重金属在土壤-植物体系中的
重金属污染对土壤环境与农作物的影响
重金属污染对土壤环境与农作物的影响在现代工业发展中，重金属污染已成为不可忽视的环境问题。
重金属因其化学稳定性和毒性对环境和生物具有潜在的危害。
尤其是在农业生产中，重金属污染对土壤环境和农作物产量及质量产生着显著的影响。
首先，重金属污染会对土壤环境产生长期的影响。
重金属在土壤中积累的速度比较缓慢，但一旦进入土壤，很难被分解和移动，造成积累现象。
这种长期积累会导致土壤环境的质量下降，影响土壤的肥力和生态功能。
例如，镉和铅在土壤中积累过多会抑制土壤微生物的活性，破坏土壤的有机质分解能力，导致土壤酸化和结构松软，极大地限制了土壤的利用价值。
其次，重金属污染对农作物产量和质量有直接影响。
农作物生长过程中，重金属可以通过土壤被吸收进入植物体内，进而进入人类食物链。
重金属在植物体内的积累会影响植物的生长和发育，导致农作物产量减少。
同时，重金属对农作物的毒性也会导致农产品的质量下降。
例如，过量吸收的镉会在稻谷中积累，使其含镉量超标，对人体健康产生慢性危害，例如引发骨质疏松症等疾病。
要解决重金属污染对土壤环境和农作物的影响，需要采取一系列综合性措施。
首先，加强监测和评估工作，及时发现和控制重金属污染源。
利用先进的检测技术和监测装置，对重金属污染进行实时监测，及早发现问题，采取相应的治理措施。
其次，加强农业管理，提高土壤质量和生态功能。
采取科学合理的施肥技术，合理利用有机肥料，增加土壤的有效养分含量，提高农作物的生长能力。
此外，推广绿色农业和循环农业模式，减少化学农药和化学肥料的使用，降低对土壤环境的污染。
此外，也需要加强对农产品的安全监管。
建立健全的重金属污染防控体系，确保农产品的质量安全。
加强对农产品的采样和检测，加大力度打击和处罚偷工减料、虚报和销售含重金属超标农产品的行为。
综上所述，重金属污染对土壤环境与农作物产量和质量产生着显著的影响。
为了解决这一问题，我们需要加强对重金属污染的监测和防控，改善农业管理方式，推广绿色农业模式，并加强农产品的安全监管。
环境化学知识点梳理-参考模板
1影响重金属在土壤—植物体系中迁移的因素土壤的理化性质（PH，土壤质地，土壤的氧化还原电位，土壤中有机质含量）重金属的种类、浓度及在土壤中的存在形态,植物的种类、生长发育期（4）复合污染（5）施肥2生物富集biologicaNTRATION:指生物通过对环境（水、土壤、大气）中某种元素或难降解的物质的积累，使其在集体内的浓度超过周围环境中浓度的现象。
条件：1、污染物在环境中较稳定2生物能吸收3不易被生物转化分解的3生物放大biomagification:指在同一食物链上的高营养级生物，通过吞食低营养级生物蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象4生物积累;生物从周围环境（水、土壤，大气）和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象5多氯联苯（PCBs）在环境中的迁移和转化：光化学分解和生物转化6持久性有机物污染物为什么能够进行远距离传输1、持久性有机污染物（POPs）具有挥发性和半挥发性有机物,易于挥发至大气中,随大气进行传输2.POPs具有稳定性（或称为持久性）,能在环境中长时间存在而不发生降解正是由于其挥发性强流动性大,并且持久性强,导致其能能在环境中持续存在并远距离传播. 7全称是Pharmaceutical and Personal Care Products，简称PPCPs药物及个人护理品:PPCPs 作为一种新兴污染物日益受到人们的关注。
PPCPs种类繁杂，包括各类抗生素、人工合成麝香、止痛药、降压药、避孕药、催眠药、减肥药、发胶、染发剂和杀菌剂等。
许多PPCPs 组分具有较强的生物活性、旋光性和极性，大都以痕量浓度存在于环境中。
兽类医药、农用医药、人类服用医药以及化妆品的使用是其导入环境的主要方式。
由于该类物质在被去除的同时也在源源不断地被引入到环境中，人们还将其称为“伪持续性”污染物。
城市污水是一种重要的资源，其处理的好坏将直接影响到人体的健康和受纳水体的水质。
第四章 第二三节_重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制_and_4.3_土壤中农药的迁移转化
• 另一降解途径是光解.
