环境化学13重金属在土壤环境中的迁移转化复习进程
环境中重金属污染物的迁移与转化研究
环境中重金属污染物的迁移与转化研究重金属污染是当前环境问题中的一大难题，对人类健康和生态环境造成了严重威胁。
为了探索和理解重金属污染物在环境中的迁移与转化规律，科学家们进行了大量的研究。
本文将针对重金属污染物的迁移途径、影响因素以及转化过程展开探讨。
1. 迁移途径重金属污染物在环境中的迁移主要通过以下几种途径：1.1 土壤迁移：重金属通过地下水和土壤孔隙水的流动迁移到地下水中，进而进入河流、湖泊等水体，形成水环境的污染。
1.2 大气迁移：重金属通过颗粒物悬浮在空气中，通过降雨沉降到地表，导致土壤和水体的污染。
1.3 水体迁移：重金属可以直接溶解在水中，通过水流迁移到其他地方，并对水生生物造成直接毒害。
1.4 生物迁移：重金属通过生物体的吸收、积累和迁移，从而进入食物链，对生物体造成间接毒害。
2. 影响因素重金属污染物的迁移与转化受到多种因素的影响，包括但不限于以下几个方面：2.1 pH值：土壤和水体的酸碱度对重金属的迁移和转化有重要影响。
低pH值条件下，重金属更容易释放并迁移至地下水中。
2.2 有机质含量：有机质对重金属的吸附、解吸和转化起着重要作用。
有机质含量高的土壤和水体能够有效地限制重金属的迁移和转化。
2.3 土壤类型：不同类型的土壤具有不同的吸附和保持能力，影响重金属在土壤中的迁移和转化速率。
2.4 温度和湿度：温度和湿度的变化可导致土壤和水体中重金属的溶解度和迁移速率发生变化。
2.5 微生物活动：微生物在环境中的活动可以促进重金属的转化和迁移，包括还原、氧化和沉积等过程。
3. 转化过程重金属污染物在环境中经历多个转化过程，包括溶解、沉降、吸附、解吸、络合等。
这些转化过程对重金属的迁移和生物有效性起着重要作用。
3.1 溶解：重金属在水中可以以溶解态存在，溶解度与温度、酸碱度、络合等因素有关。
溶解态的重金属可以直接对生物体造成毒害。
3.2 沉降：重金属通过颗粒物和悬浮物的沉降进入土壤和水体中，从而影响环境的质量。
土壤中重金属的迁移转化过程
土壤中重金属的迁移转化过程嘿，朋友！你知道吗，土壤里的重金属就像一群调皮的小精灵，它们的迁移转化过程那可是相当有趣又复杂呢！咱先来说说重金属是怎么在土壤里“溜达”的。
这就好比你在一个大集市里，人群熙熙攘攘，有人从这边走到那边，有人从那头跑到这头。
重金属在土壤里也是这样，它们会随着水流到处“跑”。
水就像是它们的“交通工具”，带着它们从一个地方到另一个地方。
你想想，如果水流得快，那这些重金属是不是就被带得更远啦？还有啊，土壤里的颗粒也能带着重金属“搬家”。
这就像一群小伙伴手拉手一起走，土壤颗粒和重金属紧紧“依偎”着，一起在土壤里移动。
有时候，土壤里的生物也会掺和进来。
比如说蚯蚓，它们在土里钻来钻去，也可能把重金属带到不同的地方。
这难道不像快递员在给重金属“送货”吗？接下来咱再聊聊重金属的转化。
这就像是孙悟空会七十二变，重金属也能变来变去。
有的重金属原本毒性很大，但经过一番变化，毒性可能就减小了。
可有的呢，原本没啥危害，变一变反倒变得危险了。
你说神奇不神奇？比如说，有些重金属在土壤里会和其他物质发生化学反应，就像两个小伙伴一起做游戏，玩着玩着就变成了新的样子。
还有的时候，土壤的酸碱度、氧化还原条件等都会影响重金属的转化。
这就好比天气会影响你的心情一样，环境一变，重金属的“脾气”也跟着变。
再想想，如果土壤被污染得厉害，重金属大量积累，那会怎么样？就像一个班级里调皮捣蛋的孩子太多，整个班级都乱套啦！土壤的质量会下降，种出来的庄稼可能也会受到影响。
这可不是闹着玩的，我们吃的粮食可都从土里来呢！所以说啊，了解土壤中重金属的迁移转化过程太重要啦！这能帮助我们更好地保护土壤，让我们的土地更健康，种出的粮食更安全。
我们可不能让这些调皮的重金属在土壤里“胡作非为”，得想办法管住它们，你说对不对？。
污染土壤中重金属迁移与转化机理研究
污染土壤中重金属迁移与转化机理研究近年来，随着工业化的快速发展，土壤污染问题日益严重。
其中，重金属污染是一大关注焦点。
