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隨著我國(guó)的工業(yè)化和現(xiàn)代化的進(jìn)程加快，環(huán)境問(wèn)題日益顯著，重金屬污染進(jìn)一步的加劇。其中汞的毒性是zui強(qiáng)的，汞污染對(duì)于土壤、農(nóng)作物、人體和經(jīng)濟(jì)都有嚴(yán)重的影響。尤其是對(duì)于土壤的危害*嚴(yán)重，該篇文章主要對(duì)汞污染的來(lái)源和防治做了簡(jiǎn)要的說(shuō)明，進(jìn)一步的說(shuō)明土壤中汞金屬的防治的緊迫性和實(shí)際意義。
重金屬是指比重大于5.0g/cm3的重金屬元素，在自然界中大約存在45種。其中包括環(huán)境污染方面所指的重金屬主要是指生物毒性顯著的汞、鎘、鉛、鉻以及類(lèi)金屬砷,還包括具有毒性的重金屬鋅、銅、鉆、鎳、錫、釩等污染物。由于人們生產(chǎn)生活所造成的重金屬對(duì)土壤的污染日趨嚴(yán)重，在2014年4月17日，環(huán)保部和國(guó)土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，我國(guó)耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂(yōu)，點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點(diǎn)位比例分別為13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，由此可見(jiàn)重金屬污染問(wèn)題比較突出。汞金屬作為土壤重污染物之一，其存在形式多重多樣，汞在自然界中以金屬汞、無(wú)機(jī)汞和有機(jī)汞形態(tài)存在，有機(jī)汞的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)地高于無(wú)機(jī)態(tài)和原子態(tài)的汞。汞在地殼中的豐度很低，平均含量為7.0ug/kg。土壤的類(lèi)型對(duì)汞的背景值也有明顯的影響。水稻土及石灰(巖)土中的汞的背景值含量較高，前者顯然是認(rèn)為影響，后者主要是成母質(zhì)和成土過(guò)程所致。因而如何有效地控制及治理土壤金屬汞的污染,改良土壤質(zhì)量,將成為生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作中十分重要的一項(xiàng)內(nèi)容。
一、土壤中汞金屬污染的主要來(lái)源
1.大氣干濕沉降
*每年生產(chǎn)的汞在7000t以上,約有25～50%被排入環(huán)境中。散發(fā)到大氣中的汞經(jīng)過(guò)一定距離的傳輸,大約有93.7%回降于陸地,土壤是大氣汞的zui大受體。大氣中汞的降落是土壤中汞的一個(gè)十分重要的來(lái)源,Manson(1994)等估算了北半球不同緯度地區(qū)大氣汞對(duì)陸地汞的貢獻(xiàn):在北緯300～700地區(qū),汞的沉降量為15.8μgm-2a-1,我國(guó)北京東郊污水灌溉區(qū)調(diào)查表明,大氣沉降輸入到農(nóng)田中的汞為3.54gha-1a-1,大氣中的汞通過(guò)干濕沉降進(jìn)入土壤環(huán)境中,由于土壤中的黏土礦物和有機(jī)質(zhì)的吸附作用,使得絕大部分汞迅速被土壤固定,富集于土壤表層,造成土壤汞含量增加。劉如海(2002)認(rèn)為大氣沉降是三江平原濕地土壤汞的主要來(lái)源。
2.含汞污染水引入農(nóng)田會(huì)導(dǎo)致局部的區(qū)土壤被汞污染
