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关于城市生态地球化学研究的思考,1、相关概念-城市化-城市、环境-城市环境,生态-城市生态,地球化学-环境地球化学生态(环境)地球化学城市生态地球化学2、城市环境问题3、(污染)重金属元素的环境地球化学4、污染物在环境中的迁移一)多介质环境理论,二)重金属污染的生物效应5、环境质量(重金属污染)的评价方法及运用实例6、重金属污染的机理及实例,提纲,1 概念城市化 不同学科对城市化的定义不同。地理学对城市化的定义是:由于社会生产力的发展而引起的农业人口向城市人口、农村居民点形式向城镇居民点形式转化的全过程。包括城镇人口比重和城镇数量的增加,城镇用地的扩展,以及城镇居民生活状况的实质性改变等。人口学对城市化的定义:农业人口向非农业人口转化并在城市集中的过程。 社会学对城市化的定义是:农村社区向城市社区转化的过程。 城市规划学科对城市化的定义是:城市化是由第一产业为主的农业人口向第二产业、第三产业为主的城市人口转化,由分散的乡村居住地向城市集中,以及随之而来的居民生活方式不断变化的客观过程。(引自戴天兴,2002),城市化水平一般用城市人口占总人口数的比重来表示。目前,发达国家的城市化水平为75,发展中国家平均为37。而发展中国家的城市化发展很不平衡,最高的中南美洲为65,东亚为33,非洲为32。表52为世界部分主要国家的城市化水平比较。,注:1中国为1995年资料; 2其他国家资料来源于国家统计局,1996。,城市城市是人类社会发展的产物,是人类进步的象征。人们从不同的研究角度出发,对城市作出了不同的定义。地理学家定义:城市是地球表层物质流大量集中的地域,是以空间和环境资源利用为基础的区域,是人类生产、生活集聚的地理空间;经济学家定义:城市是集约经济的地域,是区域的经济中心;政治家定义:城市是集约人口、集约经济、集约科技文化的中心。学家定义:城市是一个复杂的生态系统,是以人为主体,人口、活动、设施、物质、科技、文化高度集中,并不断高速运的开放性有机综合体。(引自杨士宏等,2003),环境城市环境,生态-城市生态环境:从生物学角度看是生物存在的周围空间称为环境。从环境地学的角度定义为:环境是人类赖以生存和发展的空间,是由各种性质不同、运动状态不一的物质所组成的有机统一体,是经过从无机环境到生物系统与智能社会三个发展阶段,有土壤、水圈、大气圈、生物圈及技术经济圈所组成的复杂体系。城市环境:城市的空气、水体、土地、生物、建筑物、道路、设施及社会秩序和风气,包括了进行物质能量流动的因素(自然的、社会的),就是城市居民生活和活动的环境。,生态学的定义:研究有机体与环境之间相互关系的科学。(Hacekel,1869)。或是研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及机理的科学。(马世骏,1980)现代对生态学的简明表述:研究生物之间、生物与环境之间相互关系的科学。在城市中,城市居民与城市环境的复杂关系谓之“城市生态”。城市生态学是以生态学的概念、理论和方法研究城市结构、功能和动态调控的一门学科。现在一般把城市生态学定义为研究城市人类活动与城市环境之间关系的一门学科。城市生态学的研究对象是城市生态系统,重点研究城市居民与城市环境之间的关系。研究的内容可归纳为城市生态系统的组成形态与功能、城市人口、生态环境、城市灾害及防范、城市景观生态、城市与区域持续发展和城市生态学原理的社会应用等七个方面。城市生态系统是一个开放系统,具有物质流动、能量流动、信息流动和人口流动。,根据研究的对象和内容的不同,城市生态学可分为城市自然生态学(urban naturalecology)、城市景观生态学(urban landscapeecology)、城市经济生态学(urban economicecology)和城市社会生态学(urban sccio-ecology)等四个分支学科。 