土壤有机质对重金属污染的影响

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土壤pH和有机质含量对重金属可利用性的影响

196管理及其他M anagement and other土壤pH 和有机质含量对重金属可利用性的影响岳国辉（广西壮族自治区地质调查院，广西南宁 530000）摘要：研究表明，当前土壤的pH 值、有机质含量、微生物种类以及含量等因素都会对土壤的重金属生物可利用性造成影响。

本文介绍了研究重金属可利用性意义、影响因素与实例，以期加深人们对重金属可利用性影响因素的认识，在后续土壤污染治理的过程中能够制定针对性的解决方案，希望能够给读者带来启发。

关键词：土壤pH ；有机质含量；重金属可利用性中图分类号：TD167 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）09-0196-2收稿日期：2021-05作者简介：岳国辉，男，生于1988年，瑶族，福建福州人，本科，地球化学工程师，研究方向：广西土地质量地球化学评价，富硒土地调查，农用地及企业用地污染状况调查等。

当前土壤重金属污染已经成为一个热点环境问题，对重金属土壤污染加以治理也成为当前提升环境质量的重点内容。

重金属可利用性作为评判土壤重金属污染的一个重要指标，常常用来评价土壤的修复效果。

现阶段，为更好地保护人体健康人们可以参照地球化学，对重金属迁移、转化、分散、富集的具体情况加以分析，以便得出切实解决重金属污染问题的方法。

1 研究重金属可利用性的意义在过去的一段时间内，人们仅仅以土壤中重金属含量的高低判断土壤的污染情况，但随着时间的推移，人类活动释放的各种金属、非金属元素以及各种有机、无机化合物进入到自然地循环体系当中，并且会在自然条件下出现诸如溶解、氧化、还原、化学分解、生物化学分解、络合和整合等反应情况，单纯的重金属含量已经无法满足人们对重金属污染情况判定的具体需要，此时人们开始利用活动性、生物可利用性、毒性等化学与生物方式解释、预测环境中重金属的总量，明确物质的迁移转化规律，其中生物可利用性又可被称作生物有效性、生物可给性，并且其概念可以分成基于化学与基于生物学概念两种。

高山湖泊重金属污染的来源与分布规律分析

高山湖泊重金属污染的来源与分布规律分析高山湖泊是自然环境中的瑰宝，拥有独特而美丽的景观，然而，由于人类活动与自然因素的共同影响，一些高山湖泊正面临重金属污染的威胁。

