2.2.2土壤重金属污染及其危害在线视频

同学们好

我们开始学习土壤污染控制

本节的内容是土壤重金属污染及其危害

重金属是指

比重大于5.0克每立方厘米的金属元素

在自然界中大约存在四十五种

不同重金属在土壤中的毒性差别很大

所以在环境科学中人们通常关注的是

汞 镉 铅 铬 铜 锌 镍等等

砷作为一种类金属

它的某些毒性和环境行为和重金属具有相似性

因此我们把砷归并在一起

作为我们经常关注的八大重金属

土壤重金属污染是指

由于人类活动

将重金属带入到土壤体系中

致使土壤中重金属含量明显高于背景含量

并且可能造成现存的

或者是潜在的土壤质量恶化

生态环境恶化的现象

把它称为土壤重金属污染

下面我们来看一下土壤重金属污染的危害

重金属对土壤生态结构以及生态功能的稳定性

都会造成一定程度的影响

在土壤被重金属污染之后

土壤的有机氮的矿化

磷的吸收以及钾的形态

都会受到一定程度的影响

最终也会影响到土壤中

氮 磷 钾元素的保持和供应

这张表我们可以看到是在矿区周围

以及农田土壤

分别是从0~30厘米和30~70厘米

不同深度的土样

分别进行了速效氮

有效磷

速效钾以及有机氮的检测

我们可以看到

矿区土壤的这些氮和磷

以及钾和有机质这些元素

明显低于农田里相应的指标值

有的甚至出现了数量级上的差别

比如说矿区0~30厘米

速效钾的含量是78毫克每千克

而相同的在农田也是0~30厘米的土壤

速效钾的含量是311毫克每千克

这样我们可以看到

矿区周围的土壤里面 氮 磷 钾

以及有机质的含量明显低于周围农田土壤

下面我们依次来看一下重金属

对土壤氮素 磷素以及钾元素的影响

土壤氮的矿化过程一般是遵循一级动力学方程

重金属污染会影响到土壤有机氮矿化势

以及矿化速率

土壤中氮元素主要是以有机氮的形式存在

其中绝大多数不能被吸收和利用

它们只有在微生物的作用下转换成无机氮

才能被吸收利用

而土壤重金属污染的增加使氮素的矿化势下降

也就是说有机氮转化成无机氮的速度下降

这是土壤供氮能力下降

下面我们来看一下重金属对土壤磷素的影响

外源重金属进入土壤之后

可以导致土壤对磷的吸持固定作用增强

也就是说这时候土壤中磷的有效性下降

如果是多个重金属元素共同作用于

同一污染土壤的话

那么它的污染的程度是大于单一重金属元素的

重金属还会影响土壤磷的形态

使土壤可溶性磷

钙结合态磷和闭蓄态磷发生变化

下面我们来看一下重金属对土壤钾元素的影响

重金属在土壤中的累积

会占据部分土壤胶体的吸附点位

自然就会影响到

钾在土壤中的吸附 解吸和形态分配

一般来说

重金属污染增强

土壤中水溶态的钾含量增加

交换态钾含量下降

同样多种重金属元素复合污染

大于单一重金属元素的单一污染

重金属污染使土壤溶液中钾的活度增加

这样就加速了土壤中钾的流失

重金属污染也会对植物造成一定的危害

进入土壤的污染重金属

可以溶解于土壤溶液中

吸附于土壤胶体表面

闭蓄于土壤矿物质内

与土壤中其它的化合物产生沉淀

这些都影响到植物的吸收和积累

土壤不同组分之间重金属的分配

也就是重金属的形态

是决定重金属对植物有效性的基础

一种离子由固相形态转移到土壤溶液中

是土壤中增加该离子对植物有效性的前提

关于重金属形态

我们后面会有一章具体来讲解

重金属也会对土壤微生物带来一定的影响

土壤受到重金属污染之后

土壤微生物量和有机碳之间的正向相关的关系

就不复存在了

一般来说重金属污染之后

土壤中微生物的数量下降

土壤微生物的呼吸强度增强

我们来看这张表

这张表是土壤受到了铜 铅污染之后

和对照组相比

土壤的呼吸强度明显增强

土壤受到污染之后

会大量的富集某些

能够耐受这种重金属污染的一些微生物

一方面重金属污染之后

一些活性的重金属和非活性重金属之间的转化

受到了一定的影响

从而也会影响到了金属的生物有效性

另一方面

微生物能够吸附和转化重金属以及它的化合物

但是当土壤中重金属的浓度

增加到一定的限度的时候

就会抑制微生物的生长

以及它的新陈代谢作用

甚至导致微生物的死亡

重金属污染也会对土壤酶的活性

带来一定的影响

土壤酶和微生物密切相关

土壤中许多酶是由微生物分泌

并且和微生物一起

参与土壤中物质和能量的循环

重金属胁迫会影响土壤酶的活性

与土壤碳循环有关的酶受到重金属的胁迫较小

而与土壤中氮 磷 硫等物质循环有关的酶

受到胁迫作用比较明显

下面我们具体来看一下

这张表是土壤脲酶以及磷酸酶活性

随着重金属污染浓度的增加

它们活性的变化

土壤中脲酶和磷酸酶是和土壤的氮素

以及磷素的循环密切相关的两种酶

我们可以看到随着土壤中汞的含量的增加

分别从一毫克每千克到12毫克每千克

土壤中脲酶的活性从4.88下降到1.67

它的相对活性从100%降到34%

同样土壤磷酸酶的活性从100%下降到77%

可以看到重金属污染对土壤中氮和磷的循环

造成了一定程度的影响

重金属对人体健康也带来了一定程度的影响

生长在重金属污染土壤上的作物

它的可食部位的重金属含量较高

并且可以通过食物链经过消化道进入人体

受重金属污染土壤

还可以经过扬尘或者是人体暴露的部位

这些途径来进入人体

过量的砷 汞 镉 铅

通过食物链进入人体后

对人体健康产生了极大的危害

下面我们来看一下重金属污染的特点

重金属不像有机污染物一样

能够被土壤微生物分解和利用

而且它也不易随水流失

因此容易在土壤的表层累积

除此之外

它还可以通过植物的吸附 富集

并通过食物链转移到人体

在土壤体系中

重金属会以不同的形态存在于土壤中

一般来说重金属有机物比无机物的毒性要大

比如说汞的生物甲基化

就甲基汞的毒性是显著高于汞的毒性的

毒性和价态以及化合物的种类也是密切相关的

种类不同

但它的毒性也不相同

一般重金属低价态的毒性比较高

比如说低价态亚砷酸盐的毒性明显高于

高砷酸盐的

而高深酸盐结合的金属阳离子不同的时候

它的毒性也显着的有差异

但是也有不同

比如说我们很熟知的六价铬的毒性

是高于三价铬的毒性的

关于土壤重金属污染的特点以及它的危害

我们就学习到这里

同学们再见