第四章土壤污染化學(xué)第二節(jié)污染物在土壤-植物體系中的遷移及其機(jī)制課件

第二節(jié)

重金屬在土壤-植物體系中的遷移及其機(jī)制

一、土壤中的重金屬1.土壤背景值

天然土壤本身就含有一定量的金屬元素，其中很多是作物生長必需的微量營養(yǎng)元素，如Mn、Zn、Cu等;不同地區(qū)土壤中重金屬的種類和含量也有很大差別。土壤背景值就是指在未受污染的情況下，天然土壤中的金屬元素的基線含量。土壤背景值中含量較高的元素有：Mn、Cr、Zn、Cu、Ni、La、Pb、Co、As、Be、Hg、Se、Sc、Mo(mg/kg)第二節(jié)重金屬在土壤-植物體系中的遷移及其機(jī)制一、土壤重金屬不被土壤微生物降解，可在土壤中不斷積累，也可以被植物富集，并通過食物鏈在人體內(nèi)積累，危害人體健康。2.土壤重金屬污染土壤的特點(diǎn)重金屬一旦進(jìn)入土壤就很難予以徹底的清除。日本的“痛痛病”，我國沈陽郊區(qū)張士灌區(qū)的“鎘米”事件等是重金屬污染的典型實(shí)例。重金屬的生態(tài)效應(yīng)與其形態(tài)密切相關(guān)。在土壤和沉積物中，可交換態(tài)易于被吸收，其次是碳酸鹽結(jié)合態(tài)，再次是Fe/Mn氧化物結(jié)合態(tài)，而與硫化物和有機(jī)質(zhì)結(jié)合的重金屬活性較差，不能被生物利用。重金屬不被土壤微生物降解，可在土壤中不斷積累，也可以被植物重金屬在土壤—植物中的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制非常復(fù)雜，影響因素很多，主要有：

土壤的理化性質(zhì);重金屬的種類、濃度、在土壤中的存在形態(tài);植物種類、生育期;復(fù)合污染效應(yīng);施肥等二、重金屬在土壤-植物體系中遷移的影響因素1、土壤理化性質(zhì)土壤的理化性質(zhì)主要通過影響重金屬在土壤中存在形態(tài)，進(jìn)而影響重金屬的生物有效性。土壤的理化性質(zhì)主要包括pH值、土壤質(zhì)地、土壤氧化還原電位、有機(jī)質(zhì)含量、CEC（陽離子交換容量）等。重金屬在土壤—植物中的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制非常復(fù)雜，影響因素很多，主（1）pH值pH值的大小顯著影響土壤中重金屬的存在形態(tài)和土壤對(duì)重金屬的吸附量。原因：土壤膠體一般帶負(fù)電荷，而重金屬在土壤-農(nóng)作物系統(tǒng)中大都以陽離子的形式存在，因此，土壤pH越低，H+濃度越高，重金屬被解吸的越多，其活動(dòng)性就越強(qiáng)，向生物體內(nèi)遷移的數(shù)量越大。土壤中以陰離子狀態(tài)存在的重金屬，情況正好相反。例如：a.pH=4時(shí)，土壤鎘的溶出率超過50%；

b.當(dāng)pH達(dá)到7.5時(shí)，鎘就很難溶出；c.pH＞7.5時(shí)，94%以上的鎘進(jìn)入土壤，主要以黏土礦物和氧化物結(jié)合態(tài)及殘留態(tài)形式存在。（1）pH值pH值的大小顯著影響土壤中重金屬的存在形態(tài)和土(2)土壤質(zhì)地