本文将从高山湖泊重金属污染的来源和分布规律两个方面进行分析。

一、高山湖泊重金属污染的来源1. 工业排放工业活动是重金属污染的主要来源之一。

在一些位于高山地区的工业城市，许多金属加工、冶炼、制造等行业的废水和废气都会排放到周围的湖泊中。

这些废水和废气中含有高浓度的重金属物质，如铅、汞、铬等，对高山湖泊的水质造成严重破坏。

2. 农业活动农业活动也是高山湖泊重金属污染的重要来源之一。

在一些高山地区，土壤经过长期的农药和化肥施用，其中含有的铜、锌等重金属元素会随着降雨等水动力条件的变化进入湖泊中，污染水体。

3. 生活废弃物生活废弃物处理不当也是高山湖泊重金属污染的来源之一。

由于人口的不断增加以及旅游业的兴盛，高山地区的生活废弃物产生量也在不断增加。

如果这些废弃物没有经过妥善处理，其中的重金属物质就有可能进入湖泊，对水质产生负面影响。

二、高山湖泊重金属污染的分布规律1. 流域特征高山湖泊重金属污染的分布与流域特征密切相关。

在高山地区，湖泊主要依靠降水和冰雪融化水补给水量。

而降水和冰雪来自于大气中的气溶胶和降水过程中的湍流对流，它们携带着大量的微量元素，其中也包含重金属元素。

因此，降水和冰雪融化水是高山湖泊中重金属物质的主要来源之一。

2. 湖泊类型不同类型的高山湖泊对重金属污染的容忍度不同，其分布规律也存在差异。

例如，富营养化湖泊由于其较高的营养盐含量，更容易富集重金属物质。

而清澈的山区湖泊，在重金属物质经过生物吸收和沉积等作用后，其浓度较低。

3. 土壤特性土壤是高山湖泊重金属污染的重要媒介之一。

高山地区的土壤通常具有较强的固持重金属能力。

土壤中富含的有机质和矿物质能够捕捉和吸附重金属元素，减少其在水体中的迁移和扩散。

因此，土壤的特性对高山湖泊重金属污染的分布具有一定的影响。

土壤镉污染与防治综述

土壤镉污染与防治综述自本世纪20年代以来，随着电解锌生产的发展，镉的产量开始有明显的增加，同时由镉产生的污染随之而来，特别是自从60年代在日本的富山县神通川流域发现“骨痛病”从而确认土壤中的镉可以通过食物链传递进入人体并对人的健康产生危害以来，有关镉污染和毒害问题便引起了全世界的关注。

一、土壤的镉污染镉在地壳中的含量较少，平均为0.15×10-6(mg/kg)。

地球上没有单独的镉矿,常与锌共生,一般以Cds和CdCO3的形式存在于锌矿中。

正常土壤含镉ω(Cd)(即土壤镉的质量分数）0.03×10-6(mg/kg)，通常不超过1.0×10-6。

土壤镉污染是指人类活动将镉加入到土壤中，致使土壤中镉含量明显高于其自然北景值含量，造成生态环境和环境质量恶化。

外源镉进入土壤，造成土壤污染的途径：（1）冶炼、电渡、染料等工业废水未经处理，直接排放进入土壤。

即此工业废水直接进入江、河、湖泊后，随地下水运动进入土壤，和人类农业生产上污灌进入土壤。

（2）固体废弃物（污泥、垃圾等）直接排入土壤。

即作为基肥施用进入土壤。

（3）高含镉的农药和肥料的施用。

（4）大气沉降物等。

根据1995年7月，我国公布的土壤环境质量标准，确定如下：那么,镉造成土壤污染的临界值为W（cd）〉1.0×10-6mg/kg。

（一）镉在土壤中的行为及其影响镉在土壤中的形势包括：离子态、可交换态、吸附态、化学沉淀态和难溶络合态（或残留态）等，它们随环境条件的变动而互相转化，对植物起危害作用的主要是水溶态和交换态。

镉在土壤中的活性受土壤水份状况、温度、PH、CEC、DH及土壤中陪补阳离子的影响。

土壤对镉的吸附量随土水系统中的PH 的变化，可分为3个区域即PH<ZPC（ZPC为电荷零点）的低吸附量区，ZPC<PH<6.0的中等吸附区。

在此区域内，被吸附的镉中生物有效态镉量PH的升高而增加。

PH>6.0的强吸附与沉淀区，PH>6以上被吸附的镉中生物有效态镉量随PH升高而降低，水溶态镉随石灰用量增加而急剧减少，PH>7.5时94%以上的水溶态进入土壤,且PH>7.5时镉主要以粘土矿物和氧化物结合态及残留态形式存在,其是导致镉毒性降低的主要原因。

土壤质地、pH、有机质含量对镉存在形态的影响及其机理研究

土壤质地、pH、有机质含量对镉存在形态的影响及其机理研究叶俊文;金耀铭;李兴杰;奥岩松【摘要】在不同土壤质地、pH、有机质含量条件下,研究镉可交换态含量随时间的变化规律.结果表明,镉添加进土壤后,经过40～60 d可被土壤吸附和固定,并进入稳定状态.随着土壤粘粒占比的增大,土壤中镉可交换态含量显著降低;随着土壤pH 的升高,土壤中镉可交换态含量总体呈降低趋势;随着有机质含量的增大,土壤中镉可交换态含量显著降低.【期刊名称】《上海交通大学学报（农业科学版）》【年(卷),期】2019(037)003【总页数】5页(P29-33)【关键词】镉;形态变化;土壤质地;pH;有机质【作者】叶俊文;金耀铭;李兴杰;奥岩松【作者单位】上海交通大学农业与生物学院,上海200240;上海市青浦区金泽镇农业综合服务中心,上海201718;上海交通大学农业与生物学院,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】X131.3随着人类生活与生产方式的改变,土壤重金属污染已成为危害人类健康的重要环境问题[1-2]。

