土壤重金属元素与环境质量PPT课件

1、第一节第一节 土壤中的重金属土壤中的重金属第二节第二节 重金属污染对环境质量的影响重金属污染对环境质量的影响第三节第三节 土壤中污染物的交互作用土壤中污染物的交互作用第1页/共61页 第一节第一节 土壤中的重金属土壤中的重金属 1.1.主要内容主要内容 土壤重金属污染及其来源土壤重金属污染及其来源 土壤中重金属的形态土壤中重金属的形态 控制土壤中重金属溶解度的主要反应控制土壤中重金属溶解度的主要反应 2.2.基本概念和知识点基本概念和知识点 土壤重金属污染的定义、土壤中重金属污染的来土壤重金属污染的定义、土壤中重金属污染的来源、土壤中重金属化合物的类型、源、土壤中重金属化合物的类型、土壤中重金

2、属土壤中重金属化合物的化学形态、控制土壤中重金属溶解度的化合物的化学形态、控制土壤中重金属溶解度的主要反应。主要反应。第2页/共61页 一、土壤重金属污染及其来源一、土壤重金属污染及其来源 ( (一一) )土壤重金属污染的定义土壤重金属污染的定义土壤重金属污染土壤重金属污染是指由于是指由于人类活动人类活动将重金属带入将重金属带入土壤，致使土壤中重金属含量土壤，致使土壤中重金属含量明显高于明显高于背景含量、背景含量、并可能造成并可能造成现存的或潜在现存的或潜在的土壤质量退化、生态的土壤质量退化、生态环境恶化的现象。环境恶化的现象。第3页/共61页（二）土壤中重金属污染的来源（二）土壤中重金属污染

3、的来源第4页/共61页（二）土壤中重金属污染的来源（二）土壤中重金属污染的来源第5页/共61页（二）土壤中重金属污染的来源（二）土壤中重金属污染的来源第6页/共61页第7页/共61页（二）土壤中重金属污染的来源（二）土壤中重金属污染的来源第8页/共61页第9页/共61页污水灌溉5年后土壤中测出的重金属形态% of Elements in each formForms Cd Cr Cu Ni Pb ZnExchangeable/adsorbed 1 1 2 5 1 2Organically bound 20 5 34 24 3 28Carbonate/iron oxides 64 19 36 3

4、3 85 39residual * 16 77 29 40 12 31* sulfides and other very insoulble forms第10页/共61页（二）土壤中重金属污染的来源（二）土壤中重金属污染的来源第11页/共61页第12页/共61页 二、土壤中重金属的形态二、土壤中重金属的形态 （一）土壤中重金属化合物的类型（一）土壤中重金属化合物的类型 污染重金属化合物的类型即污染重金属化合物的类型即矿物的类型矿物的类型。 对其生态效应有着明显的影响，当土壤中所含化合物类型不同时，由于这对其生态效应有着明显的影响，当土壤中所含化合物类型不同时，由于这些化合物本身性质差异和土壤交

5、互作用的不同，因而产生的生物效应也是些化合物本身性质差异和土壤交互作用的不同，因而产生的生物效应也是不同的。不同的。 （二）土壤中重金属化合物的化学形态（二）土壤中重金属化合物的化学形态第13页/共61页土壤溶液中或可用水提取的金属离子或分子土壤溶液中或可用水提取的金属离子或分子(主要是离子态主要是离子态) 。 吸附于胶体表面可为其它离子交换出来的金吸附于胶体表面可为其它离子交换出来的金属离子。属离子。土土壤壤中中重重金金属属化化合合物物的的化化学学形形态态水溶态交换态碳酸盐结合态有机态铁锰氧化物结合态残留态残留态石灰性土壤比较常见。石灰性土壤比较常见。 重金属通过化学键与土壤有机质中呈络合或

6、重金属通过化学键与土壤有机质中呈络合或吸附态。属于转性吸附。吸附态。属于转性吸附。 主要是亲铁元素主要是亲铁元素(Mo), 常与铁共存，当铁从原常与铁共存，当铁从原生矿物中风化释放出来，形成非晶形含水氧化生矿物中风化释放出来，形成非晶形含水氧化铁，逐渐结晶时，便被包裹在氧化铁的结晶里铁，逐渐结晶时，便被包裹在氧化铁的结晶里。只有包膜破坏后才能释放，故近于矿物态。只有包膜破坏后才能释放，故近于矿物态。结合于土壤硅铝酸盐固体矿物晶格中的金属离结合于土壤硅铝酸盐固体矿物晶格中的金属离子，不能被其它离子交换出来的微量元素。在子，不能被其它离子交换出来的微量元素。在酸性条件下，多数矿物溶解度增大。酸性条

7、件下，多数矿物溶解度增大。第14页/共61页 TessierTessier重金属形态分析重金属形态分析( (五步连续萃取法五步连续萃取法) ) 重金属形态重金属形态提取剂提取剂操作条件操作条件可交换态可交换态1mol1molL MgCl2L MgCl2 （ 稀氨水和稀盐稀氨水和稀盐酸调酸调pH7.0pH7.0） 室温振荡萃取室温振荡萃取1h 1h 碳结合态碳结合态 1mol1molL CH3COONaL CH3COONa（ CH3COOHCH3COOH调调pH5.0pH5.0） 室温振荡萃取室温振荡萃取6h6h铁锰氧化物铁锰氧化物结合态结合态 0.04mol0.04molL RNH2OHL R

8、NH2OHHCl HCl 溶液溶液（25% 25% （v/vv/v）CH3COOHCH3COOH，调，调pH2.0pH2.0）水浴保温水浴保温969633，间歇搅拌，萃取间歇搅拌，萃取6 6 h h 有机物结合有机物结合态态 0.02 mol0.02 molLHNO3LHNO3和和30%H2O230%H2O2，调，调pH2.0pH2.0）水浴水浴858522，间，间歇搅拌萃取歇搅拌萃取3h3h；CH3COONH4CH3COONH4防止再防止再吸附继续振荡吸附继续振荡30 30 minmin。 残渣残渣 HF-HClO4HF-HClO4土壤消化土壤消化第15页/共61页 三、控制土壤中重金属溶解

