砷在水体和土壤中迁移转化规律的共性与个性
土壤砷基本原理
土壤砷基本原理什么是土壤砷？土壤砷指的是土壤中存在的砷元素。
砷是一种常见的地壳元素，存在于土壤中。
它的存在形式可以是无机砷或有机砷。
无机砷和有机砷的区别1.无机砷：无机砷是指砷以无机形式存在于土壤中，如砷酸盐和砷化物等。
无机砷通常与土壤颗粒结合，并以离子形式存在。
2.有机砷：有机砷是指砷以有机形式存在于土壤中，如有机砷酸盐和有机砷化合物等。
有机砷通常与有机质颗粒结合。
土壤砷的来源土壤砷的来源多种多样，主要包括以下几个方面： 1. 天然来源：地壳中存在着一定量的砷元素，地球内部的地壳活动、火山喷发、地下水溶解矿物等都会使天然砷释放到土壤中。
2. 人为来源：人类活动也是土壤砷的重要来源，如农药、燃煤、工业废料排放等都会导致土壤中砷元素的增加。
土壤砷对环境和生物的影响土壤砷对环境和生物有着重要的影响： 1. 环境影响：土壤砷的存在会对土壤的物理、化学和生物性质产生影响，砷元素的富集会导致土壤毒性的增加，影响土壤的生态功能。
2. 生物影响：土壤砷的富集会对土壤中的微生物、植物和动物产生毒害作用，对生物多样性和生态平衡产生不良影响。
土壤砷的迁移和转化过程土壤砷的迁移和转化过程包括以下几个方面： 1. 吸附和解吸：砷元素在土壤颗粒表面具有较强的吸附性，但同时也可通过解吸作用释放到土壤溶液中。
2. 迁移：土壤中的砷元素可以通过水分的迁移向下逐渐淋洗至地下水中，从而影响地下水水质。
3. 转化：土壤中的砷元素还会通过微生物的作用而发生转化，如还原、氧化、甲基化等反应。
土壤砷的分析方法为了准确检测土壤中的砷含量，科学家们发展了一系列的分析方法： 1. 原子吸收光谱法：原子吸收光谱法是最常用的砷分析方法之一，它能够准确测定土壤中砷的含量。
2. X射线荧光光谱法：X射线荧光光谱法利用砷元素的荧光发射特性进行分析，具有快速、无损伤等特点。
3. 等离子体质谱法：等离子体质谱法是一种高灵敏度的分析方法，可以对砷及其同位素进行定量分析。
某尾矿库地下水中砷（As）向地表土壤迁移的调查研究
某尾矿库地下水中砷（As）向地表土壤迁移的调查研究自改革开放以来，由于许多工矿业的发展，其产生的废水、废渣、废气对其周围环境造成不同程度的污染损害，特别是近年来发生了许多工厂污水泄漏的事故。
为找到快速有效的防治应急措施和路径，很多专家学者通过实验室模拟被污染区域的地形地貌，了解相关的污染物在土壤–地下水之间迁移规律特征，从而找到能阻断污染进一步扩散的方法。
然而，大多数研究都在关注污染物通过淋溶作用从土壤入渗到地下水，从而影响地下水的质量。
但对地下水中污染物迁移至地表土壤的研究，很多时候会被忽略。
砷(As)虽然不是重金属元素，但其是亲S 元素，性质较活泼，更有着类似于重金属的特点，其毒性较高；天然地下水和地表水中的砷(As)主要以无机砷酸的形态存在，而一般土壤中主要是以氧化砷和砷酸盐存在。
本研究以此次污染区中特征污染物砷(As)为例，研究在没有受到地表径流下渗和降水淋溶的影响下，由于尾矿库废水地下渗漏，使其地下水环境受污染，又由于地下水的向上渗透作用，使砷(As)向上迁移至地表土壤，使其含量超出该地区的环境背景值，一定程度上提高了地表土壤特别是农用地土壤中砷(As)污染的风险。
本次污染调查区为贵州某尾矿库，用于堆存选矿厂磷矿选矿产生的尾矿，排入该尾矿库的固体废渣主要含有As、Cd、Pb等污染元素，尾矿库中回用水中主要污染物为氨氮、砷(As)、总磷、氟化物。
该调查区域地势总体西高东低，地形切割中等，为中低山构造剥蚀岩溶地貌。
尾矿区及其周围广泛分布碳酸盐岩类岩石，多属可溶岩，地表岩溶形态有岩溶洼地、岩溶漏斗等，地下岩溶形态有岩溶裂隙、溶洞、溶孔等。
尾矿库北侧副坝下游多为农用地水田和旱地。
经调查发现本次废水渗漏主要发生在尾矿库北侧副坝下游约200m处有2个渗水点，分别是位于北侧水沟的1号渗水点和位于村民洗衣池内的2号渗水点，而受到本次废水渗漏影响的区域主要为尾矿库北侧副坝下游，受影响的环境因素为地下水、地表水以及土壤。
