土壤中重金属汞污染及污染防治.doc

土壤中重金属汞污染及污染防治 1.引言 随着现代工业的迅猛发展，汞污染的问题已日益严重，上世纪50年代至70年代，通过日本的“水俣病”事件，人们开始认识到汞在水系中产生的危害。瑞典水环境的研究也表明，淡水鱼、咸水鱼和其他生物中汞化合物的含量非常高；我国松花江流域受到沿岸化工厂、冶金厂排出的废水造成汞污染，使渔民深受其害。起初我国仅注重对水体汞的研究，而土壤中汞的行为虽有研究，但工作较少。近年来，由于发现偏远湖泊中鱼的汞含量升高是由大气汞经长距离传输和沉降造成的，大气汞和汞的生物地球化学循环研究才逐渐成为汞污染研究的热点之一，大气汞可通过干湿沉降进入土壤，土壤中的汞经复杂的物理化学反应，大部分以各种形态滞留于土壤中，一小部分在一定条件下以气态汞的形态释放到大气中，可见土壤既是汞的汇，又是汞的源，它在汞的生物地球化学循环中起重要作用。因此对土壤中汞污染及污染防治的研究具有非常重要的意义。2.土壤汞的环境行为 2.1 土壤中汞的来源 19世纪以来，随着工业的发展，汞的用途越来越广，生产量急剧增加，从而使大量的汞由于人类活动而进入环境。据统计，目前全世界每年开采应用的汞量约在1104t以上，其中绝大部分最终以三废的形式进入环境。据计算，在氯碱工业中每生产1t氯，要流失100200g汞；生产1t乙醛，需用100300g汞，以损耗5%计，年产10104t乙醛就有5001500kg汞排入环境。土壤中汞的来源主要有以下几个方面： （1）土壤母质。土壤母质中的汞是土壤中最基本的来源，原生岩中汞元素的含量，直接决定着土壤中的汞含量。一般认为：地壳中汞的平均含量为0.8mg/kg ，土壤中的背景值为 0.01 0.05mg/kg；我国南方土壤汞的含量较低，为 0.0320.05mg/kg，北方土壤较高，为0.17 0. 24mg/kg (2)大气沉降。近些年来的研究表明，大气沉降是土壤汞的一个重要来源大气汞进入土壤后，因土壤中粘土矿物和有机物的吸附作用，绝大部分迅速被土壤吸收或固定，富集于土壤表层，造成土壤汞浓度的升高(3)直接污染。汞直接进入土壤的途径主要包括工业生产、废料和城市生活垃圾的堆放，农用耕作中不合理地施用含汞的肥料和农药以及灌溉等这些都是重要的直接污染源 2.2 土壤汞的形态 汞是一种特殊的重金属元素，在土壤中呈三种价态：0 ，+1价，+2价与其他金属相比，汞的重要特点在于能以零价态存在与大气、土壤和天然水中，这是因为汞具有较高的电势能，故转化为离子的倾向小于其他金属。土壤中汞按化学形态可分为：金属汞、无机结合态汞、有机结合态汞；按连续化学浸提分析法可将土壤中汞的存在形式分为水溶态、交换态( 碳酸盐结合态) 、铁锰氧化态、有机结合态和残渣态2.3 土壤汞的生物有效性土壤中的汞容易与土壤矿物胶体和土壤有机质结合，形成结合态物质。一般而言，土壤汞的生物有效性属水溶交换态汞的生物活性最高，最易被植物吸收利用。影响土壤汞的生物有效性的因素有很多，其中主要有以下四个方面：（）值：一般来说，在土壤值较低，即酸性较高的土壤，有利于汞化合物的溶解，因而土壤汞的生物有效性最高。随着土壤值的升高，汞在土壤固相上的吸附量和吸附能力加强，最终生成沉淀，使汞的生物有效性降低。另外，在一定值范围内，汞与腐殖质的络合作用受土壤值的影响，环境条件酸性越大越利于腐殖酸结合汞的解吸释放，增高值可以提高腐殖质对汞的吸附容量，有利于腐殖质对土壤中汞的络合，促进络合物的稳定性。（）有机质：在土壤有机质组成中，能与汞发生结合的主要是腐殖质。研究表明，腐殖质一方面有利于二氯化汞转化为有机结合汞，另一方面也能对大气汞起着固定作用并能吸收汞蒸气形成有机结合汞，而有机结合汞可成为微生物活动中不可利用的形态，减少了微生物把离子态汞还原为元素汞的机会，阻止土壤汞的挥发。