环境生物无机化学课程论文.doc

环境生物无机化学课程论文.doc @@大学 环境生物无机化学课程论文 降低土壤中铅的生物有效性措施研究 姓名:@@@ 学号:@@@@@ 专业:@@@@@ 班级:0901 2011.12.31 1 降低土壤中铅的生物有效性措施研究 @@@ 摘要 我国的铅污染很严重～解决这一现实问题迫在眉睫。虽然从源头解决和从 土壤中清除之是根本解决之道～但是面对现实最可行的还是想方设法降低已经进 入土壤的铅的负面影响。本文在回顾关于降低土壤铅的生物有效性 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 的同时～ 基于认真思索提提出展望～以期更好地解决这一难题。 铅, 生物有效性, 施肥, 改良剂 关键词 Study of the Measures to Lessen Negative Effects of Lead in Soil(Han Chencai, (0901 of Agricultural Resources and Environment.) Abstract:There is serious pollution of lead in China, which is urgent to solve. Though stopping emissions of lead and cleanup are the fundamental solutions, facing the fact we must lessen the negative effects of lead which has been absorbed by soil. This paper give a review of the methods lessening the biological effectiveness of the lead in soil, simultaneously prospects are given with the hope to solve this problem better. Key words: Lead; Biological effectiveness; fertilizer; ameliorant 铅作为三种重金属(Pb、Cd、Hg)环境激素物质之一～对人体体内的正常激素 功能施加影响～具有类似雌激素作用～能导致包括人的生殖功能下降、生殖器官 [1]肿瘤免疫力降低～并引起各种生理异常。人体内含有的铅都来自食物～因此尽 量降低作物体内的铅含量是解决问题的根本之道。作物体内的铅又大多是从土壤 中吸收的～但目前我国大量土壤已经被铅污染～此时讨论如何避免污染对于解决 铅对人类身体健康损害这一课题已无多大意义。要解决这一现实问题有两条途 径～一是把铅从土壤中祛除～二是尽量降低其负面影响。很明显第一条途径成本 太高～而第二条途径也就是降低铅的生物有效性～这样它即使存在于土壤中～作 物也几乎不会吸收。因此～对于我国这一难题～暂时的解决之道就是尽量降低铅 的生物有效性。 一、 铅在土壤中的存在形态及生物有效性 2 要讨论降低铅有效性的措施～首先要弄清土壤中铅的存在形态～以及各自的生物有效性～要做的就是把高生物有效性的铅转化为低有效性的。 土壤中重金属的存在形态决定其生物可利用性。大多数研究工作者在进行土壤中重金属形态分析时～仍以Tessier的划分方法应用最多～该法将土壤环境中铅赋存形态分为:?水溶态,?交换态,?碳酸盐结合态,?铁锰氧化结合态,?有机结合态,?残留态。由于水溶态一般含量低～又不容易与交换态区分～因 [2]此将水溶态合并到交换态之中。根据各形态生物利用性的大小归类～分为可利用态、潜在可利用态和不可利用态。可利用态一般是交换态～这种形态的重金属元素容易被生物吸收,潜在可利用态包括碳酸盐态、铁锰氧化物结合态和有机结合态～它们是可利用态重金属的直接提供者～当pH值和氧化还原条件改变时碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态～也容易被生物吸收。有机结合态不易被生物吸 [3]收,不可利用态一般是指残留态～一般对生物无效。 在实证方面～根据何峰等对三类紫色土中铅的研究～酸性、中性和石灰性三种紫色土中的交换态铅都易被植物吸取～有机态铅不易被吸收～其它形态如铁锰 [4]氧化态和碳酸盐态则视土壤种类而异。其它研究也对此予以了证实～比如杜兵 [5]兵等对苦丁茶树土壤的研究。