城市自然生态学着重研究城市的人类活动对所在地域自然生态系统的积极和消极影响,以及地域自然要素对人类活动的影响,即人的城市活动与地域的自然生态系统要素之间的相互关系。 城市景观生态学着重从景观尺度研究城市不同生态系统之间代谢过程的物流、能流和信息流的转化、利用效率等问题。城市经济生态学着重从经济学角度重点研究城市代谢过程的物流、能流和信息流的转化、利用效率等问题。,城市生态环境组成,地球化学-环境地球化学-生态(环境)地球化学地球化学:是研究在地球形成和演化过程中地球(包括部分天体)的化学组成、化学作用和化学演化的学科。环境地球化学:是研究与人类的生存和发展密切相关的元素在地球外部圈层环境中的含量、分布、形态以及迁移和循环规律的科学。(引自戎秋涛,1990,环境地球化学)或者是研究化学元素和微量物质在人类赖以生存的周围环境中的含量、分布和迁移过程中与人类健康关系的科学。(引自杨忠芳等,1990,现代环境地球化学)或者是研究环境中化学物质(天然的和人为释放的)的迁移转化规律及其与环境质量和人类健康关系的学科,包括三方面内容:1)人类环境的地球化学性质,2)污染物质在环境中的迁移转化规律,3)环境中与生命有关的化学物质对生物体和人体健康的影响。(张辉,马东升,2000)。,生态环境地球化学:是环境地球化学的延伸和拓展,主要研究地质环境(岩、矿石、土壤、 水系统)与生物(微生物、动植物、人类)、生物群落之间的关系,相互馈应机理;重点研究各类地质体(岩石、矿体、地热水、石油、天然气等)、环境变化(包括污染)对生物生理、生态的影响及其毒理学效应;重金属元素对土壤环境破坏(水土流失)、农作物、人体健康的危害;生物活动(主要为人类活动)对地质环境(矿山生态环境、土壤生态环境、大气生态环境、水生生态环境)的影响;地质生态环境恶化机理及其防治对策。(王徽,2001)生态地球化学是研究地球表层与人类生存密切相关的生态系统的化学组成、化学作用及化学演化及其对人类生存影响的新兴学科。,生态地球化学可以用以下不同的方式表述。(引自奚小环,2004) (1)研究非生物环境(无机)与生物(有机)之间元素地球化学迁移、转化特征和影响机理。 (2)研究生态系统中化学组成、化学作用与化学演化及其对环境产生的影响。 (3)研究地球系统中(岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈和生物圈之间)元素地球化学循环演化过程、条件及其对环境产生的影响。 (4)研究元素区域地球化学分布、分配特征及在地球系统中(岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈和生物圈之间)循环过程和迁移转化条件、机理及其生态效应。结合城市生态学和生态地球化学的内容,城市生态地球化学就是研究城市生态系统中化学组成、化学作用与化学演化及其对环境产生的影响。具体研究城市环境(大气、水体、土壤、植物、动物)中元素的分布、分配,循环转化的条件、机理及其生态效应。,2 城市生态环境问题城市是工业化和经济社会发展的产物,人类社会进步的标志。然而城市又是环境问题最突出最集中的地方。城市环境污染问题正在成为制约城市发展的一个重要障碍。从环境科学讲,城市是人类同自然环境相互作用最为强烈的地方,城市环境是人类利用、改造自然环境的产物。城市环境受自然因素与社会因素的双重作用,有着自身的发展规律。这就是所谓的城市环境问题。,一、城市大气污染物及其危害 (一)颗粒状污染物及其危害 1颗粒状污染物的类型和特性颗粒状污染物指粉尘之类。粉尘分降尘和飘尘两类。降尘颗粒较大,粒径在10m以上,能很快降落至地面,多属于燃烧不完全的小碳粒,即人们所看到的黑烟。飘尘颗粒较小,粒径在10m以下,其中相当大一部分比细菌还小,可长时间在空气中飘浮。粒径小于100m 的所有颗粒物称总悬浮微粒。