（）值：进入土壤环境中的重金属，开始可能以可溶态存在于土壤溶液中，在还原条件下，硫离子可使重金属以难溶硫化物的形式沉积，或者使难溶的重金属氢氧化物转化为更难溶的硫化物；相反，在氧化条件下，铁离子和锰离子则以氧化难溶物的形式沉积。当土壤氧化还原电位值较低时，由于有硫离子的产生，汞离子与之形成难溶的硫化汞而降低其有效性。（）根际环境：根际环境由于根分泌物的存在，致使其PH值、值、养分状况、微生物等有异于土体，因而重金属在根际环境中有其特殊的化学行为。大量研究表明，根际活动能活化根际中的重金属，促进其生物有效性，根系分泌物能降低根际值，增强土壤微生物的活性。另外重金属在根际环境和非根际环境中的主要形态不同，在非根际中以几种可迁移的化学形态存在，而在根际沉积物中，它们主要分布于残渣态中。2.4 汞在土壤中的迁移和转化土壤汞的存在形态很多，在一定条件下，各种形态汞之间又可以相互转化。大量研究表明，这种转化特征是与土壤质地和土壤环境紧密相关的，其中包括土壤 pH、Eh、有机质含量、微生物等因素 土壤中的无机汞有HgSO4 、Hg(OH)2 、HgCl2和HgO，它们因溶解度相对较低，在土壤中的迁移转化能力很弱，但在土壤微生物作用下，可向甲基化方向转化微生物合成甲基汞在需氧或厌氧条件下都可进行在需氧条件下主要形成甲基汞，它是脂溶性物质，可被微生物吸收，积累而转入食物链对人体造成危害；在厌氧条件下主要形成二甲基汞，在微酸性环境中，二甲基汞又可转化为甲基汞3.土壤中汞的生态效应 进入土壤中的汞及化合物会抑制和破坏土壤中微生物的生命活动对土壤酶活性的影响，使土壤的理化性质变劣，肥力降低，妨碍农作物根系生长，导致产量和质量下降 汞对于生物体毒性的大小，取决于汞的形态及化合物的种类，有机汞与无机汞相比较，有机汞的毒性远远大于无机汞人体射入汞的方式主要是从环境中食用粮食、蔬菜、鱼肉和饮水吸入汞蒸气能引起急性中毒，造成腐蚀性气管炎、支气管炎，毛细支气管炎和间质性肺炎甲基汞扰乱细胞膜功能，破坏细胞的离子平衡，抑制营养物进入细胞并引起离子渗出细胞膜，使细胞坏死而且甲基汞易蓄积于脑组织中，损害中枢系统一般的说，汞在人体内具有蓄存、累积和遗传特征，并可由因子引起中枢神经性疾病正常人尿中汞含量约为 0.01 0.05ppm，饮水中不超过 0.001ppm4.土壤汞污染的防治措施 由于汞在土壤中形态的多样性，增加了土壤汞污染的防治难度对于已被汞污染的土壤，我们应积极采取有效措施对其进行防治综上所述，我们可把土壤汞污染的防治措施分为以下几方面： 4.1 减少人为活动向大气的排汞量 大气汞是土壤的重要来源据Jackson TA 报道，每年近有 500t 汞由人为活动排入大气循环，而这些汞最终可能沉降于全球范围内的陆生生态系统和水生生态系统，对土壤汞污染有重大的贡献。因此，大气汞沉降是土壤汞的污染源之一，向大气排放汞就是间接向土壤排放汞，因此，我们应注意如何降低向大气中的汞的排放量4.2 改进农耕技术 对于耕地而言，首先应该科学地施用化肥农药，尤其是注意进行污灌和施用污泥的过程中，应减少汞的直接输入，且要积极慎重的推广污水灌溉，对灌溉农田的污水进行严格的监测和控制 4.3 生物修复 据研究，蚯蚓能使地下水污泥中汞含量从0.97mg/kg降至 0.29mg/kg，而且随着蚯蚓的繁殖，其净化量也逐渐增大。一些植物，如纸皮桦，红树等，对土壤中汞的吸收储存能力较强，对汞污染的稻田改种苎麻，可使土壤中的汞净化率较种水稻提高 8 倍利用生物修复技术防治土壤汞污染不仅治理了环境，且其对环境的美化也起了重要的作用，是目前最具发展前景的重金属污染土壤的修复方法之一 5结论 综上所述，土壤汞污染是全球性问题，直接关系着人类的生存和发展。因此，我们应加大对土壤汞污染的防治力度为此，对土壤汞污染防治浅谈以下建议：首