土壤質(zhì)地影響著土壤顆粒對(duì)重金屬的吸附。一般來說，質(zhì)地粘重的土壤對(duì)重金屬的吸附力強(qiáng)，降低了重金屬的遷移轉(zhuǎn)化能力。小麥盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著土壤質(zhì)地的改變，砂壤→輕壤→中壤→重壤→粘土，麥粒對(duì)汞的吸收率呈規(guī)律性減少。土壤粘性越重，吸收砷的能力越強(qiáng)，水稻受害程度越輕。(2)土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地影響著土壤顆粒對(duì)重金屬的吸附。(3)土壤的氧化還原電位土壤的氧化還原電位影響重金屬的存在形態(tài)，從而影響重金屬化學(xué)行為、遷移能力及對(duì)生物的有效性。一般來說，在還原條件下，很多重金屬易產(chǎn)生難溶性的硫化物;氧化條件下，溶解態(tài)和交換態(tài)含量會(huì)增加。例如：a土壤中的C

d，CdS是難溶物質(zhì)，但在氧化條件下CdSO4的溶解度要大很多；

b砷的情況正好相反，在還原條件下，As5+被還原為As3+，亞砷酸鹽的溶解度大于砷酸鹽，從而增加了土壤中溶解態(tài)As的濃度和砷遷移能力。(3)土壤的氧化還原電位土壤的氧化還原電位影響重金屬的存在形（4）土壤中有機(jī)質(zhì)含量土壤中有機(jī)質(zhì)含量影響土壤顆粒對(duì)重金屬的吸附能力和重金屬的存在形態(tài)，有機(jī)質(zhì)含量較高的土壤對(duì)重金屬的吸附能力高于有機(jī)質(zhì)含量低的土壤。研究表明，土壤中各種元素的含量都與有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)。如土壤剖面中，水溶性硒含量隨剖面深度的增加而迅速降低，與有機(jī)質(zhì)變化趨勢(shì)一致。（4）土壤中有機(jī)質(zhì)含量土壤中有機(jī)質(zhì)含量影響土壤顆粒對(duì)重金屬2.重金屬的種類、濃度及在土壤中的存在形態(tài)

重金屬對(duì)植物的危害，首先取決于重金屬的存在形態(tài)，其次取決于該元素的數(shù)量；不同種類的重金屬，在土壤和農(nóng)作物系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律有明顯不同。研究表明：Cd、As較易被植物吸收，Cu、Mn、Se、Zn等次之，Co、Pb、Ni等難于被吸收，Cr極難被吸收。重金屬的存在形態(tài)有交換態(tài)、碳酸鹽、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)。其中以交換態(tài)重金屬（包括溶解態(tài)）遷移能力最強(qiáng)，具有生物有效性（又稱有效態(tài)）。2.重金屬的種類、濃度及在土壤中的存在形態(tài)重金屬對(duì)植物的3.植物的種類、生長發(fā)育期重金屬進(jìn)入土壤—植物系統(tǒng)后，除了物理化學(xué)因素影響其相互遷移外。植物種類和生育期也影響著重金屬在土壤—農(nóng)作物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化。植物種類不同，其對(duì)重金屬的富集規(guī)律不同；農(nóng)作物生長發(fā)育期不同，其對(duì)重金屬的富集量也不同。3.植物的種類、生長發(fā)育期重金屬進(jìn)入土壤—植物系統(tǒng)后，除了4.