土壤環(huán)境化學(xué)

自我介紹汪磊(1979~?)

講師，博士，畢業(yè)于南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院；

從事環(huán)境污染化學(xué)等方面的研究工作，參與講授環(huán)境化學(xué)課程；

wangleink@126.com2008-4-241環(huán)境化學(xué)第四章第四章土壤環(huán)境化學(xué)SoilEnvironmentalChemistry

2008-4-242環(huán)境化學(xué)第四章全球十大環(huán)境污染事件1、馬斯河谷煙霧事件1930年

2、洛杉磯光化學(xué)煙霧事件1943年

3、多諾拉煙霧事件1948年

4、倫敦?zé)熿F事件1952年

5、日本水俁病事件19531956年

6、日本骨痛病事件19551972年

7、日本米糠油事件1968年

8、印度博帕爾事件1984年

9、劇毒物污染萊茵河事件1986年

10、切爾諾貝利核泄漏事件1986年2008-4-243環(huán)境化學(xué)第四章日本富山骨痛病事件：

19世紀(jì)80年代，日本富山縣平原神通川上游的神岡礦山實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化經(jīng)營(yíng)，成為從事鉛、鋅礦的開采、精煉及硫酸生產(chǎn)的大型礦山企業(yè)。然而在采礦過程及堆積的礦渣中產(chǎn)生的含有鎘等重金屬的廢水卻直接長(zhǎng)期流入周圍的環(huán)境中，在當(dāng)?shù)氐乃锿寥馈⒑恿鞯啄嘀挟a(chǎn)生了鎘等重金屬的沉淀堆積。鎘通過稻米進(jìn)入人體，首先引起腎臟障礙，逐漸導(dǎo)致軟骨癥，在婦女妊娠、哺乳、內(nèi)分泌不協(xié)調(diào)、營(yíng)養(yǎng)性鈣不足等誘發(fā)原因存在的情況下，使婦女得上一種渾身劇烈疼痛的病，叫痛痛病，也叫骨痛病，重者全身多處骨折，在痛苦中死亡。從1931年到1968年，神通川平原地區(qū)被確診患此病的人數(shù)為258人，其中死亡128人，至1977年12月又死亡79人。2008-4-244環(huán)境化學(xué)第四章2006年全國(guó)特大、重大環(huán)境污染事件發(fā)生情況

2006年，國(guó)家環(huán)保總局共接報(bào)處置161起突發(fā)環(huán)境事件，比上年增加85起。其中，特別重大事件3起，與2005年相同；重大事件15起，比上年增加2起；較大事件35起，比上年增加17起；一般事件108起，比上年增加67起。

按事件起因分類，安全生產(chǎn)事故次生的環(huán)境事件78起（占48.4%）、交通事故引發(fā)的環(huán)境事件36起（占22.4%）、企業(yè)違法排污造成的環(huán)境事件22起（占13.7%）、其他25起（占15.5%）。

按污染類型分類，水污染事件95起、大氣污染事件57起、土壤污染事件7起、其他2起，分別占總數(shù)的59.0%、35.4%、4.4%、1.2%。

——《2006年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)

》2008-4-245環(huán)境化學(xué)第四章我國(guó)的土壤污染問題也較嚴(yán)重，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，全國(guó)至少有1300～1600萬公頃耕地受到農(nóng)藥污染（2004年）；不僅耕地受到危害，工礦區(qū)、城市也普遍存在土壤污染問題。土壤是各種污染物最終的“宿營(yíng)地”，世界上90％的污染物最終滯留在土壤內(nèi)。土壤中的污染物質(zhì)會(huì)向水體中遷移或流失；附著其上的污染物能夠進(jìn)入大氣，并通過大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)進(jìn)行傳播。土壤中的有害物質(zhì)不僅通過食物和水體影響人體健康，還會(huì)附著在土壤顆粒上，通過呼吸直接進(jìn)入人體。2008-4-246環(huán)境化學(xué)第四章

土壤學(xué)(SoilScience)土壤圈（學(xué)）(Pedosphere)

土壤圈(PEDOSPHERE)特征：1.永恒的物質(zhì)循環(huán)與能量交換2.最活躍、最富生命力的圈層

3.對(duì)環(huán)境的交互作用（凈化-污染）4.記憶塊與基因庫(kù)5.時(shí)空變化

2008-4-247環(huán)境化學(xué)第四章一、土壤的組成

土壤是指地球陸地表面具有一定肥力且能生長(zhǎng)植物的疏松表層。它是由巖石風(fēng)化和母質(zhì)的成土兩種過程綜合作用下形成的產(chǎn)物。其本質(zhì)屬性是具有肥力，由固、液、氣三相組成。第一節(jié)土壤的組成和性質(zhì)礦物質(zhì)90%以上有機(jī)質(zhì)1.0~10%固相液相土壤中的水分及其水溶物（包括氣體）

Soilsolutionisdefinedasthesoilinterstitialwater,itssolutesanddissolvedgases.孔隙中充滿空氣porousmedia氣相2008-4-248環(huán)境化學(xué)第四章有機(jī)質(zhì)5%左右DynamicNatureofSoilIdealTooDryTooWetAirWaterMineralOrganic2008-4-249環(huán)境化學(xué)第四章土壤soil氣相gases液相l(xiāng)iquids固相solidSoilair:CO2、O2、N2、H2S、CH4等watersaltsSoilsolutioninorganicorganicmineralsHumus及植物殘?bào)wmicroorganisms2008-4-2410環(huán)境化學(xué)第四章根須土粒上的吸附水土粒土壤空隙被水飽和的土壤排入地下水固、液、氣相結(jié)構(gòu)圖（自S.F.Manahan，1984

）2008-4-2411環(huán)境化學(xué)第四章土壤的分層：覆蓋層、淋溶層、淀積層淋溶（leaching）：是指污染物隨滲透水在土壤中沿土壤垂直剖面向下的運(yùn)動(dòng)，是污染物在水—土壤顆粒之間吸附—解吸或分配的一種綜合行為。淋溶層：是指由于淋溶作用使物質(zhì)下移所經(jīng)過的土層，也可稱過濾層，是土壤中生物最活躍的一層，有機(jī)質(zhì)大部分在這一層。