重金属污染对土壤环境和农产品安全产生了巨大的影响，因此，研究污染土壤中重金属的迁移与转化机理具有重要意义。
重金属的迁移是指在土壤中由污染点向四周扩散的过程。
重金属常以离子形式存在于土壤中，其迁移主要受土壤水体的输运作用影响。
在重金属的迁移过程中，土壤粒市的结构和组成起到了重要的作用。
一方面，土壤颗粒的大小和排列会影响重金属的渗透速率，从而影响重金属的迁移距离；另一方面，土壤中的有机质、矿物质和胶体颗粒等也能与重金属形成络合物，影响其迁移能力。
此外，土壤的pH值、温度和湿度等环境因素也会对重金属的迁移过程产生影响。
因此，研究重金属迁移的机理，可以为有效预测和控制重金属污染提供理论依据。
重金属的转化是指在土壤中重金属由一种形态转变为另一种形态的过程。
重金属的转化主要受土壤理化性质和微生物作用的影响。
土壤理化性质如pH值、氧化还原条件、有机质含量等对重金属转化起到了重要影响。
例如，酸性土壤有利于重金属离子的溶解，从而增加其毒性和迁移性；而碱性土壤则会降低重金属的溶解度，减少其对环境的危害。
此外，土壤中的微生物也对重金属的转化有着重要作用。
某些微生物可以通过还原作用将重金属离子转化为沉淀态，从而降低其毒性；而另一些微生物则可以将重金属离子与有机物结合，形成稳定的络合物。
因此，研究重金属的转化机理，有助于寻找有效的修复和治理重金属污染土壤的方法。
本研究通过实验、观测和模型分析等方法，系统地研究污染土壤中重金属的迁移与转化机理。
首先，我们可以通过采集不同深度和距离污染点不同位置的土壤样品，分析重金属的分布特征，揭示重金属的迁移规律。
其次，我们可以通过控制土壤的物理性质（如孔隙度、比表面积等）和化学性质（如pH值、有机质含量等），研究这些因素对重金属迁移的影响。
同时，我们还可以通过模拟实验和数值模型的方法，模拟不同情景下重金属的迁移过程，为污染土壤的修复和治理提供科学依据。
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36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
土壤中重金属的迁移和转化
K（ 膜外 P（ ）磷酸蛋 K白 P） KPAT PPPADPK(膜内）
3.影响重金属在土壤－植物体系中迁移的因素
植物种类 土壤种类 土壤的酸碱性和腐殖质含量均可影 响重金属向植物体内转移的能量。
重金属形态
如CdSO4、Cd3(PO4)2和CdS 三种不同形态 的镉在土壤中，实验发现对水稻生长的抑制 与镉的溶解度有关，此外土壤pH值、PE值的 变化都可影响植物对重金属的吸收。
土壤胶体强烈吸附三价铬，随pH的升高吸附 能力增强。
土壤对Cr(VI)的吸附固定能力低，约8.5-36.2% ，进入土壤的Cr(VI)在土壤有机质的作用下很容易 还原成三价。
另一方面，在 pH 6.5 - 8.5 MnO2 起催 化作用，三价铬也可以氧化成 Cr(VI)：
4Cr(OH)2+ + 3O2 + 2H2O → 4CrO42- + 12H+
阳离子价态越高，电荷越多，土壤 胶体与阳离子的静电作用也越强，吸引 力越大，结合强度越大；而价态相同离 子的水合半径小，吸附能力强。
还与土壤的胶体性质有关：矿物类 型，化学组成，阳离子交换量，比表面 积等有关。
土壤有机胶体属无定形胶体，比 表面积大，吸附容量可达 150 – 700 毫克当量/100克土。
它可以被重金属Cd、Cu、Hg、Pb等 诱导合成。
一般认为植物耐受重金属污染的重要机 制之一是金属结合蛋白的解毒作用。
即，金属结合蛋白与进入植物细胞内的 重金属结合，使其以不具生物活性的无毒的 螯合物形式存在，降低了金属离子的活性， 减轻或解除了其毒害作用。
五 几种重金属在土壤-植物体系中的积累和迁移
土壤中主要重金属污染物的迁移转化及治理
１ 土壤 中主要重金属污染物的迁移转
化
１ 汞 的迁移 转化 ３
汞 是 一 种对 动 植 物 及 人 体无 生 物 学作 用 的有 毒元 素 。土壤 中汞 的重要 特点 是能 以零价 ｆ 质汞 ） 单