9、度的主要反应三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应 （一）离子交换（一）离子交换 （二）吸附反应（二）吸附反应 （三）核晶过程、沉淀作用和固溶体（三）核晶过程、沉淀作用和固溶体 （四）氧化还原作用（四）氧化还原作用 （五）有机质对金属离子的吸附与配位反应（五）有机质对金属离子的吸附与配位反应第16页/共61页三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应 （一）离子交换（一）离子交换 指重金属离子通过与土壤表面电荷之间的指重金属离子通过与土壤表面电荷之间的静电作静电作用用而被土壤吸附。在吸附过程中，胶体每吸附一而被土壤吸附。在吸附过程中，胶体每吸附一部分阳离子，同时也放

10、出等当量的其他阳离子。部分阳离子，同时也放出等当量的其他阳离子。所以这种吸附叫做离子交换吸附。（非专性吸附）所以这种吸附叫做离子交换吸附。（非专性吸附） 1 1、阳离子交换吸附具有的特征：、阳离子交换吸附具有的特征： 阳离子吸附是一种可逆反应，而且迅速地达到可阳离子吸附是一种可逆反应，而且迅速地达到可逆平衡，向任何一方的反应都不可能进行到底。逆平衡，向任何一方的反应都不可能进行到底。 离子的交换作用是以当量关系进行的。离子的交换作用是以当量关系进行的。 离子交换作用不受温度的影响，并且在酸碱条件离子交换作用不受温度的影响，并且在酸碱条件下均可进行。下均可进行。 第17页/共61页三、控制土壤中

11、重金属溶解度的主要反应三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应 （一）离子交换（一）离子交换2 2、影响吸附亲合力的因素：、影响吸附亲合力的因素：电荷与水化作用的影响电荷与水化作用的影响 随着电价增高，阳离子的吸附亲合力愈强：随着电价增高，阳离子的吸附亲合力愈强：M M+ +M M2+2+M M3+3+ 随着水化阳离子半径的减少，产生较高的电荷随着水化阳离子半径的减少，产生较高的电荷密度密度 ：BaBa2+2+SrSr2+2+CaCa2+2+MgMg2+2+CsCs2+2+RbRb+ +K K+ +NaNa+ +LiLi+ + Al3+H+Al3+H+第18页/共61页三、控制土壤中重金属溶解度的

12、主要反应三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应（二）专性吸附（二）专性吸附 物理吸附和化学吸附物理吸附和化学吸附 物理吸附是指吸附质和吸附剂通过弱的原子和物理吸附是指吸附质和吸附剂通过弱的原子和分子间相互作用力而粘附。分子间相互作用力而粘附。 离子吸附方程离子吸附方程 在温度固定的条件下，吸附量在温度固定的条件下，吸附量Q Q同溶液浓度之间同溶液浓度之间的关系称为等温吸附规律，表达这一关系的数的关系称为等温吸附规律，表达这一关系的数学式称为吸附等温式。学式称为吸附等温式。 FreundlichFreundlich等温吸附式：等温吸附式： logQ = logK + 1/nlogC logQ =

13、logK + 1/nlogC LangmuirLangmuir单分子层吸附理论与吸附等温式单分子层吸附理论与吸附等温式 KaC(1-)=Kb KaC(1-)=Kb 第19页/共61页三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应（二）专性吸附（二）专性吸附化学吸附又叫化学吸附又叫专性吸附，指重金属离子通过与土专性吸附，指重金属离子通过与土壤中金属氧化物表面的壤中金属氧化物表面的-OH-OH、-OH2-OH2等配位基或有等配位基或有机质配位而结合在土壤表面。机质配位而结合在土壤表面。吸附条件吸附条件 水合氧化物（水合氧化物（FeOOHFeOOH，FeFe2 2O O3

14、3） 配位体的交换配位体的交换 对重金属离子影响大：重金属形成水合离子更对重金属离子影响大：重金属形成水合离子更容易发生专性吸附，容易发生专性吸附，CdCd2+2+Cd(OH)Cd(OH)+ +水合氧化物的专性吸附对阴离子也有效，这种吸水合氧化物的专性吸附对阴离子也有效，这种吸附不同于带正电荷的胶体对阴离子的吸附。附不同于带正电荷的胶体对阴离子的吸附。第20页/共61页土壤pH对重金属吸附的影响AdsorptionSoil pH3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7.0PbCuZnCd第21页/共61页三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应（三）（

15、三）离子沉淀溶解反应离子沉淀溶解反应一、溶解积一、溶解积 AaBb(AaBb(固固) aA() aA(液液) + bB() + bB(液液) ) 溶度积：溶度积： 溶度积溶度积是固相和它的饱和溶液平衡时的平衡常是固相和它的饱和溶液平衡时的平衡常数。其数值大小与固相的溶解度有关。一般而数。其数值大小与固相的溶解度有关。一般而言，电价越高，半径越小，相互结合的阴阳离言，电价越高，半径越小，相互结合的阴阳离子半径越相似，则化合物越难溶解，溶度积越子半径越相似，则化合物越难溶解，溶度积越小。小。 abspKAB第22页/共61页三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应（