最大淋溶深度：評(píng)價(jià)污染物淋溶性能的指標(biāo)，是指土層中污染物的殘留濃度為500ppb時(shí)，污染物所能達(dá)到的最大深度。2008-4-2412環(huán)境化學(xué)第四章磷酸鹽類氧化物類硫化物類硅酸鹽類簡(jiǎn)單鹽類三氧化物次生鋁硅酸鹽類伊利石高嶺石蒙脫石原生礦物次生礦物土壤礦物質(zhì)1、土壤礦物質(zhì)2008-4-2413環(huán)境化學(xué)第四章原生礦物primaryminerals巖石受物理風(fēng)化，化學(xué)組成和結(jié)晶構(gòu)造都未改變。主要有：石英、長(zhǎng)石類、云母類、輝石和角閃石。土壤中1-0.001mm的砂和粉砂幾乎全部是原生礦物。四類最重要的原生礦物：磷酸鹽類、氧化物類、硫化物

類、硅酸鹽類（占巖漿巖質(zhì)量的80％以上）。次生礦物secondaryminerals由原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化形成。化學(xué)風(fēng)化的三個(gè)歷程：氧化、水解和酸性水解。分為三類：簡(jiǎn)單鹽類——原生礦物化學(xué)風(fēng)化的最終產(chǎn)物三氧化物——硅酸鹽礦物徹底風(fēng)化后的產(chǎn)物次生鋁硅酸鹽類——長(zhǎng)石等原生硅酸鹽礦物風(fēng)化而成，又稱粘土礦物，分為三大類：伊利石、蒙脫石、高嶺石

2008-4-2414環(huán)境化學(xué)第四章[SiO4]-4化學(xué)結(jié)構(gòu)式硅氧四面體tetrahedra中心孔0.32埃Si-0.39埃2008-4-2415環(huán)境化學(xué)第四章公用底角氧原子硅氧四面體片tetrahedralsheet2008-4-2416環(huán)境化學(xué)第四章鋁氧八面體octahedra[AlO6]-9化學(xué)結(jié)構(gòu)式中心孔徑0.58埃Al離子半徑0.57埃2008-4-2417環(huán)境化學(xué)第四章鋁氧八面體片ctahedralsheet公用上下兩層氧原子形成片2008-4-2418環(huán)境化學(xué)第四章同晶取代：當(dāng)硅酸鹽粘土礦物形成時(shí)，晶格內(nèi)的組成離子，常被另一種大小相近、電荷符號(hào)相同的離子所取代，取代后的晶體構(gòu)造并未改變。屬2：1型晶格，富含鉀，兩晶層之間通過K離子相連，粒徑小于2μm，陽(yáng)離子交換量較多，膨脹性小，可發(fā)生同晶取代，但不明顯屬2：1型晶格，晶層之間主要靠弱的分子間力連接，粒徑小于1μm，陽(yáng)離子交換量極高，它所吸收的水份植物難以利用，晶層連接不緊，水分子易進(jìn)入，極易發(fā)生同晶取代屬1：1型晶格，晶層之間由氫鍵連接，甚為緊密，粒徑0.1-5.0μm，膨脹性小，陽(yáng)離子代換量低，極少發(fā)生同晶取代伊利石蒙脫石高嶺石結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系2008-4-2419環(huán)境化學(xué)第四章高嶺石kaolinite0.72nmC軸B軸鋁氧八面體層硅氧四面體層6(OH)4Al4O+2(OH)4Si6O代表OH群高嶺石類結(jié)晶構(gòu)造示意圖[O3Si2O2OHAl2(OH)3]硅氧片水鋁片back2008-4-2420環(huán)境化學(xué)第四章瞧：氫鍵在這里（牢固）不易發(fā)生同晶取代單位晶層內(nèi)表面（無）外表面高嶺石back2008-4-2421環(huán)境化學(xué)第四章蒙脫石montmorillonite[O3Si2O2OHAl2OHO2Si2O3]硅氧片水鋁片硅氧片蒙脫石類結(jié)晶構(gòu)造示意圖back2008-4-2422環(huán)境化學(xué)第四章back弱的分子間力極易發(fā)生同晶取代2008-4-2423環(huán)境化學(xué)第四章伊利石類結(jié)晶構(gòu)造示意圖back2008-4-2424環(huán)境化學(xué)第四章backKKKKKKK+能發(fā)生同晶取代2008-4-2425環(huán)境化學(xué)第四章三大類次生硅酸鹽礦物區(qū)別性質(zhì)次生層狀硅酸鹽礦物蒙脫石伊利石高嶺石晶架結(jié)構(gòu)2:12:11:1晶層間連接鍵分子引力鉀鍵氫鍵大小（）0.01~1.0（?。?.1~2.0（中）0.1~5.0（大)形狀不規(guī)則片狀不規(guī)則片狀六方形晶體比表面（m2/g）大700~800中100~120小5~20外表面高中低內(nèi)表面很高中無脹縮性高中低CEC（cmol/kg)80~12020~403~15back2008-4-2426環(huán)境化學(xué)第四章2008-4-2427環(huán)境化學(xué)第四章2、土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)：土壤中含碳有機(jī)化合物的總稱。分為如下兩類：非腐殖質(zhì)：如蛋白質(zhì)、糖、有機(jī)酸等。占10%-15%腐殖質(zhì)：占85%-90%。腐殖質(zhì)是地表分布最廣的天然有機(jī)物，是動(dòng)植物殘?bào)w在土地微生物的作用下，通過復(fù)雜的反應(yīng)轉(zhuǎn)化而成的暗色、無定形、難于分解、組成復(fù)雜的高分子有機(jī)物。包括：富里酸、胡敏酸、胡敏素。其中，富里酸溶于稀酸稀堿；胡敏酸只溶于稀堿，不溶于稀酸；胡敏素不被堿液提取。2008-4-2428環(huán)境化學(xué)第四章提取方法土壤或沉積物不溶物（腐黑物，胡敏素）用堿液提取不沉淀物（富里酸）可溶物用酸處理沉淀物(胡敏酸）重新溶入堿并加入電解質(zhì)沉淀物(灰腐酸)不沉淀物（褐腐酸）用乙醇提取可溶物（棕腐酸、吉馬多美朗酸）2008-4-2429環(huán)境化學(xué)第四章有機(jī)質(zhì)測(cè)定方法：K2Cr2O7-H2SO4氧化法2K2Cr2O7+3C+8H2SO4→2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2OK2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4

