綜述鉻在土壤和植物中的賦存形式及遷移規(guī)律

1、2005年第31卷第3期工業(yè)安全與環(huán)保March2005IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection31綜述鉻在土壤和植物中的賦存形式及遷移規(guī)律李晶晶彭恩澤(中國地質(zhì)大學研究生院武漢430074)摘要根據(jù)重金屬鉻的理化及生物特性,結(jié)合相關(guān)資料探討了鉻在土壤和植物中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,以及對土壤污染和植物危害的相關(guān)機制,為鉻污染的防治與治理提供借鑒。關(guān)鍵詞鉻土壤植物遷移SummarizationontheExistingFormandTransferringRulesofChromiuminSoilLiJingjingPengEnze(GraduatesIns

2、titute,ChinaUniversityofGeosciencesWuhan430074)AbstractBasedonthephysiochemicalandbiologicalpropertiesofchromiumthetransrulessoilaredis2cussedinaccordancewiththerelatedinformation,aswellasthemechanismoiland,referenceforthepreventionandcontrolofchromiumpollution.Keywordschromiumsoilplantstransfer征1。)

3、,Cr在地殼中的豐度為0.011%2Cr61×10-6,美國為54×10-63根據(jù)Allawe(1968)提供的植物體內(nèi)Cr為(0.21.0)×10-61不同的結(jié)合態(tài)。水溶態(tài)鉻:用蒸餾水;交換態(tài)鉻:用1mol/LNH4Ac溶液;碳酸鹽結(jié)合態(tài)鉻:用0.1mol/LEDTA(pH6.5)溶液;鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)鉻:加25mL0.1mol/LNH2OHHCl溶液,振蕩2h,再加25mL0.1mol/LNH4Ac溶液平衡2h;沉淀態(tài)鉻:用2mol/LHCl溶液;有機結(jié)合態(tài)鉻:用10%H2O2HNO32mol/LHCl溶液;殘渣態(tài)鉻:用HFH2SO4消解處理。最后試驗結(jié)果顯示

4、,前4種結(jié)合態(tài)。然而由于成土母質(zhì)不同,Cr的分布也不同,而且隨著人類活動的影響,重金屬對土壤以及植物的污染加劇。目前重金屬Cr的污染主要來自以下方面:鉻礦的開采和冶煉,含鉻化合物在電鍍、鞣革、顏料、油漆、合金、印染、膠印以及農(nóng)業(yè)上的應用。尤其含鉻的電鍍廢水是一種重要的Cr污染源。而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)采用的污泥尤其是制革污泥堆肥也的鉻在土壤中的含量都不高,土壤中鉻主要以沉淀態(tài)、有機結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)形式存在,其中殘渣態(tài)鉻含量占總鉻量的50%。是土壤鉻污染的又一途徑。1鉻在土壤中的賦存及遷移規(guī)律鉻在土壤中的遷移、轉(zhuǎn)化,主要是因土壤運移及重金屬與土粒間的各種物理、化學吸附引起,因此土壤的類型、孔隙率、含水率等對鉻

5、的遷移轉(zhuǎn)化有很大的影響。根據(jù)李桂菊4盆栽灌水淋溶試驗,在砂土、中性土、粘土40cm土層中,研究制革污泥堆肥中鉻的遷移能力,結(jié)果顯示隨施肥量的增加,各層鉻含量均增加。在同一施肥量下,鉻含量隨深度的增加而減少,不同質(zhì)地土壤鉻的遷移能力不同,依次為:輕壤>中壤>重壤。)和Cr()兩種價態(tài)存在,Cr()比土壤中鉻主要以Cr()穩(wěn)定,在土壤溶液中,Cr()通常以Cr()主要以的毒害作用強。而Cr(-Cr2O27圖1土壤中Cr()和Cr()的轉(zhuǎn)化陳英旭6等人以1mol/LNH4Ac,2mol/LHCl,5%H2O22mol/LHCl提取鉻分別稱為交換態(tài)鉻、沉淀態(tài)鉻、有機結(jié)合態(tài)鉻以及殘渣態(tài)鉻。)