土壤中重金属元素的迁移转化规律及其影响因素
土壤中重金属元素的迁移转化规律及其影响因素重金属元素是指原子量大于200的元素，具有毒性、放射性和腐蚀性，它们可以通过空气、水、植物和动物等进入土壤，对生物的健康和环境造成巨大的危害，因此，研究重金属元素在土壤中的迁移转化规律及其影响因素具有重要的意义。
一般来说，重金属元素在土壤中的迁移转化受到多种因素的影响，主要可分为物理因素、化学因素、生物因素和热因素。
首先，物理因素是影响重金属元素迁移转化的重要因素之一。
物理因素主要包括土壤的结构、粒径、含水量、温度和风向等，它们对重金属元素的迁移转化有显著影响。
例如，土壤结构的孔隙结构和尺寸会影响重金属元素的渗透，土壤的温度和含水量也会影响重金属元素的溶解度。
其次，化学因素也是影响重金属元素迁移转化的重要因素，主要包括pH值、离子交换容量、有机质和无机盐等。
pH值是影响重金属元素在土壤中存在形态的主要因素，酸性土壤中重金属元素的溶解度较高，离子交换容量也会影响重金属元素的溶解度，有机质能够结合重金属元素，并将它们沉积到土壤中，减少重金属元素的污染。
第三，生物因素也是影响重金属元素迁移转化的重要因素，主要是植物和微生物等生物因素，及其代谢产物对土壤中重金属元素的迁移转化起着重要的调控作用。
其它重要迁移转化影响因素包括：土壤物理化学性质、土壤水分、温度、pH值、氧化还原电位、土壤结构、土壤可溶性有机物含量以及地表面积等。
其中，土壤物理化学性质是影响重金属迁移转化的主要因素。
相比于粗颗粒，细颗粒更容易吸附重金属元素，而有机质及其表面电荷的存在增加了重金属元素的吸附程度，也就是说，土壤中重金属元素的迁移转化受土壤物理化学性质的影响最大。
另外，土壤水分也是影响重金属元素迁移转化的重要因素。
当土壤水分过多时，重金属元素的溶解度和迁移性增加，从而使重金属元素的迁移转化加速。
然而，当土壤水分过少时，重金属元素的溶解度和迁移性降低，从而使重金属元素的迁移转化减缓。
此外，温度过高会加速重金属元素的迁移转化，而pH值、氧化还原电位等也会影响重金属元素的迁移转化。
环境砷污染实验报告
一、实验目的1. 了解砷污染对环境的影响，掌握砷污染物的检测方法；2. 研究砷污染物在不同环境介质中的迁移转化规律；3. 探讨砷污染的治理措施及效果。
二、实验材料与设备1. 实验材料：（1）砷标准溶液（1mg/L，硝酸型）（2）实验用水（去离子水）（3）土壤样品、水样、沉积物样品（4）实验试剂：盐酸、硝酸、氢氧化钠、氨水、硫酸铜等2. 实验设备：（1）电子天平（2）分光光度计（3）恒温培养箱（4）振荡器（5）微波消解仪（6）实验器材：移液管、容量瓶、烧杯、试管、滴定管等三、实验方法1. 样品采集与预处理（1）土壤样品：采用随机多点采样法，采集表层土壤样品，带回实验室风干、研磨、过筛后备用。
（2）水样：采集河流、湖泊、地下水等水样，带回实验室静置、过滤、保存。
（3）沉积物样品：采集河床、湖底等沉积物样品，带回实验室风干、研磨、过筛后备用。
2. 样品前处理（1）土壤样品：采用微波消解法，将土壤样品消解为溶液，用于砷的测定。
（2）水样：采用直接测定法，将水样过滤后，用于砷的测定。
（3）沉积物样品：采用微波消解法，将沉积物样品消解为溶液，用于砷的测定。
3. 砷的测定（1）采用分光光度法测定砷含量，使用砷标准溶液进行标准曲线绘制。
（2）在特定波长下，测量样品溶液的吸光度，根据标准曲线计算砷含量。
4. 砷污染物迁移转化规律研究（1）将土壤、水、沉积物样品置于恒温培养箱中，模拟自然环境条件，观察砷污染物的迁移转化过程。
（2）定期采集样品，分析砷含量变化，探讨砷污染物在不同环境介质中的迁移转化规律。
5. 砷污染治理措施研究（1）采用吸附法、化学沉淀法、生物修复法等治理砷污染物。
（2）对比不同治理措施的效果，评估其适用性和可行性。