化学与材料科学系
p-p’DDT的光解
Cl
Cl
p,p’-DDT
Cl
Cl
Cl
吸收290-310nm的紫外光
Cl Cl
H Cl Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
p,p’-DDE
p,p’-DDD
(ClC6H4)2C=O p,p’-二氯二苯基甲酮
深垂直分布递减，这是由于进入土壤的铜被表层 土壤的粘土矿物吸附，同时，表层土壤的有机质 与铜结合形成螯合物。 • 在植物各部分的积累分布：根>茎、叶>果实。
化学与材料科学系
铅-lead
• 来源：冶炼废水、废渣，汽车尾气 • 主要以Pb(OH)2、PbCO3、PbSO4存在，Ksp小 • 有效性受pH影响很大，土壤的pH增加，使铅
• 还可以通过形成跨根际的氧化还原电位梯度和 pH梯度等来抑制对重金属的吸收。
化学与材料科学系
2.重金属与植物的细胞壁结合
• 研究结果表明：细胞壁中的金属大部分以离子形 式存在或与细胞壁中的纤维素、木质素结合；
• 由于金属离子被局限的细胞壁上，而不能进入细 胞质影响细胞内的代谢活动，使植物对重金属表 现出耐性；
• 土壤背景值就是指在未受污染的情况下，天然土 壤中的金属元素的基线含量。
化学与材料科学系
重金属污染土壤的特点：
1.重金属不被土壤微生物降解，可在土壤中不 断积累，也可以为生物所富集，并通过食物链 在人体内积累，危害人体健康。 2.重金属一旦进入土壤就很难予以彻底的清除。
化学与材料科学系
重金属在土壤-植物系统的迁移
化学与材料科学系
环境化学填空选择题
5、大气颗粒物的去除与颗粒物的粒度 化学组成 和 性质 有关，去除方式有第一章绪论、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 2、五十年代日本出现的痛痛病是由 _ A 污染水体后引起的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 2+ h νNO + O （2）HNO 2 + h νHO + NO 或HNO 2 + h ν H + NO 2（3）HNO 3 + h νHO + NO 2 （4）H 2CO + h νH + HCO 或 H 2CO + h ν H 2 + CO （5）CH 3X + h ν CH 3 + X 2、大气中的 NO 2可以转化成 HNO 3 、 NO 3和 HNO 3 等物质。
3、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 3 的反应机理如下：CH 2（O 3）CH 2O 3 + CH 2 == CH 2H 2CO+H 2COO干沉降和湿沉降两种。
6、制冷剂氯氟烃破坏臭氧层的反应机制是：CFmCln + hv CFmCln-1 + ClCl + O3 O2 + ClOClO +O O2 + Cl7、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。
环境化学第二版课后题详解(第4、5章)
(辛硫磷）
(C2H 5O)2P ON C
（2）有机磷农药的生物降解 有机磷农药在土壤中被微生物降解是它们转化的另一条重要途径。化学农药对土壤微 生物有抑制作用。 同时， 土壤微生物也会利用有机农药为能源， 在体内酶或分泌酶的作用下， 使农药发生降解作用，彻底分解为 CO2 和 H2O。如马拉硫磷可能被两种土壤微生物——绿 色木霉和假单胞菌——以不同方式降解，其反应如下：
阳离子交换吸附作用原理：以离子价为为依据，受质量作用定律支配，土壤胶体吸附的阳离 子与土壤溶液中的阳离子进行等价交换。 阳离子交换吸附作用特点：1 离子电荷数越高，阳离子交换能力越强。 2 同价离子中，离子半径越大，水化离子半径就越小，因而具有 较强的交换能力。 3 土 壤 中 一 些 常 见 阳 离 子 的 交 换 能 力 顺 序 ： Fe3+＞Al3+＞H+＞Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Mg2+＞Cs+＞Rb+＞NH
3.土壤的缓冲作用有哪几种？举例说明其作用原理。
土壤溶液的缓冲作用，土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐植酸和其他有机酸等弱酸及其 盐类，构成了一个良好的缓冲体系，对酸碱具有缓冲作用。 举例：当向土壤加入盐酸时，土壤溶液中的碳酸钠与其作用生成氯化钠和碳酸，抑制了酸度 的提高。 NaCO3+2HCl=2NaCl+H2CO3 土壤的缓冲作用， 土壤胶体吸附有各种阳离子， 其中盐基离子和氢离子分别对酸和碱起缓冲 作用。