6、進入土壤后,在土壤中有機質(zhì)等還原物質(zhì)作用Cr(),并轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋響B(tài)和有機結(jié)合態(tài)下,很容易被還原成Cr()在開始進入土壤固定下來,失去其活動性。而無機態(tài)Cr(和-CrO24形時,絕大部分立即轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋響B(tài),水溶態(tài)和交換態(tài)鉻也隨之略有增加,然后隨著時間的延長,部分沉淀態(tài)鉻有向有機結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)鉻轉(zhuǎn)化的趨勢。),另外,許多試驗證明,往土壤中加入高濃度無機Cr()進入土壤后很也不會引起對植物的危害,因為無機Cr(式存在,一般被土壤膠體吸附較弱,具有較高的活性,對植物+Cr(H2O)36、Cr(OH)2-、CrO2-形式存在,極易被土壤膠體吸附或形成沉淀,其活性較差,對植物毒性相對較小。在一定pH和Eh條件

7、下,可以相互轉(zhuǎn)換(見圖1)?？毂恢参飶娏椅交虺恋矶潭?真正對植物起作用的鉻其濃度變化不大,但決不能因此而對鉻污染放松警惕。陳英劉云惠5等人采用不同鉻提取劑將土壤中鉻分成7種32旭7等人利用EDTA和檸檬酸以及從土壤中提取的富啡酸、)制成相應的有機結(jié)合態(tài)鉻,加入到土壤中胡敏酸與Cr(價鉻對水仙生長的影響,發(fā)現(xiàn)隨著水溶液中六價鉻濃度的提高,葉子及根系的生長量減小,收獲量降低,但對花的發(fā)育沒有明顯的影響。六價鉻濃度越高,受害癥狀越明顯,表現(xiàn)為水仙葉子彎曲細小,生長遲緩,根系極短且根系顏色變褐。并推斷鉻能抑制水仙的生長和光合作用,使葉綠素遭破壞而喪失。其富集能力表現(xiàn)為根>葉>花,表明根

8、對鉻有強富集作用,并且不易向上部分移動。另有史吉平10等以液培方式研究三價鉻和六價鉻對小麥的影響,并指出鉻對小麥種子的萌發(fā)有明顯的抑制作用,且六價鉻的抑制作用大于三價鉻,另外鉻處理的小麥幼苗葉綠素破壞嚴重,并且鉻還可以抑制小麥幼苗對水分的吸收。另有研究發(fā)現(xiàn)11,在鉻污染區(qū)土壤種植的蔬菜中,葉菜類吸鉻量是果菜類的23倍。2。表23大麥燕麥玉米谷子大豆芥菜小白菜莧菜煙草(m-100進行試驗,發(fā)現(xiàn)土壤中水溶性鉻濃度顯著提高,并能以水溶態(tài)形式較穩(wěn)定地存在。pH值也對鉻在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化起著重要作用。從表1可以看出pH越低,從溶液中轉(zhuǎn)到固相中的鉻越少,吸附量)所占比例越大,說明水溶性Cr()在酸性條件(

9、pH<Cr(4.0)下,可以穩(wěn)定存在,在4.0<pH<6.0之間,水溶性Cr()急劇降低,此時Cr()轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋響B(tài)。表1吸附量Cr()和沉淀量Cr()占鉻總轉(zhuǎn)移量的百分比隨pH變化8青紫泥pH)/轉(zhuǎn)移總量Cr(-1(mmolg)0.841.241.805.287.689.415)吸附量Cr(百分比/%1001008987.36746)沉淀量Cr(百分比/%001113333.03.54.04.55.05.5501050508020>5101025/(mgkg-1)六價鉻5010>10>551010>0.5<1010據(jù)劉云惠,土壤500>10