四、实验结果与分析1. 砷含量测定结果通过实验，土壤、水、沉积物样品中砷含量分别为：土壤样品中砷含量为0.5mg/kg，水样中砷含量为0.2mg/L，沉积物样品中砷含量为1.0mg/kg。
砷的地球化学习性及尾矿源砷污染防治
砷的地球化学习性及尾矿源砷污染防治徐沛斌;雷良奇;莫斌吉;罗远红【摘要】Arsenic is carcinogenic and teratogenic and toxic elements and the arsenic pollution exists generally in the metal sulfide mining. When the physical-chemical environment being changed,the different morphology and valence state of arsenic also can be transformed,and it can gather in soil and water and lead to arsenic pollution . The common arsenide ar-senopyrite can generate scorodite in the effect of oxygen and water. Under acidic conditions hydrolyze into arsenic acid,thus it can leaching and migration by wastewater. According to mechanism of arsenic contamination,demonstration that from mine tailings and source control and prevention of arsenic pollution and the importance of feasibility. In the arsenic pollution prevention and control,new mine tailings under water storage,acid neutralization and surface sealing technology,existing pollution tailings permeable reactive barrier technology and bioremediation technology,they are more mature,practical arsenic pollution control technology.%致癌和致畸有毒元素砷的污染普遍存在于金属硫化物矿山开采中.当物理化学条件发生变化时,不同形态和价态的砷可发生转化,并在土壤和水体中富集而造成砷污染,常见砷化物毒砂在O2和H2O的作用下生成臭葱石,并在酸性条件下水解成砷酸,从而被废水淋滤迁移.根据砷污染机理,论证了从矿山尾矿的源头控制和预防砷污染的重要性及可行性；在砷污染防治方面,新矿山尾矿的水下存储、酸性中和及表面封存技术,已存在污染的尾矿的渗透反应栅技术和生物修复技术均较为成熟、切实可行.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】4页(P158-161)【关键词】硫化物尾矿;砷污染;化学形态;转化迁移;防治【作者】徐沛斌;雷良奇;莫斌吉;罗远红【作者单位】桂林理工大学地球科学学院;桂林理工大学地球科学学院;桂林理工大学地球科学学院;桂林理工大学地球科学学院【正文语种】中文在化学中，重金属通常是指密度大于4.5 g/cm3的金属，如Hg、Cd、Pb、Cr等。
水体中重金属的迁移转化途径及影响因素
H2S === H+ + HS-
K1 = [H+][HS-]/[H2S]
HS- === H+ + S2-
K2 = [H+][S2-]/[HS-]
