土壤重金属元素与环境质量.ppt
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1、1 1第三篇第三篇 土壤土壤环境境污染与染与净化化第五章第五章 土壤元素背景土壤元素背景值与土壤与土壤环境容量境容量第六章第六章 土壤重金属元素与土壤重金属元素与环境境质量量第七章第七章 土壤有机土壤有机污染物与染物与环境境质量量第八章第八章 土壤放射性物土壤放射性物质与与环境境(自学自学)第九章第九章 土壤退化土壤退化过程与程与环境境质量量(自学自学)第十章第十章 污染土壤的修复染土壤的修复第六章第六章 土壤重金属元素与环境质量土壤重金属元素与环境质量主要内容主要内容第一第一节 土壤中的重金属土壤中的重金属第二第二节 重金属重金属污染染对环境境质量的影响量的影响第三第三节 土壤中土壤中污染物
2、的交互作用染物的交互作用第六章第六章 土壤重金属元素与环境质量土壤重金属元素与环境质量第一第一节 土壤中的重金属土壤中的重金属1.主要内容主要内容土壤重金属土壤重金属污污染及其来源染及其来源土壤中重金属的形土壤中重金属的形态态控制土壤中重金属溶解度的主要反控制土壤中重金属溶解度的主要反应应2.基本概念和知基本概念和知识识点点土壤重金属土壤重金属污污染的定染的定义义、土壤中重金属、土壤中重金属污污染的来源、染的来源、土壤中重金属化合物的土壤中重金属化合物的类类型、型、土壤中重金属化合物土壤中重金属化合物的化学形的化学形态、控制土壤中重金属溶解度的主要反、控制土壤中重金属溶解度的主要反应。第六章第
3、六章 土壤重金属元素与环境质量土壤重金属元素与环境质量一、土壤重金属一、土壤重金属污染及其来源染及其来源(一一)土壤重金属土壤重金属污污染的定染的定义义重金属系指密度重金属系指密度重金属系指密度重金属系指密度4.04.0以上以上以上以上约约6060种元素或密度在种元素或密度在种元素或密度在种元素或密度在5.05.0以上的以上的以上的以上的4545种种种种元素。元素。元素。元素。有有有有时时,砷、硒是非金属但是它的毒性及某些性,砷、硒是非金属但是它的毒性及某些性,砷、硒是非金属但是它的毒性及某些性,砷、硒是非金属但是它的毒性及某些性质质与重金属与重金属与重金属与重金属相似,所以将砷、硒列入重金属
4、相似,所以将砷、硒列入重金属相似,所以将砷、硒列入重金属相似,所以将砷、硒列入重金属污污染物范染物范染物范染物范围围内。内。内。内。环环境境境境污污染方面所指的重金属主要是指染方面所指的重金属主要是指染方面所指的重金属主要是指染方面所指的重金属主要是指生物毒性生物毒性生物毒性生物毒性显显著著著著的的的的汞汞汞汞、镉镉、铅铅、铬铬以及以及以及以及类类金属金属金属金属砷砷砷砷还还包括具有毒性的重金属包括具有毒性的重金属包括具有毒性的重金属包括具有毒性的重金属锌锌铜铜、钴钴镍镍、锡锡、钒钒等等等等污污染物。染物。染物。染物。土壤重金属土壤重金属污染染是指由于是指由于人人类活活动将重金属将重金属带入土
5、壤,入土壤,致使土壤中重金属含量致使土壤中重金属含量明明显高于高于背景含量、并可能造背景含量、并可能造成成现存的或潜在存的或潜在的土壤的土壤质量退化、生量退化、生态环境境恶化的化的现象。象。一一、重金属概念及其污染、重金属概念及其污染(二)土壤中重金属(二)土壤中重金属污染的来源染的来源1 1、成土母、成土母、成土母、成土母质质质质 2 2、大气中重金属沉降、大气中重金属沉降、大气中重金属沉降、大气中重金属沉降3 3、农药农药农药农药、化肥和塑料薄膜使用、化肥和塑料薄膜使用、化肥和塑料薄膜使用、化肥和塑料薄膜使用4 4、污污污污水灌水灌水灌水灌溉溉溉溉5 5、污污污污泥施肥泥施肥泥施肥泥施肥6