吸附还受土壤 的 ｐ Ｈ值及土壤中汞的浓度影响。当 土 壤 ｐ 值在 １ Ｈ ～８的范 围 内时 ，其 吸附量 随着 ｐ Ｈ 值的增大而逐渐增大 ； ｐ 当 Ｈ＞８ ， 时 吸附的汞量基 本不 变 。 １１ 配位 体对 汞的配 合 一螯合 作用 ．＿ ３ 土 壤 中 配位 体 与 汞 的 配 合 一螯 合作 用 对汞 的 迁移转 化有 较大 的影 响 。Ｏ ， 一 汞 的配合 作用 Ｈ－Ｃ１对 可大大 提高 汞化合物 的溶 解度 。土壤 中的腐殖 质对 汞离子有很强的螯合能力及吸附能力 。通过生物小 循环及土壤上层腐殖质的形成 ， 并借助腐殖质对汞 的螯合 及 吸 附作用 ， 使 土壤 中的汞 在 土壤 上层 累 将
屠存 金
（ 商丘职业技术学院， 河南 商丘 １６０ ） ７００
摘 关 键
要： 介绍 了土壤中主要重金属污染物汞 、 、 、 、 镉 铅 铬 砷在土壤 中的主要存 在形式 、 来源 、 迁移及转化 词 ： 重金属 ； 污染物 ； 治理方法 文献标识码： Ａ 文章编号： １７ — ４ ０ ２ １ ）４ ０５ — ３ ６ １０ ６ （０ ０ ０ — ４ ８ ０
植物 除 通过 根 系 吸收 土壤 中的铅 以外 ， 还可 以通 过 叶片上 的气 孔 吸收污染 空气 中的铅 。 １ 铬 的迁移 转化 ． ４
土壤 中挥 发进 入 大气 环境 ， 而且会 随着 土壤 温 度 的 升高 ， 其挥 发 的速 度加 快 。 土壤 中 的金 属汞 可 被植 物的根 系和 叶片 吸收 。 １１ 土壤胶 体对汞 的 吸附 ．． ２ 土壤 中 的胶体 对汞 有 强烈 的表 面吸 附 （ 理 吸 物 附 ） 离子 交换 吸附作 用 。从 而使 汞 及其 他微 量 重 和 金 属从被 污染 的水体 中转入 土壤 固相 。土壤对 汞 的
环境化学复习题库(含答案)
环境化学复习题库（含答案）环境化学复习题库第一章绪论一、填空1、造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三方面，其中化学物质引起的约占__80%-90%_。
2、环境化学研究的对象是: 环境污染物。
3、环境中污染物的迁移主要有机械、物理-化学和生物迁移三种方式。
4、人为污染源可分为_工业_、__农业_、__交通_、和__生活_。
5、如按环境变化的性质划分，环境效应可分为环境物理、环境化学、环境生物三种。
二、选择题1、属于环境化学效应的是 AA热岛效应 B温室效应 C土壤的盐碱化 D噪声A _污染水体后引起的 2、五十年代日本出现的痛痛病是由___A CdB HgC PbD As 3、五十年代日本出现的水俣病是由_B__污染水体后引起的A CdB HgC PbD As 三、问答题1、举例说明环境效应分为哪几类,2、举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。
第二章大气环境化学一、填空题1、写出下列物质的光离解反应方程式:(1)NO + hν NO + O 2(2)HNO+ hν HO + NO 或HNO+ hν H + NO 2 2 2(3)HNO+ hν HO + NO 3 2(4)HCO + hν H + HCO 或HCO + hν H + CO 222(5)CHX + hν CH + X 332、大气中的NO可以转化成 HNO 、 NO和 HNO 等物质。
23333、碳氢化合物是大气中的重要污染物，是形成光化学烟雾的主要参与者。
4、乙烯在大气中与O的反应机理如下: 3CH(O)CH 232第 1 页共 10 页环境化学复习题库+ CH == CH HCO+HCOO O322225、大气颗粒物的去除与颗粒物的粒度、化学组成和性质有关，去除方式有和湿沉降两种。
干沉降6、制冷剂氯氟烃破坏臭氧层的反应机制是:CFmCln + hv CFmCln-1 + ClCl + O O + ClO 32ClO +O O + Cl 27、当今世界上最引人瞩目的几个环境问题中的____温室效应_____、___臭氧层破坏_______、光化学烟雾___等是由大气污染所引起的。