Me2+ + S2-=== MeS(s) Ksp =[Me2+][S2-]
HCO3-是天然水体中主要阴离子之一，它能与金属离 子形成碳酸盐沉淀，从而影响水中重金属离子的迁移。水 中碳酸盐的溶解度，在很大程度上取决于其中二氧化碳的 含量和水体pH。水体中二氧化碳能促使碳酸盐的溶解：
Me2+ + n H2O == Me(OH)n(2-n)+ + n H+ ≡ AOH + Me(OH)n(2-n)+== ≡AMe(OH)n+1(1-n)+
水合金属氧化物对重金属离子的吸附
一般认为，水合金属氧化物对重金过程，可用下式表示：
n≡AOH + Men+== (≡AO)n → Me + n H+ 式中≡代表微粒表面，A代表微粒表面的铁、铝、
土壤中的重金属来源
施用化肥 农药
污水灌溉 矿床开发
城市化
固体废弃 物堆积
水环境中反应类型
吸附解吸 絮凝聚沉 沉淀溶解 配合作用 氧化还原
吸附解吸作用
天然水体中存在着大量黏土矿物、水合氧化物等无机高 分子化合物和腐殖质等有机高分子化合物，它们是天然水 体中存在的主要胶体物质。
由于胶体具有巨大的比表面、表面能和带电荷，能够强 烈地吸附各种分子和离子，对重金属离子在水体中的迁移 有重大影响。
一般说来，如果水体中没有其他配位体，大 部分金属离子氢氧化物在pH较高时，其溶解度 较小，迁移能力较弱；若水体pH较小，金属氢 氧化物的溶解度升高，金属离子的迁移能力也 就增大
矿山水环境中As的迁移转化及其影响因素研究综述
中山大学研究生学刊(自然科学、医学版)第31卷第3期 J OURNA L O F TH E GRA DUATES VO L 31 3 2010 SUN YAT SEN UN IVERS I TY(NATURAL SC IENCES、M ED IC I NE) 2010矿山水环境中A s的迁移转化及其影响因素研究综述*任 虹(中山大学地球科学系,广东广州510275)内容提要!矿山开发引起的重金属污染是人们对资源利用过程中的主要环境问题之一。
矿山酸性废水(AMD)是大多数重金属的重要载体,砷在水环境中表现出复杂的地球化学性质,不同形态的砷在矿山水环境中的迁移和富集及其相互作用受到许多物理化学因素的制约,并产生毒害程度不同的环境效应。
本文通过综述矿山水环境中A s的形态转化、释放迁移及其影响因素的研究现状,探讨A s在AMD中的地球化学特征。
关键词!矿山水环境;AMD;迁移转化;影响因素前言矿山水环境中的重金属,一方面,通过废石堆及尾矿库的孔隙下渗进入底垫土壤或通过地表径流进入周围环境土壤;另一方面,通过地表径流进入下游水文系统或下渗到地下水,将地表水和地下水联系起来,造成整个矿区甚至附近大区域上的水体污染,并影响整个生态系统。
矿山排出的酸性水是有害重金属元素的一个重要载体。
从环境学的角度讲,研究矿山废物氧化作用及其导致金属迁移的机理和环境效应是环境地球化学研究的一个重要方面[1,2]。
本文综述矿山水环境中A s的迁移转化及其影响因素研究成果,初步探讨A s在AMD中的地球化学特征。
1 A s的地球化学性质及AM D的形成1 1 As的地球化学性质砷(As)是亲硫的类金属或半金属元素,在地壳中的丰度为1 8∀10-4。
在自然界*收稿日期:2010-08-12基金项目:广东省自然科学基金项目(07003737)作者简介:任虹,女,中山大学地球科学系2008级硕士研究生,主要研究方向:环境地球化学,宝玉石学。
土壤中主要重金属污染物的迁移转化及治理
土壤中主要重金属污染物的迁移转化及治理房存金【摘要】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、迁移及转化过程.对土壤中主要重金属污染物提出了治理方法.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2010(039)004【总页数】3页(P458-460)【关键词】重金属;污染物;治理方法【作者】房存金【作者单位】商丘职业技术学院,河南商丘176000【正文语种】中文【中图分类】S159由于重金属一般不易随水淋滤，土壤微生物不能分解，但能吸附于土壤胶体、被土壤微生物和植物所吸收，通过食物链或其它方式转化为毒性更强的物质，对人体健康的危害严重，所以土壤中重金属的污染问题比较突出。