其中,镉是一种对环境具有较大危害,并且对生物本身而言是非必需的元素。

它在环境中具有移动迅速,化学活性和生物毒性强等特性,容易被植物吸收并在植物体内累积,产生毒害作用,最终通过食物链进入人体从而影响人类健康[3-4]。

在植物吸收和富集镉的过程中,由于镉在土壤中的存在形态不同,植物对其吸收效果也不同。

Tessier将土壤中重金属的存在形态分为可交换态、碳酸盐态、铁锰氧化物吸附态、有机物结合态、残渣态5种[5],其中可交换态易于被植物吸收,可作为衡量重金属生物有效性的重要指标[6],因此,研究镉可交换态的变化规律具有重要的实践意义。

研究表明,土壤中镉可交换态含量受到土壤pH值、有机质含量、土壤质地、含盐量、微生物代谢活动、生长植物种类等多种因素的影响[7-8],其中土壤质地、pH、有机质含量是影响镉可交换态含量的重要因素,目前,对各土壤因素与镉可交换态含量之间关系的研究已经开展并取得一定的成果[9-10]。

土壤有机质对土壤重金属积累、有效性及形态的影响

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重金属形态的影响，以期为土壤重金属污染的生态过程及其修复技术研究提供指导．

土壤重金属之间的关系

土壤重金属之间的关系
土壤中的重金属元素与营养元素和有机质之间存在相互关系。

营养元素的含量会影响重金属元素的活性。

营养元素含量越高，越有可能形成重金属营养钝化物，从而降低重金属元素的活性。

同时，土壤有机质的含量也会影响重金属的形态和含量。

土壤中的有机质主要由二聚体、三聚体、活性有机碱和复合离子组成，其中二聚体和三聚体能结合重金属，起到降低重金属元素毒性的作用。

此外，土壤对重金属的缓冲作用也是土壤的一个重要性能，是土壤中各种相互作用的综合表现。

土壤的缓冲性能与土壤的组成和性质有关，同时又受到土壤pH、温度等因素的影响。

同样量的有害元素进入土壤，由于土壤缓冲性能的不同，影响到元素在土壤固相上和土壤溶液中的分配，直接关系到该元素在土壤中的环境行为和对生物的危害效应。

因此，土壤中重金属元素与营养元素和有机质之间存在相互关系，这些关系会影响重金属在土壤中的活性、形态、含量以及其在土壤中的环境行为和对生物的危害效应。

土壤有机质与重金属的作用

有机质与重金属离子的作用我们已经知道，土壤腐殖物质含有多种功能基，这些功能基对重金属离子有较强络合和富集的能力。

土壤有机质与重金属离子的络合作用对土壤和水体中重金属离子的固定和迁移有极其重要的影响。

各种功能基对金属离子的亲和力为：如果腐殖质中活性功能基（—COOH、酚—OH、醇—OH等）的空间排列适当，那么可以通过取代阳离子水化圈中的一些水分子与金属离子结合形成的螯合复合体。

两个以上功能基（如羧基）与金属离子螯合，形成环状结构的络合物，称为螯合物。

胡敏酸与金属离子的键合总容量大约在200~600umol/g，大约33%是由于阳离子在复合位置上的固定，主要的复合位置是羧基和酚基。

腐殖质—金属离子复合体的稳定常数反映了金属离子与邮寄配位体之间的亲和力，对重金属环境行为的了解有重要价值。

一般金属—富啡酸复合体条件稳定常数的排列次序为：Fe3+>Al3+>Cu2+>Ni2+>Co2+>Pb2+>Ca2+>Zn2+>Mn2+>Mg2+，其中稳定常数在pH5.0时比pH3.5时稍大，这主要是由于羧基等功能基在较高pH条件下有较高的离解度。