復(fù)合污染效應(yīng)重金屬復(fù)合污染的機(jī)制較為復(fù)雜，影響因素涉及污染物方面的因素、環(huán)境因素和生物種類、發(fā)育階段及所選擇指標(biāo)等。在相同條件下，某一元素在植物體內(nèi)的積累，除元素自身的性質(zhì)外，首先是環(huán)境中該元素的含量，其次是共存元素的性質(zhì)與濃度。元素的聯(lián)合作用分為協(xié)同、競爭、加和、屏蔽和獨(dú)立等作用.受實(shí)驗(yàn)條件和所選擇重金屬種類的差異影響，不同學(xué)者得出的結(jié)論有所不同。4.復(fù)合污染效應(yīng)重金屬復(fù)合污染的機(jī)制較為復(fù)雜，影響因素涉及5.施肥施肥可以改變土壤的理化性質(zhì)和重金屬的存在形態(tài)，因此也會(huì)影響重金屬在土壤——農(nóng)作物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化，但影響機(jī)制十分復(fù)雜。以磷肥為例，磷酸根能與Cd形成共沉淀而降低Cd的有效性，施用磷肥可以抑制土壤Cd污染;此外，P和As是同族元素，二者存在競爭吸附，施用磷肥能有效地促進(jìn)土壤As的釋放和遷移，使As不易富集在植物的根際土壤中，從而降低了As的生物有效性。5.施肥施肥可以改變土壤的理化性質(zhì)和重金屬的存在形態(tài)，因三、重金屬在土壤—植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律1、植物對(duì)土壤中的重金屬的富集規(guī)律農(nóng)作物對(duì)重金屬吸收富集的趨勢(shì)是，土壤中重金屬含量越高，農(nóng)作物體內(nèi)的重金屬含量也越高，土壤中的有效態(tài)重金屬含量越大，作物籽實(shí)中的重金屬含量越高。不同的作物對(duì)重金屬的吸收積累有明顯的種間差異，一般順序?yàn)椋憾诡悾拘←湥舅荆居衩?；重金屬在農(nóng)作物體內(nèi)分布的一般規(guī)律為：根＞莖葉＞穎殼＞籽實(shí)。三、重金屬在土壤—植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律1、植物對(duì)土壤中的2.重金屬在土壤剖面中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律土壤柱淋溶實(shí)驗(yàn)表明：淋溶液中Hg、Cd、As、Pb95%以上被土壤吸附。在土壤剖面中，重金屬無論是其總量還是存在形態(tài)，均表現(xiàn)出明顯的垂直分布規(guī)律，其中可耕層成為重金屬的富集層。土壤中的重金屬有向根際土壤遷移的趨勢(shì)，且根際土壤中重金屬的有效態(tài)含量高于土體，這可能與植物根系的特性和分泌物有關(guān)。2.重金屬在土壤剖面中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律土壤柱淋溶實(shí)驗(yàn)表明：淋3.土壤對(duì)重金屬離子的吸附固定原理土壤膠體對(duì)金屬離子的吸附能力與金屬離子的性質(zhì)及膠體的種類有關(guān)。同一類型的土壤膠體對(duì)陽離子的吸附與陽離子的價(jià)態(tài)及離子半徑有關(guān)。陽離子的價(jià)態(tài)越高，電荷越多，土壤膠體與陽離子之間的靜電作用越大，吸附力也越大。具有相同價(jià)態(tài)的陽離子，離子半徑越大，其水合半徑相對(duì)越小，較易被土壤膠體所吸附。