16、三）（三）离子沉淀溶解反应离子沉淀溶解反应影响沉淀溶解平衡的因素影响沉淀溶解平衡的因素1 1、溶液的、溶液的 pHpH值值 pHpH值是影响沉淀溶解平衡最普遍和广泛的因素，值是影响沉淀溶解平衡最普遍和广泛的因素，土壤土壤pHpH值的升高会直接增加溶液中值的升高会直接增加溶液中OHOH- -，从，从而导致溶液中重金属离子浓度的下降。而导致溶液中重金属离子浓度的下降。 金属氢氧化物的溶解平衡：金属氢氧化物的溶解平衡：M(OH)M(OH)n n=M=Mn+n+nOH+nOH- - 溶度积为溶度积为: K: Kspsp =(Mn =(Mn+ +)(OH)(OH- -) )n n pM = npH +

17、p KpM = npH + p Kspsp - 14n - 14n 第23页/共61页（三）（三）离子沉淀溶解反应离子沉淀溶解反应影响沉淀溶解平衡的因素影响沉淀溶解平衡的因素2 2、土壤空气的组成与分压（、土壤空气的组成与分压（COCO2 2） 空气中空气中COCO2 2分压直接影响溶液中碳酸根离子浓度，从而分压直接影响溶液中碳酸根离子浓度，从而影响碳酸盐类沉淀中金属离子的溶解度。影响碳酸盐类沉淀中金属离子的溶解度。 ZnZn2+2+浓度随浓度随pHpH上升而降低，并随上升而降低，并随COCO2 2分压分压(P(PCO2CO2) )升高而降升高而降低。低。3 3、土壤溶液的成分与浓度、土壤溶液

18、的成分与浓度 （S S2-2-） S S2-2-是还原条件下极其重要的离子之一，金属硫化物尤是还原条件下极其重要的离子之一，金属硫化物尤其是重金属硫化物溶度积一般较氢氧化物更低。其是重金属硫化物溶度积一般较氢氧化物更低。 H2SH2S实际上是很弱的酸。实际上是很弱的酸。 饱和时溶液中浓度约为饱和时溶液中浓度约为0.1mol/L0.1mol/L。 只要土壤溶液中有只要土壤溶液中有S2-S2-存在，重金属离子的溶解度一般存在，重金属离子的溶解度一般很低。很低。三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应第24页/共61页三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应三、控制土壤中

19、重金属溶解度的主要反应（四）（四）氧化还原作用氧化还原作用 氧化态(Ox) + ne- + mH+ 还原态(Red) + 1/2mH2O 影响氧化还原电位的因素影响氧化还原电位的因素 氧化还原体系的种类和标准氧化还原电位：体系的氧化还原体系的种类和标准氧化还原电位：体系的EhEh0 0愈高，这一体系的氧化能力愈强；反之，则还原能力强。愈高，这一体系的氧化能力愈强；反之，则还原能力强。 溶液的温度、溶液的温度、pHpH及离子浓度。及离子浓度。00.0591log0.0591ReOxmEhEpHndn第25页/共61页三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应（五）（

20、五）有机质对金属离子的吸附与配位反应有机质对金属离子的吸附与配位反应 改变溶解度改变溶解度 改变离子形态改变离子形态 有机物的螯合作用有机物的螯合作用 教材教材P228-236.第26页/共61页 第二节第二节 重金属污染对环境质量的影响重金属污染对环境质量的影响 1.1.主要内容主要内容 重金属对重金属对土壤肥力土壤肥力的影响的影响 重金属的重金属的植物效应植物效应及其影响因素及其影响因素 重金属对重金属对土壤微生物和酶土壤微生物和酶的影响的影响 重金属对重金属对人类健康人类健康的影响。的影响。 2.2.基本概念和知识点基本概念和知识点 重金属对土壤氮素的影响、重金属污染对土壤磷重金属对土壤

21、氮素的影响、重金属污染对土壤磷素的影响、重金属对土壤钾行为的影响、重金属素的影响、重金属对土壤钾行为的影响、重金属的植物效应及其影响因素、重金属对微生物的影的植物效应及其影响因素、重金属对微生物的影响、重金属对土壤酶活性的影响、重金属对人类响、重金属对土壤酶活性的影响、重金属对人类健康的影响。健康的影响。第27页/共61页第二节第二节 重金属污染对环境质量的影响重金属污染对环境质量的影响 一、重金属对土壤肥力的影响一、重金属对土壤肥力的影响 （一）重金属对土壤氮素的影响（一）重金属对土壤氮素的影响 重金属污染使土壤氮素矿化势降低，其供氮能力重金属污染使土壤氮素矿化势降低，其供氮能力相应降低；相

22、应降低； （二）重金属污染对土壤磷素的影响（二）重金属污染对土壤磷素的影响 增加磷素的固定，降低磷素的有效性；增加磷素的固定，降低磷素的有效性； （三）重金属对土壤钾行为的影响（三）重金属对土壤钾行为的影响 重金属污染会占据部分土壤胶体的吸附位，导致重金属污染会占据部分土壤胶体的吸附位，导致土壤对钾的吸附能力下降而使土壤溶液钾含量增土壤对钾的吸附能力下降而使土壤溶液钾含量增加，加速了钾的流失。加，加速了钾的流失。第28页/共61页第二节第二节 重金属污染对环境质量的影响重金属污染对环境质量的影响 二、重金属的植物效应及其影响因素二、重金属的植物效应及其影响因素 （一）重金属浓度的影响（一）重金

23、属浓度的影响 在一定范围内，植物产量与土壤重金属的污染程度有着良好在一定范围内，植物产量与土壤重金属的污染程度有着良好的相关性；的相关性； 植物吸收重金属的总量随着土壤中重金属浓度的增高而增加；植物吸收重金属的总量随着土壤中重金属浓度的增高而增加； （二）（二）EhEh、pHpH和和CECCEC的影响的影响 EhEh、pHpH和和CECCEC是影响土壤中重金属迁移性和植物有效性的重是影响土壤中重金属迁移性和植物有效性的重要因子；要因子； （三）土壤质地的影响（三）土壤质地的影响 粘质土壤持留性大，砂质土壤迁移性大；粘质土壤持留性大，砂质土壤迁移性大； （四）共存离子的影响（四）共存离子的影响

