1、土壤胶体的吸附 2、配位作用 3、沉淀-溶解作用 4、氧化-还原作用
1、土壤胶体的吸附
金属离子性质的影响：阳离子价数↑，吸附↑；
离子半径大，水化半径小，吸附↑ 土壤胶体性质的影响：
有机胶体属无定形胶体，比表面大吸附容量一般比无机胶体大，吸 附容量为150-700cmol/kg，平均300-400cmol/kg 有机胶体对金属离子吸附的顺序为：Pb2+>Cu2+>Cd2+> Zn2+>Hg2+
第十三章 重金属在土壤环境中的迁移转化
土壤重金属污染 土壤植物系统中重金属的归趋
土壤环境容量
第一节 土壤重金属污染
一、概念
土壤重金属元 素的积累浓度
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
产品中某种重金 属含量超标，危 害人畜
二、主要元素 汞、镉、铅、铬、砷；-----生物毒性显著元素 锌、铜、镍；------必需元素
[AlMg2(OH)6]x[Mg3(Si4-xAlx)O10(OH)2]
SixAl y(OH)4x+3y
10-100 800-1200 1200-1500 200-400 200-400 100-150
10-20 600-800 600-800 70-1范围 高 中等 中等 大范围 中等 大范围 中等
环 境 科 学 与 工 程 专 业
Environmental Chemistry —Chemistry is all around us
主要参考书目
王晓蓉. 环境化学[M]. 南京大学出版社，1997 戴树桂. 环境化学[M]. 高教出版社，2006 刘绮. 环境化学[M]. 化学工业出版社，2004 赵美萍，邵敏. 环境化学[M]. 北京大学出版社，2005 邓南圣，吴峰. 环境化学教程[M]. 武汉大学出版社(第二版) ，2006 Valoon G.W., Duffy S.J. Environmental Chemistry: A global
2、配位作用 （1）形成配位离子发生迁移（使沉淀溶解） （2）夺取表面积累的金属（减弱土壤胶体的吸附） 作用大小取决于所形成配合物的可溶性
化学反应式
Hg2++H2O←→[HgOH]++H+ Hg2++3H2O←→[Hg(OH)3]-+H+ Hg2++Cl -←→[HgCl]+ Hg2++3Cl -←→[HgCl3]Hg2++4Cl -←→[HgCl4]2Hg2++3I -←→[HgI3]Hg2++4I -←→[HgI4]2Hg2++Br -←→[HgBr]+ Hg2++3Br -←→[HgBr3]-
（
2
）
0 -200 0 200 400 氧化还原电位(mv)
Ce(OH)4 → Ce3+ 可溶性↓
三、重金属元素在土壤—植物体系中的积累和迁移 1、主要取决于根的吸收
根细胞主要吸收可溶态与可交换态
pH条件对土壤中汞的沉淀-溶解过程的效应 1、土壤pH小于2.2时，土壤中汞主要呈溶解状态 2、土壤pH在2.2-3.8时，溶解态的Hg 2+可转化为HgOH+ 3、土壤pH在6.0时，反应向Hg(OH)2沉淀方向转化。
4、氧化还原反应 CdS→ CdSO4 可溶性↑
Cd
ppb
6
pH5
的
浓 度
4
pH8
无机胶体：胶体的结构、电荷密度分布
矿物 类型
化学分子式
CEC （cmol/k
g）
表面积 (×103m3/kg)
pH依 变电荷
胶体 活性
高岭石 蒙脱石 蛭石 云母 绿泥石 水铝英石
1:1 2:1 2:1 2:1 2:1:1 --
Al2Si2O5(OH)4 Nax[(Al2-xMgx)Si4O10(OH)2] Nax[Mg3(Si4-xAlx)O10(OH)2] Kx[Al2(Si4-xAlx)O10(OH)2]
HgI2(s)←→HgI20 lgKº= -4.55
lgKº
化学反应式
-3.04 -21.41 6.76 14.05 14.47 27.77 29.79 9.74 19.69
Hg2++4Br -←→[HgBr4]2Hg2++Br -+Cl -←→[HgBrCl]0 Hg2++Br -+I-←→[HgBrI] 0 Hg2++Br -+3I-←→[HgBrI3] 2Hg2++2Br -+2I-←→[HgBr2I2]2Hg2++3Br -+I-←→[HgBr3I]2Hg2++2S2O32-←→[Hg(S2O3)2] 2Hg2++2CNS-←→[Hg(CNS)2]0 Hg2++H2Y2-←→HgY2-+2H+
lgKº
20.96 15.93 21.05 28.19 26.35 24.08 29.91 16.14 21.83
3、沉淀溶解作用（结合环境Eh、pH等的变化）
（1）Eh 对于Cr、V：Eh↑，形成阴离子状态(酸根)，溶解性↑ 对于Fe、Mn：Eh↑，形成高价难溶化合物
（2）pH 酸度高，则金属离子浓度高
perspective [M]. Oxford University Press, 2000 Manahan, S.E. Environmental Chemistry[M]. Lewis publishers (第七
版), 1999
土壤环境化学篇
土壤是自然环境要素的重要组成之一，它是处在岩石 圈最外面的一层疏松的部分，具有支持植物和微生物生长 繁殖的能力，被称为土壤圈。土壤圈是处于大气圈、岩石 圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是联系有机界和无机 界的中心环节。它与地球的直径相比，只不过相当于一张 薄纸，但它是农业生产的基础，是人类生活的一项极其宝 贵的自然资源。土壤还具有同化和代谢外界进入土壤的物 质的能力，所以土壤又是保护环境的重要净化剂。这就是 土壤的两个重要的功能。
三、特点 （1）不能被微生物降解。
（2）可在土壤中不断积累。
（3）可被生物富集并通过食物链在人体积累，并最终危 害人体健康。 （4）可迁移到地表水、地下水。 （5）通过扬尘污染大气。
第二节 土壤—植物系统中重金属的归趋
一、主要归趋
1、积累在土壤表层 2、迁移至地表水或地下水 3、迁移至植物体
二、影响重金属在土壤表层积累的因素