→K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe(SO4)3+7H2O參看《土壤理化分析》有機(jī)碳含量×（1.7~2）=有機(jī)質(zhì)含量2008-4-2430環(huán)境化學(xué)第四章2008-4-2431環(huán)境化學(xué)第四章2008-4-2432環(huán)境化學(xué)第四章2008-4-2433環(huán)境化學(xué)第四章3、土壤水分主要來源于大氣降水、灌溉和地下水，土壤水分并非純水，實(shí)際上是土壤中各種成分和污染物溶解形成的溶液，即土壤溶液。

毛管水吸附水氣存水固態(tài)水2008-4-2434環(huán)境化學(xué)第四章土壤溶液的重要意義早已被人們所認(rèn)識(shí)

1933年Joffe就將土壤溶液比喻成“土體的血液循環(huán)”。土壤溶液是土壤與環(huán)境間物質(zhì)交換的載體，是物質(zhì)遷移與運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，也是植物根系獲取養(yǎng)分最基本的途徑。由于土壤溶液與土壤固相構(gòu)成了一動(dòng)態(tài)平衡體系，因此，土壤溶液的組成在一定程度上反映了發(fā)生在土壤中的各種反應(yīng)。2008-4-2435環(huán)境化學(xué)第四章與大氣基本相似，主要成分：O2、N2、CO24、土壤空氣不連續(xù)體系（土壤是相互隔離的多孔介質(zhì)）含量差異：由于微生物和植物活動(dòng)CO2含量比空氣中高，O2低于空氣中的更高的濕度，水蒸氣的含量比大氣中高得多有還原性氣體和污染物CH4、H2、H2S、NH3幾點(diǎn)ABCD2008-4-2436環(huán)境化學(xué)第四章土壤的機(jī)械組成（mechanicalcomposition)：

土壤是由粗細(xì)不等的土壤顆粒物組成的，這種粗細(xì)不等的土粒按不同比例組合稱為土壤的機(jī)械組成，又稱為土壤質(zhì)地（soiltexture）二、粒級(jí)分組與質(zhì)地分組2008-4-2437環(huán)境化學(xué)第四章瞧！顆粒大小多么不勻2008-4-2438環(huán)境化學(xué)第四章二、粒級(jí)分組與質(zhì)地分組機(jī)械組成Mechanicalcomposition組成我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)mm國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)mm砂粒Sand主要是原生礦物1-0.052-0.02粉粒Silt主要是次生礦物0.05-0.0050.02-0.002粘粒Clay原生與次生礦物混合<0.005<0.0021、土壤礦物質(zhì)的粒級(jí)劃分2008-4-2439環(huán)境化學(xué)第四章土壤粒級(jí)分類系統(tǒng)(三級(jí)分類制)

classificationsystemsofsoilseparates國(guó)際制(ISSS)InternationalSoilScienceSociety(1930)Atterberg(1912)美國(guó)制(USDA)U.SDepartmentofagriculture(1956)蘇聯(lián)制Качинский(1965)粒級(jí)名稱粒徑/mm粒級(jí)名稱粒徑/mm粒級(jí)名稱粒徑/mm石礫gravel>2石塊stone粗礫gravel>3.02~3石塊каменствя石礫гравий>31~3粗砂coarsesand細(xì)砂finesand2~0.20.2~0.02極粗砂粒verycoarsesand粗砂粒coarsesand中砂粒mediumsand細(xì)砂粒finesand極細(xì)砂粒veryfinesand1~20.5~10.25~0.50.1~0.250.05~0.1粗細(xì)砂

Песоккрупный中細(xì)砂Песоксредний細(xì)砂粒

Песокмелкий0.5~10.25~0.50.05~0.02粉粒silt0.02~0.002粉粒silt0.002~0.05粗粉砂Пылькрупная中粉砂Пыльсредная細(xì)粉砂Пыльмелкая0.01~0.050.005~0.010.001~0.005粘粒clay<0.002粘粒clay<0.002粘粒

илглинистый膠粒илколлоидный膠體

коллоид0.005~0.0010.0001~0.0005<0.00012008-4-2440環(huán)境化學(xué)第四章2、各粒級(jí)的主要礦物成分和理化性質(zhì)粒級(jí)不同，其化學(xué)成分有較大的差異。較細(xì)粒級(jí)中，鈣、鎂、磷、鉀等元素含量增加。粒徑SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2OP2O51.0~0.20.050.2~0.0494.02.04~0.0189.45.01~0.0020.1<0.00253.221.54.90.4不同粒徑土粒的化學(xué)組成（%）2008-4-2441環(huán)境化學(xué)第四章①三、土壤吸附性土壤中兩個(gè)最活躍的組分是土壤膠體和土壤微生物。1、土壤膠體(1)特性：把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成一個(gè)分散體系。膠體是物質(zhì)按一定分散程度而存在的一種狀態(tài)。膠體分散體系是分散粒子半徑約為1－100nm的分散體系。

具有較大的比表面（單位重量物質(zhì)的表面積）和表面能②呈現(xiàn)雙電層（doublelayer）③土壤膠體凝聚性和分散性2008-4-2442環(huán)境化學(xué)第四章(2)雙電層結(jié)構(gòu)及擴(kuò)散雙電層模型

擴(kuò)散雙電層模型：內(nèi)部微粒核帶負(fù)電，形成負(fù)離子層（決定電位離子層），由于靜電吸引，在外部形成一個(gè)正離子層（反離子層，包括非活動(dòng)性離子層和擴(kuò)散層），即合稱為雙電層。2008-4-2443環(huán)境化學(xué)第四章熱力電位φ0(表面電勢(shì)）電動(dòng)電位ξ非活動(dòng)性離子層微粒核擴(kuò)散層正離子層（反離子層）決定電位離子層（負(fù)離子層）雙電層2008-4-2444環(huán)境化學(xué)第四章

決定電位層與液體內(nèi)部的電位差為熱力電位φ0非活動(dòng)性離子層與液體內(nèi)部的電位差稱為電動(dòng)電位ζ

（electrokineticspotential）。顯然，φ0

和ζ是不同的，隨電解質(zhì)濃度增加，或電解質(zhì)價(jià)型增加，雙電層厚度變薄，ζ電勢(shì)也減小。需要掌握：

①雙電層基本構(gòu)成②雙電層電位與溶液中離子間關(guān)聯(lián)性a.φ0取決于溶液中與固體成平衡的離子濃度b.ζ與電荷符號(hào)、價(jià)位、電荷量、濃度有關(guān)2008-4-2445環(huán)境化學(xué)第四章ElectricalDoubleLayer膠體雙電層構(gòu)造決定電位離子：potentialdeterminingion擴(kuò)散雙電層：diffuseddoublelayer2008-4-2446環(huán)境化學(xué)第四章圖