其中粒径在l10m间的粒子,能进入呼吸道系统,由于惯性力作用被鼻毛与呼吸道黏液排出;小于05m的粒子由于气体扩散的作用被黏附在上呼吸道表面而随痰排出;而055m的飘尘可以直接到达肺细胞而沉积,并可能进入血液送往全身,在身体各部位累积,引起疾病。,城市环境污染,2颗粒状污染物的来源 粉尘主要来自燃料燃烧和工业生产过程中产生的废弃物。,(二)气态污染物及其危害1主要气态污染物及危害 (1)二氧化硫 以气体分子状态存在的污染物称气态污染物。气态污染物种类很多,大部分为无机气体,如表7-2所示。其中二氧化硫是城市大气中分布较广、影响较大的气态污染物。它是一种具有刺激性和窒息性气味的五色气体,易溶于水。二氧化硫很少单独存在于大气中,它往往与飘尘结合在一起进入人体,并大部分在上呼吸道与水生成亚硫酸和硫酸,对黏膜直接产生强烈的刺激作用,长期接触二氧化硫者可引起慢性结膜炎、鼻炎、咽炎及气管炎等,能引起支气管哮喘的发作。,(2)氮氧化物 氮的氧化物中有亚硝酸、硝酸、一氧化二氮、一氧化氮、二氧化氮等多种氧化物,但对大气造成污染的,主要是一氧化氮和二氧化氮。浓厚的氧化氮气体呈黄褐色。长期接触二氧化氮,可发生慢性支气管炎、神经衰弱症等,有的可导致肺部纤维化。二氧化氮还会使中枢神经受损,引起痉挛和麻痹,高浓度的二氧化氮会损害肺功能。近年发现,二氧化氮还具有助癌和致癌性。并通过光化学作用生成二次污染物。高浓度的二氧化氮会使街道、工厂区绿化植物受害,在低浓度的二氧化氮长期影响下,则能使绿化植物生长明显受到抑制。 (3)一氧化碳 随着对煤和石油等化石燃料的大量消耗,一氧化碳对城市大气的污染日益严重。,(4)氟及其化合物 氟及其化合物的气体、蒸气或粉尘可由呼吸道进入人体,也可因饮食含氟量高的水或被氟污染的食物,经消化道进入人体。还可直接经皮肤吸收。 (5)氯 氯为黄绿色具有异臭强烈刺激性气体,易溶于水生成盐酸和次氯酸。次氯酸又可分解成盐酸及新生态氧,能刺激眼黏膜,使上呼吸道发炎肿胀、充血,严重时引起呼吸道损伤而发生支气管炎、肺炎及肺水肿。(6)光化学烟雾 由汽车和工厂烟囱排出的氮氧化物和碳化氢,经太阳光紫外线照射而生成一种毒性很大的不同于一般煤尘废气的浅蓝色烟雾,称光化学烟雾。其主要成分为臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸酯、烷基硝酸盐、酮等,其中臭氧占90左右。,2、城市气态污染物浓度分布 城市污染物平均浓度的分布为城市高于农村(图7-1)。城市中大气污染源分布十分复杂,城市内部污染物分布不均,局部性的差异很大。,据19832001年资料统计分析,我国城市大气污染仍然以粉尘、二氧化硫为主要污染物的煤烟型污染,其分布规律是:北方城市的污染程度重于南方城市,尤以冬季最为明显;大城市发展趋势有所减缓,中小城市增长快于大城市;污染程度与人口、经济、能源密度及交通密度呈正相关。大气污染有冬季重于夏季、早晚重于中午的时间变化规律。3气态污染物的主要来源 气态污染物主要来自燃料燃烧。20世纪40年代以来,世界各地出现的严重大气污染事件主要发生在城市。,二、城市水体污染及其危害 (一)有机污染物 工业废水、生活污水中,含有大量碳氢化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等有机物质,排入水体后,即成为微生物的营养源,使有机物被微生物分解消化。污染一般用溶解氧(DO)、化学耗氧量(COD)、生物化学耗氧量(BOD)、氨氮(NH3)、亚硝酸盐氮(N02)、硝酸盐氮(N03)等表示。有机氮在水中经微生物作用,可以硝化分解成硝酸盐,再经还原成亚硝酸盐,它在人体中可与仲胺作用生成具有强烈致癌作用的亚硝胺。 (二)无机污染物无机物包括酸、碱和无机盐类。污染水体的酸主要来源于矿山排水和多种工业废水。 (三)有毒污染物质 水体中的有毒物质如氰化物、砷、酚类,以及汞、镉和铜等重金属离子,当含量较多时就会具有毒害生物的作用,可将水体中的细菌和动植物杀死。(四)其他污染物主要是油的污染、热的污染、色臭味污染、病原微生物污染等。,三、城市土壤污染物及其危害(一)城市土壤污染的主要污染物质 1重金属元素 土壤本身含有一定量的重金属元素,其中很多是作物生长很需要的微量营养元素。只有当进入土壤中重金属元素积累的浓度超过卫生标准,才被认为土壤被重金属污染。污染土壤的重金属主要是汞、砷、镉、铜和锌等。土壤污染中重金属比较突出。重金属不仅不能为土壤微生物所分解,而且还为生物所富集。土壤一旦遭受重金属污染是较难彻底消除的,因此构成对人类潜在的较大威胁。,2有机物和无机盐 土壤中的有机物和无机盐的污染,主要来自工业废水的渗入,以及固体废弃物常年堆积在土地上而自然扩散和由雨水冲洗渗入。还有一些是合成有机杀虫剂和除草剂的污染。 3粪便和污水 土壤中的病原微生物主要来源于人畜的粪便、灌田的污水等。,(二)城市土壤污染物的来源和危害 污染土壤的重金属主要来自大气、污水和固体废物,其中以金属汞、无机汞和有机汞等形态存在的汞污染,除来源于含汞工业废水渗入土壤外,有机汞农药的施用也是重要污染源。土壤中汞经过农作物根系吸收,通过食物链而进人人体,危害健康。污染土壤的镉,来自矿山、冶炼、机电、化工等工业废水的渗入。土壤被镉污染后,农作物通过根系吸收,并富集在体内。例如受镉污染的稻田,大米里镉的累积量增多(称“镉米”),人吃了就会中毒发病,即是有名的“骨痛病”。污染土壤的铜,主要来自铜矿山和铜冶炼厂排出的废水。土壤中铜污染主要造成农作物的损失,当农作物根部铜积累过多时,新根的生长受到抑制,吸收养分能力减弱,严重时枯死。土壤一旦受到污染,对它的治理比大气污染和水污染治理困难得多. 四、城市固体废物污染及其危害 城市固体废物包括工业固体废物、矿业固体废物、医疗废物、生活垃圾和废水处理渣等。,五、城市放射性物质污染及其危害(一)放射性污染的种类和危害放射性污染是指铀、钍、镭、锶等放射性物质散发出来的对环境和人体造成危害的污染。环境中的放射辐射源,有天然的和人工的两大类。天然辐射源,来自宇宙射线和水域、矿床中的射线。大多数水体在自然状态下都有极微量的放射性物质;人工辐射源主要来自工农业及医学上放射性同位素的应用、核武器试验和使用产生的放射性沉降物,以及原子能工业排放的各种放射性废水、废气、废渣等。这些放射性物质可被植物吸收,通过植物进入人体。放射性物质还可在人体内产生内照射,损伤人体组织,引起肿瘤、白血病等疾病。辐射对人体的危害,既有直接的近期危害,也有慢性的长期危害。如长期接受低剂量辐射,会引起白血球数量变化、肺癌和生殖病变等。更严重的是潜在的危险,留下几年、几十年的后遗症,甚至把生理病变遗传给子孙后代。,(二)室内的放射性污染许多建材如花岗石、大理石、地砖等天然和陶瓷建材以及水泥里有可能都不同程度地含有氡或钴等放射性物质。据测定,大约2一3的建筑物内含有放射性元素氡。人如果经常生活在氡浓度较高的环境中,肺癌的发病率就会增高。世界卫生组织已经将氡列为19种致癌物质之一。此外,还有城市噪音污染、电磁污染及光化学污染。,城市污染的主要污染源(一)工业污染源,(二)农业污染源 包括农药流失污染,化肥流失污染,禽畜粪便污染。过量施用化肥或土壤流失严重,使氮、磷等元素从耕地上流失,会造成对环境的污染。氮、磷的流失若进入水体,可造成水体的富营养化。氮的流失,使水中的硝酸盐蓄积,饮用后使婴儿出现正铁血红蛋白血症。 (三)生活污染源 生活污染源主要是城市化造成的。包括一)生活用煤污染二)生活废水污染三)生活垃圾污染,面对城市生态环境问题,我们地质工作者能做些什么?,3 部分污染元素的环境地球化学一、元素的环境地球化学分类,1、 1、生命元素1 1)生命组成元素:H、C、N、O、Ca、P、K、S、Cl、NA、Mg、Sr。2 2)生命必需元素:Fe、Cu、Zn、Mn、Co、I、Mo、Se、F、Cr、V、Ni、Br。