1、土壤重金屬形態(tài)分析與環(huán)境學(xué)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(xué)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(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，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(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

2、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,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),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，能被植物吸收。,可交換態(tài)重金屬反映人類近期排污影響及對(duì)生物毒性作用,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。,鐵-錳氧化

3、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。,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。,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

4、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(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(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)

5、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。,重金屬的測(cè)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(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)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。,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),有機(jī)質(zhì),碳酸鹽結(jié)合態(tài)重金屬與有機(jī)質(zhì)含量

6、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。,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。,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

7、。,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,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。,參考文獻(xiàn)： 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(xué)意義J.生態(tài)學(xué)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(xué)

8、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(jìn)展及其應(yīng)用 J.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2005,21（4）：206211. 4劉霞，劉慶樹(shù)，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(xué)報(bào)，2003,40（3）393399. 5萬(wàn)紅友，周生路，趙其國(guó)，等.蘇南經(jīng)濟(jì)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(xué)報(bào)，2010,47（4）652657.,6Salt D E,Blaylock. M.kumar PBAN,et al.Phytore mediation: A novel stradegy for t

9、he 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 Br

10、ij 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