雙電層模型

ElectricalDoubleLayer膠核決定電位離子層（-）非活動(dòng)性離子層（+）

擴(kuò)散層膠粒反離子層膠團(tuán)結(jié)構(gòu)電位電位2008-4-2447環(huán)境化學(xué)第四章(3)土壤凝聚性及影響因素由于膠體的比表面和表面能都很大，為減小表面能，膠體具有相互吸引、凝聚的趨勢(shì)，這就是膠體的凝聚性。在土壤溶液中，膠體常帶有負(fù)電荷，即具有負(fù)的電動(dòng)電位，所以膠體微粒又因相同電荷而相互排斥，電動(dòng)電位越高，相互排斥力越強(qiáng)，膠體微粒的分散性也越強(qiáng)。1、土壤膠體的電動(dòng)電位和擴(kuò)散厚度2、陽(yáng)離子濃度上升會(huì)增強(qiáng)凝聚性3、電解質(zhì)濃度、pH值2008-4-2448環(huán)境化學(xué)第四章2、土壤膠體的離子交換吸附（1）定義：土壤膠體雙電層的擴(kuò)散層中，補(bǔ)償離子可以和溶液中相同電荷的離子以離子價(jià)為依據(jù)作等價(jià)交換，稱為離子交換。（2）陽(yáng)離子交換吸附土壤膠體Na+Na++土壤膠體Ca2++2Na+Ca2+2008-4-2449環(huán)境化學(xué)第四章1）受等價(jià)原則和質(zhì)量作用定律支配2）陽(yáng)離子交換能力的強(qiáng)弱與電荷數(shù)有關(guān)A.電荷數(shù)越高，陽(yáng)離子交換能力就越強(qiáng)；

B.同價(jià)離子中，半徑越大，交換能力越強(qiáng)。Fe3+>Al3+>H+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+

3）可交換陽(yáng)離子是由致酸離子(H+、

Al+)和鹽基離子(Na+、K+、Ca2+)組成的。

4）陽(yáng)離子交換量（cationexchangecapacity，CEC），用陽(yáng)離子交換容量來表征，其大小與土壤膠體的種類、特性有關(guān)鹽基飽和度=交換性鹽基總量/陽(yáng)離子交換量×100%

鹽基飽和土壤/鹽基不飽和土壤每Kg干土中所含全部陽(yáng)離子的總量2008-4-2450環(huán)境化學(xué)第四章（3）陰離子交換吸附與陽(yáng)離子作用沉淀大大加強(qiáng)吸附各種陰離子被土壤膠體吸附的順序如下：F->草酸根>檸檬酸根>PO43-≥AsO43-≥硅酸根>HCO3->H2BO3->CH3COO->SCN->SO42->Cl->NO3-土壤中陰離子交換吸附是指帶正電荷的膠體所吸附的陰離子與溶液中陰離子的交換作用。2008-4-2451環(huán)境化學(xué)第四章1、土壤酸度soilacidity：取決于土壤中H+的存在方式

（1）活性酸度soilactiveacidity（有效酸度，pH）土壤溶液中氫離子濃度的直接反映CO2→H2CO3有機(jī)物質(zhì)分解→有機(jī)酸土壤中礦物質(zhì)氧化→無機(jī)酸施用的無機(jī)肥料中殘留的無機(jī)酸大氣酸沉降四、土壤的酸堿性2008-4-2452環(huán)境化學(xué)第四章（2）潛性酸度soilpotentialacidity：來源于處于吸附態(tài)的H+、Al3+

處于吸附態(tài)的(H+、Al3+)不顯酸性僅有鹽基不飽和土壤才具有潛性酸度主要來源于(

Al3+)分類：代換性酸度和水解酸度2008-4-2453環(huán)境化學(xué)第四章代換性酸度：用過量的中性鹽（KCl、NaCl等)溶液淋洗土壤，溶液中金屬離子與土壤中H+、Al3+離子交換作用，而表現(xiàn)出來的酸度。土壤膠體-H++KCl

土壤膠體-K++HCl

土壤膠體-Al3++3KCl土壤膠體-3K++AlCl3AlCl3+H2O→Al(HO)3+3HCl

用方程式說明Al3+是潛性酸度的主要來源2008-4-2454環(huán)境化學(xué)第四章水解性酸度：用強(qiáng)堿弱酸鹽（如醋酸鈉）溶液淋洗土壤，溶液中金屬離子可將土壤膠體吸附的H+、Al3+離子代換出來，同時(shí)生成弱酸（如醋酸），此時(shí)測(cè)定該弱酸的酸度。H+土壤膠體Al3++4CH3COONa

Na+土壤膠體+Al(OH)3+4CH3COOHNa+Na+Na+3H2O2008-4-2455環(huán)境化學(xué)第四章（2）潛性酸度soilpotentialacidity水解性酸度一般比代換性酸度高。這是由于中性鹽所測(cè)出的代換性酸度只是水解酸度的一部分，當(dāng)土壤溶液在堿性增大時(shí)，土壤膠體上吸附的H＋較多地被代換出來，所以水解酸度較大。2008-4-2456環(huán)境化學(xué)第四章（3）活性酸度與潛性酸度的關(guān)系統(tǒng)一平衡體系的不同表現(xiàn)形式兩者可以相互轉(zhuǎn)化，并在一定條件下處于暫時(shí)的平衡態(tài)潛性酸度是活性酸度的儲(chǔ)備

2008-4-2457環(huán)境化學(xué)第四章吸附的Na+、Ca2+、Mg2+達(dá)到一定飽和度時(shí)，會(huì)引起交換型陽(yáng)離子水解作用，導(dǎo)致諸如NaOH等出現(xiàn)，使土壤呈現(xiàn)堿性。

2、土壤堿度soilalkalinity

Na+飽和度稱為土壤堿化度。鹽基離子的CO32-和HCO3-鹽是OH-的主要來源，所以碳酸鹽堿度和重碳酸鹽堿度稱為總堿度。土壤xNa++yH2O+yNaOH土壤(x-y)Na+yH+2008-4-2458環(huán)境化學(xué)第四章(1)土壤溶液的緩沖作用