24、拮抗或协同作用拮抗或协同作用第29页/共61页第二节第二节 重金属污染对环境质量的影响重金属污染对环境质量的影响 三、重金属对土壤微生物和酶的影响三、重金属对土壤微生物和酶的影响 （一）重金属对微生物的影响（一）重金属对微生物的影响 抑制微生物的生长代谢作用，甚至导致微生物死亡；抑制微生物的生长代谢作用，甚至导致微生物死亡； （二）重金属对土壤酶活性的影响（二）重金属对土壤酶活性的影响 重金属污染使得土壤酶活性下降；重金属污染使得土壤酶活性下降； 重金属污染还会通过抑制微生物的生长、繁殖，减重金属污染还会通过抑制微生物的生长、繁殖，减少微生物体内酶的合成和分泌，使得酶的总量减少。少微生物体内酶

25、的合成和分泌，使得酶的总量减少。第30页/共61页第二节第二节 重金属污染对环境质量的影响重金属污染对环境质量的影响 四、重金属对人类健康的影响四、重金属对人类健康的影响 土壤重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、土壤重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等，砷虽不属于重金属，但因其行为与来源铁、锰、锌等，砷虽不属于重金属，但因其行为与来源以及危害都与重金属相似，故通常列入重金属类进行讨以及危害都与重金属相似，故通常列入重金属类进行讨论。论。 就对植物的需要而言，可分为两类：就对植物的需要而言，可分为两类： 一类是一类是植物生长发育不需要植物生长发育不需要的元素，而对

26、人体健康危害的元素，而对人体健康危害比较明显，如比较明显，如砷砷、镉、汞、铅镉、汞、铅等；等； 另一类是另一类是植物正常生长发育所需元素植物正常生长发育所需元素，且对人体又有一，且对人体又有一定生理功能，如定生理功能，如铬、铜、锌铬、铜、锌等，但过多会引发疾病。等，但过多会引发疾病。第31页/共61页四、重金属对人类健康的影响四、重金属对人类健康的影响 砷砷污染对人体健康的危害污染对人体健康的危害 三氧化二砷三氧化二砷(As2O3)(As2O3)，即砒霜，即砒霜，毒性极大毒性极大，为白色粉末，为白色粉末，易升华，微溶于水，易溶于碱性水溶液呈弱酸性的亚砷易升华，微溶于水，易溶于碱性水溶液呈弱酸性

27、的亚砷酸盐形式。酸盐形式。 五氧化二砷五氧化二砷(As2O5)(As2O5)，又名砷酐，是砷的五价氧化物，又名砷酐，是砷的五价氧化物，白色粉末，易溶于水。白色粉末，易溶于水。 硫化砷硫化砷(As2S2)(As2S2)又名雄黄，又名雄黄，三硫化砷三硫化砷(As2S3)(As2S3)又名雌黄，又名雌黄，均为黄色固体，难溶于水，所以急性毒性很低。均为黄色固体，难溶于水，所以急性毒性很低。 环境中的砷主要从消化道、呼吸道、皮肤摄入。砷进入环境中的砷主要从消化道、呼吸道、皮肤摄入。砷进入体内后，体内后，95959999存在于红细胞内与血红蛋白结合，随存在于红细胞内与血红蛋白结合，随后迅速分布到全身组织和

28、器官，主要贮存于肝、肾、脾、后迅速分布到全身组织和器官，主要贮存于肝、肾、脾、胃肠道、肺等部位。胃肠道、肺等部位。第32页/共61页四、重金属对人类健康的影响四、重金属对人类健康的影响 汞污染对人体健康的危害汞污染对人体健康的危害 汞与甲基汞均可通过呼吸道、消化道和皮肤侵入汞与甲基汞均可通过呼吸道、消化道和皮肤侵入人体。但水体的汞主要经消化道侵入人体。人体。但水体的汞主要经消化道侵入人体。 一般认为甲基汞具有一般认为甲基汞具有脂溶性、原形蓄积和高神经脂溶性、原形蓄积和高神经毒特性。毒特性。 甲基汞进入胃内后与胃酸作用生成氯化甲基汞，甲基汞进入胃内后与胃酸作用生成氯化甲基汞，经肠道几乎全部吸收入

29、血液。经肠道几乎全部吸收入血液。 在红细胞内与血红蛋白的巯基结合，随血液至各在红细胞内与血红蛋白的巯基结合，随血液至各器官，通过血脑屏障进入脑中，因脑细胞富含类器官，通过血脑屏障进入脑中，因脑细胞富含类脂质故容易蓄积于脑细胞中。甲基汞主要侵害成脂质故容易蓄积于脑细胞中。甲基汞主要侵害成人大脑皮层的运动区、感觉区和视觉、听觉区，人大脑皮层的运动区、感觉区和视觉、听觉区，也会侵害小脑。对胎儿脑的侵害几乎遍及全脑。也会侵害小脑。对胎儿脑的侵害几乎遍及全脑。 另外甲基汞还有致突变和致畸作用。另外甲基汞还有致突变和致畸作用。 第33页/共61页四、重金属对人类健康的影响四、重金属对人类健康的影响 汞污染

30、对人体健康的危害汞污染对人体健康的危害 慢性甲基汞中毒（水俣病，慢性甲基汞中毒（水俣病，Minamata disease)Minamata disease) 1 1）急性、亚急性水俣病）急性、亚急性水俣病 部分人最初出现的症状是四肢末端或口周围有麻木感，部分人最初出现的症状是四肢末端或口周围有麻木感，随后出现手的动作障碍，例如解扣动作发笨，拿筷子不随后出现手的动作障碍，例如解扣动作发笨，拿筷子不牢等，同时还出现协调动作障碍，感觉障碍，软弱无力牢等，同时还出现协调动作障碍，感觉障碍，软弱无力感，震颤，小脑性语言障碍，步态失调，出现听觉和视感，震颤，小脑性语言障碍，步态失调，出现听觉和视觉障碍。这