土壤中各類膠體的吸附順序?yàn)椋貉趸i＞有機(jī)質(zhì)＞氧化鐵＞伊利石＞蒙脫石＞高嶺石。3.土壤對(duì)重金屬離子的吸附固定原理土壤膠體對(duì)金屬離子的吸四、主要重金屬在土壤中的積累和遷移轉(zhuǎn)化存在狀況：在0-15cm土壤表層積累，主要以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)。植物吸收情況：根>葉>枝>花、果、籽粒

蔬菜類葉菜中積累多，黃瓜、蘿卜、番茄中少,鎘進(jìn)入人體，在骨骼中沉積，使骨骼變形，骨痛癥。不同土壤吸附順序?yàn)椋焊迟|(zhì)土壤＞重壤質(zhì)土壤＞壤質(zhì)土＞砂質(zhì)沖積土。因此鎘的吸附與土壤中膠體的性質(zhì)有關(guān)。1.鎘四、主要重金屬在土壤中的積累和遷移轉(zhuǎn)化存在狀況：在0-15c2.銅土壤中銅含量在2-100mg/kg之間，平均含量為20mg/kg。污染土壤中的銅主要在表層積累，并沿土壤的縱深垂直分布遞減，這是由于進(jìn)入土壤的銅被表層土壤的黏土礦物吸附，同時(shí)，表層土壤的有機(jī)質(zhì)與銅結(jié)合形成螯合物，使銅離子不易向下層移動(dòng)。在酸性土壤中，由于土壤對(duì)銅的吸附減弱，被土壤固定的銅易被解吸出來，因而使銅容易淋溶遷移。銅在植物各部分的累積分布多數(shù)是根＞莖＞葉＞果實(shí)。2.銅土壤中銅含量在2-100mg/kg之間，平均含量為23.鉛土壤中可溶態(tài)的含量很低，主要以Pb(OH)2、PbCO3、PbSO4鉛的難溶鹽形式存在。Pb2+可以置換黏土礦物上的Ca2+，在土壤中很少移動(dòng)。植物吸收主要在根部，大氣中的鉛可通過葉面上的氣孔進(jìn)入植物體內(nèi)，如蘚類植物能從大氣中被動(dòng)吸附高濃度的鉛，現(xiàn)已確定作為鉛污染的指示作物。3.鉛土壤中可溶態(tài)的含量很低，主要以Pb(OH)2、PbC4.鋅全球土壤中鋅的含量在10-300mg/kg之間,我國土壤鋅含量為3～709mg/kg,平均值100mg/kg，比世界土壤的平均含鋅量高出一倍。土壤中的鋅,按其形態(tài)可分為有機(jī)態(tài)鋅和無機(jī)形態(tài)鋅,其中,無機(jī)鋅又包括礦物態(tài)、代換態(tài)和土壤溶液中的鋅,各種形態(tài)的鋅之間可以相互轉(zhuǎn)化。鋅的各種形態(tài)含量主要取決于土壤pH值及總含鋅量。土壤中有效鋅大多可代換態(tài),溶液中的鋅離子數(shù)量很少，植物對(duì)鋅的吸收量與介質(zhì)供鋅濃度之間呈線性關(guān)系。鋅主要通過擴(kuò)散作用供給植物根系。4.鋅全球土壤中鋅的含量在10-300mg/kg之間巖石圈汞含量約為0.1mg/kg；土壤中含量在0.01-0.3mg/kg,平均為0.03mg/kg。土壤粘土礦物和有機(jī)質(zhì)對(duì)汞有強(qiáng)烈吸附，汞進(jìn)入土壤后，95%以上會(huì)迅速吸附或固定在表層土壤。植物吸收和積累汞與其形態(tài)有關(guān)，順序是：氯化甲基汞＞氯化乙基汞＞醋酸苯汞＞氯化汞＞氧化汞＞硫化汞

即：揮發(fā)性高、溶解度大的汞化合物容易被植物吸收。汞在植物體內(nèi)的分布是：根＞莖、葉＞種子原因：汞被植物吸收后，常與根中的蛋白質(zhì)結(jié)合，并沉積于根上，阻礙了向地上部分的傳輸。5.汞巖石圈汞含量約為0.1mg/kg；土壤中含量在0.01-0.五、植物對(duì)重金屬污染產(chǎn)生耐性的幾種機(jī)制

1.植物根系的作用植物根系通過改變根際化學(xué)性狀，原生質(zhì)泌溢等作用限制重金屬離子的跨膜吸收。按植物對(duì)重金屬的吸收特性，可分為耐性植物和非耐性植物；耐性植物具有降低根系吸收重金屬的機(jī)制。Zn可以誘導(dǎo)細(xì)胞外膜產(chǎn)生分子量為60000–93000的蛋質(zhì)，并與之鍵合形成絡(luò)合物，使Zn停留在細(xì)胞膜外。實(shí)驗(yàn)例證五、植物對(duì)重金屬污染產(chǎn)生耐性的幾種機(jī)制1.植物根系的作用2.重金屬與植物根部的細(xì)胞壁結(jié)合耐性植物中Zn向植物地上部分移動(dòng)的量很少,主要分布被局限在根部細(xì)胞壁上。只有當(dāng)重金屬與細(xì)胞壁結(jié)合達(dá)到飽和時(shí)，多余的金屬離子才會(huì)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。耐性植物中重金屬主要分布在根系細(xì)胞壁上，以離子形式存在或與細(xì)胞壁中的纖維素、木質(zhì)素結(jié)合，而不能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)影響細(xì)胞內(nèi)的代謝活動(dòng)，使植物對(duì)重金屬表現(xiàn)出耐性。例如：2.重金屬與植物根部的細(xì)胞壁結(jié)合耐性植物中Zn向植物地上部3.酶系統(tǒng)的作用耐性植物體內(nèi)某些酶的活性在重金屬含量增加時(shí)仍能維持正常水平，而非耐性植物酶的活性在重金屬含量增加時(shí)明顯降低。