②光降解：有机磷农药可发生光降解反应，如辛硫磷在 253.7nm 的紫外光照射 30h 下，光解 产物如下：
O (C2H5O)2P SN O S (C2H5O)2P CN (C2H5O)2P O
CN C （辛硫磷感光异构体）
武汉科技大学考研试卷及参考答案804 环境化学-2016(B卷)
∴总碱度 2= 总碱度 1+2χ=1.6mmol·L-1+2χ
∵CT2=总碱度 2×α2 2.736+χ=（1.6+2χ）×1.018
∴χ=1.07 mmol·L-1 即需加入 1.07 mmol·L-1 的碳酸钠。 （2）∵在加 NaOH 前后总碱度不变
∴α总碱度 1=α总碱度 2
总碱度
2=
1总碱度1 2
4. 水中取出深层水，pH=7.0，含溶解氧浓度为 0.32mg/L ，请计算 pE 和 Eh。（已
知
KH
＝ 1.26
× 10-8mol/(L
· Pa)
；
1 4
O2
H
e
A≡
1 2
H2O
， pE0=20.75
；
1atm=1.013×10-5 Pa)
第2页共3页
第3页共3页
二 O 一六年招收硕士研究生入学考试试题 B 卷
4. 向 某 一 含 碳 酸 的 水 体 加 入 重 碳 酸 盐 ， 总 酸 度 _______ 、 无 机 酸 度 _______ 、 CO2 酸 度 _______ 、 总 碱 度 _______ 、 酚 酞 碱 度 _______ 。
5. 环境污染物按污染物的性质可分为化学污染物、_______和_______。 6. 重金属在土壤－植物系统中的迁移过程与重金属的________、 土壤的 ________及_________有关。
∵碱度的增加量就是加入的碱量 ∴加入的 NaOH 碱量=总碱度 2-总碱度 1=2.69-1.6=1.09 mmol·L-1 即需加入 1.09 mmol·L-1NaOH。
3. 解：H2S→H++HS- Ka1=［H+］［HS-］/［H2S］ ［HS-］= Ka1［H2S］/［H+］
镉污染,环境化学
一、影响重金属在土壤—植物体系中迁移的理化性质（一）pHpH的大小显著影响土壤中重金属离子的存在形态和土壤对重金属的吸附量。
由于土壤胶体一般带负电荷，而重金属在土壤中大多以阳离子形式存在，因此，一般来说，土壤pH越低，H+越多，重金属被解吸得越多，其活动性就越强，从而加大了土壤中重金属向生物体内迁移的数量。
如pH=4时，土壤中镉的溶出率超过50%；当pH达到7.5时，镉就很难溶出；pH>7.5时，94%以上的水溶态镉进入土壤中，这时的镉主要以粘土矿物和氧化物结合态及残留态形式存在。
Cd(OH)2 = Cd2+ + 2OH-（Ksp = 2.0×10-14）[Cd2+][OH-]2 = 2.0×10-14[Cd2+] = 2.0×10-14/ 1.0×10-14/ [H+]2log[Cd2+] = 14.3–2pH因此，[Cd2+] 随pH 值的升高而减少.反之，pH 值下降时土壤中重金属就溶解出来，这就是酸性土壤作物受害的原因。
但对部分主要以阴离子状态存在的重金属来说，则正好相反。
（二）土壤质地土壤质地影响着颗粒对重金属的吸附，一般来说，质地粘重的土壤对重金属的吸附能力强，降低了重金属的迁移转化能力。
如小麦盆栽试验结果表明，随着土壤质地的改变，即从砂壤→轻壤→中壤→重壤→粘土，麦粒对汞的吸收率呈规律性减少。
（三）土壤的氧化还原电位土壤的氧化还原电位影响重金属的存在形态，从而影响重金属化学行为，迁移能力及对生物的有效性。
一般来说，在还原条件下，很多种金属易产生难溶的硫化物，而在氧化条件下，溶解态和交换态含量增加。
但以阴离子状态存在的砷的情况正好相反。
对某些重金属来说，在不同的氧化还原条件下，不同价态的化合物的溶解性和毒性显著不同。
以镉为例，CdS是难溶物质，但在氧化条件下CdSO4的溶解度要大很多。
而实验发现镉对水稻生长的抑制与镉的溶解度有关。
（四）土壤中有机质含量土壤中有机质含量影响土粒对重金属的吸附能力和重金属的存在状态，有机质含量较高的土壤对重金属的吸附能力高于有机质低的土壤。
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8090。
