土壤中砷的存在形態(tài)及遷移轉(zhuǎn)化

土壤中砷的存在形態(tài)及遷移轉(zhuǎn)化

砷污染土壤治理，首先，我們要了解土壤中As的存在形態(tài)及遷移轉(zhuǎn)化，以便選擇合適的修復(fù)技術(shù)。

(1)土壤中砷的存在形態(tài)
砷是變價(jià)元素，在自然界中能以多種不同價(jià)態(tài)的有機(jī)、無機(jī)化合物存在，包括-3、0、+3、+5四種價(jià)態(tài)，其中+3、+5 為主要價(jià)態(tài)。砷在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化、遷移和毒性與砷存在的形態(tài)息息相關(guān)。由于不同理化性質(zhì)的土壤對(duì)砷的固定能力差異懸殊，所以砷在不同土壤中的形態(tài)及其比例也不盡相同。在土壤環(huán)境中，砷主要以無機(jī)態(tài)為主，在氧化條件下砷suan鹽是其主要成分，主要可分為交換態(tài)砷、鐵型砷(Fe-As)、 鈣型砷(Ca-As)、 鋁型砷(Al-As)、 殘?jiān)鼞B(tài)砷(O-As)。 非殘?jiān)鼞B(tài)砷(也稱有效態(tài)砷，即交換態(tài)砷、鐵型砷、鈣型砷、鋁型砷之和)具有較高的活性和生物可利用性。不同形態(tài)的砷在土壤中性質(zhì)和表現(xiàn)形式皆不同。其中交換態(tài)砷由于具有較高的有效性而容易被生物所吸收，表現(xiàn)毒性較強(qiáng)，屬于土壤活性砷。但砷suan鹽在酸性土壤中容易被鐵、鋁等氧化物固定形成固定態(tài)砷;而固定態(tài)砷即鐵型砷、鈣型砷、鋁型砷是由于土壤中的砷分別于水合氧化鐵、碳酸鈣和水合氧化鋁表面相結(jié)合，形成了對(duì)應(yīng)的配位化合物，抑或因?yàn)橥е脫Q作用使砷包含在水合氧化鐵、碳酸鈣和水合氧化鋁的晶格中。固定態(tài)砷性質(zhì)較交換態(tài)砷更穩(wěn)定,毒性較低，為土壤難溶性砷;而殘?jiān)鼞B(tài)砷是在土壤中性質(zhì)穩(wěn)定，因其完全包裹在土壤礦物顆粒的晶格之中，難以被生物吸收和轉(zhuǎn)化，毒性也低(22]。砷在活性鐵含量高的土壤中主要以鐵性砷的形式存在;在活性鐵含量低、交換性鈣或活性鋁含量高時(shí)，土壤中的砷主要以鈣型砷或鋁型砷形式存在。當(dāng)土壤中活性鐵、交換性鈣、活性鐵含量均少時(shí)，砷可能從水土中流失。在還原條件下，亞砷suan鹽是土壤中砷的主要存在形態(tài)，而亞砷suan鹽在土壤中的溶解度較高，毒性也較強(qiáng)。土壤的理化性質(zhì)如土壤質(zhì)地、礦物組成、pH值、陽離子交換量(CEC)、 氧化還原電位(Eh)以及土壤中鋁、鐵、鈣、鎂的含量都影響著砷在土壤中的形態(tài)分布。

(2)土壤中砷的遷移轉(zhuǎn)化
當(dāng)砷污染物進(jìn)入土壤后，在各種因素的影響作用下會(huì)發(fā)生一系列的生物、化學(xué)、物理過程。在這過程中，砷在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化存在多種可能性，或使其成為水溶性砷，加重砷的污染危害，但同時(shí)也有利于我們從土壤中將砷淋溶出去從而降低土壤中砷的含量，減少危害;或使其轉(zhuǎn)化為難溶性砷化合物，增加土壤中砷的含量;或使其為土壤膠體吸附對(duì)砷污染起到緩沖作用等。因而，砷在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化復(fù)雜于大氣和水體中砷的遷移轉(zhuǎn)化。砷在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化取決于兩個(gè)決定性因素:一是土壤能使易溶性砷化合物轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶性砷化合物的固定能力;二是使砷的難溶性化合物轉(zhuǎn)化成易溶性砷化合物的能力。與此同時(shí)，同砷在土壤中的形態(tài)分布影響類似，土壤的理化性質(zhì)和礦物組成也影響著砷的遷移轉(zhuǎn)化。其中，土壤的pH值和礦物組成是最重要的兩個(gè)影響因子，并且土壤中的砷常受到這兩個(gè)影響因子的聯(lián)合作用。