膀胱麥瓶草體內(nèi)的磷酸還原酶、硝酸還原酶、葡萄糖6－磷酸脫氫酶等，在不同耐性品種中對(duì)重金屬Cu、Cd、Zn耐性不同，特別耐性品種中硝酸還原酶會(huì)被激活。一般來講，重金屬過多可使植物中酶的活性破壞，而耐性植物中某些酶的活性可能不變，甚至增加，具有保護(hù)酶活性的機(jī)制。一個(gè)實(shí)例：3.酶系統(tǒng)的作用耐性植物體內(nèi)某些酶的活性在重金屬含量增加時(shí)4.形成重金屬硫蛋白或植物絡(luò)合素金屬硫蛋白廣泛存在于動(dòng)物體內(nèi)；類金屬硫蛋白和植物絡(luò)合素在植物體內(nèi)較為常見，是動(dòng)植物體內(nèi)主要的重金屬解毒劑。植物耐受重金屬污染的機(jī)制之一是:金屬結(jié)合蛋白與進(jìn)入植物細(xì)胞內(nèi)的重金屬結(jié)合，使其形成不具生物活性的螯合物，降低了金屬離子的活性，減輕或解除了其毒害作用。1985年有人分離提取了一組被重金屬誘導(dǎo)合成的重金屬結(jié)合肽，具有顯著的吸收重金屬（Cd）的性質(zhì)。一個(gè)例證：4.形成重金屬硫蛋白或植物絡(luò)合素金屬硫蛋白廣泛存在于動(dòng)物人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀科技書籍，我們能豐富知識(shí)，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文學(xué)情趣；通過閱讀報(bào)刊，我們能增長見識(shí)，擴(kuò)大自己的知識(shí)面。有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進(jìn)。人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，第四章土壤污染化學(xué)第二節(jié)污染物在土壤-植物體系中的遷移及其機(jī)制課件第二節(jié)

重金屬在土壤-植物體系中的遷移及其機(jī)制

一、土壤中的重金屬1.土壤背景值

天然土壤本身就含有一定量的金屬元素，其中很多是作物生長必需的微量營養(yǎng)元素，如Mn、Zn、Cu等;不同地區(qū)土壤中重金屬的種類和含量也有很大差別。土壤背景值就是指在未受污染的情況下，天然土壤中的金屬元素的基線含量。土壤背景值中含量較高的元素有：Mn、Cr、Zn、Cu、Ni、La、Pb、Co、As、Be、Hg、Se、Sc、Mo(mg/kg)第二節(jié)重金屬在土壤-植物體系中的遷移及其機(jī)制一、土壤重金屬不被土壤微生物降解，可在土壤中不斷積累，也可以被植物富集，并通過食物鏈在人體內(nèi)積累，危害人體健康。2.土壤重金屬污染土壤的特點(diǎn)重金屬一旦進(jìn)入土壤就很難予以徹底的清除。日本的“痛痛病”，我國沈陽郊區(qū)張士灌區(qū)的“鎘米”事件等是重金屬污染的典型實(shí)例。重金屬的生態(tài)效應(yīng)與其形態(tài)密切相關(guān)。在土壤和沉積物中，可交換態(tài)易于被吸收，其次是碳酸鹽結(jié)合態(tài)，再次是Fe/Mn氧化物結(jié)合態(tài)，而與硫化物和有機(jī)質(zhì)結(jié)合的重金屬活性較差，不能被生物利用。重金屬不被土壤微生物降解，可在土壤中不斷積累，也可以被植物重金屬在土壤—植物中的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制非常復(fù)雜，影響因素很多，主要有：

