1、土壤环 境化学 重 金 属 在 土 壤 中 的 迁 移一、影 响 重 金 属 在 土 壤-植 物 体 系 中 迁 移 的 因 素重金属在土壤 植物中的迁移转化机制非常复杂，影响因素很多，主要有土壤的理化性质重金属的种类、浓度、在土壤中的存在形态植物种类、生长发育期复合污染施肥1、土壤理化性质土壤的理化性质主要通过影响重金属在土壤中存在形态而影响重金属的生物有效性。土壤的理化性质主要包括pH 值、土壤质地、土壤氧化还原电位、有机质含量、CEC（阳 离子交换容量）等。1）pH 值土壤pH 越低，H+越多，重金属被解吸的越多，其活动性就越强，从而加大了土壤中的重金属向生物体内迁移的数量。2）土壤质地
2、土壤质地影响着土壤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力强，降低了重金属的 迁移转化 能力。3）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，很多重金属易产生难溶性的硫化物，而在氧化条件下，溶解态和交换态含量增加。土壤中有机质含量影响土壤颗粒对重金属的吸附能力和重金属的存在形态，有机质含量较高的土壤对重金属的吸附能力高于有机质含量低的土壤。4）土壤 中有机质含量重金属对植物的毒害程度，首先取决于土壤中重金属的存在形态，其次才取决于该元素的数量。而不同种类的重金属，由于其物理化学行为和生物
3、有效性的差异，在土壤 和植物体系 中迁移转化规律明显不同。2、重金属的种类、浓度及在土壤中的存在形态重金属进入土壤 植物系统后，除了物理化学因素影响其相互迁移外，植物起着特殊的作用。植物种类和 生长发育期影响着重金属在土壤 植物体系中的迁移转化。植物种类不同，其对重金属的富集规律不同；植 物生长发育期不同，其对重金属的富集量也不同。3、植物的种类、生长发育期等4、复合污染重金属复合污染的机制十分复杂,在复合污染状况下，影响重金属迁移转化的因素涉及到污染物因素（包括污染物的种类、性质、浓度、比例和时序性）、环境因素（包括光、温度、pH、氧化还原条件等）和生物种类、发育阶段及所选择指标等。施肥可以
4、改变土壤的理化性质和重金属的存在形态，并因此而影响重金属的迁移转化。5、施肥1、植物对土壤中的重金属的富集规律从植 物 对重金属吸收富集的总趋势来看，土壤中重金属含量越高，植物体内的重金属含量也越高，土壤中的有效态重金属含量越大，植物 籽实中的重金属含量越高。不同的植物 由于生物学特性不同，对重金属的吸收积累有明显的种间差异，一般顺序为豆类小麦水稻玉米。重金属 在植物体 内分布的一般规律为：根茎叶颖壳籽实。二、重 金 属 在 土 壤 植 物 系 统 中 的 迁 移 转 化 规 律2、重金属在土壤剖面中的迁移转化规律 进入土壤中的重金属大部分被土壤颗粒所吸附。土壤柱淋溶实验发现淋溶液中的Hg、C
5、d、As、Pb 95%以上被土壤吸附。在土壤剖面中，重金属无论是其总量还是存在形态，均表现出明显的垂直分布规律，其中可耕层成为重金属的富集层。土壤中的重金属有向根际土壤迁移的趋势，且根际土壤中重金属的有效态含量高于土体，主要是由于根际生理活动引起根 土界面微区环境变化而引起的，可能与植物根系的特性和分泌物有关。3、土壤对重金属离子的吸附固定原理 土壤胶体对金属离子的吸附能力与金属离子的性质及胶体的种类有关。同一类型的土壤胶体对阳离子的吸附与阳离子的价态及离子半径有关。阳离子的价态越高，电荷越多，土壤胶体与阳离子之间的静电作用越大，吸附力也越大。具有相同价态的阳离子，离子半径越大，其水合半径相对
6、越小，较易被土壤胶体所吸附。土壤中各种胶体对重金属的吸附影响极大，以Cu2+为例，土壤中各类胶体的吸附顺序为：氧化锰有机质氧化铁伊利石蒙脱石高岭石。因此，土壤胶体中对吸附贡献大的除有机质外，主要是锰、铁等氧化物。三、主要 重 金属 在 土壤 中 的 积累和 迁 移 转化一般 来说，进入土壤的重金属主要停留在土壤的上层，然后通过植物根系的吸收并迁移到植物体内，也可以随水流等向土壤下层流动。几种主要重金属在土壤 植物体系中的累积迁移状况如下。1、镉镉一般在土壤表层0-15cm 处累积。在土壤中，镉主要以CdCO3、Cd3(PO4)2和Cd(OH)2的形态存在其中以CdCO3为主，尤其在碱性土壤中。