吸附態(tài)砷向溶解態(tài)砷轉(zhuǎn)化主要與土壤pH值、氧化還原電位(Eh)有關(guān)。當(dāng)土壤中pH升高或者pE降低都將增大可溶性砷的濃度。當(dāng)土壤中pE+pH>10，即為氧化性土壤時(shí)As (I)為主要形態(tài);當(dāng)土壤pE+pH<8,即在為還原性土壤時(shí)As(V)為主要形態(tài)。而在堿性土壤中，由于土壤膠體的正電荷減少，減弱了對(duì)砷的吸附能力，從而使砷的可溶性增大。根據(jù)相關(guān)研究[23,24，土壤中水溶態(tài)的砷會(huì)隨著土壤的pH值的改變發(fā)生顯著變化。H或0H直接或間接地參與了土壤中砷的吸附-解吸過程，pH值的變化通過促進(jìn)土壤表面配位砷suan根離子發(fā)生質(zhì)子離解或締合，來影響砷suan根離子在土壤表面的吸附和解吸。

土壤中存在著大量的無機(jī)、有機(jī)離子，如Cr、PO3、s04?及來源于植物殘留物的降解物、土壤根系的分泌物等有機(jī)離子。這些離子能和砷發(fā)生不同程度的吸附位點(diǎn)競爭，從而影響土壤對(duì)砷的吸附。PO43-可置換土壤中已吸附的砷，同時(shí)土壤中的磷也回顯著抑制土壤對(duì)砷的吸附，但CI、S043和 N0;對(duì)砷吸附影響很少，可能與其跟砷的吸附機(jī)制不同有關(guān)。周娟娟通過磷對(duì)砷的影響研究表明，磷和砷的化學(xué)性質(zhì)相近，在土壤膠體.上的吸附位點(diǎn)存在競爭關(guān)系，通過提高溶液磷濃度可以減少土壤對(duì)砷的吸持能力從而增加了砷從土壤中的解吸量。在磷濃度較低的情況下，砷的解吸量與磷濃度表現(xiàn)出顯著的線性關(guān)系。土壤根系的分泌物主要通過還原作用、酸化溶解、競爭吸附和螯合作用活化土壤中的Al-As、Fe-As,從而減少鋁型砷、鐵型砷的含量，增加Ca-As。通常，進(jìn)入土壤中的砷能夠在48h內(nèi)被土壤快速的吸附固定，后期吸附過程則十分緩慢。當(dāng)砷進(jìn)入土壤后，一部分留在土壤溶液中，一部分吸附在土壤膠體上，大部分轉(zhuǎn)化為復(fù)雜的難溶性砷化物。砷在土壤中形成的難溶性砷化物主要是以為土壤中鐵、鋁、鎂、鈣的固定作用，且固定能力Fe3+>Al3+>Mg2+>Ca2+。土壤中的微生物在對(duì)土壤中的砷的轉(zhuǎn)化、遷移和毒性中也扮演著:一個(gè)重要的角色。土壤中的亞砷suan鹽As (皿) 和砷suan鹽As (V )在微生物的活動(dòng)影響下能夠發(fā)生降解和氧化。生物甲基化能夠?qū)o機(jī)砷化合物轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)甲基胂酸(MMAA)、二甲基胂酸(DMAA)、三甲基胂酸(TMAO)。同時(shí)其他微生物還可以使土壤中的砷去甲基化，由有機(jī)態(tài)轉(zhuǎn)化為無機(jī)態(tài)。土壤中的一些細(xì)菌、酵母菌等真菌能將水溶性砷的化合物As (II)和As (V)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)砷化氫(AsHs),從而使土壤中的水溶態(tài)和固態(tài)砷轉(zhuǎn)化為氣態(tài)砷。

來源：《砷污染土壤淋洗修復(fù)技術(shù)研究》

土壤異位淋洗修復(fù)技術(shù)，工藝簡單、設(shè)備易操作，成本較低，修復(fù)效果好，已被廣泛應(yīng)用于重金屬污染土壤修復(fù)。

關(guān)鍵詞：淋洗土壤修復(fù)  污染土壤修復(fù)設(shè)備  土壤污染修復(fù)方案