土壤的理化性質(zhì);重金屬的種類、濃度、在土壤中的存在形態(tài);植物種類、生育期;復(fù)合污染效應(yīng);施肥等二、重金屬在土壤-植物體系中遷移的影響因素1、土壤理化性質(zhì)土壤的理化性質(zhì)主要通過影響重金屬在土壤中存在形態(tài)，進(jìn)而影響重金屬的生物有效性。土壤的理化性質(zhì)主要包括pH值、土壤質(zhì)地、土壤氧化還原電位、有機(jī)質(zhì)含量、CEC（陽離子交換容量）等。重金屬在土壤—植物中的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制非常復(fù)雜，影響因素很多，主（1）pH值pH值的大小顯著影響土壤中重金屬的存在形態(tài)和土壤對(duì)重金屬的吸附量。原因：土壤膠體一般帶負(fù)電荷，而重金屬在土壤-農(nóng)作物系統(tǒng)中大都以陽離子的形式存在，因此，土壤pH越低，H+濃度越高，重金屬被解吸的越多，其活動(dòng)性就越強(qiáng)，向生物體內(nèi)遷移的數(shù)量越大。土壤中以陰離子狀態(tài)存在的重金屬，情況正好相反。例如：a.pH=4時(shí)，土壤鎘的溶出率超過50%；

b.當(dāng)pH達(dá)到7.5時(shí)，鎘就很難溶出；c.pH＞7.5時(shí)，94%以上的鎘進(jìn)入土壤，主要以黏土礦物和氧化物結(jié)合態(tài)及殘留態(tài)形式存在。（1）pH值pH值的大小顯著影響土壤中重金屬的存在形態(tài)和土(2)土壤質(zhì)地

土壤質(zhì)地影響著土壤顆粒對(duì)重金屬的吸附。一般來說，質(zhì)地粘重的土壤對(duì)重金屬的吸附力強(qiáng)，降低了重金屬的遷移轉(zhuǎn)化能力。小麥盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著土壤質(zhì)地的改變，砂壤→輕壤→中壤→重壤→粘土，麥粒對(duì)汞的吸收率呈規(guī)律性減少。土壤粘性越重，吸收砷的能力越強(qiáng)，水稻受害程度越輕。(2)土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地影響著土壤顆粒對(duì)重金屬的吸附。(3)土壤的氧化還原電位土壤的氧化還原電位影響重金屬的存在形態(tài)，從而影響重金屬化學(xué)行為、遷移能力及對(duì)生物的有效性。一般來說，在還原條件下，很多重金屬易產(chǎn)生難溶性的硫化物;氧化條件下，溶解態(tài)和交換態(tài)含量會(huì)增加。例如：a土壤中的C

d，CdS是難溶物質(zhì)，但在氧化條件下CdSO4的溶解度要大很多；

b砷的情況正好相反，在還原條件下，As5+被還原為As3+，亞砷酸鹽的溶解度大于砷酸鹽，從而增加了土壤中溶解態(tài)As的濃度和砷遷移能力。(3)土壤的氧化還原電位土壤的氧化還原電位影響重金屬的存在形（4）土壤中有機(jī)質(zhì)含量土壤中有機(jī)質(zhì)含量影響土壤顆粒對(duì)重金屬的吸附能力和重金屬的存在形態(tài)，有機(jī)質(zhì)含量較高的土壤對(duì)重金屬的吸附能力高于有機(jī)質(zhì)含量低的土壤。研究表明，土壤中各種元素的含量都與有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)。如土壤剖面中，水溶性硒含量隨剖面深度的增加而迅速降低，與有機(jī)質(zhì)變化趨勢(shì)一致。（4）土壤中有機(jī)質(zhì)含量土壤中有機(jī)質(zhì)含量影響土壤顆粒對(duì)重金屬2.重金屬的種類、濃度及在土壤中的存在形態(tài)

