想請問有關砷於土壤的形態如何轉變? - 社會議題
By Sarah
at 2010-04-28T00:00
at 2010-04-28T00:00
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我找尋許多網站，但苦無沒有找到一系列砷於土壤中的砷，在不同條件下(pH值.土壤質地.氧化還原條件....等)導致砷型態轉變方式。
另外，目前砷與鐵會在氧化條件下，產生共沉澱反應或吸附於土壤有機質上，
想請問? 他的反應方程式與條件或在厭氧條件下與硫氧化物形成化合物.....等。
以上希望可以讓各位專家討論，也歡迎提出您的看法，或許會給我新的啟發。
如果有相關書籍可以讓我參考，煩請提供出處讓我可以去閱讀，在此先謝過大家。
另外，目前砷與鐵會在氧化條件下，產生共沉澱反應或吸附於土壤有機質上，
想請問? 他的反應方程式與條件或在厭氧條件下與硫氧化物形成化合物.....等。
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社會議題
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By Emily
at 2010-05-02T12:51
at 2010-05-02T12:51
在水域環境中，砷的型態以砷酸鹽（陰離子型態為AsO3-、AsO43-、HAsO42-、H2AsO4-）、亞砷酸鹽、單甲基砷和雙甲基砷四者為主，其中以砷酸鹽及雙甲基砷占優勢。砷在氧化態的環境下，以砷（V）為主要型態，在還原態的環境則以砷（Ⅲ）為主。且砷（Ⅲ）在土壤中的移動比砷（V）快，容易被淋洗出土層。土壤中的鐵、錳礦物對砷具有氧化能力，當Mn4+還原成Mn2+時，H+擔任電子接受者，具有強大的氧化能力，迫使砷（Ⅲ）提供電子而被氧化成砷（V），反應方程如下：
MnO2 + HAsO2 + 2H+ ⇄ Mn2+ + H3AsO4 E∘= 0.67V
2Fe3+ + HAsO2 + 2H2O ⇄ 2Fe2+ + H3AsO4 + 2H+ E∘= 0.21V
土壤水分含量是影響土層中的氧化還原電位因子之一，並且影響土壤好氧（aerobic）及厭氧（anaerobic）微生物的活性。例如施用於土壤的含砷殺草劑MSMA，在好氧狀態下，MSMA並無轉變成砷（V）和雙甲基砷的現象；但若在厭氣狀態的淹水土壤中，則MSMA分解較快。此外，無機砷經厭氧微生物作用後可轉變為單甲基砷和雙甲基砷，此反應速率非常緩慢。砷的甲基化方式乃是砷（V）先失去二個電子，再轉變成砷（Ⅲ），然後加入一個甲基。所生成的單甲基砷和雙甲基砷，容易被還原為單甲基胂（monomethylarsine）、雙甲基胂（dimethyl-arsine）或三甲基胂（trimethyl-arsine）等氣體而揮散在空氣中。
圖片參考：http://imgcld.yimg.com/8/n/AF03901095/o/1510042801...
因此，土壤在浸水及高pH狀態時，會使砷（Ⅲ）被錳、鐵氧化成砷（V）。在氧化性強的土壤溶液中，也就是pH偏高的環境狀態下，以正五價之砷酸鹽類為主要型態；反之在還原性強的系統，則以亞砷酸鹽類的含量較高。若此系統pH更低即還原性強時，則可能還原成胂氣體（arsine）。這些揮發性的有機胂具有毒性。
研究砷在大氣、土壤中的各種型態，可歸納出砷在自然界中之循環（見圖一）。土壤中的HAsO2經微生物的還原甲基化作用後，生成(CH3)2AsH或(CH3)3As而逸入大氣中。土壤中的砷劑被植物根部吸收，經過轉換後，亦以(CH3)3As型態從葉面排至空氣中，(CH3)2AsH或(CH3)3As與O2反應，分別生成(CH3)3AsO及(CH3)2As(OH)；(CH3)3AsO及(CH3)2As(OH)再與臭氧O3及N2O4反應生成As4O6液態微粒落回土壤表面，並且再轉變回HAsO2，如此循環不已。
圖片參考：http://imgcld.yimg.com/8/n/AF03901095/o/1510042801...
砷與植物生態的關係
植物吸收砷的途徑如下：
（1）陽離子交換作用。
（2）形成螯合物（chelate）或經由載體（carrier）進入根細胞。
（3）根圈效應。
砷並非植物所必需之養分，但微量砷可促進其產量增加──此乃因砷酸取代被土壤粘粒礦物吸附的磷酸，使磷的有效性提高，即有利於植物磷的吸收。進一步的研究發現，陸生植物吸收砷酸鹽速率是亞砷酸鹽之三～四倍，若在磷酸鹽存在的狀態下，砷酸鹽的吸收會受到抑制；而砷酸鹽的出現則僅對磷酸鹽的吸收稍有抑制，因為磷酸鹽及砷酸鹽在陸生植物吸收過程中是相互競爭的。然而當土壤中含有過量的砷時，砷被植物吸收後，對植物生長確實會造成不良的影響；同時，過量的砷亦會堆積在植物體中。已知砷對植物之毒害作用包括：
a.改變細胞膜之通透性。
b.與含-SH之酵素作用，使酵素活性降低。
c.與營養元素競爭酵素作用區（active site）。
d.取代必需元素而造成必需元素之缺乏。
e.與ADP、或其他含磷化合物反應，或取代磷酸干擾代謝過程中的氧化磷酸化作用。
一般而言，砷大多蓄積於根部表面或內部，引起原生質分離（plasmolysis）或導致根部腐爛。當施用含砷農藥於多種作物之葉面時，以雙甲基砷與砷（Ⅲ）毒性最大，其次為單甲基砷和砷（V）；若以營養液栽培大豆則毒性順序為：砷（Ⅲ）＞砷（V）＞有機砷，且砷（Ⅲ）易造成根系的傷害。
2010-05-03 20:52:18 補充：
寫不下了，寫在意見。
2010-05-03 20:52:35 補充：
不同的植物種類對砷的反應及容忍度也不盡相同。水稻莖葉中砷濃度達到30~100ug時，才會對其本身產生毒害。若以含0.8mg/L和1.6mg/L砷的培養基培養水稻，則水稻根、莖內的雙甲基砷含量偏高，而且其葉面積和乾物重也明顯減少。以含水耕液栽植棉花，植物體可將有機砷由根部移轉至地上部，而無機砷則只累積在根部，不會移轉至地上部，此可能是因為根部已受到毒害而影響傳導。此外，砷常用於果園之病蟲害防治，但長期施用砷劑於蘋果樹的結果，將造成蘋果的葉部、果皮、果肉等組織砷的含量增加。
2010-05-03 20:53:18 補充：
所幸的是，即使是生長於被砷污染之土壤上，作物之可食用部分含砷量卻相當低，例如砷由水稻根部進入後，以根部累積砷量最大，而糙米中之砷含量最少，莖葉中砷的含量僅為根部含量的1/10，穀粒中之砷含量又比莖葉少。
2010-05-03 20:53:29 補充：
參考資料：
http://library.hwai.edu.tw/Science/content/1995/00...
http://tzyy-ling.leader.edu.tw/research-report/901...
2010-05-03 20:53:37 補充：
論文：探討砷在關渡平原中水田與旱田土壤之分佈
http://etds.ncl.edu.tw/theabs/site/sh/detail_resul...
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