土壤重金属元素与环境质量.ppt

1,第三篇 土壤环境污染与净化第五章 土壤元素背景值与土壤环境容量第六章 土壤重金属元素与环境质量第七章 土壤有机污染物与环境质量第八章 土壤放射性物质与环境(自学)第九章 土壤退化过程与环境质量(自学)第十章 污染土壤的修复,第六章 土壤重金属元素与环境质量主要内容,第一节 土壤中的重金属第二节 重金属污染对环境质量的影响第三节 土壤中污染物的交互作用,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第一节 土壤中的重金属1.主要内容土壤重金属污染及其来源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2.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源、土壤中重金属化合物的类型、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主要反应。,第六章 土壤重金属元素与环境质量,一、土壤重金属污染及其来源(一)土壤重金属污染的定义重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。有时，砷、硒是非金属但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷还包括具有毒性的重金属锌铜、钴镍、锡、钒等污染物。土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入土壤，致使土壤中重金属含量明显高于背景含量、并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态环境恶化的现象。,一、重金属概念及其污染,（二）土壤中重金属污染的来源1、成土母质 2、大气中重金属沉降3、农药、化肥和塑料薄膜使用4、污水灌溉5、污泥施肥6、含重金属废弃物堆积7、金属矿山酸性废水污染,一 重金属概念及其污染,（二）土壤中重金属污染的来源 1、成土母质 成土母质本身含有重金属，不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。2、大气中重金属沉降 主要来源于工业生产，汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等：它们主要分布在工路的周围和公路、铁路的两侧；大气中的大多数重金属是经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的。公路、铁路两侧土壤中的重金属污染。主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染为主，它们成条带状分布。以公路、铁路为轴向两侧重金属污染强度逐渐减弱；随着时间的推移。公路、铁路土壤重金属污染具有很强的叠加性。,（二）土壤中重金属污染的来源 3、农药、化肥和塑料薄膜使用 施用含有铅、汞、铜、砷等的农药和不合理地施用化肥，都可以导致土壤中重金属的污染。一般过磷酸盐中含有较多的重金属Hg、Cd、As、Zn、Pb，氮肥和钾肥含量较低。农田塑料薄膜生产应用的热稳定剂中含有Cd、Pb在大量使用塑料大棚和地膜过程中都可以造成土壤重金属的污染。,一 重金属概念及其污染,我国和一些国家磷肥含镉量,（二）土壤中重金属污染的来源 4、污水灌溉 污水灌溉一般指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商业污水和工业废水。由于城市工业化的迅速发展，大量的工业废水涌入河道、使城市污水中含有的许多重金属离子，随着污水灌溉而进入土壤。在分布上、往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重、远离污染源头和城市工业区、土壤几乎不污染。,一 重金属概念及其污染,污水灌溉5年后土壤中测出的重金属形态,%of Elements in each form,Forms Cd Cr Cu Ni Pb Zn,Exchangeable/adsorbed 1 1 2 5 1 2Organically bound 20 5 34 24 3 28Carbonate/iron oxides 64 19 36 33 85 39residual*16 77 29 40 12 31,*sulfides and other very insoulble forms,（二）土壤中重金属污染的来源 5、污泥施肥 污泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等营养元素、但同时污泥中也含有大量的重金属，随着大量的市政污泥进入农田、使农田中的重金属的含量在不断增高，污泥施肥可导致土壤中Cd、Hg、Cr、CuZn、Ni、Pb含量的增加、且污泥施用越多，污染就越严重。6、含重金属废弃物堆积 含重金属废弃物种类繁多、不同种类其危害方式和污染程度都不一样。污染的范围一般以废弃堆为中心向四周扩散。7、金属矿山酸性废水污染 金属矿山的开采、冶炼、重金属尾矿、冶炼废渣和矿渣堆放等可以被酸溶出含重金属离子的矿山酸性废水、随着矿山排水和降雨使之带入水环境(如河流等)或直接进入土壤，都可以间接或直接地造成土壤重金属污染。,一 重金属概念及其污染,施用垃圾对土壤、稻谷中重金属含量（mg/kg）的影响（吕春元等）,第六章 土壤重金属元素与环境质量,二、土壤中重金属的形态（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。（二）土壤中重金属化合物的化学形态,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)。吸附于胶体表面可为其它离子交换出来的金属离子。,土壤中重金属化合物的化学形态,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,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吸附态。属于转性吸附。,主要是亲铁元素(Mo),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。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。在酸性条件下，多数矿物溶解度增大。,Tessier重金属形态分析(五步连续萃取法),第六章 土壤重金属元素与环境质量,三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应（一）离子交换（二）吸附反应（三）核晶过程、沉淀作用和固溶体（四）氧化还原作用（五）有机质对金属离子的吸附与配位反应,三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应,（一）离子交换指重金属离子通过与土壤表面电荷之间的静电作用而被土壤吸附。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）1、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。离子交换作用不受温度的影响，并且在酸碱条件下均可进行。