31、些症状逐渐增强，最终可导致全身瘫痪，吞觉障碍。这些症状逐渐增强，最终可导致全身瘫痪，吞咽困难，痉挛以致死亡。咽困难，痉挛以致死亡。 2 2）慢性水俣病）慢性水俣病 许多患者平时从鱼贝类摄入的甲基汞量比较小，但在长许多患者平时从鱼贝类摄入的甲基汞量比较小，但在长期连续摄取过程中，脑内汞的蓄积量仍可达到一定的程期连续摄取过程中，脑内汞的蓄积量仍可达到一定的程度，便开始出现症状和体征，随着蓄积量的加大，症状度，便开始出现症状和体征，随着蓄积量的加大，症状也逐渐增多，最终出现水俣病的症候群，这种病例称为也逐渐增多，最终出现水俣病的症候群，这种病例称为慢性水俣病。慢性水俣病。第34页/共61页四、重金属

32、对四、重金属对人类健康人类健康的影响的影响 镉镉对农业最大的威胁是产生对农业最大的威胁是产生“镉米镉米”、“镉菜镉菜”，进入人，进入人体后使人得骨痛病。体后使人得骨痛病。 另外，镉会损伤肾小管，出现糖尿病，还有镉引起血压升另外，镉会损伤肾小管，出现糖尿病，还有镉引起血压升高，出现心血管病，甚至还有致癌、致畸的报道。高，出现心血管病，甚至还有致癌、致畸的报道。 痛痛病主要临床表现痛痛病主要临床表现 骨痛骨痛 腰背疼腰背疼 膝关节疼膝关节疼 遍及全身的刺痛遍及全身的刺痛 止痛药无效止痛药无效 骨折骨折 患者易在轻微外伤下发生多发性骨折，患者易在轻微外伤下发生多发性骨折， 甚至在甚至在咳嗽、喷嚏时也

33、引起骨折。咳嗽、喷嚏时也引起骨折。 变形变形 四肢弯曲变形，脊柱四肢弯曲变形，脊柱 受压缩短变形，受压缩短变形， 骨软化和骨质疏松，行动困骨软化和骨质疏松，行动困难，被迫长期难，被迫长期 卧床。最后患者多因极度衰弱和并发其他卧床。最后患者多因极度衰弱和并发其他 疾病而死亡。疾病而死亡。 实验室检查实验室检查 尿钙尿钙 尿糖尿糖 尿镉尿镉 尿中低分子蛋白尿中低分子蛋白 升高升高 第35页/共61页四、重金属对人类健康的影响四、重金属对人类健康的影响 铅铅污染对人体健康的危害污染对人体健康的危害 在工业污染源如铅熔炼和蓄电池工厂附近的土壤中，其含在工业污染源如铅熔炼和蓄电池工厂附近的土壤中，其含铅

34、量高达铅量高达1000g/kg1000g/kg。在高速公路附近土壤中含铅量平均。在高速公路附近土壤中含铅量平均也很高。也很高。 铅虽非人体必需元素铅虽非人体必需元素，但却是人体中经常存在的成分之一。，但却是人体中经常存在的成分之一。它可通过食物、空气、水及吸烟等摄入体内。它可通过食物、空气、水及吸烟等摄入体内。 关于正常人的血铅，我国调查结果是关于正常人的血铅，我国调查结果是5 540g/100ml40g/100ml( (平平均均15g/100ml)15g/100ml)。 据六大洲调查统计结果，正常范围是据六大洲调查统计结果，正常范围是101026g/100ml(26g/100ml(平均平均1

35、7g/100ml)17g/100ml)。 一般认为把血铅一般认为把血铅正常值上限定为正常值上限定为50g/100ml50g/100ml以下较为合适。我国尿铅正以下较为合适。我国尿铅正常值上限为常值上限为0.08mg/L0.08mg/L。 当外环境受铅污染，人体摄入量大于排出量时，便有当外环境受铅污染，人体摄入量大于排出量时，便有铅的蓄积，长期下去，必然会对人体正常生理功能产生影铅的蓄积，长期下去，必然会对人体正常生理功能产生影响，甚至引起各种病理变化。响，甚至引起各种病理变化。第36页/共61页四、重金属对人类健康的影响四、重金属对人类健康的影响 铅铅污染对人体健康的危害污染对人体健康的危害

36、铅化合物可从铅化合物可从呼吸道和消化道呼吸道和消化道进入体内。进入体内。 进入体内的铅，主要分布于进入体内的铅，主要分布于肝、肾、脾、肺、脑肝、肾、脾、肺、脑中，以中，以肝、肾肝、肾中含量最高。经数周后铅可转移到骨骼、毛发、中含量最高。经数周后铅可转移到骨骼、毛发、牙齿等。以磷酸铅的形式沉积下来。骨骼中的铅比较稳牙齿等。以磷酸铅的形式沉积下来。骨骼中的铅比较稳定，可长期贮存而不产生临床症状。定，可长期贮存而不产生临床症状。 铅铅的危害则是的危害则是累积累积中毒。中毒。 铅对铅对神经系统神经系统的作用，可使大脑皮质的兴奋和抑制过程的作用，可使大脑皮质的兴奋和抑制过程发生紊乱，从而出现皮质发生紊乱