7、大多数土壤对镉的吸附率在80%-95%之间，不同土壤吸附顺序为：腐殖质土壤重壤质土壤壤质土砂质冲积土。因此镉的吸附与土壤中胶体的性质有关。2、铜土壤 中 铜 含 量 在2-100mg/kg 之间，平 均 含 量 为20mg/kg。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 黏 土 矿 物 吸 附，同时，表 层 土 壤 的 有 机 质 与 铜 结 合 形 成 螯 合 物，使 铜 离 子 不易 向 下 层 移 动。但 在 酸 性 土 壤 中，由 于 土 壤 对 铜 的 吸 附
8、 减 弱，被 土 壤 固 定 的 铜 易 被 解 吸 出 来，因 而 使 铜 容 易 淋 溶 迁 移。铜在植物各部分的累积分布多数是根茎、叶果实。3、铅土壤 中铅主要以Pb(OH)2、PbCO3和PbSO4固体形式存在，土壤溶液中可溶性铅含量很低，Pb2+也可以置换粘土矿物上吸附的Ca2+，因此在土壤中很少移动。土壤的pH 值增加，使铅的可溶性和移动性降低，影响植物对铅的吸收。大气中的铅一部分经雨水淋洗进入土壤，一部分落在叶面上，经张开的气孔进入叶内。因此在公路两旁的植物，铅一般积累在叶和根部，花、果部位较少。藓类植物具有从大气中被动吸收累积高浓度铅的能力，现已被确定为铅污染和累积的指示植物。
9、4、锌岩石圈 中土壤锌的含量在10-300mg/kg 之间,平均含量为50mg/kg。我国土壤锌含量在3709mg/kg 之间,平均值为100mg/kg,比世界土壤的平均含锌量高出一倍。土壤中锌含量主要受成土母质的影响。由于土 壤 中 有 效 锌 大 多 为 胶 体 吸 附 而 成 代 换 态,溶液中 的 锌 离 子 数 量 很 少,土 壤 中 锌 主 要 靠 扩 散 作 用 供 应 给 植物根系。锌主要以二价阳离子(Zn2+)被植物吸收,少量的Zn(OH)2形 态 及 与 某 些 有 机 物 螯 合 态 锌 也 可 为 植 物 吸 收。植 物 对 锌 的 吸 收 量 与 介 质 供 锌 浓
10、度 之 间 呈 较 好 的 线 性 关系。5、汞汞在自然界含量 很少，岩石圈 中汞含量约为0.1mg/kg。汞 进入土壤后，95%以上能被土壤迅速吸附或固定，容易在表层积累。植物吸收和积累汞与汞的形态有关，其顺序是：氧化甲基汞氯化乙基汞醋酸苯汞氯化汞氧化汞硫化汞。1、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2、重金属 与植物的细胞壁结合已经证实，某 些植物 对重金 属离子 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。如Zn 停留于 细胞膜 外。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
11、属的 吸 收。在调查植物体 内Zn 的分布时发现，耐性植物中Zn 向其地上部分移动的量要比非耐性植物少得多，Zn 在细胞各部分的分布，以细胞壁中最多，占60%。不同植物的细胞壁对金属离子的结合能力也是不同的。所以细胞壁对金属离子的固定作用不是植物的一个普遍耐性机制。也就是说，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。四、植 物 对 重 金 属 污 染 的 耐 性 机 制4-233、酶系统 的作用一些 研究发现，耐性植物中有几种酶的活性在重金属含量增加时仍能维持正常水平，而非耐性植物的酶活性在重金属含量增加时明显降低。4、形成 重金属硫蛋白或 植物络合素无论 植物体内存在的金属结合蛋白是类金属硫蛋白还是植物 络合素 或者其他的未知的金属结合肽，它们的作用都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。Thank You!
