法中先用30%雙氧水在85時(shí)提取2h，再用lmol/L醋酸氨提取16h。第10頁(yè)/共22頁(yè)重金屬的測(cè)定方法儀器： AA800原子吸收光譜儀第11頁(yè)/共22頁(yè)目前形態(tài)分析中存在的缺陷1、實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)

6、提取的有效性有影響。2 、樣品和試劑比會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。3、粒度分布與礦物組成影響濃度準(zhǔn)確性。4、樣品制備過(guò)程形態(tài)將發(fā)生改變。第12頁(yè)/共22頁(yè)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(jié)合態(tài)重金屬 有機(jī)態(tài)重金屬 鐵錳氧化態(tài)重金屬 呈極顯著負(fù)相關(guān) 呈顯著正相關(guān) 呈正相關(guān) 呈正相關(guān) 第13頁(yè)/共22頁(yè)有機(jī)質(zhì)碳酸鹽結(jié)合態(tài)重金屬與有機(jī)質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。交換態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)重金屬與有機(jī)質(zhì)含量正相關(guān)，增加有機(jī)質(zhì)可使碳酸鹽結(jié)合態(tài)向有機(jī)結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化。第14頁(yè)/共22頁(yè)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(guò)氧化氫酶、堿性磷酸酶活性均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，而與脲酶

7、活性的負(fù)相關(guān)性很小，只有交換態(tài)鎘與轉(zhuǎn)化酶，有機(jī)結(jié)合態(tài)鎘與脲酶活性的相關(guān)性顯著。第15頁(yè)/共22頁(yè)土壤重金屬形態(tài)分析的環(huán)境學(xué)意義1 可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)這兩組分重金屬與土壤結(jié)合較弱，最易被釋放，有較大的可移動(dòng)性。2 有機(jī)結(jié)合態(tài)重金屬在有機(jī)質(zhì)分解時(shí)會(huì)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?jiān)鼞B(tài)屬于不溶態(tài)重金屬，它只有通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成可溶態(tài)物質(zhì)才能對(duì)生物產(chǎn)生影響。第16頁(yè)/共22頁(yè)1可交換態(tài)重金屬反應(yīng)人類近期排污影響及對(duì)生物毒性的大小。2鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)主要反映人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響3有機(jī)結(jié)合態(tài)重金屬反映水生生物活動(dòng)及人類排放富含有機(jī)物的污水結(jié)果。土壤重金屬形態(tài)分析的環(huán)境學(xué)意義

8、第17頁(yè)/共22頁(yè)不同形態(tài)的重金屬產(chǎn)生不同的環(huán)境效應(yīng)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(shí)，可被生物利用，在強(qiáng)氧化條件下，鐵錳氧化態(tài)和有機(jī)態(tài)重金屬可能被釋放，引起生物毒性。第18頁(yè)/共22頁(yè)參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：11韓春梅，王林山，等韓春梅，王林山，等. .土壤中重金屬形態(tài)分析及其環(huán)境學(xué)意義土壤中重金屬形態(tài)分析及其環(huán)境學(xué)意義J.J.生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)雜志，雜志，20032003，2424（1212）：）：14991502.14991502.22王貴，程玉霞，等王貴，程玉霞，等. .包頭地區(qū)土壤重金屬形態(tài)分布及其環(huán)境意義包頭地區(qū)土壤重金屬形態(tài)分布及其環(huán)境意義J.J.

9、陰山陰山學(xué)刊，學(xué)刊，2007,212007,21（3 3）：）：3842.3842.3 3 劉忠珍，劉世亮，等劉忠珍，劉世亮，等. .土壤環(huán)境中重金屬形態(tài)區(qū)分方法的新進(jìn)展及其應(yīng)土壤環(huán)境中重金屬形態(tài)區(qū)分方法的新進(jìn)展及其應(yīng)用用 J.J.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2005,212005,21（4 4）：）：206211.206211.44劉霞，劉慶樹，等劉霞，劉慶樹，等. .土河北主要土壤中土河北主要土壤中CdCd和和PbPb的形態(tài)分布及其影響因素的形態(tài)分布及其影響因素J.J.土壤學(xué)報(bào)，土壤學(xué)報(bào)，2003,402003,40（3 3）393399.393399.55萬(wàn)紅友，周生路，趙其國(guó)，等萬(wàn)紅友

10、，周生路，趙其國(guó)，等. .蘇南經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展區(qū)土壤蘇南經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展區(qū)土壤CuCu、NiNi、PbPb、ZnZn形態(tài)及其有效性定量分析形態(tài)及其有效性定量分析以昆山市為例以昆山市為例J.J.土壤學(xué)報(bào)，土壤學(xué)報(bào)，2010,472010,47（4 4）652657.652657.第19頁(yè)/共22頁(yè)6Salt D E,Blaylock. M.kumar PBAN,et al.Phytore mediation: A novel stradegy for the removal of toxic metals from the environment using plants. Biotechnology,

11、1995. 13:468-4747Garbisu C, Alkorta.I.Phytoextraction: a cost-effective plantbased technology for the removal of metals from the environment . Bioresource Technology,2001.77:2298Tanushree Bhattacharya, D. K. Banerjeeand Brij Gopal. Heavy Metal Uptake By Scirpus Littoralis Schrad. from Fly Ash Dosed

12、and Metal Spiked Soils. Environmental Monitoring and Assessment, 2006, Volume 121, Numbers 1-3, Pages 361-3789Rutchadaporn Sriprang and Yoshikatsu Murooka. Accumulation and Detoxification of Metals by Plants and Microbes. 2007, Environmental Bioremediation Technologies, Pages 77-10010Clayton L. Rugh. Mercury detoxification with transgenic plants and oth