6、 6、含重金属、含重金属、含重金属、含重金属废废废废弃物堆弃物堆弃物堆弃物堆积积积积7 7、金属、金属、金属、金属矿矿矿矿山酸性山酸性山酸性山酸性废废废废水水水水污污污污染染染染一一 重金属概念及其污染重金属概念及其污染(二)土壤中重金属(二)土壤中重金属污染的来源染的来源 1 1、成土母、成土母、成土母、成土母质质质质成土母成土母成土母成土母质质本身含有重金属,不同的母本身含有重金属,不同的母本身含有重金属,不同的母本身含有重金属,不同的母质质、成土、成土、成土、成土过过程所形程所形程所形程所形成的土壤含有重金属量差异很大。成的土壤含有重金属量差异很大。成的土壤含有重金属量差异很大。成的土壤
7、含有重金属量差异很大。2 2、大气中重金属沉降、大气中重金属沉降、大气中重金属沉降、大气中重金属沉降主要来源于工主要来源于工主要来源于工主要来源于工业业生生生生产产,汽,汽,汽,汽车车尾气排放及汽尾气排放及汽尾气排放及汽尾气排放及汽车轮车轮胎磨胎磨胎磨胎磨损产损产生的生的生的生的大量含重金属的有害气体和粉大量含重金属的有害气体和粉大量含重金属的有害气体和粉大量含重金属的有害气体和粉尘尘等:它等:它等:它等:它们们主要分布在工路的主要分布在工路的主要分布在工路的主要分布在工路的周周周周围围和公路、和公路、和公路、和公路、铁铁路的两路的两路的两路的两侧侧;大气中的大多数重金属是;大气中的大多数重金
8、属是;大气中的大多数重金属是;大气中的大多数重金属是经经自然自然自然自然沉降和雨淋沉降沉降和雨淋沉降沉降和雨淋沉降沉降和雨淋沉降进进入土壤的。入土壤的。入土壤的。入土壤的。公路、公路、公路、公路、铁铁路两路两路两路两侧侧土壤中的重金属土壤中的重金属土壤中的重金属土壤中的重金属污污染。染。染。染。主要是主要是主要是主要是PbPb、ZnZn、CdCd、CrCr、CoCo、CuCu的的的的污污污污染染染染为为为为主,它主,它主,它主,它们们们们成成成成条条条条带带状分布状分布状分布状分布。以公路、。以公路、。以公路、。以公路、铁铁路路路路为轴为轴向两向两向两向两侧侧重金属重金属重金属重金属污污染染染
9、染强强度逐度逐度逐度逐渐渐减减减减弱;随着弱;随着弱;随着弱;随着时间时间的推移。公路、的推移。公路、的推移。公路、的推移。公路、铁铁路土壤重金属路土壤重金属路土壤重金属路土壤重金属污污染具有很染具有很染具有很染具有很强强的的的的叠加性叠加性叠加性叠加性。(二)土壤中重金属(二)土壤中重金属污染的来源染的来源 3 3、农药农药农药农药、化肥和塑料薄膜使用、化肥和塑料薄膜使用、化肥和塑料薄膜使用、化肥和塑料薄膜使用施用含有施用含有施用含有施用含有铅铅、汞、汞、汞、汞、铜铜、砷等的、砷等的、砷等的、砷等的农药农药和不合理地施和不合理地施和不合理地施和不合理地施用化肥,都可以用化肥,都可以用化肥,都
10、可以用化肥,都可以导导致土壤中重金属的致土壤中重金属的致土壤中重金属的致土壤中重金属的污污染。一般染。一般染。一般染。一般过过磷酸磷酸磷酸磷酸盐盐中含有中含有中含有中含有较较多的重金属多的重金属多的重金属多的重金属HgHg、CdCd、AsAs、ZnZn、PbPb,氮肥,氮肥,氮肥,氮肥和和和和钾钾钾钾肥含量肥含量肥含量肥含量较较较较低。低。低。低。农农田塑料薄膜生田塑料薄膜生田塑料薄膜生田塑料薄膜生产应产应用的用的用的用的热稳热稳定定定定剂剂中含有中含有中含有中含有CdCd、PbPb在大量使用塑料大棚和地膜在大量使用塑料大棚和地膜在大量使用塑料大棚和地膜在大量使用塑料大棚和地膜过过过过程中都可
