重金屬在土壤一植物體系中的遷移及其機(jī)制

1、重金屬在土壤一植物體系中的遷移及其機(jī)制 (1)土壤一植物體系土壤植物體系具有轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存太陽(yáng)能為生物化學(xué)能的功能，一而微量重金屬是土壤中植物生長(zhǎng)酶的催化劑；微量重金屬又是一個(gè)強(qiáng)的“活過(guò)濾器”，當(dāng)有機(jī)體密度高時(shí)，生命活力旺盛，可以經(jīng)過(guò)化學(xué)降解和生物代謝過(guò)程分解許多污染物；一微量重金屬可以促進(jìn)土壤中許多物質(zhì)的生物化學(xué)轉(zhuǎn)化，但土壤受重金屬污染負(fù)荷超過(guò)它所承受的容量時(shí)，生物產(chǎn)量會(huì)受到影響。 因此，土壤一植物系統(tǒng)通過(guò)一系列物理化學(xué)或生物代謝過(guò)程對(duì)污染物舉行吸附、交換、沉淀或降解作用，使污染物分解或去毒，從而凈化和庇護(hù)了環(huán)境。 (2)污染物由土壤向植物體系中的遷移土壤中污染物通過(guò)植物根系根毛細(xì)胞的作用堆積于植

2、物的莖、葉和果實(shí)部分。 遷移方式：污染物由土壤通過(guò)植物體生物膜的方式遷移，可分為被動(dòng)轉(zhuǎn)移和主動(dòng)轉(zhuǎn)移兩類。 (3）影響重金屬在土壤一植物體系中轉(zhuǎn)移的因素 植物種類、生長(zhǎng)發(fā)育期。 土壤的酸堿性和腐殖質(zhì)的含量。如在沖積土壤、腐殖質(zhì)火山灰土壤中加入cu、zn、cd、hg、pb等元素后，觀看對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響：cd造成水稻嚴(yán)峻的生育障礙；pb幾乎無(wú)影響。在沖積土壤中，其障礙大小挨次為cd zn cu hg pb；在腐殖質(zhì)火山灰土壤中則為cd hg zn cu pb。 土壤的理化性質(zhì)。 a.土壤質(zhì)地； b.土壤中有機(jī)質(zhì)含量； c.ph普通來(lái)說(shuō)，土壤ph越低，土壤中的重金屬向生物體內(nèi)遷移的數(shù)量越大； d土壤的

3、氧化還原電位土壤eh值的變幻可以挺直影響到重金屬元素的價(jià)態(tài)變幻，并可導(dǎo)致其化合物溶解性的變幻。 重金屬的種類、濃度及存在形態(tài)。如cdso4、cd3(po4)2和cds三種不同形態(tài)的福在土壤中，試驗(yàn)發(fā)覺(jué)對(duì)水稻生長(zhǎng)的抑制與鎬的榕解度有關(guān)。 重金屬在植物體內(nèi)的遷移能力。 (4)典型重金屬在土壤的堆積和遷移轉(zhuǎn)化 鎘(cd)鎘對(duì)生物體和人體是非必須的元素，它在生物圈的存在，經(jīng)常給生物體帶來(lái)有害的效應(yīng)，是一種污染元素。 a來(lái)源地殼中福平均量為0.15mg/kg，未污染土壤中cd主要來(lái)源于其成土母質(zhì)，我國(guó)土壤的背景值為0.0170.33mg/kg,受污染土壤中cd主要來(lái)源于冶煉廠、電鍍廠、涂料工業(yè)廢水、電池

4、、磷肥等。 b遷移轉(zhuǎn)化存在：在015cm土壤表層堆積，主要以cdco3、cd3(po4)2和cd(oh)2的形式存在。在ph 7的土壤中分為可給態(tài)、代換態(tài)和難溶態(tài)。 汲?。焊~枝花、果、籽粒。蔬菜類葉菜中堆積多，黃瓜、蘿卜、番茄中少，福進(jìn)入人體，在骨骼中沉積，使骨骼變形，導(dǎo)致骨痛癥。 土壤ph是影響重金屬遷移轉(zhuǎn)化的重要因素，如： cd(oh)2一cd2+ 十2oh- ksp=2.0×10-14 cd2+oh-22.0×10-14 cd2+=2.0×10-14/1.0×10-14/h+2 lgcd2+=14.3一2ph 因此，cd2+隨ph的上升而削減，反