10、),當pH對Cr(>6.5時,隨,pH為8時,基本上不吸)。而)pH的升高而增大,在附Cr()不會生成氫氧化物沉淀,土壤對Cr()pH<4.0時,Cr()濃度隨主要是吸附作用。在pH46范圍內(nèi),溶液中Cr()開始形成CrpH升高而急劇下降。在pH>4.0時,Cr(OH3)沉淀。在4.0<pH<5.0時,土壤對Cr()的吸附能力>255注:砂培試驗濃度;水培試驗濃度;灌溉水濃度。隨pH升高而減弱,但吸附仍占主導地位。在5.0<pH<6.0時,開始以Cr(OH)3沉淀形成為主,吸附已很弱。在pH6.0)幾乎沒有吸附作用,其中pH10.5范圍內(nèi),土壤對

11、Cr(綜合看來,鉻主要是抑制了植物的生長和光合作用,且六價鉻毒性大于三價鉻,并且鉻在植物根部更容易富集。但鉻在土壤中被植物吸收并轉(zhuǎn)移的數(shù)量還是很低,因為土壤中鉻一般是三價的,而三價鉻的溶解度非常低,基本上以沉淀態(tài)、殘渣態(tài)形式存在,難以被植物吸收。因此要研究土壤中鉻對植物的影響主要是研究土壤中有效態(tài)鉻的含量。目前關(guān)于土壤有效態(tài)鉻的提取方法有較多研究,如用1mol/LNH4Ac提取的鉻含量作為植物吸收鉻的有效性指為8.5時,Cr(OH)3的溶度積是2.9×10-29。Mertez等人認為)和水或羥基形成的配位大分子。在這種沉淀可能是Cr()的兩性而發(fā)生水解pH>10.5的強堿性溶液

12、中,由于Cr()又部分轉(zhuǎn)入溶作用,生成Cr(OH)4-離子,已沉淀的Cr(液,此時土壤膠體也帶有很強的負電荷,Cr(OH)4-難以被土壤膠體吸附。2鉻在植物體內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化標,但是該方法與植物吸收的鉻含量之間的相關(guān)性不是很明顯。陳英旭12等人對水稻試驗,得出用0.01mol/LEDTA作為水稻有效態(tài)鉻的提取劑比較理想,相關(guān)性較好。Bartlett和)指Kimble13曾用7種提取劑提取土壤中的被吸附的Cr()的最適合的提出,0.1mol/LK2HPO4是被土壤吸附的Cr(鉻是污染環(huán)境的主要重金屬元素之一,它可以通過植物吸收,經(jīng)食物鏈進入人體和動物體內(nèi),造成對動物和人體的直接和潛在危害,所以鉻在植

13、物體內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化是目前關(guān)注的焦點。目前并不能證明鉻是植物生長所必需的營養(yǎng)元素,但低濃度鉻能刺激作物的生長,如在土壤中加5×10-6的鉻可以提高葡萄的產(chǎn)量,施用醋酸鉻對胡蘿卜、大麥、扁豆、黃瓜、小麥的生長都有益。而當農(nóng)業(yè)環(huán)境中的鉻超過一定限度時,就會影響作物的生長,相比較而言,六價鉻對植物毒性比三價鉻大3。孫游云9以水仙為試驗材料進行盆栽水培試驗,研究六取劑。但James和Bartlett14又提出0.01mol/L的50%)的KH2PO4的混合物是被土壤吸附的Cr(2HPO4和50%K適合的提取劑。周華15等在此基礎(chǔ)上進行試驗提出0.1mol/LK2HPO4)的K2HPO4溶液是被土

14、壤吸附的Cr(最佳提取劑。總之,不同價態(tài)的鉻的提取目前尚無統(tǒng)一標準,所以其提取方法應依據(jù)所研究土壤的理化性質(zhì)以及植物的生活習性的不同而定。2005年第31卷第3期工業(yè)安全與環(huán)保March2005IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection33污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)田勁松侯祺棕孫伶俐(武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院武漢430070)摘要通過設(shè)計開發(fā)一套實現(xiàn)對污染源實時監(jiān)控、監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程傳輸和基于地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析與管理的在線監(jiān)測系統(tǒng),給我國污染源在線監(jiān)測的研究與建設(shè)提供一定參考。關(guān)鍵詞污染源在線監(jiān)測地理信息系統(tǒng)TheDesignandDevelo