11、以造成土程中都可以造成土程中都可以造成土程中都可以造成土壤重金属的壤重金属的壤重金属的壤重金属的污污污污染。染。染。染。一一 重金属概念及其污染重金属概念及其污染国家国家国家国家含量范含量范含量范含量范围围(mg/kgmg/kg)中国中国中国中国0.10.12.92.9美国美国美国美国7.77.715.615.6加拿大加拿大加拿大加拿大2.12.19.39.3澳大利澳大利澳大利澳大利亚亚1818 91 91瑞典瑞典瑞典瑞典2 23 3我国和一些国家磷肥含镉量我国和一些国家磷肥含镉量我国和一些国家磷肥含镉量我国和一些国家磷肥含镉量(二)土壤中重金属(二)土壤中重金属污染的来源染的来源 4 4、污
12、污污污水灌水灌水灌水灌溉溉溉溉 污污污污水灌水灌水灌水灌溉溉溉溉一般指使用一般指使用一般指使用一般指使用经过经过经过经过一定一定一定一定处处处处理的城市理的城市理的城市理的城市污污污污水灌水灌水灌水灌溉农溉农溉农溉农田、森林和草地。田、森林和草地。田、森林和草地。田、森林和草地。城市城市城市城市污污水包括生活水包括生活水包括生活水包括生活污污水、商水、商水、商水、商业污业污水和工水和工水和工水和工业废业废水水水水。由于城市工由于城市工由于城市工由于城市工业业业业化的迅速化的迅速化的迅速化的迅速发发发发展,大量的工展,大量的工展,大量的工展,大量的工业废业废业废业废水涌入河道、使城水涌入河道、使
13、城水涌入河道、使城水涌入河道、使城市市市市污污污污水中含有的水中含有的水中含有的水中含有的许许许许多重金属离子,随着多重金属离子,随着多重金属离子,随着多重金属离子,随着污污污污水灌水灌水灌水灌溉溉溉溉而而而而进进进进入土壤。入土壤。入土壤。入土壤。在分布上、往往是靠近在分布上、往往是靠近在分布上、往往是靠近在分布上、往往是靠近污污污污染源染源染源染源头头头头和城市工和城市工和城市工和城市工业业业业区土壤区土壤区土壤区土壤污污污污染染染染严严严严重、重、重、重、远远远远离离离离污污污污染源染源染源染源头头头头和城市工和城市工和城市工和城市工业业业业区、土壤几乎不区、土壤几乎不区、土壤几乎不区、
14、土壤几乎不污污污污染。染。染。染。一一 重金属概念及其污染重金属概念及其污染污水灌溉5年后土壤中测出的重金属形态%of Elements in each form%of Elements in each formFormsForms Cd Cr Cu Ni Pb ZnCd Cr Cu Ni Pb ZnExchangeable/adsorbed 1 1 2 5 1 2Exchangeable/adsorbed 1 1 2 5 1 2Organically bound 20 5 34 24 3 28Organically bound 20 5 34 24 3 28Carbonate/iron ox