,三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应,（一）离子交换2、影响吸附亲合力的因素：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：M+M2+M3+随着水化阳离子半径的减少，产生较高的电荷密度：Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+Cs2+Rb+K+Na+Li+Al3+H+,三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应,（二）专性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分子间相互作用力而粘附。离子吸附方程在温度固定的条件下，吸附量Q同溶液浓度之间的关系称为等温吸附规律，表达这一关系的数学式称为吸附等温式。Freundlich等温吸附式：logQ=logK+1/nlogC Langmuir单分子层吸附理论与吸附等温式 KaC(1-)=Kb,三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应,（二）专性吸附化学吸附又叫专性吸附，指重金属离子通过与土壤中金属氧化物表面的-OH、-OH2等配位基或有机质配位而结合在土壤表面。吸附条件水合氧化物（FeOOH，Fe2O3）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容易发生专性吸附，Cd2+Cd(OH)+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。,土壤pH对重金属吸附的影响,Adsorption,Soil pH,3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7.0,Pb,Cu,Zn,Cd,三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应,（三）离子沉淀溶解反应一、溶解积AaBb(固)aA(液)+bB(液)溶度积：溶度积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，溶度积越小。,三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应,（三）离子沉淀溶解反应影响沉淀溶解平衡的因素1、溶液的 pH值pH值是影响沉淀溶解平衡最普遍和广泛的因素，土壤pH值的升高会直接增加溶液中OH-，从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：M(OH)n=Mn+nOH-溶度积为:Ksp=(Mn+)(OH-)n pM=npH+p Ksp-14n,（三）离子沉淀溶解反应影响沉淀溶解平衡的因素2、土壤空气的组成与分压（CO2）空气中CO2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。Zn2+浓度随pH上升而降低，并随CO2分压(PCO2)升高而降低。3、土壤溶液的成分与浓度（S2-）S2-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。H2S实际上是很弱的酸。饱和时溶液中浓度约为0.1mol/L。只要土壤溶液中有S2-存在，重金属离子的溶解度一般很低。,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,（四）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氧化还原体系的种类和标准氧化还原电位：体系的Eh0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、pH及离子浓度。,三、控制土壤中重金属溶解度的主要反应,（五）有机质对金属离子的吸附与配位反应改变溶解度改变离子形态有机物的螯合作用教材P228-236.,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第二节 重金属污染对环境质量的影响1.主要内容重金属对土壤肥力的影响重金属的植物效应及其影响因素重金属对土壤微生物和酶的影响重金属对人类健康的影响。2.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响、重金属对土壤酶活性的影响、重金属对人类健康的影响。,第二节 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，其供氮能力相应降低；（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；（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。,第二节 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（一）重金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；（二）Eh、pH和CEC的影响Eh、pH和CEC是影响土壤中重金属迁移性和植物有效性的重要因子；（三）土壤质地的影响粘质土壤持留性大，砂质土壤迁移性大；（四）共存离子的影响拮抗或协同作用,第二节 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（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；（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。,第二节 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，但因其行为与来源以及危害都与重金属相似，故通常列入重金属类进行讨论。就对植物的需要而言，可分为两类：一类是植物生长发育不需要的元素，而对人体健康危害比较明显，如砷、镉、汞、铅等；另一类是植物正常生长发育所需元素，且对人体又有一定生理功能，如铬、铜、锌等，但过多会引发疾病。,四、重金属对人类健康的影响,砷污染对人体健康的危害三氧化二砷(As2O3)，即砒霜，毒性极大，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酸盐形式。五氧化二砷(As2O5)，又名砷酐，是砷的五价氧化物，白色粉末，易溶于水。硫化砷(As2S2)又名雄黄，三硫化砷(As2S3)又名雌黄，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。砷进入体内后，9599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器官，主要贮存于肝、肾、脾、胃肠道、肺等部位。,四、重金属对人类健康的影响,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脂溶性、原形蓄积和高神经毒特性。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血液。