H2CO3、H3PO4、H4SiO4與腐殖酸等有機(jī)弱酸，及其鹽類，構(gòu)成一個(gè)良好的緩沖體系，對(duì)酸堿具有緩沖作用。兩性物質(zhì)，如：氨基酸，胡敏酸3、土壤的緩沖性能

SoilBufferingCapacity

2008-4-2459環(huán)境化學(xué)第四章(2)土壤膠體的緩沖作用a.對(duì)于酸：土壤膠體—M+HCl

土壤膠體—H+MCl

b.對(duì)于堿：土壤膠體—H+MOH土壤膠體—M+H2O

土壤膠體吸附各種鹽基離子和氫離子分別對(duì)酸和堿起緩沖作用土壤膠體的數(shù)量和鹽基代換量越大，土壤的緩沖性能越強(qiáng)2008-4-2460環(huán)境化學(xué)第四章OH-由R.K.Schofield

提出的模型（條件：pH<5.5)OH-(3)鋁離子對(duì)堿的緩沖作用2008-4-2461環(huán)境化學(xué)第四章五、土壤的氧化還原性能氧化還原是土壤中無機(jī)物和有機(jī)物發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化的化學(xué)過程，它對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響。土壤中存在著多種氧化還原體系，形成氧化還原梯次，會(huì)對(duì)不同的污染物產(chǎn)生不同氧化還原作用，產(chǎn)生各種形態(tài)、價(jià)態(tài)的產(chǎn)物，影響其遷移轉(zhuǎn)化能力，呈現(xiàn)出不同的環(huán)境效應(yīng)。土壤的氧化還原電位（Eh）：恒量土壤氧化還原能力的大小。給出條件，能判斷出物質(zhì)的存在形態(tài)2008-4-2462環(huán)境化學(xué)第四章Eh>700mV：土壤完全處于氧化條件下，有機(jī)物質(zhì)迅速分解Eh400~700mV：土壤中的氮元素主要以NO3-形式存在Eh<400mV：反硝化發(fā)生Eh<200mV：NO3-開始消失，出現(xiàn)大量的NH4+Eh<-200mV：H2S產(chǎn)生，F(xiàn)e2+變成FeS2008-4-2463環(huán)境化學(xué)第四章第二節(jié)

污染物在土壤－植物體系中的遷移及其機(jī)制2008-4-2464環(huán)境化學(xué)第四章按土壤污染物性質(zhì)的不同所引起的土壤污染問題可以分為如下幾類：（一）有機(jī)物污染引起的土壤污染問題（二）重金屬污染引起的土壤污染問題（三）病原體引起的土壤污染問題（四）放射性元素引起的土壤污染問題2008-4-2465環(huán)境化學(xué)第四章專家授課報(bào)告人：AlfredoCAlder瑞士聯(lián)邦水科學(xué)技術(shù)研究所高級(jí)研究員時(shí)間：10月24周五下午4：00題目：污水處理設(shè)施中的藥物分析技術(shù)及行為研究

地點(diǎn)：蒙樓3022008-4-2466環(huán)境化學(xué)第四章第一部分：重金屬一、重金屬在土壤中的結(jié)合態(tài)Exchangeable（可交換態(tài)）boundtocarbonates（碳酸鹽結(jié)合態(tài)）boundtoIronandManganeseoxides（鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)）boundtoorganicmatter（有機(jī)結(jié)合態(tài)）Residue（殘?jiān)鼞B(tài)）2008-4-2467環(huán)境化學(xué)第四章1、exchangeable：指吸附在粘土、腐殖質(zhì)以及其它成分上的金屬，其對(duì)環(huán)境變化敏感，易于遷移轉(zhuǎn)化，能被植物吸收，因此會(huì)對(duì)食物鏈產(chǎn)生巨大影響2、boundtocarbonates：以這一形態(tài)存在的重金屬元素，對(duì)pH值最敏感。當(dāng)pH值下降時(shí)，易重新釋放出來而進(jìn)入環(huán)境中。相反，pH升高有助于磷酸鹽的生成和重金屬元素在碳酸鹽礦物上的共沉淀。3、boundtoIronandManganeseoxides土壤中的鐵錳氧化物一般以礦物的外裹物和細(xì)粉散顆粒存在，高活性的鐵錳氧化物比表面積大，極易吸附和共沉淀陰離子或陽(yáng)離子。土壤中pH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Eh較高時(shí)，有利于Fe/Mn氧化物的生成。4、boundtoorganicmatter：土壤中存在各種有機(jī)物，如動(dòng)植物殘?bào)w、腐殖質(zhì)及礦物顆粒的包裹層等。它們自身具有較大鰲合金屬粒子的能力，又能以有機(jī)膜的形式附著在礦物顆粒表面，改變礦物顆粒的表面性質(zhì)。不同程度上增加了吸附重金屬的能力。在氧化條件下，部分有機(jī)物分子發(fā)生降解作用，導(dǎo)致部分金屬元素溶出。5、residue：一般存在于硅酸鹽、原生和次生礦物的土壤晶格中，它們來源于土壤礦物，性質(zhì)穩(wěn)定，在自然界正常條件下不易釋放，能長(zhǎng)期穩(wěn)定在沉積物中。不易為植物吸收，在整個(gè)土壤生態(tài)系統(tǒng)中對(duì)食物鏈影響較小。重金屬在土壤中的存在形態(tài)2008-4-2468環(huán)境化學(xué)第四章

重金屬的生態(tài)效應(yīng)與其形態(tài)密切相關(guān)。在土壤合沉積物中，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，殘?jiān)鼞B(tài)不能被生物利用。2008-4-2469環(huán)境化學(xué)第四章二、重金屬在土壤－植物體系中遷移

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)合污染施肥2008-4-2470環(huán)境化學(xué)第四章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)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(yáng)離子交換容量）等。2008-4-2471環(huán)境化學(xué)第四章ApH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。由于土壤膠體一般帶負(fù)電荷，而重金屬在土壤-農(nóng)作物系統(tǒng)中大都以陽(yáng)離子的形式存在，因此，一般來說，土壤pH越低，H+越多，重金屬被解吸的越多，其活動(dòng)性就越強(qiáng)，從而加大了土壤中的重金屬向生物體內(nèi)遷移的數(shù)量。但對(duì)部分主要以陰離子狀態(tài)存在的重金屬來說，情況正好相反。2008-4-2472環(huán)境化學(xué)第四章如As，在土壤中砷主要是通過陰離子交換機(jī)制而被專性吸附，當(dāng)體系的pH值升高時(shí)，有利于砷的解吸；pH值升高，土壤對(duì)重金屬的吸附量增加。如：pH=4時(shí)，土壤中鎘的溶出率超過50%，當(dāng)pH達(dá)到7.5時(shí)，鎘就很難溶出；pH＞7.5時(shí)，94%以上的水溶態(tài)鎘進(jìn)入土壤中，這時(shí)的鎘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。As2008-4-2473環(huán)境化學(xué)第四章B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。如小麥盆栽試驗(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。2008-4-2474環(huán)境化學(xué)第四章C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，而在氧化條件下，溶解態(tài)和交換態(tài)含量增加。