在低pH时，由于H+与金属离子一起竞争配位体的吸附位，腐殖酸络合的金属离子较少。

金属离子与胡敏酸之间形成的复合体极有可能是不移动的。

重金属离子的存在形态也受腐殖物质的络合作用和氧化还原作用的影响。

胡敏酸可作为还原剂将有毒的Cr6+还原为Cr3+。

作为Lewis硬酸，Cr3+能与胡敏酸上的羧基形成稳定的复合体，从而限制动植物对其的吸收性。

腐殖物质还能将V5+还原为V4+、Hg2+还原为Hg、Fe3+还原为Fe2+、U6+还原为U4+。

此外，腐殖物质还能催化Fe3+变成Fe2+的光致还原反应。

腐殖酸对无机矿物也有一定的溶解作用。

胡敏酸对方铅矿（PbS）、软锰矿（MnO2）、方解石（CaCO3）和孔雀石（Cu2（OH）2CO3）的溶解程度比对硅酸盐矿物大。

环境土壤中重金属污染的迁移与去除机理研究

环境土壤中重金属污染的迁移与去除机理研究引言近年来，环境问题已成为全球范围内的热点之一。

其中，土壤重金属污染对人类健康和生态系统造成了严重威胁。

为了有效应对这一问题，科学家们进行了大量的研究来探究环境土壤中重金属的迁移和去除机理。

本文将按照类别划分章节，分别介绍土壤中重金属迁移机理和去除机理的研究进展。

一、土壤中重金属迁移机理1.1 土壤-水界面的重金属迁移土壤-水界面是土壤中重金属迁移的重要路径。

研究表明，土壤中重金属离子在土壤孔隙水中以溶解态存在。

重金属的迁移主要受土壤颗粒的物理和化学特性、重金属离子的配位化学和离子交换等因素的影响。

了解这些影响因素，可以针对性地制定控制重金属迁移的策略。

1.2 土壤有机质的影响土壤有机质是土壤中的重要组成部分，对重金属的迁移具有重要影响。

有机质内的功能官能团可与重金属形成络合物，并降低重金属在土壤中的迁移性。

此外，有机质对土壤颗粒的表面性质和土壤结构也有影响，从而进一步影响了重金属迁移的速率和途径。

1.3 重金属迁移的微生物作用土壤微生物在土壤中重金属迁移中发挥重要角色。

某些微生物可以通过形成胞内沉淀物、产生有机酸和还原等方式，影响土壤中重金属的迁移。

此外，微生物还可以作为固定器来稳定土壤中的重金属，从而减少其在环境中的迁移。

二、土壤中重金属去除机理的研究2.1 土壤中重金属的吸附与沉淀土壤中重金属的吸附和沉淀是主要的去除机理之一。

研究发现，土壤中的粘土矿物和铁锰氧化物等颗粒表面具有丰富的吸附位置，可与重金属形成络合物，使其从溶液中脱除。

此外，重金属的沉淀作用也是通过与土壤中的某些成分结合，形成难溶沉淀物而去除。

2.2 土壤中重金属的离子交换离子交换是土壤中重金属去除的重要机制之一。

土壤中的离子交换反应可以通过添加特定离子来诱发，从而使土壤中的重金属与其形成络合物，并降低其迁移性。

这种机制在土壤修复和土壤污染治理中得到了广泛应用。

2.3 生物去除技术生物去除技术是一种新兴的土壤重金属修复方法。

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土壤有机质对重金属的影响
1、有机质含量与重金属积累一般情况下，土壤有机质本身并不含重金属，因此，土壤有机质含量的增加并未增加土壤重金属的输入；但由于土壤有机质可参与土壤重金属的络合与螯合作用，可影响重金属的迁移转化过程，进而影响土壤重金属的积累．因此，土壤有机质含量与土壤重金属积累有着密切的关系。同时，土壤有机质对土壤重金属积累的影响也与不同区域土壤本身的性质、土壤重金属的种类和含量有关。
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土壤有机质对重金属的影响
3、土壤有机质含量对重金属形态的影响
土壤有机质的显著特征之一就是能与金属离子形成具有不同化学和生物学稳定性的物质，从而影响重金属各形态的含量及其比例，并使土壤不同形态重金属之间发生相互转化．
土壤有机质对重金属的影响
王浩等研究了有机质积累对污染土壤重金属释放潜力的影响，结果表明：土壤有机质积累显著地增加了有机质结合态重金属的比例，降低了氧化物结合态和残渣态重金属的比例；当有机质加入量很高时，交换态重金属的比例降低，而碳酸盐结合态的比例无明显变化．可见，土壤有机质可显著影响土壤重金属的化学形态，随着有机质含量的增加，有机物结合态重金属含量也会增加，铁锰氧化物结合态和交换态重金属含量有明显减少，而碳酸盐结合态与残渣态的含量变化不显著