15、ides 64 19 36 33 85 39Carbonate/iron oxides 64 19 36 33 85 39residual*16 77 29 40 12 31residual*16 77 29 40 12 31*sulfides and other very insoulble formssulfides and other very insoulble forms(二)土壤中重金属(二)土壤中重金属污染的来源染的来源 5 5、污污污污泥施肥泥施肥泥施肥泥施肥污污泥中含有大量的有机泥中含有大量的有机泥中含有大量的有机泥中含有大量的有机质质和氮、磷、和氮、磷、和氮、磷、和氮、磷、
16、钾钾等等等等营营养元素、但养元素、但养元素、但养元素、但同同同同时污时污泥中也含有大量的重金属,随着大量的市政泥中也含有大量的重金属,随着大量的市政泥中也含有大量的重金属,随着大量的市政泥中也含有大量的重金属,随着大量的市政污污泥泥泥泥进进入入入入农农田、使田、使田、使田、使农农田中的重金属的含量在不断增高,田中的重金属的含量在不断增高,田中的重金属的含量在不断增高,田中的重金属的含量在不断增高,污污泥施肥可泥施肥可泥施肥可泥施肥可导导致土壤中致土壤中致土壤中致土壤中CdCd、HgHg、CrCr、CuCuZnZn、NiNi、PbPb含量的增加、且含量的增加、且含量的增加、且含量的增加、且污污污
17、污泥施用越多,泥施用越多,泥施用越多,泥施用越多,污污污污染就越染就越染就越染就越严严严严重。重。重。重。6 6、含重金属、含重金属、含重金属、含重金属废废废废弃物堆弃物堆弃物堆弃物堆积积积积含重金属含重金属含重金属含重金属废废弃物种弃物种弃物种弃物种类类繁多、不同种繁多、不同种繁多、不同种繁多、不同种类类其危害方式和其危害方式和其危害方式和其危害方式和污污染染染染程度都不一程度都不一程度都不一程度都不一样样。污污染的范染的范染的范染的范围围一般以一般以一般以一般以废废弃堆弃堆弃堆弃堆为为中心向四周中心向四周中心向四周中心向四周扩扩散。散。散。散。7 7、金属、金属、金属、金属矿矿矿矿山酸性山
18、酸性山酸性山酸性废废废废水水水水污污污污染染染染金属金属金属金属矿矿山的开采、冶山的开采、冶山的开采、冶山的开采、冶炼炼、重金属尾、重金属尾、重金属尾、重金属尾矿矿、冶、冶、冶、冶炼废炼废渣和渣和渣和渣和矿矿渣渣渣渣堆放等可以被酸溶出含重金属离子的堆放等可以被酸溶出含重金属离子的堆放等可以被酸溶出含重金属离子的堆放等可以被酸溶出含重金属离子的矿矿山酸性山酸性山酸性山酸性废废水、随着水、随着水、随着水、随着矿矿山排水和降雨使之山排水和降雨使之山排水和降雨使之山排水和降雨使之带带入水入水入水入水环环境境境境(如河流等如河流等如河流等如河流等)或直接或直接或直接或直接进进进进入土壤,入土壤,入土壤,
19、入土壤,都可以都可以都可以都可以间间间间接或直接地造成土壤重金属接或直接地造成土壤重金属接或直接地造成土壤重金属接或直接地造成土壤重金属污污污污染。染。染。染。一一 重金属概念及其污染重金属概念及其污染施用垃圾对土壤、稻谷中重金属含量(施用垃圾对土壤、稻谷中重金属含量(mg/kgmg/kg)的影响(吕)的影响(吕春元等)春元等)处理处理处理处理CdCdHgHgCrCrPbPbZnZn施垃圾肥土施垃圾肥土施垃圾肥土施垃圾肥土壤壤壤壤1.51.50.070.0712.012.082829292对照土壤对照土壤对照土壤对照土壤0.60.60.050.0512.012.024242020施垃圾肥稻施垃