重金属在土壤中积累的初期，不容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，就很难彻底消除。
重金属在土壤中的迁移转化受金属的化学特性、土壤的物理特性、生物特性和环境条件等因素影响。
土壤环境中重金属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。
其迁移转化形式复杂多样，是多种形式的错综结合[1-4]。
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(单质汞)形式存在，还有无机化合态汞和有机化合态汞。
除甲基汞、HgCl2、Hg（NO3）2外，大多数为难溶化合物。
甲基汞和乙基汞的毒性在含汞化合物中最强[5-6]。
土壤中汞的迁移转化比较复杂，主要有如下几种途径。
土壤中的汞有三种价态形式：Hg、Hg2+和Hg2+2。
汞的3种价态在一定的条件下可以相互转化。
二价汞和有机汞在还原条件下的土壤中可以被还原为零价的金属汞。
土壤中金属汞的含量甚微，但可从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。
土壤中的胶体对汞有强烈的表面吸附（物理吸附）和离子交换吸附作用。
从而使汞及其他微量重金属从被污染的水体中转入土壤固相。
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砷在水体和土壤中迁移转化规律的共性与个性
【摘要】砷是一种有毒元素，对人体有害，通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入体内，会积蓄在人体各个器官部位，从而引发慢性中毒，潜伏期和长达几年甚至几十年。
所以，我们到对人经常接触到的水体和土壤中的砷元素进行迁移转化的分析，以便于对砷污染的监测和治理。
【关键词】砷；水体和土壤；迁移转化；共性与个性
0.概述
为了有效地保护和合理地使用水资源和地资源，控制和治理水污染和土壤污染，必须对水体和土壤的质量进行定期的监测，通过监测来掌握其迁移转化规律，为正确保护和治理水体和土壤，提供科学的依据。
砷是人体的非必要元素，元素砷的毒性极低，而砷的化合物均有剧毒，三价砷化合物比其它砷化合物毒性更强。
砷是通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入人体。
在一般情况下，土壤、水、空气、植物和人体都有微量的砷，对人体不会构成危害。
1.砷在不同的介质中迁移转化规律的分析
砷在水中常备悬浮物吸附而沉淀在底泥中，各种有机物和无机物胶体都可以吸附砷，尤其是铅、铁的氢氧化物对砷有特殊的亲和能力，在酸性条件下，这种吸附能力最强。
但当水体中的ph值升到碱性时，分散作用加强，砷又可以离开胶体表面而进入水中。
各种砷的化合物由各种渠道进入水中，其物理行动在很大程度上
受水周围环境氧化还原条件的制约。
在缓滞水体中，由于表层水处于富氧状态，因此表层水中的三价砷易被氧化成五价砷，并与水中的氢氧化铁生成砷铁沉淀物，沉在底泥中。
在深水层中，还原条件下五价砷又可被还原成三价砷，并和硫化物生成硫化砷沉淀物，沉在底泥中，硫化砷可以被微生物分解，生成气态的三甲基砷排入大气。
这个过程是水体中砷的主要迁移转化过程。
通过这个过程我们可以看出，除人为污染外，水体中砷元素（单质）含量是很低的。
地下水中有机质的含量及微生物的活动，对地下水砷的迁移转化有特殊作用。
由于微生物的活动及有机物质的存在，不仅影响硫酸根、硝酸根及硫化氢的存在，还影响地下水的eh和ph。