重金屬對(duì)植物的危害，首先取決于重金屬的存在形態(tài)，其次取決于該元素的數(shù)量；不同種類的重金屬，在土壤和農(nóng)作物系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律有明顯不同。研究表明：Cd、As較易被植物吸收，Cu、Mn、Se、Zn等次之，Co、Pb、Ni等難于被吸收，Cr極難被吸收。重金屬的存在形態(tài)有交換態(tài)、碳酸鹽、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)。其中以交換態(tài)重金屬（包括溶解態(tài)）遷移能力最強(qiáng)，具有生物有效性（又稱有效態(tài)）。2.重金屬的種類、濃度及在土壤中的存在形態(tài)重金屬對(duì)植物的3.植物的種類、生長發(fā)育期重金屬進(jìn)入土壤—植物系統(tǒng)后，除了物理化學(xué)因素影響其相互遷移外。植物種類和生育期也影響著重金屬在土壤—農(nóng)作物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化。植物種類不同，其對(duì)重金屬的富集規(guī)律不同；農(nóng)作物生長發(fā)育期不同，其對(duì)重金屬的富集量也不同。3.植物的種類、生長發(fā)育期重金屬進(jìn)入土壤—植物系統(tǒng)后，除了4.復(fù)合污染效應(yīng)重金屬復(fù)合污染的機(jī)制較為復(fù)雜，影響因素涉及污染物方面的因素、環(huán)境因素和生物種類、發(fā)育階段及所選擇指標(biāo)等。在相同條件下，某一元素在植物體內(nèi)的積累，除元素自身的性質(zhì)外，首先是環(huán)境中該元素的含量，其次是共存元素的性質(zhì)與濃度。元素的聯(lián)合作用分為協(xié)同、競爭、加和、屏蔽和獨(dú)立等作用.受實(shí)驗(yàn)條件和所選擇重金屬種類的差異影響，不同學(xué)者得出的結(jié)論有所不同。4.復(fù)合污染效應(yīng)重金屬復(fù)合污染的機(jī)制較為復(fù)雜，影響因素涉及5.施肥施肥可以改變土壤的理化性質(zhì)和重金屬的存在形態(tài)，因此也會(huì)影響重金屬在土壤——農(nóng)作物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化，但影響機(jī)制十分復(fù)雜。以磷肥為例，磷酸根能與Cd形成共沉淀而降低Cd的有效性，施用磷肥可以抑制土壤Cd污染;此外，P和As是同族元素，二者存在競爭吸附，施用磷肥能有效地促進(jìn)土壤As的釋放和遷移，使As不易富集在植物的根際土壤中，從而降低了As的生物有效性。5.施肥施肥可以改變土壤的理化性質(zhì)和重金屬的存在形態(tài)，因三、重金屬在土壤—植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律1、植物對(duì)土壤中的重金屬的富集規(guī)律農(nóng)作物對(duì)重金屬吸收富集的趨勢(shì)是，土壤中重金屬含量越高，農(nóng)作物體內(nèi)的重金屬含量也越高，土壤中的有效態(tài)重金屬含量越大，作物籽實(shí)中的重金屬含量越高。不同的作物對(duì)重金屬的吸收積累有明顯的種間差異，一般順序?yàn)椋憾诡悾拘←湥舅荆居衩?；重金屬在農(nóng)作物體內(nèi)分布的一般規(guī)律為：根＞莖葉＞穎殼＞籽實(shí)。三、重金屬在土壤—植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律1、植物對(duì)土壤中的2.重金屬在土壤剖面中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律土壤柱淋溶實(shí)驗(yàn)表明：淋溶液中Hg、Cd、As、Pb95%以上被土壤吸附。在土壤剖面中，重金屬無論是其總量還是存在形態(tài)，均表現(xiàn)出明顯的垂直分布規(guī)律，其中可耕層成為重金屬的富集層。土壤中的重金屬有向根際土壤遷移的趨勢(shì)，且根際土壤中重金屬的有效態(tài)含量高于土體，這可能與植物根系的特性和分泌物有關(guān)。2.重金屬在土壤剖面中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律土壤柱淋溶實(shí)驗(yàn)表明：淋3.土壤對(duì)重金屬離子的吸附固定原理土壤膠體對(duì)金屬離子的吸附能力與金屬離子的性質(zhì)及膠體的種類有關(guān)。同一類型的土壤膠體對(duì)陽離子的吸附與陽離子的價(jià)態(tài)及離子半徑有關(guān)。陽離子的價(jià)態(tài)越高，電荷越多，土壤膠體與陽離子之間的靜電作用越大，吸附力也越大。具有相同價(jià)態(tài)的陽離子，離子半徑越大，其水合半徑相對(duì)越小，較易被土壤膠體所吸附。

