土壤重金属形态分析与环境学意义.ppt

土壤重金属形态分析与环境学意义,土壤重金属污染,土壤重金属形态分析,影响土壤重金属形态分布的因素,土壤重金属形态分析的环境学意义,一、土壤重金属污染,重金属:指密度大于4或5（g/cm3）的金属。 是指由于人类活动，土壤中的微量有害元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。 污染土壤的重金属主要包括汞（Hg）、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。,重金属总量可以作为环境污染程度的重要标志，但不能真正反映其潜在的生态危害性。重金属有不同的存在形态、不同形态重金属环境行为和生态效应不同。 因此研究重金属形态分布特征，不仅有助于理解土壤污染状况，也为土壤环境研究和污染治理提供第一手资料。,研究目的,重金属形态,可交换态,碳酸盐结合态,铁-锰氧化物结合态,有机结合态,残渣态,二、 土壤重金属的形态分析,弱酸溶解态,可还原态,可氧化态,可交换态,吸附在粘土、腐殖质及其它成分上的金属，对环境变化敏感，易于迁移转化，能被植物吸收。,可交换态重金属反映人类近期排污影响及对生物毒性作用,碳酸盐结合态,土壤中重金属元素在碳酸盐矿物上形成的共沉淀结合态。,对土壤环境特别是PH值最敏感，当PH值下降时易重新释放出来而进入环境中。相反，PH值升高有利于碳酸盐的生成。,铁-锰氧化物结合态,一般是以矿物的外囊物和细粉散颗粒存在,活性的铁锰氧化物比表面积大，吸附或共沉淀阴离子而形成。,土壤中PH值和氧化还原条件变化对铁锰氧化物结合态有重要影响，PH和氧化还原电位较高时，有利于铁锰氧化物的形成。铁锰氧化物则反映人文活动对环境的污染。,有机结合态,是土壤中各种有机物如动植物体、腐殖质及矿物颗粒的包裹层等与土壤中重金属形成的螯合物。,有机结合态重金属反映水生生物活动及人类排放富含有机物的污水的结果。,残渣态,一般存在于硅酸盐、原生和次生矿物等土壤晶格中，是自然地质风化的结果，在自然界正常条件下不易释放，能长期稳定存在，不易为植物吸收。,残渣态结合的重金属主要受矿物成分及岩石风化和土壤侵蚀的影响。,土壤重金属形态分析方法,Tessier连续提取法,BCR三步法,(l)酸溶态(AS)。代表当环境条件变酸时，能释放到环境中的金属元素，其活性很大，对环境的危害最大。BCR方法中的酸溶态金属相当于长提取程序中的易溶态和碳酸盐结合态金属的总和。BCR程序中所用的提取剂是lmol/L醋酸溶液，需提取16h。 (2)还原态(Redu)。代表与铁锰氧化物结合在一起的金属，当环境条件变为还原状态时，这部分金属可以释放到环境中去，相当于长程序提取方法中的铁锰氧化物结合态。BCR程序中用1mol/L的盐酸羟胺溶液，需提取18h。 (3)氧化态(oxid)。代表与有机质和硫化物结合的金属，当环境条件变为氧化状态时，这部分金属可以释放到环境中去。相当于长程序提取方法中的有机结合态。BCR方法中先用30%双氧水在85时提取2h，再用lmol/L醋酸氨提取16h。,重金属的测定方法,仪器： AA800原子吸收光谱仪,目前形态分析中存在的缺陷,1、实验过程对提取的有效性有影响。 2 、样品和试剂比会影响结果的准确性。 3、粒度分布与矿物组成影响浓度准确性。 4、样品制备过程形态将发生改变。,影响土壤重金属形态分布的因素,PH值,与PH,交换态重金属 碳酸盐结合态重金属 有机态重金属 铁锰氧化态重金属,呈极显著负相关 呈显著正相关 呈正相关 呈正相关,有机质,碳酸盐结合态重金属与有机质含量呈负相关，但相关性不显著。,交换态和有机结合态重金属与有机质含量正相关，增加有机质可使碳酸盐结合态向有机结合态转化。,土壤酶的活性,土壤中全量重金属、各形态重金属含量与过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性均呈显著或极显著负相关，而与脲酶活性的负相关性很小，只有交换态镉与转化酶，有机结合态镉与脲酶活性的相关性显著。,土壤重金属形态分析的环境学意义,1 可交换态和碳酸盐结合态这两组分重金属与土壤结合较弱，最易被释放，有较大的可移动性。 2 有机结合态重金属在有机质分解时会逐渐释放。 3 铁锰氧化态重金属在还原条件下易溶解释放。 4 残渣态属于不溶态重金属，它只有通过化学反应转化成可溶态物质才能对生物产生影响。,1可交换态重金属反应人类近期排污影响及对生物毒性的大小。 2铁锰氧化物结合态主要反映人类活动对环境的影响 3有机结合态重金属反映水生生物活动及人类排放富含有机物的污水结果。,土壤重金属形态分析的环境学意义,不同形态的重金属产生不同的环境效应与生物毒性，土壤中以可交换态存在的重金属活性最大，碳酸盐态重金属在PH变化时，可被生物利用，在强氧化条件下，铁锰氧化态和有机态重金属可能被释放，引起生物毒性。,参考文献： 1韩春梅，王林山，等.土壤中重金属形态分析及其环境学意义J.生态学杂志，2003，24（12）：14991502. 2王贵，程玉霞，等.包头地区土壤重金属形态分布及其环境意义J.阴山学刊，2007,21（3）：3842. 3 刘忠珍，刘世亮，等.土壤环境中重金属形态区分方法的新进展及其应用 J.中国农学通报，2005,21（4）：206211. 4刘霞，刘庆树，等.土河北主要土壤中Cd和Pb的形态分布及其影响因素J.土壤学报，2003,40（3）393399. 5万红友，周生路，赵其国，等.苏南经济快速发展区土壤Cu、Ni、Pb、Zn形态及其有效性定量分析以昆山市为例J.土壤学报，2010,47（4）652657.,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,1995. 13:468-474 7Garbisu C, Alkorta.I.Phytoextraction: a cost-effective plantbased technology for the removal of metals from the environment . Bioresource Technology,2001.77:229 8Tanushree Bhattacharya, D. K. Banerjeeand Brij Gopal. Heavy Metal Uptake By Scirpus Littoralis Schrad. from Fly Ash Dosed and Metal Spiked Soils. Environmental Monitoring and Assessment, 2006, Volume 121, Numbers 1-3, Pages 361-378 9Rutchadaporn Sriprang and Yoshikatsu Murooka. Accumulation and Detoxification of Metals by Plants and Microbes. 2007, Environmental Bioremediation Technologies, Pages 77-100 10Clayton L. Rugh. Mercury detoxification with transgenic plants