以Cd為例，CdS是難溶物質(zhì)，但在氧化條件下CdSO4的溶解度要大很多。但主要以陰離子狀態(tài)存在的砷的情況正好相反，對(duì)砷而言，在還原條件下，一方面，As5+被還原為As3+，而亞砷酸鹽的溶解度大于砷酸鹽，從而增加了土壤中溶解的As濃度，使As的遷移能力增強(qiáng)。對(duì)某些重金屬來說，在不同的氧化還原條件下，有不同的價(jià)態(tài)，其化合物的溶解度和毒性顯著不同。2008-4-2475環(huán)境化學(xué)第四章Cd2008-4-2476環(huán)境化學(xué)第四章D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。對(duì)于有機(jī)質(zhì)是否影響重金屬在土壤中的存在形態(tài)卻有不同的觀點(diǎn)。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)，但重金屬各組分占全量的比例一般與有機(jī)質(zhì)含量的大小沒有密切關(guān)系。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。2008-4-2477環(huán)境化學(xué)第四章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)植物的毒害程度，首先取決于土壤中重金屬的存在形態(tài)，其次才取決于該元素的數(shù)量。而不同種類的重金屬，由于其物理化學(xué)行為和生物有效性的差異，在土壤和農(nóng)作物系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律明顯不同。2008-4-2478環(huán)境化學(xué)第四章從總量上看，隨著土壤中重金屬含量的增加，植物體內(nèi)各部分的累積量也相應(yīng)增加。而不同形態(tài)的重金屬在土壤中的轉(zhuǎn)化能力不同，對(duì)植物的生物有效性亦不同。重金屬的存在形態(tài)，可分為交換態(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)和殘?jiān)鼞B(tài)。交換態(tài)的重金屬（包括溶解態(tài)的重金屬）遷移能力最強(qiáng)，具有生物有效性（又稱有效態(tài)）。對(duì)重金屬在土壤中的含量和植物吸收累積研究的結(jié)果為：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。研究春麥?zhǔn)苤亟饘傥廴緺顩r后發(fā)現(xiàn)，Cd是強(qiáng)積累性元素，而Pb的遷移性則相對(duì)較弱；鉻和鉛是生物不易積累的元素。2008-4-2479環(huán)境化學(xué)第四章3、植物的種類、生長(zhǎng)發(fā)育期等重金屬進(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，植物起著特殊的作用。植物種類和生育期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(zhǎng)發(fā)育期不同，其對(duì)重金屬的富集量也不同。2008-4-2480環(huán)境化學(xué)第四章4、復(fù)合污染重金屬?gòu)?fù)合污染的機(jī)制十分復(fù)雜,在復(fù)合污染狀況下，影響重金屬遷移轉(zhuǎn)化的因素涉及到污染物因素（包括污染物的種類、性質(zhì)、濃度、比例和時(shí)序性）、環(huán)境因素（包括光、溫度、pH、氧化還原條件等）和生物種類、發(fā)育階段及所選擇指標(biāo)等。在其它條件相同，僅考慮污染物的情況下，某一元素在植物體內(nèi)的積累，除元素本身性質(zhì)的影響外，首先是環(huán)境中該元素的存在量，其次是共存元素的性質(zhì)與濃度的影響。元素的聯(lián)合作用分為協(xié)同、競(jìng)爭(zhēng)、加和、屏蔽和獨(dú)立等作用.2008-4-2481環(huán)境化學(xué)第四章在土壤——植物系統(tǒng)中，重金屬的復(fù)合效應(yīng)使得重金屬的遷移轉(zhuǎn)化十分復(fù)雜。受實(shí)驗(yàn)條件和所選擇重金屬種類的差異，不同學(xué)者得出的結(jié)論也不同；重金屬濃度不同，復(fù)合效應(yīng)亦不同。2008-4-2482環(huán)境化學(xué)第四章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)，并因此而影響重金屬的遷移轉(zhuǎn)化。由于肥料、農(nóng)作物和重金屬種類的多樣性以及重金屬行為的復(fù)雜性，施肥對(duì)土壤——農(nóng)作物系統(tǒng)中重金屬遷移轉(zhuǎn)化的影響機(jī)制十分復(fù)雜，結(jié)論也不盡相同。

以施用磷肥為例，如磷酸根能與Cd形成共沉淀而降低Cd的有效性，用磷肥可以抑制土壤Cd污染。而對(duì)As，由于P和As是同族元素，二者之間存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，施用磷肥能有效地促進(jìn)土壤As的釋放和遷移，有利于As在土壤——植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化；但正是二者之間的競(jìng)爭(zhēng)吸附，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。2008-4-2483環(huán)境化學(xué)第四章三、重金屬在土壤—植物系統(tǒng)中

的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律2008-4-2484環(huán)境化學(xué)第四章從農(nóng)作物對(duì)重金屬吸收富集的總趨勢(shì)來看，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。1、植物對(duì)土壤中的重金屬的富集規(guī)律不同的作物由于生物學(xué)特性不同，對(duì)重金屬的吸收積累有明顯的種間差異，一般順序?yàn)槎诡悾拘←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)。2008-4-2485環(huán)境化學(xué)第四章2、重金屬在土壤剖面中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)入土壤中的重金屬大部分被土壤顆粒所吸附。土壤柱淋溶實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)淋溶液中的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，主要是由于根際生理活動(dòng)引起根——土界面微區(qū)環(huán)境變化而引起的，可能與植物根系的特性和分泌物有關(guān)。2008-4-2486環(huán)境化學(xué)第四章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(yáng)離子的吸附與陽(yáng)離子的價(jià)態(tài)及離子半徑有關(guān)。陽(yáng)離子的價(jià)態(tài)越高，電荷越多，土壤膠體與陽(yáng)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(yáng)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。土壤中各種膠體對(duì)重金屬的吸附影響極大，以Cu2+為例，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。因此，土壤膠體中對(duì)吸附貢獻(xiàn)大的除有機(jī)質(zhì)外，主要是錳、鐵等氧化物。2008-4-2487環(huán)境化學(xué)第四章四、主要重金屬在土壤中的積累和遷移轉(zhuǎn)化