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，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。,四、重金属对人类健康的影响,汞污染对人体健康的危害慢性甲基汞中毒（水俣病，Minamata disease)1）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，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，软弱无力感，震颤，小脑性语言障碍，步态失调，出现听觉和视觉障碍。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。2）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。,四、重金属对人类健康的影响,镉对农业最大的威胁是产生“镉米”、“镉菜”，进入人体后使人得骨痛病。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 骨痛 腰背疼 膝关节疼 遍及全身的刺痛 止痛药无效 骨折 患者易在轻微外伤下发生多发性骨折，甚至在咳嗽、喷嚏时也引起骨折。变形 四肢弯曲变形，脊柱 受压缩短变形，骨软化和骨质疏松，行动困难，被迫长期 卧床。最后患者多因极度衰弱和并发其他 疾病而死亡。实验室检查 尿钙尿糖尿镉尿中低分子蛋白升高,四、重金属对人类健康的影响,铅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，其含铅量高达1000g/kg。在高速公路附近土壤中含铅量平均也很高。铅虽非人体必需元素，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。关于正常人的血铅，我国调查结果是540g/100ml(平均15g/100ml)。据六大洲调查统计结果，正常范围是1026g/100ml(平均17g/100ml)。一般认为把血铅正常值上限定为50g/100ml以下较为合适。我国尿铅正常值上限为0.08mg/L。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响，甚至引起各种病理变化。,四、重金属对人类健康的影响,铅污染对人体健康的危害铅化合物可从呼吸道和消化道进入体内。进入体内的铅，主要分布于肝、肾、脾、肺、脑中，以肝、肾中含量最高。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。骨骼中的铅比较稳定，可长期贮存而不产生临床症状。铅的危害则是累积中毒。铅对神经系统的作用，可使大脑皮质的兴奋和抑制过程发生紊乱，从而出现皮质 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。铅对肾脏有一定损害，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。患者可出现蛋白尿，尿中有红细胞、管型。慢性铅中毒还可造成心肌损伤，临床上出现心衰。,铅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系统发育的“第一杀手”。血铅水平如果高于 100微克升就有可能导致神经发育方面的问题。血铅700微克)升，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；最新研究发现，儿童体内血铅含量每超过 100微克升，智能指数就会下降10至20，身高低于平均值13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。,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，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。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。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，湿疹的特征多呈小块，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；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。铬还是致癌因子。,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，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。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。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、神经元减少和退行性病变，最后发展为老年性痴呆。,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。摄入过量的锌可以引起头晕、呕吐、腹泻等副作用。,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)1、复合污染的概念2、复合污染的作用方式3、复合污染的分类4、复合污染的分析方法5、影响复合污染物交互作用的因子6、复合污染机理7、有机污染物-重金属在土壤中交互作用的形式8、复合污染应加强研究的方面,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)复合污染的概念交互作用是指在一定条件下，两个或两个以上元素或化合物的结合效应小于、等于或大于他们各自效应之和，即所谓的拮抗、加和或者协同作用。,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)复合污染的作用方式 相加作用(additive effect)M=M1+M2协同作用(synergism)MM1+M2拮杭作用(antagonism)MM1+M2独立作用（independent effect)M=M1+M2(1-M1)；M=1-（1-M1）(1-M2)如下图所示：,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)复合污染的分类按污染物来源：1)同源复合污染 它是由处于同一环境介质(大气、水体或土壤)中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，水体复合污染型和土壤复合污染型。同源复合污染类型是目前复合污染研究的重点。2)异源复合污染 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。它可进一步分为大气-土壤复合型，大气-水体复合型，土壤-水体复合型，大气-土壤-水体复合型。,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)复合污染的分类按污染物类型：1)有机复合污染 由2种或2种以上有机污染物共存所形成。目前研究较多的是2种农药之间的复合污染。