重金属Cu、Zn环境化学(3)

1、许晓玲 梁文土壤中Cu和Zn的环境化学目录CONTENTS12341.存在形态土壤中的铜主要来自原生矿物，存在于矿物的晶格内。我国土壤中全铜的含量一般为4150 mgkg-1, 平均约22mgkg-1，接近世界土壤中含铜量的平均水平（20 mgkg-1）。我国土壤中全锌含量大致在3709 mgkg-1，平均含量约在100mgkg-1，比世界土壤的平均含锌量约50 mgkg-1高出一倍。1.1 Cu交换态水溶态残余态铁锰氧化物结合态有机质结合态碳酸盐结合态l水溶态铜：指存在于土壤溶液中的铜离子和铜的可溶性化合物。一般而言，水溶态铜的含量很低，有时难以检出，常与交换态铜一并测定。土壤溶液中的水溶态

2、铜绝大部分以稳定的Cu2+-有机络合物的形式存在，很少以Cu2+的形式存在。l交换态铜：吸附于土壤胶体，可被其他阳离子交换出来的形态。一般而言，土壤中交换态铜的含量占总铜的1%以下。l有机质结合态铜：通过螯合作用与土壤有机质形成稳定性强的螯合物的铜。有机质结合态铜一般占总铜的10%15%。l铁锰氧化物结合态铜：与铁锰氧化物表面形成配位化合物。或在铁锰氧化物中发生同晶置换而存在于其中的铜。土壤中此形态铜的含量较高，有时可达30%以上。l碳酸盐结合态铜：与碳酸盐结合在一起的铜。在pH值较高的含碳酸盐矿的土壤中，此形态的含量较高，可达20%30%。l残余态铜：土壤样品中，上述各种形态被连续提取后剩余

3、的铜。通常存在于原生矿物和次生矿物的晶格中，其含量一般为20%40%。1.2 Zn交换态残渣态无定型铁结合态和晶型铁结合态碳酸盐结合态有机质结合态氧化锰结合态锌主要以Zn2+形态进入土壤，也可能以配合离子Zn（OH）+、ZnCl+、Zn（NO3）+等形态进入土壤，并被土壤表层的粘土矿物所吸附，参与土壤中的代换反应而发生固定累积，有时则形成氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐和硫化物沉淀，或与土壤中的有机质结合，使锌在表土层富集。Cu、Zn的迁移2.1Cu、Zn的转化 2.22.迁移转化2.1 Cu、Zn的迁移l积累在土壤表层l迁移至地表水或 地下水l迁移至植物体沿土壤纵深垂直递减水体植物体吸收2.

4、1 Cu、Zn的转化 重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合态和结构态四个方面，即某一重金属元素在环境中以某种离子或分子存在的实际形式。 目前，重金属形态转化的研究集中于价态、结合态的转变。土壤性质Cu、Zn的性质生物因素管理措施pH、土壤质地、有机质含量、氧化还原电位Cu、Zn的浓度、性质和时序性生物种类，发育阶段及所选择的指标等灌溉、施肥、耕作方式等影响因素3.危害3.危害对植物的危害对人体的危害土壤的Cu、Zn的积累浓度超过了作物需要和耐受的程度作物生长未受害植物出现毒害产品中Cu、Zn重金属含量超标进入食物链、食物网危害人畜造成经济损失3.1对植物的危害铜、锌可在土壌中富集并通过根系

5、被农作物及其他植物吸收，一定浓度的铜可以促进植物的生长发育，但是土壤中浓度过高会对植物的生长发育产生抑制甚至是毒害作用。Lmder的研究表明，土壤中铜含量过高时，致使紫云英种子的胚轴呈现畸形发育，并且发育初期种子腐坏；发育中期生长缓慢，成熟期植株萎缩。锌对植物的毒害作用1233.2对人体的危害铜：红细胞不能摄取全部铜，铜突然释放到血清里，可引起溶血。铜抑制谷胱甘肽还原酶，使血红蛋白变性，也能发生溶血性贫血。导致胆汁排泄铜的功能紊乱，造成铜在组织中贮留，引起肝脏损害。当铜沉积于脑部时，能引起神经组织病变，出现小脑运动失常和帕金森氏综合症。锌：摄入过量的锌对人体也是有害的，锌中毒可引起呕吐、肠功能

6、失调和腹泻等症状。动物实验表明，水中锌浓度过高有致癌作用。4.防治措施改变重金属在土壤中的存在形态， 使其由活化态转变为稳定态从土壤中去除重金属， 以使其存留浓度达到或接近背景值铜富集植物大多分布在豆科、唇形科、爵床科、石竹科、锻树科、莎草科、马齿苋科、禾本科、鸭跖草科。迄今为止, 已发现Cu 超积累植物24种, 其中Aeolanthus biformifolius 含Cu 高达13500 g/g, 是当前已知的Cu 积累量最高的植物.国外已发现的锌超积累植物已达20余种，国内也发现东南景天、圆锥南芥、香附子、木贼、东方香蒲、柔毛委陵菜、花叶滇苦菜、柔毛堇菜等，其中最典型的Zn超积累植物为天蓝

7、遏蓝菜，其地上部锌含量达51600mg/kg。Cu超富集植物海州香薷海州香薷是目前国内研究较多的铜超积累植物，且其超积累效果也较好，但生物量较小是其最大的缺点。鸭跖草Cu超富集植物高浓度处理下铜含量在矿山鸭跖草中大小顺序均为根 茎 叶。鸭跖草作为一种喜湿的草本植物，并不适合在矿区干燥贫瘠的土壤上生长。而且，和海洲香薷一样，生物量较少。Cu超富集植物蓖麻国内外关于蓖麻铜超积累的研究还较少，作为生物量较大且有经济价值的新型超积累植物，未来在土壤修复上具有广阔的发展前景。东南景天Zn超富集植物Zn超富集植物香附子印度芥菜(Zn、Cu等多种重金属)参考文献1赵达伟. 铜污染土壤的超富集、富集植物筛选D. 陕西师范大学, 2011.2张淑香, 刘孝义. 土壤中铜与锌的存在形态及其与土壤性质的相互关系C/ 青年学者论土壤与植物营养科学第七届全国青年土壤暨第二届全国青年植物营养科学工作者学术讨论会论文集. 2000.3王美, 李书田, 马义兵,等. 长期不同施肥措施对土壤铜、锌、镉形态及生物有效性的影响J. 农业环境科学学报, 2014(8):1500-1510.4吴姝冬. 铜污染土壤的超富集植物筛选D. 陕西师范大学, 2010