环境化学课程论文—重金属在大气中、水体中和生物圈中的迁移与转化
重金属在大气中、水体中和生物圈中的迁移与转化土壤重金属污染问题是环境和土壤科学研究者关注的热点问题。
重金属是指相对密度等于或大于5.0的金属元素。
重金属一般不易随水淋滤，不能被土壤微生物分解，但能吸附于土壤胶体而被土壤微生物和植物所吸收，通过食物链或其他方式转化为毒性更强的物质，严重危害人体健康。
土壤中重金属主要来自于大气沉降物和随固体废弃物、污水、农用物资进入土壤的重金属。
土壤中重金属积累的初期，不易被人们觉察和关注，属于潜在危害，但土壤一旦被重金属污染，就会造成土壤生态系统退化、植物难以生长等问题，很难彻底消除，所以土壤中重金属的污染问题比较突出。
土壤重金属污染物的迁移转化过程分为物理迁移、化学迁移、物理化学迁移和生物迁移。
其迁移转化是多种形式的错综结合。
[19-20]重金属进入土壤后，在土壤中发生累积，在一定条件下可向下迁移，污染地下水，对饮用水安全构成威胁；也可通过食物链将污染物从土壤转移到生物体中，并最终威胁人体健康[6]。
1重金属在大气中的迁移1.1汞在大气中的迁移无机汞盐通常有一价和二价2种存在形式，同时还可以形成有机汞化合物。
有些汞化合物基本上是无毒的，可以用作药物；而另一些化合物特别是有机汞，如甲基汞和二甲基汞等，毒性极强。
汞是煤中最易挥发的重金属元素之一，由于汞的剧毒性、积累性、在大气中停留时间长，Hg污染对人类健康和环境有明显危害，Hg及其化合物可通过呼吸道、皮肤和消化道等不同途径侵入人体，造成神经性中毒和深部组织病变[15]，所以，燃煤电厂烟气中的汞如果不能得到及时去除，将会对人类及环境造成极大的危害[12-13]。
郑楚光[11]在对燃煤痕量元素迁移转化机理及细微颗粒物中富集规律的研究中，应用量子化学从头计算QCISD的方法，对于Hg，选用Stevens基组;对于非金属元素Cl，H，O，N，选用6-311++G(3df，3pd)基组，优化得到反应途径上各稳定点(反应物、产物、过渡态和中间体)的几何构型。
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1、土壤胶体的吸附
金属离子性质的影响：阳离子价数↑，吸附↑；
离子半径大，水化半径小，吸附↑ 土壤胶体性质的影响：
有机胶体属无定形胶体，比表面大吸附容量一般比无机胶体大，吸 附容量为150-700cmol/kg，平均300-400cmol/kg 有机胶体对金属离子吸附的顺序为：Pb2+>Cu2+>Cd2+> Zn2+>Hg2+
第十三章 重金属在土壤环境中的迁移转化
土壤重金属污染 土壤植物系统中重金属的归趋
土壤环境容量
第一节 土壤重金属污染
一、概念
土壤重金属元 素的积累浓度
超过了作物需要 和耐受的程度
作物生长未受害
植物出现毒害
产品中某种重金 属含量超标，危 害人畜
二、主要元素 汞、镉、铅、铬、砷；-----生物毒性显著元素 锌、铜、镍；------必需元素
[AlMg2(OH)6]x[Mg3(Si4-xAlx)O10(OH)2]
SixAl y(OH)4x+3y
10-100 800-1200 1200-1500 200-400 200-400 100-150
10-20 600-800 600-800 70-1范围 高 中等 中等 大范围 中等 大范围 中等
环 境 科 学 与 工 程 专 业
Environmental Chemistry —Chemistry is all around us
主要参考书目
王晓蓉. 环境化学[M]. 南京大学出版社，1997 戴树桂. 环境化学[M]. 高教出版社，2006 刘绮. 环境化学[M]. 化学工业出版社，2004 赵美萍，邵敏. 环境化学[M]. 北京大学出版社，2005 邓南圣，吴峰. 环境化学教程[M]. 武汉大学出版社(第二版) ，2006 Valoon G.W., Duffy S.J. Environmental Chemistry: A global