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2、五十年代日本出现的痛痛病是由_污染水体后引起的A B C D3、五十年代日本出现的水俣病是由污染水体后引起的A B C D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）2+ hν + O（2）2 + hν + 或2 + hν H + 2（3）3 + hν + 2（4）H2+ hν H + 或H2+ hν H2 +（5）3X + hν 3+ X2、大气中的2可以转化成3、3和3等物质。
3、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O3的反应机理如下：(O3)22O3 + 22H225、大气颗粒物的去除与颗粒物的粒度、化学组成和性质有关，去除方式有干沉降和湿沉降两种。
6、制冷剂氯氟烃破坏臭氧层的反应机制是：+ 1 ++ O3O2 +O2 +7、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。
8、大气颗粒物的三模态为爱根核模、积聚模、_粗粒子模。
9、大气中最重要的自由基为。
10、能引起温室效应的气体主要有2_、4、、_氯氟烃等。
11、11和1211的分子式分别为3和2。
12、大气的扩散能力主要受风和湍流的影响。
13、大气颗粒物按粒径大小可分为_总悬浮颗粒物、_飘尘_、降尘、可吸入颗粒物。
14、根据温度垂直分布可将大气圈分为对流层、平流层、中间层_、热层和逸散层。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.重金属在土壤剖面中的迁移转化规律
a. 大部分重金属被土壤颗粒吸附； b. 遵循垂直分布规律，可耕层是重金属的富集区； c. 重金属有向根际土壤迁移的趋势。
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
影响重金属在土壤-植物系统迁移的因素
影响因素 金属种类、浓 度、存在形态 植物的种类、 生长发育期 复合污 染
土壤理化性质
施肥
pH
质地
氧化还原电位
有机质含量
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
重金属在土壤-植物系统的迁移转化规律
1.植物对土壤重金属的富集规律
重金属污染土壤的特点：
•
重金属不被土壤微生物降解，可在土壤中不断积累， 也可以为生物所富集，并通过食物链在人体内积累， 危害人体健康。
•
重金属一旦进入土壤就很难予以彻底的清除。
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
重金属在土壤-植物系统的迁移
• 重金属通过质流、扩散、截获到达 植物根部。 • 植物通过主动吸收、被动吸收等方 式吸收重金属。 • 重金属通过木质部和韧皮部向地上 部运输。 • 植物对污染物吸收受到土壤性质、 植物种类、污染物形态的影响。
•
重金属是土壤原有的构成元素，有些是植物、动物和人必 需的营养元素。如Zn、Cu、Mo、Fe、Hg等，但由于含 量的不同，可导致不同的效应，如果含量和有效性太低生
物会表现缺乏症状，但过量就会造成污染事件。
•
土壤背景值就是指在未受污染的情况下，天然土壤中的金
属元素的基线含量。
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
锌-Zinc
• 锌是植物、动物和人类必需的营养元素 • 在还原条件下易形成ZnS • 在碱性条件下易形成Zn(OH)2沉淀 • 酸性土壤溶液中离子态含量高 2ppm
• 对土壤pH非常敏感
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
主要重金属在土壤中的累积和迁移转化
汞－Mercury
•
三种价态随着pH和Eh变化而转化，HgS是还原状态下的主 要形态
来源：冶炼废水、废渣，汽车尾气
主要以Pb(OH)2、PbCO3、PbSO4存在，Ksp小
有效性受pH影响很大，土壤的pH增加，使铅的可溶性和 移动性降低，从而影响植物对铅的吸收。 很难迁移、植物吸收后积累于根部 藓类植物被确定为铅污染和积累的指示植物
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