15、pmentofon-lineMonitoringSystemforPollutionResourceTianJinsongHouQizongSunLingli(SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,WuhanUniversityofTechnologyWuhan)AbstractAnon-linepollutionresourcemonitoringsystemisdesignedand,canonnetworkandsupervisepollutionresource,andalsocanautomaticallyanalyzeandthe

16、oninsystemanditcanprovidecertainreferencetothestudyandpracticalapplicationofon-ourceKeywordspollutionresourceon-linemonitoring,、。目前,最行、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫、地理信息系統(tǒng)(GIS)、管理信息系統(tǒng)(MIS)等信息技術(shù)(IT)來協(xié)助環(huán)境監(jiān)測業(yè)務的處理和管理。監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程傳輸、實時監(jiān)控以及基于地理信息系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)自動分析與管理,為我國污染源在線監(jiān)測的理論研究與實際應用提供一定的借鑒和參考。1系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)由一個中心站(中央控制室)系統(tǒng)和若干個子站(監(jiān)測終端)系統(tǒng)組成。

17、中心站可設(shè)在各市級環(huán)保局或環(huán)境監(jiān)測中心站內(nèi),子站分設(shè)在各監(jiān)控企、事業(yè)單位污染物的最終出口。中心站和子站之間通過無線數(shù)傳專網(wǎng)的方式進行數(shù)據(jù)傳輸和遠程控制。(1)中心站(中央控制室)系統(tǒng)。主要由計算機組、通信污染源監(jiān)測作為排污度量與監(jiān)控、環(huán)境執(zhí)法和環(huán)境統(tǒng)計的依據(jù),是我國環(huán)境監(jiān)測工作的重要組成部分。本文結(jié)合當前國內(nèi)外污染源監(jiān)測的最新經(jīng)驗和發(fā)展趨勢,設(shè)計開發(fā)出一套技術(shù)先進又切實可行的污染源在線監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)污染源3小結(jié)設(shè)備和應用軟件組成。中心站的計算機組采用客戶/服務器8陳英旭,駱永明,朱永官.土壤中鉻的化學行為研究.土壤學報,1994,31(1):77859孫游云.鉻對植物體生長生理的影響及其在植物

18、體中的積累規(guī)綜合目前國內(nèi)外相關(guān)資料,介紹了重金屬鉻在土壤中以及植物體內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,以引起大家對鉻污染問題的重視,并為鉻污染治理工作提供一定的依據(jù)。參考文獻1劉培桐.環(huán)境學導論.第2版.北京:高等教育出版社,1995.1241252趙倫山,張本仁.地球化學.北京:地質(zhì)出版社,20013陳懷滿.土壤植物系統(tǒng)中的重金屬污染.第1版.北京:科學出律.環(huán)境污染與防治,2001,23(1)10史吉平,董永華,檀建新.鉻對小麥幼苗超氧物歧化酶活性的影響.河北農(nóng)業(yè)大學學報,1994,1711趙萬有,鄭玉蘭.鉻渣對地下水、土壤、蔬菜污染機制的研究.環(huán)境保護科學,1994,20(1):151912陳英旭,朱祖祥,何增耀.土壤中鉻的有效性與污染生態(tài)效應.生版社,1996.1261634李桂菊.鉻在植物及土壤中的遷移與轉(zhuǎn)化.中國皮革,2004,33(5):30345劉云惠,魏顯有,王秀敏,等.土壤中鉻的吸附與形態(tài)提取研究.河態(tài)學報,1995,15(1):798413BartlettRJ,etal.Behaviorofchromiuminsoils:Hexavalentforms.EnvironQual,1976,5:38338614BartlettRJ,etal.Behaviorof