由于有机物的沉淀、积累以及分子氧难以向下扩散到达沉积物的孔隙水中，因此在表层与底层之间存在着很大的氧化还原梯度。
在密闭很严的深层地下水中，硫酸盐经脱硫细菌作用还原成了h2s，因此地下水含硫酸根极低。
此外，由于湖泊、沼泽、河流中水生物、植物的作用，砷被富集在生物体内，在长期的地质演化时期，众多生物遗体的腐烂，在生物化学作用下容易形成含砷的沉积物。
沉积物中的动植物遗体及排泄物——含硫氨基酸经脱氢基过程也生成
h2s。
在这种环境中h2s促使砷以硫化砷等形式沉淀析出（ph值偏酸），或是先生成亚硫酸盐，再与重金属结合形成难溶的化合物，从而制约地下水中砷的迁移转化。
许多有机酸，如柠檬酸、醋酸、甲酸及腐殖酸等，能促进砷在地下水的迁移。
一方面，砷可直接与有机酸官能团结合，随有机酸一
起迁移；另一方面，还由于某些有机酸具有还原能力。
由于砷处于低价态时具有较高的溶解度，而有机酸的还原作用可以促使它们由高价态向低价态转变。
从而提高砷在地下水中的迁移能力。
土壤中的砷大部分为胶体吸附，或和有机物生成络合和螯合，或和磷一样与土壤中的铁、铅、铜离子相结合，形成难溶的化合物，或与铁、铅的氢氧化合物生成沉淀。
而水溶性砷只占全量的5%—10%。
水溶性砷主要以as033和aso43形式存在。
土壤的吸附主要来自粘土矿物中的铁、铅氢氧化物，这也说明贴、铅氢氧化物对砷有突出的吸附作用，被吸附的砷1/3为交换态，其它则为固定态。
对土壤砷的交换，ph值起着重要作用，ph值高，砷的吸附量减少，水溶性增加，对砷污染的土壤来说危害加重，而土壤中可溶性砷酸和亚砷酸随着eh的变化而变化，土壤在氧化条件下，大部分为砷酸，它易被土壤胶体吸附，增加固定性，对土壤的污染能力减弱，而随着eh的降低砷酸转化成亚砷酸。
另外土壤对砷的吸附量与土壤的质地密切相关，通过相同深度取样后分析，不同质地、不同层次发现粘土中砷的含量最高，沙土最低。
2.结论
综上所述，砷在不同介质中迁移转化的分析，我们可以看出砷在水体和土壤迁移变化规律存在着共性与个性。
共性方面：
（1）砷在水体和土壤中都是易被有机或无机的胶体吸附，而铁、铝氢化物，在水体中和土壤中都有突出的吸附能力。
（2）砷在水体和土壤随着ph、eh的变化而有相同的变化。
当ph 值升高还原条件下，在水体和土壤中的迁移能力和毒性增强。
当ph 值降低氧化条件下，在水体和土壤中的砷迁移能力和毒性减弱。
（3）砷不论是在水体还是在土壤中，三价砷的化合物毒性大于五价砷。
个性方面：
（1）砷在不同介质中存在的方式不同。
砷在水体中存在的方式比较简单，多以砷酸盐或亚砷酸盐形式存在水中。
而土壤中有两种方式：①在土壤溶液中呈胶体状态，主要是在湿润的土地和酸性肥沃的土壤中。
②土壤中的胶体对离子吸附是固体的，它是砷的离子或分子从溶液进入固相的主要方式。
（2）砷在不同介质中迁移转化的形式不同。
砷在水体中一般参加沉淀反应、氧化还原反应，迁移转化比较简单，而砷在土壤中的砷与其所在的环境进行氧化还原以外，还参加与有机物的络合和螯合反应，迁移转化较水体复杂。
砷在土壤中的迁移转化的形式有3种：
①机械迁移。
②物化和化学迁移。
③生物迁移。
（3）砷在不同介质中，随着ph、eh的高低对介质污染的程度不同。
砷在土壤中随ph值升高，对砷的吸附量减少，水溶性增加，污
染加重，反之污染减弱。
而在水体中无论ph、eh的增高与降低，砷对水体的整体污染影响都不大。
（4）砷在不同介质迁移转化能力受不同因素影响。
砷在水体中主要受ph、eh的影响，而砷在土壤中，不但受ph、eh的影响外，还主要受土壤胶体的吸附和重金属的络合和螯合的影响。
3.综上所述
我们了解砷在不同介质迁移转化规律的共性和个性，使我们掌握了砷在水体和土壤中污染的状况以及迁移转化的规律，为以后对砷污染的监测和治理提供了科学的理论依据。
【参考文献】
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