一般來說，進(jìn)入土壤的重金屬主要停留在土壤的上層，然后通過植物根系的吸收并遷移到植物體內(nèi)，也可以隨水流等向土壤下層流動(dòng)。幾種主要重金屬在土壤—植物體系中的累積遷移狀況如下。2008-4-2488環(huán)境化學(xué)第四章1、鎘

鎘一般在土壤表層0-15cm處累積。在土壤中，鎘主要以CdCO3、Cd3(PO4)2和Cd(OH)2的形態(tài)存在其中以CdCO3為主，尤其在堿性土壤中。大多數(shù)土壤對(duì)鎘的吸附率在80%-95%之間，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)。Cd2008-4-2489環(huán)境化學(xué)第四章2、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)。但在酸性土壤中，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)。Cu2008-4-2490環(huán)境化學(xué)第四章3、鉛土壤中鉛主要以Pb(OH)2、PbCO3和PbSO4固體形式存在，土壤溶液中可溶性鉛含量很低，Pb2+也可以置換粘土礦物上吸附的Ca2+，因此在土壤中很少移動(dòng)。土壤的pH值增加，使鉛的可溶性和移動(dòng)性降低，影響植物對(duì)鉛的吸收。大氣中的鉛一部分經(jīng)雨水淋洗進(jìn)入土壤，一部分落在葉面上，經(jīng)張開的氣孔進(jìn)入葉內(nèi)。因此在公路兩旁的植物，鉛一般積累在葉和根部，花、果部位較少。蘚類植物具有從大氣中被動(dòng)吸收累積高濃度鉛的能力，現(xiàn)已被確定為鉛污染和累積的指示植物。Pb2008-4-2491環(huán)境化學(xué)第四章4、鋅巖石圈中土壤鋅的含量在10-300mg/kg之間,平均含量為50mg/kg。我國(guó)土壤鋅含量在3～709mg/kg之間,平均值為100mg/kg,比世界土壤的平均含鋅量高出一倍。土壤中鋅含量主要受成土母質(zhì)的影響。我國(guó)土壤中的全鋅含量以南方的石灰(巖)土最高,平均在200mg/kg以上；其次是華南的磚紅壤、褐紅壤,紅壤和黃壤,東北的棕色針葉林土,平均在150mg/kg以上;再次是南方的赤草甸土、水稻土、黃棕壤,東北的暗棕壤、灰色森林土、白漿土、草甸土、黑鈣土等,平均在100mg/kg左右;東北的風(fēng)砂土、鹽堿土和四川的紫色土及華中丘陵區(qū)的紅壤等含量最低。Zn2008-4-2492環(huán)境化學(xué)第四章

通過各種途徑進(jìn)入土壤中的鋅,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。各種形態(tài)的鋅在不同土壤中含量有明顯差異。對(duì)大多數(shù)酸性土壤而言,交換態(tài)鋅含量較高,而無定形鐵結(jié)合態(tài)低；中性土壤中緊結(jié)有機(jī)態(tài)鋅及無定形鐵結(jié)合態(tài)鋅含量較高；而石灰性土壤則以碳酸鹽結(jié)合態(tài)、無定形鐵結(jié)合態(tài)及松結(jié)有機(jī)態(tài)含量較高。土壤各種形態(tài)鋅的含量主要取決于土壤pH值及含鋅量和土壤中地球化學(xué)組分對(duì)鋅的富集能力。2008-4-2493環(huán)境化學(xué)第四章由于土壤中有效鋅大多為膠體吸附而成代換態(tài),溶液中的鋅離子數(shù)量很少,土壤中鋅主要靠擴(kuò)散作用供應(yīng)給植物根系。鋅主要以二價(jià)陽(yáng)離子(Zn2+)被植物吸收,少量的Zn(OH)2形態(tài)及與某些有機(jī)物螯合態(tài)鋅也可為植物吸收。植物對(duì)鋅的吸收量與介質(zhì)供鋅濃度之間呈較好的線性關(guān)系。2008-4-2494環(huán)境化學(xué)第四章Hg5、汞汞在自然界含量很少,巖石圈中汞含量約為0.1mg/kg。土壤中汞的含量為0.01-0.3mg/kg,平均為0.03mg/kg。由于土壤的粘土礦物和有機(jī)質(zhì)對(duì)汞的強(qiáng)烈吸附作用，汞進(jìn)入土壤后，95%以上能被土壤迅速吸附或固定，因此汞容易在表層積累。植物能直接通過根系吸收汞。在很多情況下，汞化合物在土壤中先轉(zhuǎn)化為金屬汞或甲基汞后才被植物吸收。植物吸收和積累汞與汞的形態(tài)有關(guān)，其順序是：氧化甲基汞＞氯化乙基汞＞醋酸苯汞＞氯化汞＞氧化汞＞硫化汞。從這個(gè)順序也可看出，揮發(fā)性高、溶解度大的汞化合物容易被植物吸收。汞在植物各部分的分布是根＞莖、葉＞種子。這種趨勢(shì)是由于汞被植物吸收后，常與根中的蛋白質(zhì)反應(yīng)沉積于根上，阻礙了向地上部分的運(yùn)輸。2008-4-2495環(huán)境化學(xué)第四章第二部分

有機(jī)污染物2008-4-2496環(huán)境化學(xué)第四章Rayn總結(jié)了：有機(jī)污染物的根部吸收取決于如下分配平衡：固體土壤顆粒土壤水植物根部蒸騰液流植株蒸干1、植物根系只能吸收與它接觸的土壤溶液中的溶質(zhì)和部分借“接觸交換”直接吸取土壤固體表面吸附的溶質(zhì)。2008-4-2497環(huán)境化學(xué)第四章具有較大logKow（>3）的有機(jī)化合物（如TCDD，PCBs，酞酸酯類，PAHs）容易被土壤或植物根部吸附，不易被植物吸收。具有中等logKow（0.5～3）的有機(jī)化合物（BTEX，鹵代烴類，芳香族化合物，許多農(nóng)藥等）容易被植物吸收，并且傳輸?shù)降厣喜糠?。傳輸速率取決于植株蒸騰速率和分子及其極性大小。水溶性有機(jī)質(zhì)，logKow>0.5，不會(huì)充分吸著到根上，而易通過植物膜轉(zhuǎn)移至植物體內(nèi)。

