3.2.1土壤环境中重金属的存在形态在线视频

各位同学大家好

现在我们一块来学习土壤环境中

重金属的存在形态

我们说土壤环境中重金属的特点

它是由不同的方面的特性共同决定的

首先是土壤介质的特性

我们说土壤介质是一种典型的气液固

三向组成的非均质各向异性的体系

它和水

大气等其它的环境介质是有很大差异的

第二个原因是重金属本身的特点

大家都知道重金属种类及组成多样

其毒性水平也是各有不同的

因此我们说两者结合土壤环境中的

重金属就表现出形态复杂

和其它环境介质中差异很大的

总体的特点

因此我们说土壤环境中重金属的迁移

转化过程是极其复杂的

我们来看土壤中重金属的形态

土壤中重金属元素的迁移转化

及其对植物的毒害和环境影响程度

除了与土壤中重金属的含量有关外

还与重金属元素

在土壤中的形态有很大关系

土壤中重金属的存在形态不同

其活性生物毒性及其迁移特征

也是有所差异的

下面我们来看土壤中重金属的存在形态

其有不同的分类方式

比方说土壤中重金属化合物的类型

或者种类

是实际的重金属在土壤中的存在形态

我们还可以将性质相近的重金属

进行人工分组

就是土壤中重金属的操作形态

土壤中重金属的形态像化合物

或者矿物类型

就是刚才我们所指的实际存在的类型

我们以Cd镉做例子

在土壤环境中含镉的矿物

包括氧化镉

氢氧化镉

碳酸镉

硫酸镉硅酸盐铬等等

另外土壤中重金属

我们还可以以特定的提取剂

和提取步骤不同

而定义和划分出

我们土壤中的重金属操作形态

那么不同形态的土壤重金属对于生物

其危害性就不同

我们可以以植物来做例子

植物受重金属危害

主要取决于与土壤中可溶态

和交换态重金属的含量

相关的这样的一个特性

不同土壤条件

包括土壤类型

土地利用方式

阳离子交换总量

土壤pH值

氧化还原电位

胶体种类与含量等

均会引起土壤中重金属元素

存在形态的不同与相互转化

从而影响到

重金属对植物的危害的程度和大小

首先我们来看第一种

也就是土壤重金属化合物的类型

一般情况而言

重金属低价态的毒性相对较高

如低价态的亚砷酸盐的毒性

明显高于砷酸盐

而砷酸盐结合的金属阳离子不同时

它的毒性也会有明显的差异

也有一些重金属表现出

特殊的性质和规律

如Cr铬 Cr铬是六价铬的毒性

明显要高于三价铬

下面我们来看一个不同镉化合物

dtpa的提取率的差异

我们说在这样的一个表中

首先

随着土壤中添加Cd镉的浓度的升高

其DTPA的提取率是逐渐降低的

这是一个总体的规律

另外一个我们要特别注意的

在我们的这样的一个体系里边

像硫化镉

还有碳酸盐镉这些非活性的形态

那么它的一个提取的比例

比方说不管是10毫克每千克

50毫克每千克

还是到200毫克每千克

那么它的一个提取率是明显要低于

这些溶解性比较高的

像氯化铬等等的一个组份的

这是我们大家需要特别注意的

下面我们来看另外一种土壤环境中

重金属的存在形态

也就是土壤重金属的操作形态

目前土壤环境中重金属的形态

分级操作定义

大多是根据各自研究的目的

和对象来确定的一些连续的提取方法

比较典型的有

1979年Tessier提出的连续提取法

它将土壤中重金属分成5大种形态

及水溶态和交换态

碳酸盐结合态铁锰氧化物结合态

有机结合态和残留态

另外一种

欧盟提出的4部分即提取法

把土壤中的重金属分为水溶态

可交换态和碳酸盐结合态

第二种是铁锰氧化物结合态

第三种有机物及硫化物结合态

最后一个是残渣态

另外我们对于特定的重金属

还可以对它的操作形态来进行定义

如砷可以分为吸附态砷

铝型砷

铁型砷和闭蓄型砷

Cr镉可以分为水溶态

交换态

沉淀态

有机结合态和残留态的镉

下面 我们来看一个

在我们土壤环境中

重金属操作形态提取中非常有用的

或者说用途非常广泛的

Tessier连续提取法

我们从这样的一个表中可以看出

对于活性最高的可交换态和溶解态来说

它的提取剂

是pH值中性的氯化镁溶液

那么它的操作条件也是我们25度

室温下振荡一个小时

就代表了土壤中活性最高的

或者说在自然环境下为活性状态的

重金属的操作形态或者说组份

第二种是碳酸盐结合态

那么碳酸盐结合态是用pH值是5的

醋酸钠溶液在室温下

振荡8小时提取而得的

再往下

铁锰氧化物结合态

大家注意它提取剂的pH值

已经降到了2.0

同时提取条件也由室温振荡提高到了

96加减3度的恒温水域振荡4个小时

然后结合形态进一步紧密

就是有机结合态

大家看有机结合态

它的提取剂的pH值也是低到了2.0

另外它的操作条件也包括要有恒温的

85加减2度的一个恒温振荡

另外一个特别需要注意的还要加醋酸氨

以防止它在吸附就是说有机结合态

在自然环境中是不能单独存在的

最后一个就是残留态

那么残留态的重金属

大家看它的提取剂就能够看到

它包括盐酸

硝酸

氢氟酸

高氯酸等

而其操作条件

也是我们土壤消解的方法

也就是说只有将土壤一起消解为液态

才能对土壤环境中重金属的残留态

来进行分析

那么这也是我们用来测试土壤中

重金属总量的一种方法

下面我们结合一个具体的例子来看

在我们进行土壤消解的实验中

第一次实验里边加氢氟酸

和不加氢氟酸对照 比较

那么不加氢氟酸

土壤中的残留的颗粒

还是能够明显的看出来的

那么第二次实验我们同样验证了

这样的一个现象

也就是不加氢氟酸土壤的会有残留的颗粒

而在我们三次的平行实验中

加了氢氟酸

土壤的消解相对是比较完全的

下面我们来看土壤实际的重金属的

操作形态的一个差异

从这样的一个图中

我们需要注意的一个规律就是

土壤中不同的重金属的

结合形态的比例是不同的

我们来看对于Cr铬而言

这是它的残留态是最高的

而对于钴

那么它的残留态的比例

是相对最低的

也就是说

在土壤中重金属各操作形态之间的

比例和差异

是和重金属的种类明确相关的

它们在土壤环境中表现出的毒性

自然也会有或大或小的差异

另外我们还需要注意不同的土壤类型

如粘土

总体而言

它的重金属的残留态的比例

会比轻质土壤如砂土要高

最后我们来看一个不同修复材料

原位修复后

土壤团聚体中

铜和镉的一个形态的变化

那么左边的这个图是铜

然后右边的这个是镉

那么经过不同时期的一个修复

不管我们加的是一些石灰性的

还是钠盐的这样的一些修复

或者我们说稳定的材料

与控制系统

也就是说我们的空白系统

不加稳定材料的这样的系统相比

那么它的铜和镉离子都是由交换态

转化为更多的一个稳定态

这一部分的内容就到这里

谢谢大家