37、，从而出现皮质 内脏调节障碍。主要表现为神内脏调节障碍。主要表现为神经衰弱症候群、中毒性多发性神经炎以及中毒性脑病。经衰弱症候群、中毒性多发性神经炎以及中毒性脑病。 铅对铅对肾脏肾脏有一定损害，有人报道，间质性肾炎或肾有一定损害，有人报道，间质性肾炎或肾萎缩是慢性铅中毒最常见的病理改变。患者可出现蛋白萎缩是慢性铅中毒最常见的病理改变。患者可出现蛋白尿，尿中有红细胞、管型。尿，尿中有红细胞、管型。 慢性铅中毒还可造成慢性铅中毒还可造成心肌损伤心肌损伤，临床上出现心衰。，临床上出现心衰。第37页/共61页 铅铅污染对人体健康的危害污染对人体健康的危害 专家认为，铅中毒是国际公认的危害儿童智力和神经

38、系统专家认为，铅中毒是国际公认的危害儿童智力和神经系统发育的发育的“第一杀手第一杀手”。 血铅水平如果高于血铅水平如果高于 100100微克升微克升就有可能导致神经发育方就有可能导致神经发育方面的问题。面的问题。 血铅血铅700700微克微克)升，升，可伴有昏迷、惊厥等铅中毒脑病表可伴有昏迷、惊厥等铅中毒脑病表现。它对儿童中枢神经和细胞的损害是不可逆转的；现。它对儿童中枢神经和细胞的损害是不可逆转的； 最新研究发现，儿童体内血铅含量每超过最新研究发现，儿童体内血铅含量每超过 100100微克升，微克升，智能指数就会下降智能指数就会下降1010至至2020，身高低于平均值，身高低于平均值1 13

39、 3厘米。厘米。 然而，铅中毒的发展是一个缓慢和渐进的过程，早期并无然而，铅中毒的发展是一个缓慢和渐进的过程，早期并无典型或能促使患儿主动就诊的严重临床表现，一旦出现临典型或能促使患儿主动就诊的严重临床表现，一旦出现临床症状，往往血铅水平已经较高，毒性作用也难以逆转。床症状，往往血铅水平已经较高，毒性作用也难以逆转。四、重金属对人类健康的影响第38页/共61页四、重金属对人类健康的影响四、重金属对人类健康的影响 铬铬污染对人体健康的危害污染对人体健康的危害 铬是人体必需的微量元素，它与脂类代谢有密切联系，铬是人体必需的微量元素，它与脂类代谢有密切联系，能增加人体内胆固醇的分解和排泄，是机体内葡

40、萄糖能能增加人体内胆固醇的分解和排泄，是机体内葡萄糖能量因子中的一个有效成分，能辅助胰岛素利用葡萄糖。量因子中的一个有效成分，能辅助胰岛素利用葡萄糖。 如食物不能提供足够的铬，人体会出现铬缺乏症，影响如食物不能提供足够的铬，人体会出现铬缺乏症，影响糖类及脂类代谢。糖类及脂类代谢。 铬中毒主要是指六价铬。铬中毒主要是指六价铬。 饮用被含铬工业废水污染的水，可致腹部不适及腹泻等饮用被含铬工业废水污染的水，可致腹部不适及腹泻等中毒症状；中毒症状； 铬为皮肤变态反应原，引起过敏性皮炎或湿疹，湿疹的铬为皮肤变态反应原，引起过敏性皮炎或湿疹，湿疹的特征多呈小块，钱币状，以亚急表现为主，呈红斑、浸特征多呈小

41、块，钱币状，以亚急表现为主，呈红斑、浸润、渗出、脱屑、病程长，久而不愈；润、渗出、脱屑、病程长，久而不愈； 由呼吸进入，对呼吸道有刺激和腐蚀作用，引起鼻炎、由呼吸进入，对呼吸道有刺激和腐蚀作用，引起鼻炎、咽炎、支气管炎，严重时使鼻中隔糜烂，甚至穿孔。咽炎、支气管炎，严重时使鼻中隔糜烂，甚至穿孔。 铬还是致癌因子。铬还是致癌因子。第39页/共61页四、重金属对人类健康的影响四、重金属对人类健康的影响 土壤铜污染对人体健康的危害土壤铜污染对人体健康的危害 铜被农作物吸收后进入食物链，最终被人吸收。过量的铜与人铜被农作物吸收后进入食物链，最终被人吸收。过量的铜与人体内的蛋白质和酶结合，产生不可逆变性

42、，导致生理或代谢过体内的蛋白质和酶结合，产生不可逆变性，导致生理或代谢过程障碍，或者与脱氧核糖核酸相互作用而导致生理突变。程障碍，或者与脱氧核糖核酸相互作用而导致生理突变。 已知人食入过量铜后，可在肝、脑、肾等组织中积累，而引发已知人食入过量铜后，可在肝、脑、肾等组织中积累，而引发肝铜病、脑铜病和肾铜病。肝铜病、脑铜病和肾铜病。 近年医学研究表明，高铜可使动脉粥样硬化并加速组织细胞的近年医学研究表明，高铜可使动脉粥样硬化并加速组织细胞的老化和死亡；铜在大脑中某些部位沉积，可导致脑萎缩、神经老化和死亡；铜在大脑中某些部位沉积，可导致脑萎缩、神经元减少和退行性病变，最后发展为老年性痴呆。元减少和退

43、行性病变，最后发展为老年性痴呆。第40页/共61页四、重金属对人类健康的影响四、重金属对人类健康的影响 土壤锌污染对人体健康的危害土壤锌污染对人体健康的危害 锌也是植物生长发育必需的营养元素之一，土锌也是植物生长发育必需的营养元素之一，土壤中适量的可给态锌，可以提高作物的产量。壤中适量的可给态锌，可以提高作物的产量。 摄入过量的锌可以引起头晕、呕吐、腹泻等副摄入过量的锌可以引起头晕、呕吐、腹泻等副作用。作用。第41页/共61页第三节第三节 土壤中污染物的交互作用土壤中污染物的交互作用( (复合污染复合污染) )1 1、复合污染的概念、复合污染的概念2 2、复合污染的作用方式、复合污染的作用方式