本文要研究的也就是如何使水溶性的和交换形态的铅转化为有机态的和残留态。 二、 降低铅有效性的措施 各种形态的铅有许多化学特性～可以根据这些化学特性设计方法转化其存在的形态～以降低其生物有效性。 1、加入磷和氯元素以沉淀交换态铅 磷氯铅矿中铅的存在状态是较为稳定的～其生物有效性地下。同时根据土壤化学上的知识～添加水溶性磷到土壤后～会迅速与土壤水相和胶体 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面上的铅反应～生成各种含铅磷酸盐沉淀。因此可以试着加入磷和氯元素以把生物有效性较高形态的铅转化为此形态。 据王碧玲、谢正苗等的研究～利用KH2P04处理污染土壤～可显著降低土壤中铅的水溶和可交换态的含量～降低幅度为92(0,和95(1,。同时在加入磷 3 [6]的基础上～添加氯会进一步显著降低土壤中的可交换态铅的含量。也有其它研究证明用含磷物质处理土壤后～土壤中有新的类磷氯铅矿[Pb5(PO4)3CI/OH/F] [7]生成。根据王碧玲等人的进一步研究～发现施用磷肥～能显著降低土壤中铅的生物有效性～并且土壤中P/Pb摩尔比例为7时～磷肥用量已经足够降低该土壤 [8]中的Pb毒。考虑磷肥的价格～她认为这种方法是最经济的。 由于铅的矿物态是稳定的存在状态～因此可以从此状态出发～利用各种方法使生物有效性高的铅向那种状态转化。上述只涉及铅的磷氯铅矿中的存在状态～还可以研究铅的其它矿物存在状态以及转化的方法。 2、施肥 通过施肥～肥料进入土壤后可以影响土壤的一些基本的理化性质～同时肥料还带进的一些离子可以与重金属离子之间产生沉淀、溶解、吸附和解析等作用～从而改变重金属在土壤中形态的变化。比如氮肥中的盐基阳离子与土壤重金属的交换～会使土壤理化性质改变～进一步改变重金属在土壤中的存在形态。 根据邵代兴的研究～草木灰能显著的提高有机态和残渣态铅所占比例～降低交换态和碳酸盐结合态铅的含量。机理是草木灰中含有多种灰分元素～并且含有大量的氧化钙～是碱性肥料～提高了pH～使铅生成了硅酸盐、碳酸盐、氢氧化物等沉淀～降低了有效态、碳酸盐结合态和铁、锰氧化态的含量～提高了有机结合太含量。施用钙镁磷肥也能降低土壤中铅的生物有效性～机理是它增加了土壤磷酸根和硅酸根～促进铅离子与磷酸根、硅酸根、氢氧根结合～增强土壤氧化物对铅的吸附能力～减少土壤交换态和碳酸盐结合态铅的含量～进而增加有机结合 [2]态和残渣态的含量。关于钾肥对铅生物有效性的降低作用～刘平的研究也予以 [9]了证实。根据李夏的研究～施用有机肥也能降低土壤铅的生物有效性～机理是有机肥料中的有机质通过与重金属离子的络合作用增强了土壤对重金属离子的吸附～从而减少其移动性和可提取性。另外～有机质的施入可以改良土壤结构～为微生物活动、植物的生长提供营养物质～从而间接影响重金属的行为。在有机肥的选择商～不同有机肥中有机质的含量和组成各不相同～对铅离子的络合能力 [10]有很大的差异。与泥炭和稻草相比～施入猪粪对于改良铅污染土壤效果最佳。 4 目前我国养殖业开始集约化～特别是到达发展中国家面临的“路易斯拐点”以后～这种趋势将更加明显。因此如何处理这些潜在的有机肥是一个急待解决的问题～而有机肥又能够有效降低重金属污染～包括铅的生物有效性～因此这可能是个出路。但以上的研究只涉及基本的原理～因此只是一个思路～而目前的已有研究也只停留于此～因此应该加强进一步的研究以确定具体的施用方法。 3、在污染区域选种根系具有抗性的植物 现存的植物都是经过千百年进化而来的～有些植物的根系能分泌一些化学物质。比如根据杜兵兵等对苦丁茶根系土壤中铅的研究～表明从非根系土壤到根系土壤～铅的生物有效性大大降低。他认为这是由于苦丁茶树的根际微环境中～根系生理活动产生的分泌物引起根—土界面微区环境的物理、化学和生物性质的改变～从而改变铅的存在形态～打破了原有的各种形态铅的平衡状态～使得从非根际到根际的迁移过程中～呈现出有利于茶叶安全的变化趋势～即生物有效性大的有效态、潜在有效态铅含量降低～而生物有效性小的不可利用态铅含量升高。由 [5]也就是说苦丁茶树的根具有一定的降低重金属铅污染的阻截作用。李玉双的研 [11]究也证实了根际的这一作用。 因此如果在受铅污染的区域内种植这种自身根系统对铅有抗性的作物将大大降低铅的潜在危害。但是目前似乎没有见到的关于哪些植物的根系有抗铅功效的系统研究～因此研究寻找根系具有抗铅特性的作物对于铅污染区域的生产是极为重要的。