由于我國(guó)北方地區(qū)比較干旱，缺水嚴(yán)重，而許多大城市都是重工業(yè)城市，耗水量大，所以農(nóng)業(yè)用水更加緊張，污灌在這些地區(qū)比較普遍，比如沈陽(yáng)、西安、太原、鄭州、北京、天津、蘭州、石家莊、哈爾濱等均存在比較嚴(yán)重的因污灌引起的農(nóng)田土壤和農(nóng)作物的重金屬累積或者污染問(wèn)題，而我國(guó)規(guī)定農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為含汞不超過(guò)0.001mgkg-1,根據(jù)統(tǒng)計(jì)目前被汞污染的耕地面積3.2×104ha,涉及15個(gè)省21個(gè)地區(qū)。天津常年污灌區(qū)土壤汞含量高達(dá)0.292mgkg-1,已經(jīng)超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(0.15mgkg-1),北京東郊灌區(qū)土壤中汞含量達(dá)0.076～4.55mgkg-1,造成汞在土壤中的積累。
3.污泥的施用
污染泥土有許多有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素,所以作為肥料施入農(nóng)田很受到歡迎,但還含有多種污染物質(zhì),施用不當(dāng)會(huì)引起局部地區(qū)土v壤汞含量增高。Anthony研究表明,污染泥土使表層土壤汞的濃度明顯增加,土壤汞含量為0.08-1.1mgkg-1,因此美國(guó)規(guī)定作為肥料的污染泥土含汞不準(zhǔn)超1.0mgkg-1,污染泥土中污染物質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn),對(duì)酸性土(pH<6.5)5mgkg-1,中性和偏堿性土(pH>6.5)15mgkg-1。
4.含汞化肥和農(nóng)藥的使用
施用含汞農(nóng)藥是造成大面積農(nóng)田土壤含汞量普遍增加的一個(gè)原因。根據(jù)統(tǒng)計(jì),僅僅1965年*就施用含汞農(nóng)藥達(dá)到2100t。從1953～1965年,日本用汞制劑防止稻瘟病,每年投入水田的汞共達(dá)到2300t。雖然現(xiàn)在包括中國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家已經(jīng)停止了含汞藥的施用,但是已經(jīng)受到汞污染的土壤對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響將是長(zhǎng)期的。農(nóng)田施用的肥料也含有一定數(shù)量的汞,大多數(shù)肥料中含汞小于15mgkg-1,因此,施肥的過(guò)程也可將肥料中的汞帶入到土壤中。
5.電子生產(chǎn)過(guò)程中所排放或者泄露的汞
如今的IT行業(yè)的迅猛發(fā)展中，電子制造行業(yè)也跟緊了節(jié)奏快速的發(fā)展了起來(lái)，電子電工的過(guò)程會(huì)使用到重金屬汞，比如一些電池、熒光燈的制造和使用的過(guò)程中，在人們的日常生活中更是有大量的廢舊電池處置不當(dāng)，導(dǎo)致電池中的汞金屬泄露到了土壤中，使得土壤中的汞含量遭到了累積。
二、土壤中的汞的存在形態(tài)和污染特征
汞以多種形態(tài)廣泛存在于自然界中，在土壤中汞主要以0，+1、+2價(jià)存在，土壤中的汞形態(tài)比較復(fù)雜，有機(jī)質(zhì)含量、土壤類(lèi)型、溫度、Eh、Ph等均會(huì)影響汞形態(tài)轉(zhuǎn)化、一般可根據(jù)其形態(tài)分為：金屬汞、無(wú)機(jī)結(jié)合態(tài)汞和有機(jī)結(jié)合態(tài)汞，其中有機(jī)結(jié)合態(tài)汞的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)地大于無(wú)機(jī)汞，土壤中任何形式的汞(包括金屬汞、無(wú)機(jī)汞和其他的有機(jī)汞)均可以在一定的條件下轉(zhuǎn)化成劇毒的甲基汞。因此，汞的甲基化zui受人的關(guān)注，首先無(wú)機(jī)汞可以在微生物的作用下轉(zhuǎn)化成有機(jī)汞，轉(zhuǎn)化模式如下：