未来展望
在全球污染日益严重的今天，土壤作为人类赖以生存的媒介，他的“保养”对于人类至关重要。土壤中有机质的含量和组成对土壤重金属的化学行为、生物有效性和环境效应可产生重要影响，这已成为无可争议的事实．但土壤有机质对土壤重金属有效性的研究结果仍存在较大的分歧；虽然多数研究结果认为土壤有机质含量的增加可增加土壤有机物结合态重金属含量，但土壤重金属其他形态的变化仍不十分明确；土壤有机质组分的变化对土壤有效态重金属含量及土壤重金属形态变化的影响研究尚待深入
土壤重金属的形态
土壤重金属可与土壤矿物质、有机物及微生物发生多种物理、化学和生物作用，从而使重金属在土壤中表现出不同的赋存状态，土壤重金属形态常被认为是决定土壤重金属生物有效性及其环境行为的关键．现阶段对于土壤重金属形态的分级研究，主要是基于不同提取剂对土壤重金属的连续提取。
土壤重金属的形态
土壤有机质对重金属的影响
2、土壤有机质含量与土壤重金属的有效性
Lindsay、Norvell和Williams等的研究表明，土壤中金属元素有效态含量及其相对有效性(RA) 能较好地反映土壤金属元素的环境效应． Kirkham等则认为，土壤有机质含量是影响土壤重金属有效性最重要的因素之一．在重金属污染的土壤中，土壤有机质含量对土壤重金属元素有效态含量有着重要影响．许多研究表明，土壤有机质含量与土壤有效态重金属含量大多呈显著正相关。
土壤有机质对重金属的影响
4、土壤有机质组分对土壤重金属形态的影响溶解性有机质（DOM）可以通过与土壤重金属离子和有机物之间的离子交换、吸附、氧化还原等反应，改变重金属活性、迁移规律、生物毒性及空间分布。
土壤有机质对重金属的影响
田兆君等针对铅锌矿污染土壤中POM对重金属的富集进行研究，表明Pb、Zn、Cu、Cd等4种重金属在POM中都有显著的富集，且在不同土壤类型中的富集程度有所不同．4种重金属在POM中的富集程度随着POM粒级的减小而增加，这可能是由于小粒级的POM的表面积比大粒级的大所造成的。
土壤重金属的转化
土壤重金属转化机制和环境效应受成土母质、土壤性质、土地利用方式等多种因素的影响，其中土壤重金属与土壤有机质的关系倍受关注．土壤固定重金属的主要组分除土壤粘粒矿物、氧化物外，还有土壤有机物质。
土壤重金属的转化
土壤有机质不仅影响土壤重金属的积累，而且能与重金属元素形成络合物，影响各形态重金属的迁移转化，进而影响土壤重金属的有效性．因此，对土壤有机质与重金属之间的相互关系的研究，有利于加深对土壤重金属在环境中的迁移转化行为及其环境效应等科学问题的理解，也对指导防治和修复土壤重金属污染具有重要的现实意义．
众多的土壤重金属形态分级方法中，代表性的土壤重金属形态分析方法是由Tessier等人于1979年提出的5步连续提取法，简称Tessier法，将土壤中重金属元素的赋存形态分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态．在以上形态分级的基础上，根据其生物有效性的不同，可以分为易利用态(水溶态和交换态)、中等可利用态(碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态)和惰性态(残渣态)3类．
土壤有机质对重金属污染的影响
XXX
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Contents
1
2 3
总括
土壤重金属的形态
土壤重金属的转化

4
5
土壤有机质对重金属的影响
未来展望
总括
随着工业化和城市化的推进，土壤重金属污染已成为影响农业生产、威胁食品安全的重要环境问题之一．由于重金属具有毒性、不被生物降解、在土壤中积累，并可通过食物链危害人体健康，故土壤重金属污染是当前备受关注的环境问题，也是我国“十一五”期间凸显的重大环境问题．在十八大召开之后，党中央将“生态文明建设”提到又一个战略高度。这不失为研究资源环境的我们提供了一个更加广阔的平台。土壤重金属积累规律及其生态过程的研究，理论上，是阐明重金属在土壤生态系统中迁移转化规律的需要；实践上，是实施食品安全工程的基础，并可为农产品产地环境安全建设提供科学指导。