2)无机复合污染 2种或2种以上无机污染物同时作用所形成的环境污染现象。重金属元素之间的复合污染是当前无机复合污染研究的重点。3)有机-天机复合污染 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。目前研究较多的是重金属与农药、石油烃、洗涤剂之间的复合污染。,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)复合污染的分析多元回归分析法 该方法目前广泛采用。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(有效态、全量或其它形态)与作物某些指标(产量、生物量等)之间存在的相关关系。,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)影响复合污染物交互作用的因子1、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、生物营养状况以及生物年龄和性别等因素的影响。2、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、处理方式、污染物浓度、污染物之间浓度比等。Carlson发现Pb和Cd对植物生长的影响随浓度而变化，低浓度时为加和作用，高浓度时为协同作用；而Pietilainen(1975)的研究则表明Pb和Cd的交互作用关系与两者的浓度比有关，当Pbcd1，它们对浮游植物初级生产力的影响为拮抗作用；当PbCd1，则为协同作用。Cd和Se相互作用也表现出类似的特点。3、环境因子 环境因子主要包括温度、湿度、光照、pH、有机物含量、土壤条件(包括pH，CEC，Eh等)。,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)复合污染机理1、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相似，因而在生态介质(土壤、水体)、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用2、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3、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。,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)复合污染机理4、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含物与外界环境隔离开的生物学屏障在结构和功能上的扰动，从而改变其透性及主动、被动转运能力5、螯合（或络合)作用及沉淀作用 螯合(或络合)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6、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，干扰基因的扩增和表达，对DNA造成损伤或使之断裂并影响其修复，与DNA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,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)有机污染物-重金属在土壤中交互作用的形式主要包括三种形式：1）有机污染物-重金属在土壤中吸附行为的交互作用；2）有机污染物-重金属在土壤中化学作用过程的交互作用；3）有机污染物-重金属在土壤中微生物过程的交互作用。,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)有机污染物-重金属在土壤中交互作用的形式1、吸附行为的交互作用 有机污染物在土壤中的吸附点位主要是土壤中的腐殖质部分。土壤中有机质的碳链结构所构成的憎水微环境、对有机污染物质的吸附起着非常重要的作用，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。疏水性的有机污染物在土壤中的吸附系数往往与土壤中有机碳的含量相关，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静电作用以及形成氢键等方式产生一定量的吸附。,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)有机污染物-重金属在土壤中交互作用的形式2、化学过程的交互作用 从化学角度来考虑重金属-有机污染物在土壤中的交互作用过程主要包括络合、氧化还原以及沉淀等 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。有机污染物通常与重金属共存，其直接的结果就是可能形成重金属-有机络合物这些络合物将显著改变重金属以及有机污染物在土壤中的物理化学行为，从而使得土壤表面对重金属的保持能力、水溶性、生物有效性等发生一系列的影响。,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)有机污染物-重金属在土壤中交互作用的形式2、化学过程的交互作用 另外，一些重金属还能与有机污染物作用而导致有机化 例如，汞、锡等可与有机污染物发生作用而生成毒性更大的金属有机化合物(甲基汞、三甲基锡等)。重金属六价铬、五价砷、五价锰等和有机污染物(例如苯酚类、苯胺类)在土壤中共存时，在一定条件下它们之间将会发生氧化还原反应；同时土壤中含有非常丰富的金属氧化物(例如：氧化铁、氧化锰及氧化铝)、这些金属氧化物还能对这些氧化还原反应起催化作用。,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第三节 土壤中污染物的交互作用(复合污染)有机污染物-重金属在土壤中交互作用的形式3、土壤微生物学过程的交互作用 有机污染物-重金属复合污染对土壤生物学过程的作用主要是通过影响酶的活性从而间接影响有机污染物的降解。另一方面，它们也通过改变土壤的氧化还原能力从而影响对有机污染物-重金属的交互作用。通常、重金属污染容易导致土壤中酶活性的降低，呼吸作用减小、氮的矿化速率变慢，有机污染物降解半衰期延长等。由于土壤中微生物的普遍存在。因此考虑重金属-有机污染物的交互作用必须要同时考虑微生物在其中扮演的角色，从目前所掌握的材料来看、这一部分的研究工作还相当缺乏、因此以后应逐步加强。,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第六章 土壤重金属元素与环境质量,第三节 土壤中污染物的交互作用复合污染应加强研究的方面1)进一步拓宽复合污染研究目前复合污染研究主要停留在研究无机污染物（重金属)的交互作用和两种有机物共存时的联合毒性方面研究对象很多只有两种，对三种以上的研究方法尚未成熟2)深化复合污染机理的研究很多复合污染研究的结果带有猜想性，总的来说并不统一应利用分子生物学的各种技术手段和人工模拟方法，进一步揭示复合污染物的致毒途径及其机理3)在复合污染研究中要引入更多的研究方法目前的复合污染多以急性毒性实验为主，长效应实验(如基因突变和遗传等)等较少，很多生物测试技术末得到充分应用在复合污染研究中应加强新技术的运用；4)加强复合污染研究成果的应用,