即無(wú)機(jī)汞在厭氧條件下主要形成二甲基汞，介質(zhì)呈微酸性時(shí)，二甲基汞進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收、積累，并進(jìn)入食物鏈造成人體危害：而在好樣條件下，則主要形成甲基汞。
由于汞金屬的在土壤中的存在形態(tài)多變，所以隨著環(huán)境的Eh、Ph、配位體的不同常有不同的價(jià)態(tài)化合態(tài)和結(jié)合態(tài)，而且形態(tài)不同汞金屬的穩(wěn)定性和毒性也不同，離子態(tài)的毒性常常大于結(jié)合態(tài);汞金屬的有機(jī)態(tài)的毒性大于金屬無(wú)機(jī)態(tài);汞金屬在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化幾乎包括水體中已知的所有物理化學(xué)過(guò)程。其參與的化學(xué)反應(yīng)有水合、水解、溶解、中和、沉淀、絡(luò)合、解離、氧化、還原、有機(jī)化等，膠體化學(xué)過(guò)程有機(jī)離子交換、表面絡(luò)合、吸附、解吸、吸收、聚合、凝聚、絮凝等，生物過(guò)程有生物攝取、生物富集、生物甲基化等，物理過(guò)程有分子擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散、混合、稀釋、沉積、底部推移、再懸浮等。生物攝取汞金屬是積累性的，各種生物，尤其是海洋生物，對(duì)汞金屬都有較強(qiáng)的吸附能力，其吸附系數(shù)課高達(dá)幾十倍至幾十萬(wàn)倍。因此，即微量重金屬的存在也可能構(gòu)成污染。
三、土壤中的汞污染的危害
1.汞對(duì)農(nóng)作物的危害
植物在吸收土壤汞的同時(shí)也會(huì)吸收大氣汞，當(dāng)植物汞源于大氣汞中時(shí)其地上部分汞的含量高于根部，而源于土壤汞時(shí)，則根汞高于地上部，因此在研究土壤中的汞的植物效應(yīng)時(shí)，汞污染源區(qū)分很重要。土壤中的汞含量過(guò)高，不但引起汞在植物體內(nèi)的積累，還會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒素，其癥狀主要為：根系發(fā)育不良，植株矮小，葉片、莖可能變成棕色或者黑色，甚至死亡。汞抑制植物生長(zhǎng)有許多的生理因素，如汞抑制硝酸還原酶活性，影響無(wú)機(jī)氮轉(zhuǎn)化成有機(jī)氮的速率;抑制葉綠素合成，破壞葉綠素結(jié)構(gòu)，降低光合速率等。
2.汞對(duì)人體的危害
重金屬中以汞的毒性zui大，無(wú)機(jī)汞鹽引起的急性中度癥狀主要為急性腸胃炎癥狀，如惡心、嘔吐、腹瀉、腹痛等。急性中毒表現(xiàn)為多夢(mèng)、失眠、易興奮、手指震顫等。汞的毒性以有機(jī)汞化合物的毒性zui大(甲基汞)，日本水俁病的致病物質(zhì)即為甲基汞。甲基汞可以引起神經(jīng)系統(tǒng)的損傷及運(yùn)動(dòng)失調(diào)，嚴(yán)重時(shí)*痙攣死亡。此外，汞與細(xì)胞膜的疏基結(jié)合，改變膜通透性，導(dǎo)致細(xì)胞膜功能障礙。
四、土壤中汞污染的防治和治理
1.土壤中進(jìn)入污染源控
切斷汞金屬污染源是消減、消除汞金屬污染的有效措施。盡可能避免工礦企業(yè)汞金屬污染物的任意排放，盡量避免重金屬輸入土壤環(huán)境。這是防止土壤環(huán)境遭受汞金屬污染的zui根本性的也是zui重要的原則。
(1).控制含有汞金屬的有害氣體和粉塵的超標(biāo)排放