44、3 3、复合污染的分类、复合污染的分类4 4、复合污染的分析方法、复合污染的分析方法5 5、影响复合污染物交互作用的因子、影响复合污染物交互作用的因子6 6、复合污染机理、复合污染机理7 7、有机污染物、有机污染物- -重金属在土壤中交互作用的形式重金属在土壤中交互作用的形式8 8、复合污染应加强研究的方面、复合污染应加强研究的方面第42页/共61页 第三节第三节 土壤中污染物的交互作用土壤中污染物的交互作用( (复合污染复合污染) 复合污染的概念复合污染的概念 交互作用交互作用是指在一定条件下，两个或两个以上元素是指在一定条件下，两个或两个以上元素或化合物的结合效应或化合物的结合效应小于、等

45、于或大于小于、等于或大于他们各自他们各自效应之和，即所谓的效应之和，即所谓的拮抗、加和或者协同作用。拮抗、加和或者协同作用。 第43页/共61页 第三节第三节 土壤中污染物的交互作用土壤中污染物的交互作用( (复合污染复合污染) 复合污染的作用方式复合污染的作用方式第44页/共61页第45页/共61页第三节第三节 土壤中污染物的交互作用土壤中污染物的交互作用( (复合污染复合污染) )复合污染的分类复合污染的分类按按污染物来源污染物来源： 1)1)同源复合污染同源复合污染 它是由处于同一环境介质它是由处于同一环境介质( (大气、大气、水体或土壤水体或土壤) )中的多种污染韧所形成的复合污染。中

46、的多种污染韧所形成的复合污染。根据所处的环境介质的不同可进一步分为大气复合污染型，根据所处的环境介质的不同可进一步分为大气复合污染型，水体复合污染型和土壤复合污染型。水体复合污染型和土壤复合污染型。同源复合污染类型同源复合污染类型是是目前复合污染研究的重点。目前复合污染研究的重点。 2)2)异源复合污染异源复合污染 由不同环境介质来源的同一污染物由不同环境介质来源的同一污染物或不同污染物所形成的复合污染现象。或不同污染物所形成的复合污染现象。它可进一步分为大气它可进一步分为大气- -土壤复合型，大气土壤复合型，大气- -水体复合型，土水体复合型，土壤壤- -水体复合型，大气水体复合型，大气-

47、-土壤土壤- -水体复合型。水体复合型。第46页/共61页第三节第三节 土壤中污染物的交互作用土壤中污染物的交互作用( (复合污染复合污染)复合污染的分类复合污染的分类按污染物类型：按污染物类型：1)1)有机复合污染有机复合污染 由由2 2种或种或2 2种以上有机污染物共存所形种以上有机污染物共存所形成。目前研究较多的是成。目前研究较多的是2 2种农药之间的复合污染。种农药之间的复合污染。 2)2)无机复合污染无机复合污染 2 2种或种或2 2种以上无机污染物同时作用所种以上无机污染物同时作用所形成的环境污染现象。形成的环境污染现象。重金属元素之间的复合污染重金属元素之间的复合污染是当是当前无

48、机复合污染研究的重点。前无机复合污染研究的重点。 3)3)有机有机- -天机复合污染天机复合污染 有机污染物和无机污染物在同有机污染物和无机污染物在同一环境中同时存在所形成的环境污染现象。目前研究较一环境中同时存在所形成的环境污染现象。目前研究较多的是重金属与农药、石油烃、洗涤剂之间的复合污染。多的是重金属与农药、石油烃、洗涤剂之间的复合污染。第47页/共61页第48页/共61页第49页/共61页第50页/共61页第三节第三节 土壤中污染物的交互作用土壤中污染物的交互作用( (复合污染复合污染)复合污染的分析复合污染的分析 多元回归分析法多元回归分析法 该方法目前广泛采用。该方法目前广泛采用。

49、 主要研究在若干种共存的污染重金属元素的各种存在主要研究在若干种共存的污染重金属元素的各种存在形态形态( (有效态、全量或其它形态有效态、全量或其它形态) )与作物某些指标与作物某些指标( (产量、产量、生物量等生物量等) )之间存在的相关关系。之间存在的相关关系。第51页/共61页第三节第三节 土壤中污染物的交互作用土壤中污染物的交互作用( (复合污染复合污染) )影响复合污染物交互作用的因子影响复合污染物交互作用的因子1 1、生物因子、生物因子 复合污染物的生理生态效应受生物种类、作用部位、生物营养复合污染物的生理生态效应受生物种类、作用部位、生物营养状况以及生物年龄和性别等因素的影响。状

50、况以及生物年龄和性别等因素的影响。2 2、污染物因子、污染物因子 污染物因子包括污染物种类、污染物化学结构与性质、处理方污染物因子包括污染物种类、污染物化学结构与性质、处理方式、污染物浓度、污染物之间浓度比等。式、污染物浓度、污染物之间浓度比等。 Carlson Carlson发现发现PbPb和和CdCd对植物生长的影响随对植物生长的影响随浓度浓度而变化，低浓度而变化，低浓度时为时为加和加和作用，高浓度时为作用，高浓度时为协同协同作用；作用； 而而Pietilainen(1975)Pietilainen(1975)的研究则表明的研究则表明PbPb和和CdCd的交互作用关系的交互作用关系与两者的

51、与两者的浓度比浓度比有关，当有关，当PbPbcdcd1 1，它们对浮游植物初级生产力的，它们对浮游植物初级生产力的影响为影响为拮抗拮抗作用；当作用；当PbPbCdCd1 1，则为，则为协同协同作用。作用。CdCd和和SeSe相互作用也相互作用也表现出类似的特点。表现出类似的特点。3 3、环境因子、环境因子 环境因子主要包括温度、湿度、光照、环境因子主要包括温度、湿度、光照、pHpH、有机物含量、土壤条、有机物含量、土壤条件件( (包括包括pHpH，CECCEC，EhEh等等) )。第52页/共61页第三节第三节 土壤中污染物的交互作用土壤中污染物的交互作用( (复合污染复合污染) )复合污染机