5、之，ph下降時(shí)土壤中重金屬就溶解出來(lái)，這就是酸性土壤作物受害的緣由。 微生物轉(zhuǎn)化：微生物特殊是某些特定菌類對(duì)福有較好的耐受性，可望用于工廠處理含鎘廢水。 砷（as)砷是類金屬元素，不是重金屬，但從它的環(huán)境污染效應(yīng)來(lái)看，常把它作為重金屬來(lái)討論。 a來(lái)源 土壤中砷的背景值大約為0.240mg/kg，我國(guó)土壤中平均含砷量約為9mg/kg，而受污染土壤的砷含量可高達(dá)550mg/kg。土壤中砷的污染主要來(lái)自化工、冶金、煉焦、火力發(fā)電、造紙、玻璃、皮革及電子等工業(yè)排放的“三廢”，其中化工、冶金工業(yè)排放量最高。 b遷移轉(zhuǎn)化 形態(tài)：水溶態(tài)、吸附態(tài)和難溶態(tài)，前兩者又稱可給態(tài)砷，可被植物汲取。 毒性大小挨次為：a

6、s2o3甲基化砷h3aso3 h3aso4。 汲?。河袡C(jī)態(tài)砷一被植物汲取一體內(nèi)降解為無(wú)機(jī)態(tài)一通過(guò)根系、葉片的汲取一體內(nèi)集中在生長(zhǎng)旺盛的器官。如水稻，根莖葉谷殼糙米。 微生物轉(zhuǎn)化：一許多微生物都可使亞砷酸鹽氧化成砷酸鹽；而甲烷菌、脫硫弧菌、微球菌等都還可以使砷酸鹽還原成亞砷酸鹽。 鉻（cr) a來(lái)源 鉻是人類和動(dòng)物必須的元素，但其濃度較高時(shí)對(duì)生物有害。土壤中鉻的背景值大約在20200mg/kg。土壤中鉻的污染主要來(lái)源于冶金、電鍍、金屬酸洗、皮革揉制、印染工業(yè)的“三廢”排放及燃煤、污水澆灌或污泥施用等。 b遷移轉(zhuǎn)化 存在：常以三價(jià)和六價(jià)鉻形式存在，90以上被土壤固定，難以遷移。土壤膠體劇烈吸附三價(jià)

7、鉻，隨ph的上升，吸附能力增加。 遷移轉(zhuǎn)化：土壤對(duì)六價(jià)鉻的吸附固定能力低，約為8.536.2%，進(jìn)入土壤的六價(jià)鉻在土壤有機(jī)質(zhì)的作用下很簡(jiǎn)單還原成三價(jià)。 在ph6.58.5、mno2起催化作用條件下，三價(jià)鉻也可以氧化成六價(jià)鉻，反應(yīng)式如下： 4cr(oh)2+3o2+2h2o一4cr2-412h+ 鉻在作物中難以汲取和轉(zhuǎn)化。 汞（hg) a來(lái)源 汞是一種對(duì)動(dòng)植物及人體無(wú)生物學(xué)作用的有害元素。自然土壤中汞的含量很低，其背景值普通為0.11.5mg/kg。土壤中汞的自然源主要來(lái)自巖石風(fēng)化，人為源來(lái)自含汞農(nóng)藥的施用、污水澆灌、有色金屬冶煉及生產(chǎn)和用法汞的企業(yè)排放的工業(yè)“三廢”。 b遷移轉(zhuǎn)化 汞進(jìn)入土壤后

8、，有95以上可被土壤持留或固定，土壤豁土礦物和有機(jī)質(zhì)劇烈吸附汞。汞在土壤中的轉(zhuǎn)化可分為非微生物轉(zhuǎn)化和微生物轉(zhuǎn)化。 非微生物轉(zhuǎn)化：2hg一hg2+十hg 微生物轉(zhuǎn)化：hgs(硫桿菌）一hg2+（抗汞菌）一hg 汞的甲基化：在有氧或好氧條件下，微生物使無(wú)機(jī)汞鹽改變?yōu)榧谆?，稱為汞的生物甲基化。這些微生物是利用機(jī)體內(nèi)的甲基鉆胺素轉(zhuǎn)移酶來(lái)實(shí)現(xiàn)汞的甲基化的。生成的甲基汞具有親脂性，能在生物體內(nèi)堆積富集，其毒性比無(wú)機(jī)汞大100倍。烷基汞中惟獨(dú)甲基汞、乙基汞和丙基汞為水誤病的致病性物質(zhì)。 鉛（pb) a來(lái)源 鉛是人體的非必須元素，自然土壤中鉻的背景值大約在2-200mg/kg，平均為1020mg/kg。土壤中鉛的污染主要來(lái)自大氣污染中的鉛沉降，如鉛冶煉廠含鉛煙塵的沉降和含鉛汽油燃燒所排放的含鉛廢氣的沉降等，此外，其他應(yīng)用鉛的工業(yè)企業(yè)的“三廢”排放也是土壤鉛的污染源。 b遷移轉(zhuǎn)化 存在：可溶態(tài)的鉛含量很低，主要以pb(oh)2、pbco3、pb(so