土壤環(huán)境是一個(gè)開(kāi)放的生態(tài)系統(tǒng)，與大氣環(huán)境緊密相連，排入大氣的污染物通過(guò)降水，降塵zui終會(huì)進(jìn)入一土壤環(huán)境，許多的汞金屬就是通過(guò)工業(yè)排放的有害氣體和粉塵，以及燃煤和汽車(chē)尾氣進(jìn)入土壤環(huán)境的。因此，大力推廣先進(jìn)的無(wú)污染和少污染的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備，使有害氣體和粉塵不進(jìn)入大氣，并嚴(yán)格執(zhí)行工藝行業(yè)大氣有害物質(zhì)排放那個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
(2).嚴(yán)格執(zhí)行污灌水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和控制污水排放標(biāo)準(zhǔn)
工業(yè)廢水和生活污水的排放必須執(zhí)行國(guó)家相應(yīng)的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)含有汞金屬的工業(yè)廢水應(yīng)在廠(chǎng)內(nèi)或者車(chē)間內(nèi)就地進(jìn)行處理。減少汞金屬對(duì)水體和土壤環(huán)境的污染。
(3).控制污泥、垃圾等固體廢棄物的排放和使用
防止土壤環(huán)境的汞金屬污染，還必須嚴(yán)格控制農(nóng)田施用污泥中的汞金屬含量和施用量，嚴(yán)格執(zhí)行城市垃圾、污泥農(nóng)田施用的污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)。
(4).發(fā)展清潔工藝
發(fā)展清潔工藝，是消減、控制和消除重金屬污染源的zui有效措施，也是消除汞金屬的zui有效的措施。所謂清潔工藝就是會(huì)不斷地、全面地采用環(huán)境保護(hù)的戰(zhàn)略以降低生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)產(chǎn)品對(duì)人類(lèi)和環(huán)境的危害。發(fā)展清潔工藝技術(shù)包括節(jié)約原料、能源、消除有毒原料、減少所有排放物的數(shù)量和毒性。
2.土壤汞金屬污染的工程治理措施
土壤重金屬污染的主要工程治理措施為客土法、換土法、水洗法、電動(dòng)力學(xué)法、熱解吸法、淋溶法等，同時(shí)，這些方法對(duì)于汞金屬的治理同樣適用。
(1).客土法、換土法
客土法是指在被污染的土壤上覆蓋上非污染的土壤，換土法是部分或全部挖除污染土壤而換上非污染土壤。實(shí)踐證明，這是治理農(nóng)田重金屬?lài)?yán)重污染的切實(shí)有效的方法?？屯练ê蛽Q土法的不足在于需花費(fèi)大量的人力和財(cái)力，因此，只適用于小面積嚴(yán)重污染的土壤的治理。
(2).水洗法
水洗法是采用清水灌溉稀釋或洗去重金屬離子，使重金屬離子遷移至較深的土層中，以減少表土重金屬離子的濃度;或者將含有重金屬離子的水排出田外。此法只適用于小面積嚴(yán)重污染土壤的治理。
(3).熱解吸法
對(duì)于揮發(fā)性的金屬汞，采用加熱的方法能將汞從土壤中解吸出來(lái)，然后再回收利用。此種汞去除與回收技術(shù)包括以下幾個(gè)方面的程序：①將被污染的土壤和廢棄物從現(xiàn)場(chǎng)挖掘后進(jìn)行破碎。②往土壤中施加具有特定性質(zhì)的添加劑，此添加劑有利于有機(jī)汞的分解，又能吸收處理過(guò)程所產(chǎn)生的有機(jī)氣體。
五、結(jié)論
土壤汞金屬污染影響廣泛，且重金屬汞的毒性也是潛在的，我國(guó)的汞污染形勢(shì)嚴(yán)峻，政府部門(mén)應(yīng)該積極采取可行措施，制定相關(guān)法律法規(guī)，帶領(lǐng)生產(chǎn)者、消費(fèi)者肩負(fù)起減少汞排放這一個(gè)重大的責(zé)任。
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