52、理复合污染机理1 1、竞争结合位点、竞争结合位点 物理化学性质相近的各种污染物由于作用方式和途径物理化学性质相近的各种污染物由于作用方式和途径相似，因而在生态介质相似，因而在生态介质( (土壤、水体土壤、水体) )、代谢系统及细胞表、代谢系统及细胞表面结合位点的竞争必然会影响这些污染物共存时的相互作面结合位点的竞争必然会影响这些污染物共存时的相互作用用2 2、影响酶的活性、影响酶的活性 通过改变与代谢污染物有关的酶的活性，影响通过改变与代谢污染物有关的酶的活性，影响污染物在生物体内的扩散、转化和代谢方式，从而污染物在生物体内的扩散、转化和代谢方式，从而可以影响污染物在生物体内的行为和毒性可以影

53、响污染物在生物体内的行为和毒性3 3、干扰正常生理过程、干扰正常生理过程 复合污染通过干扰生物体的正常生理活动和改变有关复合污染通过干扰生物体的正常生理活动和改变有关生理生化过程而发生相互作用。如氨基酸、可溶性蛋白的生理生化过程而发生相互作用。如氨基酸、可溶性蛋白的变化。变化。第53页/共61页第三节第三节 土壤中污染物的交互作用土壤中污染物的交互作用( (复合污染复合污染) )复合污染机理复合污染机理4 4、改变细胞结构与功能、改变细胞结构与功能 复合污染可以引起各种将生物体或有关内复合污染可以引起各种将生物体或有关内含物与外界环境隔离开的生物学屏障在结构和功含物与外界环境隔离开的生物学屏障

54、在结构和功能上的扰动，从而改变其透性及主动、被动转运能上的扰动，从而改变其透性及主动、被动转运能力能力5 5、螯合（或络合、螯合（或络合) )作用及沉淀作用作用及沉淀作用 螯合螯合( (或络合或络合) )作用可改变污染物的形态分布作用可改变污染物的形态分布和其生物有效性，从而直接影响其毒性和其生物有效性，从而直接影响其毒性6 6、干扰生物大分子的结构与功能、干扰生物大分子的结构与功能 有毒化学物质通过抑制生物大分子的合成与代谢，有毒化学物质通过抑制生物大分子的合成与代谢，干扰基因的扩增和表达，对干扰基因的扩增和表达，对DNADNA造成损伤或使之断裂并影造成损伤或使之断裂并影响其修复，与响其修复

55、，与DNADNA生成化学加合物等途径对生物体形成毒生成化学加合物等途径对生物体形成毒性也是复合污染的重要机理性也是复合污染的重要机理第54页/共61页第三节第三节 土壤中污染物的交互作用土壤中污染物的交互作用( (复合污染复合污染) )有机污染物有机污染物- -重金属在土壤中交互作用的形式重金属在土壤中交互作用的形式主要包括三种形式：主要包括三种形式：1 1）有机污染物）有机污染物- -重金属在土壤中重金属在土壤中吸附行为吸附行为的交互作用；的交互作用；2 2）有机污染物）有机污染物- -重金属在土壤中重金属在土壤中化学作用过程化学作用过程的交互作用；的交互作用；3 3）有机污染物）有机污染物

56、- -重金属在土壤中重金属在土壤中微生物过程微生物过程的交互作用。的交互作用。第55页/共61页第三节第三节 土壤中污染物的交互作用土壤中污染物的交互作用( (复合污染复合污染) )有机污染物有机污染物- -重金属在土壤中交互作用的形式重金属在土壤中交互作用的形式1 1、吸附行为的交互作用、吸附行为的交互作用 有机污染物在土壤中的有机污染物在土壤中的吸附点位吸附点位主要是土壤中的主要是土壤中的腐殖腐殖质质部分。部分。 土壤中有机质的碳链结构所构成的憎水微环境、对有土壤中有机质的碳链结构所构成的憎水微环境、对有机污染物质的机污染物质的吸附吸附起着非常重要的作用，有机化合物通过起着非常重要的作用，

57、有机化合物通过在这些憎水微环境与水界面上的分配而被吸附在土壤表面。在这些憎水微环境与水界面上的分配而被吸附在土壤表面。 疏水性的有机污染物在土壤中的吸附系数往往与土壤疏水性的有机污染物在土壤中的吸附系数往往与土壤中中有机碳有机碳的含量相关，可是对于疏水性较差的极性有机污的含量相关，可是对于疏水性较差的极性有机污染物，例如许多极性农药它们在土壤中的吸附系数较染物，例如许多极性农药它们在土壤中的吸附系数较之硫水性强的有机污染物要小得多，这些物质往往通过在之硫水性强的有机污染物要小得多，这些物质往往通过在土壤或粘土矿物表面发生土壤或粘土矿物表面发生静电作用静电作用以及形成以及形成氢键氢键等方式产等方式产生一定量的吸附。生一定量的吸附。第56页/共61页第三节第三节 土壤中污染物的交互作用土壤中污染物的交互作用( (复合污染复合污染) )有机污染物有机污染物- -重金属在土壤中交互作用的形式重金属在土壤中交互作用的形式2 2、化学过程的交互作用、化学过程的交互作用 从化学角度来考虑重金属从化学角度来考虑重金属- -有机污染物在土壤中有机污染物在土壤中的交互作用过程主要包括的交互作用过程主要包括络合、氧化还原以及沉淀络合、氧化还原以及沉淀等等 这些过程的发生对其在土壤中的交互作用有非常重这些过程的发生对其在土壤中的交互作用有非常重要的影响。要的影响。 有机污染物通