土壤重金屬離子污染

1、土壤重金屬離子污染一、概述土壤的污染是指人類活動產(chǎn)生的有害物質(zhì)進(jìn)入土壤,當(dāng)其含量超過土壤本身的自凈能力,并使土壤的成分 ,性質(zhì)發(fā)生變異 ,降低農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量 ,并危害人體健康的現(xiàn)象。工業(yè)廢水和污水未經(jīng)處理便排入江河湖泊， 嚴(yán)重影響了土壤的生產(chǎn)性能和利用價值。 全 世界由于污水侵蝕農(nóng)田，已使農(nóng)作物的產(chǎn)量大幅度下降。聯(lián)合國組織250多名土壤科學(xué)工作者用 3年時間對全球大量的土壤狀況做了調(diào)查和評估，二戰(zhàn)以來，在人類的活動中，共毀壞 了10.5% 的最肥沃的土地。 遭受嚴(yán)重侵蝕的土地約占總面積的2/3。而根本不可能恢復(fù)的耕地大約有 3億公頃（約 1/3個中國）。我國土壤污染的現(xiàn)狀據(jù)報道，目前我國受

2、鎘、鉻、鉛等重金屬污染的耕地面積近 2000 萬公頃，約占總耕地面積的 1/5；其中工業(yè) “三廢 ”污染耕地 1000 萬公頃，污水灌溉的農(nóng)田面積已達(dá)330多萬公頃。污水灌溉及廢棄物等對農(nóng)田已造成大面積的土壤污染。大氣污染、 水污染和廢棄物污染等問題一般都比較直觀， 通過感官就能發(fā)現(xiàn)。 而土壤污 染則不同， 它往往要通過對土壤樣品進(jìn)行分析化驗(yàn)和農(nóng)作物的殘留檢測， 甚至通過研究對人 畜健康狀況的影響才能確定。 因此，土壤污染從產(chǎn)生污染到出現(xiàn)問題通常會滯后較長的時間。如日本的 骨痛病”經(jīng)過了 1020年之后才被人們所認(rèn)識。污染物質(zhì)在大氣和水體中， 一般都比在土壤中更容易遷移。 這使得污染物質(zhì)在土壤

3、中并 不象在大氣和水體中那樣容易擴(kuò)散和稀釋， 因此容易在土壤中不斷積累而超標(biāo)， 同時也使土 壤污染具有很強(qiáng)的地域性。重金屬對土壤的污染基本上是一個不可逆轉(zhuǎn)的過程， 許多有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的污染也需要較 長時間才能降解，被某些重金屬污染的土壤甚至可能要100200年時間才能夠恢復(fù)。如果大氣和水體受到污染， 切斷污染源之后通過稀釋作用和自凈化作用也有可能使污染問題不斷 逆轉(zhuǎn)，但是積累在污染土壤中的難降解污染物則很難靠稀釋作用和自凈化作用來消除。土壤污染一旦發(fā)生， 僅僅依靠切斷污染源的方法則往往很難恢復(fù)， 有時要靠換土、 淋洗土壤等方 法才能解決問題，其他治理技術(shù)可能見效較慢。因此，治理污染土壤通常成本較

4、高、治理周 期較長。中國土壤污染的特點(diǎn)有：土壤污染具有隱蔽性和滯后性；土壤污染的累積性；土壤污染 具有不可逆轉(zhuǎn)性；土壤污染很難治理。土壤殺手 重金屬離子土壤無機(jī)污染物中以重金屬比較突出，主要是由于重金屬不能為土壤微生物所分解，而 易于積累，轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物，甚至有的通過食物鏈以有害濃度在人體內(nèi)蓄積， 嚴(yán)重危害人體健康。壤重金屬污染物主要有汞、鎘、鉛、銅、鉻、砷、鎳、鐵、錳、鋅等，砷因其行為與來 源以及危害都與重金屬相似，故通常列入重金屬類進(jìn)行討論。就植物的需要而言，可分為兩類：一類是植物生長發(fā)育不需要的元素，而對人體健康危 害比較明顯，如鎘、汞、鉛等；另一類是植物正常生長發(fā)育所需元素

5、，且對人體又有一定生 理功能，如銅、鋅等，但過多會發(fā)生污染，妨礙植物生長發(fā)育。汞：土壤的汞污染主要來自于污染灌溉、燃煤、汞冶煉和制劑廠的排放、含汞顏料的應(yīng) 用含汞農(nóng)藥的施用等。 土壤中汞以無機(jī)態(tài)與有機(jī)態(tài)存在， 在一定條件下互相轉(zhuǎn)化。 在土壤微 生物作用下，汞可發(fā)生甲基化反應(yīng)，形成脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收、積累，而轉(zhuǎn)入食物鏈造成對人體的危害。汞對人的危害主要表現(xiàn)在以甲基汞的形式通過食物鏈進(jìn)入人 體，并在人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中富集 ，造成像神經(jīng)錯亂、牙齒脫落，骨骼酥松等癥狀，如水 俁病。鎘：鎘主要來源于鎘礦、鎘冶煉廠。常與鋅共生，所以冶煉鋅的排放物中必有Cdo,以污染源為中心可波及數(shù)千米遠(yuǎn)。 鎘