主要重金属在土壤中的累积和迁移转化
•
土壤的粘土矿物和有机质对汞有强烈的吸附作用，因此汞
进入土壤后，大部分被土壤吸附或固定，因此汞容易在表 层积累。
• •
汞在厌氧微生物作用下可甲基化，毒性增大。 植物对汞的吸收和积累与汞的形态有关。
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
主要重金属在土壤中的累积和迁移转化
植 物 对 重 金 属 产 生 耐 性 的 机 制
• 污染土壤中的铜主要在表层积累，并沿土壤的纵深垂直分
布递减，这是由于进入土壤的铜被表层土壤的粘土矿物吸 附，同时，表层土壤的有机质与铜结合形成螯合物。 • 在植物各部分的积累分布：根>茎、叶>果实。
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
主要重金属在土壤中的累积和迁移转化
铅-lead
• • • • •
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
酶系统的作用
•
耐性植物中的几种酶的活性在重金属含量增加时仍能
维持正常水平；
•
同时还可以激发另外一些酶，从而使耐性植物在受重
金属污染时保持正常的代谢。
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
形成重金属硫蛋白或植物络合素
•
1957年发现，在马的肾脏中发现金属硫蛋白（ MT ），能
1.植物根系的作用
2.重金属与植物的细胞壁结合 3.酶系统的作用
4.形成重金属硫蛋白或植物络合素
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
植物根系的作用
•
Hale Waihona Puke 植物根系通过改变根际化学性状、原生质泌溢等作用
限制重金属离子跨膜吸收。还可以通过形成跨根际的 氧化还原电位梯度和pH梯度等来抑制对重金属的吸收
•
已经证实，某些植物对重金属离子的吸收能力的降低 可以通过根际分泌螯合剂而减少重金属的跨膜吸收
• • • • •
来源：炼锌工业的副产品； 旱地石灰性土壤中多以CdCO3、Cd(OH) 2存在； 在水田中主要CdS存在； 镉的吸附跟土壤胶体的性质有关。
镉不是人体的必需元素。
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
主要重金属在土壤中的累积和迁移转化 铜－Copper
• 铜是各种生物的必需微量元素； • Cu2+容易与腐质酸的羧基和羟基发生螯合；
合成MT的细胞对重金属有明显的抗性， MT是动物及人体 最重要的重金属解毒剂 。
•
后来，在植物中发现类MT或植物络合素。其作用是与进 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，降低金属离子的活性，从而减轻或解 除其毒害作用。
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
主讲人：任颖
主要内容
影响重金属在土壤-植物体系中的迁移 的因素
重金属在土壤-植物
体系中的迁移及其 机制
重金属在土壤-植物体系中的迁移转化 规律 主要重金属在土壤中的积累和迁移转化 植物对重金属污染产生耐性的几种机制
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
土壤的重金属污染
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
重金属与植物细胞壁的结合
•
研究结果表明：细胞壁中的金属大部分以离子形式存 在或与细胞壁中的纤维素、木质素结合；
•
• •
由于金属离子被局限的细胞壁上，而不能进入细胞质 影响细胞内的代谢活动，使植物对重金属表现出耐性；
不同植物的细胞壁对金属离子的结合能力是不同的； 细胞壁对金属离子的固定作用不是一个普遍耐性机制。 即：不是所有的耐性植物都表现为将金属离子固定在 细胞壁上。
3.土壤对重金属离子的吸附固定原理
a. 与胶体种类：氧化锰> 有机质> 氧化铁> 伊利石> 蒙脱石> 高岭石； b. 与金属离子的种类：价态越高，电荷越多，越易吸附； 同等价态，离子半径越大，水合半径相对越小，越易吸附。
重金属在土壤-植物体系中的迁移及其机制
主要重金属在土壤中的累积和迁移转化
镉－Cadmium