同时～一个区域适合种什么不只是由是否受铅污染决定的～如果其它因素决定某一区域更适合种某一作物～而此作物根系又没有抗铅的功能～这时可以利用转基因技术把根系具有抗铅功能的植物的相应的基因转入此作物～这样就能够尽量降低铅污染的危害。 4、使用改良剂 改良剂如石灰、硫铁矿、硫化钠等～能使铅生成碳酸盐、氢氧化物沉淀～还可增加钙镁与铅之问的拮抗作用～氢离子浓度降低可以使有机质、铁锰氧化物等与铅结合的更紧密～硫铁矿与铅生成PbS沉淀～因此这些改良剂都能降低土壤交换态铅和碳酸盐态铅的含量～提高有机结合态和铁锰氧化态铅的含量～进而降低土壤铅的生物有效性。 5 在实证上～根据邵代兴的研究～改良剂,石灰、硫铁矿,与对照相比都能降低土壤交换态、碳酸盐结合态和残渣态铅的含量～并且都是随着处理浓度的增加而逐渐减少。同时各改良剂都能显著的提高铁锰氧化态和有机态的含量～也都是 [2]随着改良剂用量的增加而增加。根据陈恒宇的研究～改良剂(石灰、硫化钠)的加入可促进土壤中铅的老化～可有效降低土壤中铅的有效态含量～增加无效态含量。各种改良剂效果比较～具体为:对水溶态修复的效果:硫化钠>石灰,对交换态的修复效果:石灰>硫化钠,对碳酸盐结合态的修复效果:石灰>硫化钠,对铁锰氧化态的修复效果:硫化钠>石灰,对有机结合态与残渣态的修复效果: [12]硫化钠>石灰。酸性土壤特别需要施用石灰～因为施用石灰能提高pH值～使 [13]重金属铅固定并转变为不溶态～从而阻止其被植物吸收。 以上的研究都涉及数种有效的改良剂～但是其相对效果如何还没有系统的研究～因此后续可以进行综合研究～比较不同改良剂的实用效果。另外不同改良剂进行组合效果可能更好～因此还需要研究不同改良剂的组合产品效果。当然我们也不应该放弃寻找更为高效的改良剂的努力。 三、 展望 随着农业的发展～农业大量施用农药、除草剂等～它们含有的有机物可能对铅的形态造成影响～可能改变其生物有效性。比如根据周启星等的研究～东北黑土中施入了大量的乙草胺除草剂～而它们会大大增加可交换态铅的含量。机理是铅在与乙草胺交互作用过程中来自有机质—硫化物结合态铅释放对有效态铅的 [14]贡献。因此还需要研究各种农药进入土壤后的迁移与转化～在这一过程中对各种重金属离子～包括铅的作用。如果会大大增加其生物有效性～那么这样的农药应该少用～在铅污染严重的区域甚至应该完全禁用。 对人体健康造成极大威胁的还有农药以及其它重金属～因此可以试着把这些污染物放入一个系统研究～研究它们之间相互作用。因为就如上文提到的～农药和重金属之间是有相互作用的。如果把他们全部分开单独研究～可能造成研究出的手段在实践中不能应用或得不到最大的效益。也就是说今后的研究应同时在宏观和微观层面继续深入。 6 参考文献 [1]匡少平～徐仲～张书圣(农村土壤环境激素污染与防治(环境工程(2002～2 [2]邵代兴(黄壤菜地重金属铅生物有效性调控措施研究(硕士学位论文(2007～05 [3]李天杰(土壤环境学[M](北京:高等教育出版社～1996 [4]何峰～苗金燕～魏世强(外源砷、铅在三类紫色土中形态分配与其化学生物有效性研究(农业工程学报(2005～,5,:44-47 [5]杜兵兵～罗盛旭(苦丁茶树土壤铅的形态分布及生物有效性研究(环境科学与技术(2011～,7,:34 [6]王碧玲～谢正苗～李静等(氯和磷对土壤中水溶可交换态铅的影响(环境科学(2008～,6,:29 [7]Ma Q Y～Choate A L～Rao CN(Effects ofincubation and phosphate rock on lead extractability and speciation in contaminated soils[J](J Environ Quid～1997～26:801—807( [8]王碧玲～谢正苗～孙叶芳等(磷肥对铅锌矿污染土壤中铅毒的修复作用(环境科学学报(2005～,9,:25 (钾肥伴随阴离子对土壤铅和镉有效性的影响及其机制(学位论文(2006 [9]刘平 [10]李夏(有机无机改良剂对铅污染红壤中铅形态及其植物有效性的影响(硕士学位论文(2010 ～孙丽娜～孙铁珩等(北方常见农作物根际土壤中铅锌的形态转化及[11]李玉双 其植物有效性(生态环境(2006～15(4):743-746 [12]陈恒宇(改良剂对砖红壤中铅、镉形态和转化的影响研究(硕士学位论文(2008 [13]李丽光卜～何兴元～曹志强等(土壤一作物系统中铅的研究进展(生态学杂志(2004～23(1):78-82 [14]周启星～孙福红～郭观林等(乙草胺对东北黑土铅形态及生物有效性的影响(应用生态学报(2004～15,10,:1883-1886 7