2、 2、毒性元素1)毒性元素:Cd、Ge、Sn、Sb、Te、Hg、Pb、Ga、In、As、Li(?)2)潜在和放射毒性元素:Be、Tl、Th、U、Po、Ra、Sr(?)、Ba(?)3、 3、中间性元素:B、Al,二、元素的形态: 当前,环境地球化学对形态的分类和研究,主要是对于与人类的生活和健康密切有关的土壤和水体(包括沉积物)中的重金属元素的结合形态的分类和研究。虽然,根据目前多数学者的研究资料,一般把元素的结合形态分为五种类型,即惰性态(残渣态)、可交换态(即被吸附态)、与铁锰的氧化物及氢氧化物结合态、与有机质结合态和与碳酸盐结合态。但是,对于不同的研究对象,具体又有不同的形态类型。 (一)、水体系中元素的存在形态 天然水体中重金属的形态十分复杂(表66),目前一般的分类是将天然水中重金属形态分为溶解态和颗粒态两大类。能够通过o45pm滤膜的,称为溶解态金属;被该滤膜截留的,称为颗粒态金属。,根据重金属在水体悬浮物及底部沉积物中地球化学相的特征,可将天然水重金属的形态划分为 (1)可交换态(或被吸附态) 它因悬浮物、沉积物或其主要成分(如粘土、铁锰水合氧化物、腐殖酸及二氧化硅等)对金属的吸附作用而形成; (2)碳酸盐结合态 是与悬浮物,沉积物中碳酸盐结合的金属; (3)铁锰氧化物和氢氧化物结合态 它是与悬浮物、沉积物中铁锰氧化物和氢氧化物结合的金属; (4)与硫化物及有机质结合态 它包括在还原环境下生成的金属硫化物沉淀及为各种形态有机质束缚的金属(以上四种形态统称为非残渣态金属,在环境条件发生变化时,具有某些活动性而可能会重新释放到水中; (5)残渣态 该态即指悬浮物、沉积物中可能包含在矿物晶格中而又不会释放到水中去的那部分金属。,(二)土壤中元素的存在形态(1)可交换态 由吸附在土壤上的离子组成,如Cu、Mg、K、Na以简单离子态被电性吸附 (2)与碳酸盐结合态 此形态对pH值改变敏感(3)与铁、锰氧化物结合态(4)与有机质结合态(5)残留态 即进入晶体结构的微量元素。 在土壤研究中,根据不同的需要,有时只按元素对植物的可给性进行形态分类。例如把土壤中的元素区分为交换态和残留态,有时区分为溶剂态(有效态)和交换态。中国科学院南京土壤研究所等单位(1978)把微量元素在土壤中的形态分为水溶态的、弱交换剂交换态的、强交换剂(或螯合剂螯合的)交换态的、次生矿物中和原生矿物中的五种类型。其中前三种类型之间处于可逆的平衡,对植物都是有效的,其中以第三种的量最多,所以最为重要。,土壤的pH值对亚铁形态的影响十分明显。当pH值升高时,沉淀态在亚铁中含量增大,而水溶态则迅速减少,这是由于pH值与沉淀态亚铁的溶解度有密切关系。锰在土壤中的形态受土壤酸碱性、氧化还原电位、有机质、土壤质地和水分状况的影响,因而在我国北方的石灰性土壤和南方的酸性土壤反映出两种不同的情况。前者的含锰量和可给性都比较低,而后者中则富含锰,有效态锰亦多。由于土壤中锰的供应情况受土壤条件的强烈影响,故全锰含量不适合作为判断锰的供给情况的指标。一般用活性锰或可移态锰作为对植物有效的锰。水溶态锰、交换态锰和易还原态锰的总量称为活性锰。活性锰含量或者它与全锰量的比率都能反映土壤中锰的供给情况。 土壤中微量元素的形态一是与土壤类型和成土母质有关,二是与土壤的酸碱度、氧化-还原等条件有关。,三、常见污染重金属元素的环境地球化学环境科学研究的重金属概念通常是指汞、镉、铅、铬和半金属元素砷等生物毒性显著的元素。具有一定毒性的锌、铜、钻、镍、锡等也列入重金属。一、汞的环境地球化学(一)环境中汞的含量分布 地壳中汞的含量为7.7xl0-6%(萨乌科夫),陨石中含量10-6%。汞是极分散的元素,在自然环境要素中的分布见表83。环境中的汞呈三种状态,即气态、液态和固态。二价状态的汞易还原为金属态。汞的熔点和佛点低,常温时呈液态。在35725时沸腾。在常温下有大量的汞挥发进入大气圈。