第四章-土壤砷与环境VIP专享VIP免费

第四章--土壤中重金属与土壤环境质量土壤砷与环境主要内容前言环境中砷的来源及各国土壤砷含量砷的形态农业土壤系统砷的输入及输出砷在土壤-植物中迁移的影响因子砷与健康减轻砷毒害的措施前言砷污染和砷毒害是一个世界性的污染问题。在孟加拉国、印度的西孟加拉邦、阿根廷和越南，由于地下水污染导致3900万以上的人受到不同程度的砷毒害，700万人受到严重伤害；在智利，砷污染地区的人群膀胱癌和肺癌的发病率是其它地区的2倍。据统计，目前世界上有19个国家发生较大区域的砷污染。砷除了污染地下水，也污染粮食和蔬菜。在孟加拉国、越南用污水灌溉的水稻籽粒中砷含量高达1.7mg/kg。我国也存在砷的工业型污染、燃煤型污染和饮水型污染；内蒙古，新疆，台湾，陕西等都有相当面积的砷污染区。由砷毒引起的表皮角化病发展成皮肤溃烂，最终可导致皮肤癌的发生体检时发现的砷中毒引起的肝肿大（A）和肝脏活体解剖样本中发现的肝组织损伤（B）。小箭头所指为肝细胞变形损伤；大箭头所指为渗透到门静脉周围的炎症细胞[B为hemoxylinandeosin；放大倍数×75v自然及人为因素释放到环境中的砷不同国家土壤砷含量砷的形态一般将砷分为无机态和有机态两类；无机砷包括砷化氢、砷酸盐或亚砷酸盐等；有机砷主要存在于生物体内；无机砷在生物体内经甲基化作用转化为有机砷，主要包括甲基砷酸(MMA)、二甲基砷酸(DMA)土壤中砷按其存在形态可分为离子吸附或结合态、砷酸盐或亚砷酸盐态、有机结合态和气态。1、离子吸附或结合态离子吸附态砷是被土壤胶体吸附的部分，也是易被水溶解的部分，但一般土壤中水容性砷极少。研究表明，美国土壤中水溶性砷只占全砷的5％-10％。日本土壤中水溶性砷也很少，平均为5％。对我国主要的森林土壤、草原土壤及其过渡类型共13个土类的研究，吸附态砷的含量为0-2.5mg/kg，占总砷的0-21.8％。在这些吸附态砷中，除水溶性砷外，还包括了部分交换态砷。土壤吸附态砷受pH与Eh条件变化影响，当土壤Eh降低，pH升高，砷的可溶性显著增大。离子结合态砷是被土壤吸附并与铁、铝、钙等离子结合成复杂的难溶性砷化物，这部分砷为非水溶性，其中以固定态砷为主，而交换态砷较少。有人试验，用磷酸盐、柠檬酸盐及其各种浸提剂，浸提吸附于土壤中的砷，发现被吸附的砷约有1/3处于交换态，其余的则为固定态，即为铁铝氧化物或钙化物的复合物土壤对As的吸附性能力与土壤的性质和铁、铝氧化物的含量有关。砷被土壤吸附主要是以阴离子形式与土壤中带正电荷的质点相互作用。砷与Fe、A1、Ca结合的强度为：Fe型砷＞A1型砷＞Ca型砷。其中铁、铝氢氧化物吸附砷起突出作用，土壤含无定型铁、铝氧化物越多，吸附能力越强，增强专一性吸附或共沉淀。试验证明，氢氧化铁对砷的吸附力为氢氧化铝两倍以上。2、砷酸盐或亚砷酸盐一般土壤中砷常以+5价或+3价形成砷酸盐或亚砷酸盐而存在；在旱地土壤或干土中以砷酸为主，而淹水状态下，随着Eh的降低，亚砷酸盐增加。砷酸在水中的溶解速度和溶解度均比亚砷酸大，更易被土壤吸附。当砷酸与亚砷酸共存时，亚砷酸多存在于土壤溶液中，而土壤中的砷由于在氧化状态下多变为砷酸，被土壤固定，使其在土壤固相中增加。水田加氧化铁能显著减少溶液中的砷，其原因一方面是由于砷和氧化铁结合为难溶态，另一方面则由于使亚砷酸氧化为砷酸而被土壤吸附。土壤中砷酸和亚砷酸的相互转化，主要决定于土壤氧化还原状态，在水稻栽培试验中，Eh在50mV以下时，砷的毒害表现显著。因此认为一般水田土壤在100mV左右就有亚砷酸的可能性。土壤中砷酸和亚砷酸的相互转化还与微生物的活动有关。研究砷的溶解度和Eh、pH的关系表明，当Eh降低、pH上升时，可溶性砷明显增加，因此在淹水条件下可溶性砷含量增加很多倍，而在冷冻干燥和暴露于空气时则迅速减少，故改善排水条件可减少水稻对砷的吸收。3、有机结合态在大多数土壤中，砷主要以无机态存在，但在某些森林土壤中，无机砷仅占总砷的30％-40％，说明有相当多的砷是有机结合态的，许多土壤中可能存在甲基砷。4、气态砷土壤中的砷还可能成为气态而迁移，有人作盆栽试验，根据施砷量和水稻吸砷...