土壤中各類膠體的吸附順序?yàn)椋貉趸i＞有機(jī)質(zhì)＞氧化鐵＞伊利石＞蒙脫石＞高嶺石。3.土壤對(duì)重金屬離子的吸附固定原理土壤膠體對(duì)金屬離子的吸四、主要重金屬在土壤中的積累和遷移轉(zhuǎn)化存在狀況：在0-15cm土壤表層積累，主要以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)。植物吸收情況：根>葉>枝>花、果、籽粒

蔬菜類葉菜中積累多，黃瓜、蘿卜、番茄中少,鎘進(jìn)入人體，在骨骼中沉積，使骨骼變形，骨痛癥。不同土壤吸附順序?yàn)椋焊迟|(zhì)土壤＞重壤質(zhì)土壤＞壤質(zhì)土＞砂質(zhì)沖積土。因此鎘的吸附與土壤中膠體的性質(zhì)有關(guān)。1.鎘四、主要重金屬在土壤中的積累和遷移轉(zhuǎn)化存在狀況：在0-15c2.銅土壤中銅含量在2-100mg/kg之間，平均含量為20mg/kg。污染土壤中的銅主要在表層積累，并沿土壤的縱深垂直分布遞減，這是由于進(jìn)入土壤的銅被表層土壤的黏土礦物吸附，同時(shí)，表層土壤的有機(jī)質(zhì)與銅結(jié)合形成螯合物，使銅離子不易向下層移動(dòng)。在酸性土壤中，由于土壤對(duì)銅的吸附減弱，被土壤固定的銅易被解吸出來，因而使銅容易淋溶遷移。銅在植物各部分的累積分布多數(shù)是根＞莖＞葉＞果實(shí)。2.銅土壤中銅含量在2-100mg/kg之間，平均含量為23.鉛土壤中可溶態(tài)的含量很低，主要以Pb(OH)2、PbCO3、PbSO4鉛的難溶鹽形式存在。Pb2+可以置換黏土礦物上的Ca2+，在土壤中很少移動(dòng)。植物吸收主要在根部，大氣中的鉛可通過葉面上的氣孔進(jìn)入植物體內(nèi)，如蘚類植物能從大氣中被動(dòng)吸附高濃度的鉛，現(xiàn)已確定作為鉛污染的指示作物。3.鉛土壤中可溶態(tài)的含量很低，主要以Pb(OH)2、PbC4.鋅全球土壤中鋅的含量在10-300mg/kg之間,我國土壤鋅含量為3～709mg/kg,平均值100mg/kg，比世界土壤的平均含鋅量高出一倍。土壤中的鋅,按其形態(tài)可分為有機(jī)態(tài)鋅和無機(jī)形態(tài)鋅,其中,無機(jī)鋅又包括礦物態(tài)、代換態(tài)和土壤溶液中的鋅,各種形態(tài)的鋅之間可以相互轉(zhuǎn)化。鋅的各種形態(tài)含量主要取決于土壤pH值及總含鋅量。土壤中有效鋅大多可代換態(tài),溶液中的鋅離子數(shù)量很少，植物對(duì)鋅的吸收量與介質(zhì)供鋅濃度之間呈線性關(guān)系。鋅主要通過擴(kuò)散作用供給植物根系。4.鋅全球土壤中鋅的含量在10-300mg/kg之間巖石圈汞含量約為0.1mg/kg；土壤中含量在0.01-0.3mg/kg,平均為0.03mg/kg。土壤粘土礦物和有機(jī)質(zhì)對(duì)汞有強(qiáng)烈吸附，汞進(jìn)入土壤后，95%以上會(huì)迅速吸附或固定在表層土壤。植物吸收和積累汞與其形態(tài)有關(guān)，順序是：氯化甲基汞＞氯化乙基汞＞醋酸苯汞＞氯化汞＞氧化汞＞硫化汞

即：揮發(fā)性高、溶解度大的汞化合物容易被植物吸收。汞在植物體內(nèi)的分布是：根＞莖、葉＞種子原因：汞被植物吸收后，常與根中的蛋白質(zhì)結(jié)合，并沉積于根上，阻礙了向地上部分的傳輸。5.汞巖石圈汞含量約為0.1mg/kg；土壤中含量