2、配位作用 （1）形成配位离子发生迁移（使沉淀溶解） （2）夺取表面积累的金属（减弱土壤胶体的吸附） 作用大小取决于所形成配合物的可溶性
化学反应式
Hg2++H2O←→[HgOH]++H+ Hg2++3H2O←→[Hg(OH)3]-+H+ Hg2++Cl -←→[HgCl]+ Hg2++3Cl -←→[HgCl3]Hg2++4Cl -←→[HgCl4]2Hg2++3I -←→[HgI3]Hg2++4I -←→[HgI4]2Hg2++Br -←→[HgBr]+ Hg2++3Br -←→[HgBr3]-
（
2
）
0 -200 0 200 400 氧化还原电位(mv)
Ce(OH)4 → Ce3+ 可溶性↓
三、重金属元素在土壤—植物体系中的积累和迁移 1、主要取决于根的吸收
根细胞主要吸收可溶态与可交换态
pH条件对土壤中汞的沉淀-溶解过程的效应 1、土壤pH小于2.2时，土壤中汞主要呈溶解状态 2、土壤pH在2.2-3.8时，溶解态的Hg 2+可转化为HgOH+ 3、土壤pH在6.0时，反应向Hg(OH)2沉淀方向转化。
4、氧化还原反应 CdS→ CdSO4 可溶性↑
Cd
ppb
6
pH5
的
浓 度
4
pH8
无机胶体：胶体的结构、电荷密度分布
矿物 类型
化学分子式
CEC （cmol/k
g）
表面积 (×103m3/kg)
pH依 变电荷
胶体 活性
高岭石 蒙脱石 蛭石 云母 绿泥石 水铝英石
1:1 2:1 2:1 2:1 2:1:1 --
Al2Si2O5(OH)4 Nax[(Al2-xMgx)Si4O10(OH)2] Nax[Mg3(Si4-xAlx)O10(OH)2] Kx[Al2(Si4-xAlx)O10(OH)2]
HgI2(s)←→HgI20 lgKº= -4.55
lgKº
化学反应式
-3.04 -21.41 6.76 14.05 14.47 27.77 29.79 9.74 19.69
Hg2++4Br -←→[HgBr4]2Hg2++Br -+Cl -←→[HgBrCl]0 Hg2++Br -+I-←→[HgBrI] 0 Hg2++Br -+3I-←→[HgBrI3] 2Hg2++2Br -+2I-←→[HgBr2I2]2Hg2++3Br -+I-←→[HgBr3I]2Hg2++2S2O32-←→[Hg(S2O3)2] 2Hg2++2CNS-←→[Hg(CNS)2]0 Hg2++H2Y2-←→HgY2-+2H+
lgKº
20.96 15.93 21.05 28.19 26.35 24.08 29.91 16.14 21.83
3、沉淀溶解作用（结合环境Eh、pH等的变化）
（1）Eh 对于Cr、V：Eh↑，形成阴离子状态(酸根)，溶解性↑ 对于Fe、Mn：Eh↑，形成高价难溶化合物
（2）pH 酸度高，则金属离子浓度高
perspective [M]. Oxford University Press, 2000 Manahan, S.E. Environmental Chemistry[M]. Lewis publishers (第七
版), 1999
土壤环境化学篇
土壤是自然环境要素的重要组成之一，它是处在岩石 圈最外面的一层疏松的部分，具有支持植物和微生物生长 繁殖的能力，被称为土壤圈。土壤圈是处于大气圈、岩石 圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是联系有机界和无机 界的中心环节。它与地球的直径相比，只不过相当于一张 薄纸，但它是农业生产的基础，是人类生活的一项极其宝 贵的自然资源。土壤还具有同化和代谢外界进入土壤的物 质的能力，所以土壤又是保护环境的重要净化剂。这就是 土壤的两个重要的功能。
三、特点 （1）不能被微生物降解。
（2）可在土壤中不断积累。
（3）可被生物富集并通过食物链在人体积累，并最终危 害人体健康。 （4）可迁移到地表水、地下水。 （5）通过扬尘污染大气。
第二节 土壤—植物系统中重金属的归趋
一、主要归趋
1、积累在土壤表层 2、迁移至地表水或地下水 3、迁移至植物体
二、影响重金属在土壤表层积累的因素