20、圾肥稻施垃圾肥稻施垃圾肥稻谷谷谷谷0.0330.0330.000.008 80.00.01 10.270.2716.216.2对照稻谷对照稻谷对照稻谷对照稻谷0.0070.0070.000.008 80.00.001010.180.1819.019.0第六章第六章 土壤重金属元素与环境质量土壤重金属元素与环境质量二、土壤中重金属的形二、土壤中重金属的形态(一)土壤中重金属化合物的(一)土壤中重金属化合物的类型型污染重金属化合物的染重金属化合物的类型即型即矿物的物的类型型。对其生其生态效效应有着明有着明显的影响,当土壤中所含化合物的影响,当土壤中所含化合物类型型不同不同时,由于,由于这些化合物本
21、身性些化合物本身性质差异和土壤交互作用的差异和土壤交互作用的不同,因而不同,因而产生的生物效生的生物效应也是不同的。也是不同的。(二)土壤中重金属化合物的化学形(二)土壤中重金属化合物的化学形态土土土土壤壤壤壤溶溶溶溶液液液液中中中中或或或或可可可可用用用用水水水水提提提提取取取取的的的的金金金金属属属属离离离离子子子子或或或或分分分分子子子子(主要是离子主要是离子主要是离子主要是离子态态)。吸附于胶体表面可吸附于胶体表面可吸附于胶体表面可吸附于胶体表面可为为其它离子交其它离子交其它离子交其它离子交换换出来的金出来的金出来的金出来的金属离子。属离子。属离子。属离子。土土土土壤壤壤壤中中中中重重
22、重重金金金金属属属属化化化化合合合合物物物物的的的的化化化化学学学学形形形形态态水溶态水溶态交换态交换态碳酸盐碳酸盐结合态结合态有机态有机态铁锰氧铁锰氧化物结化物结合态合态残留态残留态残留态残留态石灰性土壤比石灰性土壤比石灰性土壤比石灰性土壤比较较常常常常见见。重重重重金金金金属属属属通通通通过过化化化化学学学学键键与与与与土土土土壤壤壤壤有有有有机机机机质质中中中中呈呈呈呈络络合合合合或或或或吸附吸附吸附吸附态态。属于。属于。属于。属于转转性吸附。性吸附。性吸附。性吸附。主要是主要是主要是主要是亲铁亲铁元素元素元素元素(Mo),(Mo),常与常与常与常与铁铁共存,当共存,当共存,当共存,当铁
23、铁从原从原从原从原生生生生矿矿物中物中物中物中风风化化化化释释放出来,形成非晶形含水氧化放出来,形成非晶形含水氧化放出来,形成非晶形含水氧化放出来,形成非晶形含水氧化铁铁,逐,逐,逐,逐渐结渐结晶晶晶晶时时,便被包裹在氧化,便被包裹在氧化,便被包裹在氧化,便被包裹在氧化铁铁的的的的结结晶里。晶里。晶里。晶里。只有包膜破坏后才能只有包膜破坏后才能只有包膜破坏后才能只有包膜破坏后才能释释放,故近于放,故近于放,故近于放,故近于矿矿物物物物态态。结结合于土壤硅合于土壤硅合于土壤硅合于土壤硅铝铝酸酸酸酸盐盐固体固体固体固体矿矿物晶格中的金属离物晶格中的金属离物晶格中的金属离物晶格中的金属离子,不能被其
24、它离子交子,不能被其它离子交子,不能被其它离子交子,不能被其它离子交换换出来的微量元素。在出来的微量元素。在出来的微量元素。在出来的微量元素。在酸性条件下,多数酸性条件下,多数酸性条件下,多数酸性条件下,多数矿矿物溶解度增大。物溶解度增大。物溶解度增大。物溶解度增大。Tessier重金属形重金属形态分析分析(五步五步连续萃取法萃取法)重金属形重金属形态提取提取剂操作条件操作条件可交可交换态1molL MgCl2(稀氨水和稀稀氨水和稀盐酸酸调pH7.0)室温振室温振荡萃取萃取1h 碳碳结合合态 1molL CH3COONa(CH3COOH调pH5.0)室温振室温振荡萃取萃取6h铁锰氧化物氧化物结
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