2008-4-2498環(huán)境化學(xué)第四章2、有機(jī)物被吸收，植物可以通過木質(zhì)化作用在植物新的組織結(jié)構(gòu)中儲(chǔ)藏它們及其碎片，或者通過揮發(fā)、代謝和礦化作用轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。

“綠色肝臟”：外來物質(zhì)被植物吸收到體內(nèi)后，通常代謝過程經(jīng)歷三個(gè)階段：轉(zhuǎn)化（transformation），結(jié)合（conjugation）和隔離（compartmentation）。在這些階段中的參與酶與哺乳動(dòng)物肝臟的酶具有很多共性，因此植物被稱為“綠色肝臟”，它們是一些環(huán)境污染物在地球上的匯（sink）。2008-4-2499環(huán)境化學(xué)第四章在植物體內(nèi)的解毒過程中，外來物質(zhì)通過轉(zhuǎn)運(yùn)作用經(jīng)過細(xì)胞膜到達(dá)植物體內(nèi)，其中細(xì)胞色素P450混合功能氧化酶和谷光甘肽硫轉(zhuǎn)移酶對(duì)外來物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、結(jié)合過程起著重要的作用，最后將外來物質(zhì)形成為細(xì)胞壁物質(zhì)或者被隔離開。參與植物代謝外來物質(zhì)的酶主要有：細(xì)胞色素P450，過氧化酶，加氧酶，谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶，O－糖苷轉(zhuǎn)移酶等。能夠直接降解有機(jī)污染物的酶主要有：脫鹵酶，硝基還原酶，過氧化物酶，漆酶和腈水解酶。2008-4-24100環(huán)境化學(xué)第四章污染物進(jìn)入植物體內(nèi)后有兩種結(jié)果：a.停留在植物細(xì)胞膜外b.進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)4、影響傳輸?shù)囊蛩豠.植物的種類b.土壤的種類c.重金屬的形態(tài)d.重金屬在植物體內(nèi)的遷移能力3、傳播方式：被動(dòng)傳輸：濃度差引起，由高濃度向低濃度。主動(dòng)傳輸：需要能量，由低濃度向高濃度。2008-4-24101環(huán)境化學(xué)第四章5、兩種機(jī)制（1）限制金屬離子的跨膜吸收根系變性（包括：改變化學(xué)性狀和限制跨膜作用）阻截在細(xì)胞壁外（細(xì)胞壁對(duì)金屬有固定作用）（2）在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)作用對(duì)酶的作用絡(luò)合機(jī)制：MT,類MT；植物絡(luò)合素；金屬結(jié)合肽2008-4-24102環(huán)境化學(xué)第四章第三節(jié)土壤中農(nóng)藥的

遷移轉(zhuǎn)化一、土壤中農(nóng)藥遷移的基本特征

主要通過擴(kuò)散、質(zhì)體流動(dòng)和吸附分配來完成。在前兩者的過程中，農(nóng)藥遷移可以以蒸汽或非蒸汽的形式進(jìn)行。2008-4-24103環(huán)境化學(xué)第四章1、擴(kuò)散（Diffusion）是一種熱運(yùn)動(dòng)，符合Fick定律。由于土壤系統(tǒng)的復(fù)雜性，要使用經(jīng)驗(yàn)公式。（1）Fick第一定律——均質(zhì)穩(wěn)態(tài)理想條件下

Js=-Ds'(dc/dx)Js——擴(kuò)散通量mol?m-2s-1或kg?m-2s-1Ds'——有效擴(kuò)散系數(shù)m2s-1

dc/dx——濃度梯度2008-4-24104環(huán)境化學(xué)第四章（2）土壤系統(tǒng)的復(fù)雜性

a.擴(kuò)散物質(zhì)常被土壤吸附

b.擴(kuò)散能力取決于土壤特性

c.擴(kuò)散形式有蒸汽和非蒸汽

d.濃度（3）影響農(nóng)藥在土壤中擴(kuò)散的因素

a.土壤濕度（水分含量）水含量在4~20%，以氣態(tài)擴(kuò)散占50%以上；超過30%時(shí)，主要以非氣態(tài)形式擴(kuò)散。

b.吸附c.緊實(shí)度

d.溫度e.氣流速度f.農(nóng)藥種類2008-4-24105環(huán)境化學(xué)第四章2、質(zhì)體流動(dòng)水和土壤顆粒在外力作用下發(fā)生整體移動(dòng)。影響質(zhì)體流動(dòng)最重要的是農(nóng)藥與土壤之間的吸附。2008-4-24106環(huán)境化學(xué)第四章3、吸附分配以非離子型有機(jī)農(nóng)藥為例，其主要由分配作用決定（1）特點(diǎn)：

a.吸附等溫線呈線性

b.不存在競(jìng)爭(zhēng)吸附

c.其分配系數(shù)（能力）隨溶解度變化發(fā)生規(guī)律性變化。

d.土壤濕度顯著影響農(nóng)藥的分配過程2008-4-24107環(huán)境化學(xué)第四章分配(Partition):

主要是指有機(jī)化合物（尤其是非離子性有機(jī)化合物）通過溶解作用分配到土壤有機(jī)質(zhì)、水生生物脂肪即以植物有機(jī)質(zhì)中去，經(jīng)過一定時(shí)間達(dá)到分配平衡的過程。吸附(Sorption):

在兩相中（主要是固液兩相）某種化學(xué)物質(zhì)在液相中的濃度下降而在固相中的濃度上升的現(xiàn)象。這是一種表觀吸附現(xiàn)象，包括使得液相中溶質(zhì)轉(zhuǎn)入固相的所有反應(yīng)，如物理吸附和化學(xué)吸附、分配、沉淀、絡(luò)合、水解以及共沉淀等化學(xué)反應(yīng)。吸附(adsorption):主要是指有機(jī)物質(zhì)在固相上的表面現(xiàn)象，它包括物理化學(xué)范疇內(nèi)的物理吸附和化學(xué)吸附，是土壤礦物表面的電荷和各種化學(xué)鍵力作用的結(jié)果。

2008-4-24108環(huán)境化學(xué)第四章對(duì)于有機(jī)化合物而言，分配(partition)和吸附(ad