6、工業(yè)廢水灌溉農(nóng)田也是鎘污染的重要來源。 土壤中鎘的存 在形態(tài)大致可分為水溶性和非水溶性鎘兩大類。離子態(tài)和絡(luò)合態(tài)的水溶性鎘CdC 12等能為作物吸收，對生物危害大，而非水溶性鎘Cd S、C d CO 3等不易遷移，不易被作物吸收，但隨環(huán)境條件的改變二者可互相轉(zhuǎn)化。鎘對農(nóng)業(yè)最大的威脅是產(chǎn)生“鎘米”、 “鎘菜 ”,使人得骨痛病。 另外, 鎘會損傷腎小管, 出現(xiàn)糖尿病, 還引起血壓升高, 出現(xiàn)心血管病, 甚至致癌、 致畸。鉛：鉛是土壤污染較普遍的元素。污染源主要來自汽油里添加抗爆劑烷基鉛,隨汽油燃 燒后的尾氣而積存公路兩側(cè)百米范圍內(nèi)的土壤中, 另外, 鉛字印刷廠、 鉛冶煉廠、 鉛采礦場 等也是重要的污

7、染源。 一般進(jìn)入土壤中的鉛在土壤中易與有機(jī)物結(jié)合, 極不易溶解, 土壤鉛 多發(fā)現(xiàn)在表土層, 表土鉛在土壤中幾乎不向下移動。 鉛對植物的危害表現(xiàn)為葉綠素含量下降, 阻礙植物的呼吸及光合作用。 鉛對人的危害則是累積中毒。 人體中鉛能與多種酶結(jié)合從而干 擾有機(jī)體多方面的生理活動,導(dǎo)致對全身器官產(chǎn)生危害。和C r3+。兩種價態(tài)的行為極為不同，前者活性低而毒性高，后者恰恰相反。C鉻：鉻的污染源主要是電鍍、制革廢水、鉻渣等。鉻在土壤中主要有兩種價態(tài)：Cr6+r3+主要存在 于土壤與沉積物中，C r6+主要存在于水中，但易被F e2+和有機(jī)物等還原。植物吸收鉻約95%留在根部。據(jù)研究，低濃度的C r6+能提

8、高植物體內(nèi)酶活性與葡萄糖含量， 高濃度時則阻礙水 分和營養(yǎng)向上部輸送，并破壞代謝作用。鉻對人體與動物有利有弊。人體中含鉻過低會產(chǎn)生 食欲減退癥狀。但飲水中超標(biāo) 400倍時，會發(fā)生口角糜爛、腹瀉、消化紊亂等癥狀。砷：土壤砷污染主要來自大氣降塵與含砷農(nóng)藥。燃煤是大氣中砷的主要來源。土壤中砷大部分為膠體吸收或和有機(jī)物絡(luò)合或與土壤中鐵、鋁、鈣離子形成難溶化合物，或與鐵、鋁等氫氧化物共沉淀。PH和E $值影響土壤對砷的吸附。PH值高砷吸附量減少而水溶性砷重金屬種類環(huán)境污染標(biāo)準(zhǔn)（mg/kg）一般植物忍受范圍（mg/kg）*砷(As, Arse nic)202鎘(Cd, Cadmium)31.5銅(Cu,

9、Copper)60鉻(Cr, Chromium)502鎳(Ni, Nickel)607-10汞(Hg, Mercury)10.04鉛(Pb, Lead)30010鋅(Zn, Zinc)200增加；在氧化條件下，大部是砷酸，易被膠體吸附，增加了土壤固砷量。隨E$降低，砷酸轉(zhuǎn)化為亞砷酸，促進(jìn)砷的可溶性，增加砷害。砷對植物危害的最初癥狀是葉片卷曲枯萎，進(jìn)一步是根系發(fā)育受阻，最后是植物根、莖、葉全部枯死。砷對人體危害很大，它能使紅血球 溶解，破壞正常生理功能，甚至致癌等。重金屬離子環(huán)境污染標(biāo)準(zhǔn)本組研究性實(shí)驗(yàn)結(jié)果：測定結(jié)果為鎘（Cd） 85mg/kg三、防治土壤重金屬離子污染的措施控制和消除土壤污染源，

10、是防止污染的根本措施。即控制進(jìn)入土壤中的污染物的數(shù)量和速度，使其在土體中緩慢的自然降解，不致迅速大量地進(jìn)入土壤，引起土壤污染。具體的措施有：1生物防治土壤污染物可以通過生物降解或吸收而凈化土壤。研究分離和培育新的微生物品種，以 增強(qiáng)生物降解作用。這是提高土壤凈化能力的重要措施之一。2施加抑制劑輕度污染的土壤施加某些抑制劑，可改變污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化方向，促進(jìn)某些有 毒物質(zhì)的移動， 淋洗或轉(zhuǎn)化為難溶物質(zhì)而減少作物吸收。 常用的控制劑有石灰、 堿性磷酸鹽 等。3控制氧化還原條件水稻田的氧化還原狀況，可控制水稻田中重金屬的遷移轉(zhuǎn)化。 4增施有機(jī)肥，改良砂性土壤有機(jī)膠體和粘土礦物對土壤中重金屬有一定的吸附力。因此，增加土壤有機(jī)質(zhì)，改良砂 性土壤， 能促進(jìn)土壤對有毒物質(zhì)的吸附作用， 是增加土壤容量， 提高土壤自凈能力的有效措 施。5換土、深翻、刮土被重金屬嚴(yán)重污染的土壤在面積不大的情況下，可采用換土法，這是目前徹底清除土壤 污染的最有效手段， 但是對換出的污染土壤必須妥善處理， 防止次生污染。 此外也可進(jìn)行深 翻，將污染的土壤翻到下層， 掩埋