,(二)地表环境中汞的迁移 汞在地表环境中的迁移主要有以下几种形式: 1以不易风化的汞矿物(辰矽)和自然合金状态的汞机械迁移。 2胶体状态的汞矿物粉末,如HgS、HBCl2的分散胺体迁移。 3溶解态的HgSO4和HgCl2随水溶液迁移。 4呈蒸气挥发态逸散到大气围。这是汞在自然环境中最稳定的迁移形式。,自然环境中汞的相对稳定形式有下述三种: 1)大气降水。 2)形成各种次生的汞比合物如HgS、HgC1等在水圈和大气圈里固定。 3)被Al、Fe、Mn等胶体吸附。土壤中对汞的吸附量主要决定于粘土矿物的组成,其次决定于汞化合物的类别。几种沉积物对汞吸附的相对顺序:硫醇(8550)伊利石(653)蒙脱石(357)胺盐(105)高岭石(97)含羟基的有机构(73)细砂(2.9)中粒砂(17)粗粒砂(16)。水体中溶解大气中的一部分汞,使环境中的汞被各种有机体摄入,并在体内积蓄。自然界汞离子与氯离子、有机酸和许多阴离子可以形成具有不同稳定性的络离子。,(三)环境中的汞污染 1.汞的污染源 环境中汞污染主要产生于汞的采矿及其加工与制造行业。汞的使用也较广泛。农业主要是使用农药发生汞污染。2汞中毒 环境中的汞中毒分有机汞中毒和无机汞中毒两大类。无机汞中毒通常是指汞蒸气中毒。有机汞中毒又可分为两类:一种毒性较轻的如苯汞、甲氧基乙基汞;另一种剧毒的如烷基汞,以甲基汞和乙基汞毒性最强。危害最普遍。 金属汞一般认为毒性不大,但汞蒸气是剧毒的。 有机汞中毒是通过食物发生的。含汞的食物链经过消化系统进入人的肌体。烷基汞进入人体后排泄缓慢,驻留时间长。,二、铬的环境地球化学(一)环境中铬的含量分布地壳中铬的含量为002%。铬在各种岩浆岩中的含量很有规律性。愈基性的岩石合铬愈高。铬铁矿是铬的富集矿物,它集中了岩浆期中90%以上的铬。人类开采铬矿主要是铬铁矿。 铬是亲氧性很强的元素。在高温条件下与卤素和氧化合成CrO2C12、C rO 2F 2。低温条件下在碱性介质中可氧化成铬酸和铬酸盐。H 2CrO4是强酸,H 2Cr2O7更强酸。在酸性介质中六价铬比合物很容易被还原为稳定的三价铬化合物。,(二)环境中铬的迁移 自然环境中的铬来自含铬岩石风化。岩石风化之后,铬淋溶迁移的形式主要有如下三种: 1铬铁矿、含铬磁铁矿和钛铁矿以机械碎屑物悬浮态迁移。 2含铬的极细小分散颗粒物被胶体吸附,以胶体形式迁移。 3在风化带中铬可以广泛分散, 以(Cr042-和Cr2O72-状态在其溶液中进行迁移。 环境中的铬处于高氧化态,形成可溶性的铬酸盐具有很强的迁移能力。铬在环境中的行为受氧化还原作用的影响很明显。环境中主要有三价铬、六价铬,其中三价铬最稳定。在正常pH值的天然水中三价格与六价格可以相互转化。,(三)环境中的铬污染1铬的污染源 环境中的铃污染源主要是工业废水与废气。2铬污染 土壤中通常都合一定量的铬,三价铬有助于植物生长。含铬的化合物浓度过高具有毒性。三价铬过量可以引起肺功能受损害。六价铬具有强氧化作用,而且水溶性强,对皮肤粘膜有刺激和腐蚀作用,会引起皮肤过敏等症状。,三、铅的环境地球化学铅是自然界常见的元素之一。铅在地壳中的丰度为125ppm。自然界铅主要呈方铅矿(PbS)等硫化物存在。在岩石风化过程中,主要富集在钾长石和云母中的铅部分地可以析出。但这些铅化合物的溶解度较低,同时在迁移过程中也可被粘土矿物所吸附,所以岩石风化过程中铅的迁移能力较弱。土壤中铅含量数值的变化范围很宽(2200ppm)。铅主要呈Pb(OH)2和PbCO3形态而存在,土壤中水溶性铅的浓度受Eh和pH值的制约。随着氧化还原电位和pH值的增大其浓度逐渐减小。土壤作物水稻对铅的吸收量亦有如上相同的规律,实验表明,当土壤的pH值由8顺序降低到5时,水稻幼苗的铅积累相应地逐渐增加。因此,在酸性土壤中,铅更易向水稻幼苗迁移。,
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