土壤的重金属污染

2.4.2　土壤的重金属污染

土壤本身均含有一定量的重金属元素，其中有些元素（如Mn、Cu、Zn等）是作物生长所需要的微量元素，而有些重金属（如Cd、As、Hg等）对植物生长是不利的。即使是营养元素，当其过量时也会对作物生长产生不利的影响。

1.土壤重金属污染的危害

土壤重金属污染的危害主要表现在以下几个方面：

（1）影响植物生长

实验表明，土壤中无机砷含量达12微克/克时，水稻生长开始受到抑制；无机砷为40微克/克时，水稻减产50%；无机砷含量为160微克/克时，水稻不能生长；稻米含砷量与土壤含砷量呈正相关。有机砷化物对植物的毒性则更大。

（2）影响土壤生物群的变化及物质的转化

重金属离子对微生物的毒性顺序为：Hg^2＋＞Cd^2＋＞Cr^3＋＞Pb^2＋＞Co^2＋＞Cu^2＋。通常金属离子浓度在1微克/克时，就能抑制许多细菌的繁殖，而土壤中重金属对微生物的抑制作用对有机物的生物化学降解是不利的。

（3）影响人体健康

土壤重金属可通过下列途径危及人体和牲畜的健康：

①通过挥发作用进入大气，如土壤中的重金属经化学或微生物的作用转化为金属有机化合物（如有机砷、有机汞）或蒸气态金属或化合物（如汞、氢化砷）而挥发到大气中。

②受水特别是酸雨的淋溶或地表径流作用，重金属进入地表水和地下水，影响水生生物。

③植物吸收并积累土壤中的重金属，通过食物链进入人体。

2.重金属在土壤中的存在形态及迁移与转化

重金属在土壤中的存在形态影响着重金属在土壤中的迁移、转化及生物可利用性。由不同途径进入土壤的重金属通常以可溶性离子或配位离子的形式存在于土壤溶液中，也可以被土壤胶体所吸附或以各种难溶化合物的形态存在。重金属在土壤中的存在形式与重金属本身的性质和土壤的环境条件密切相关。土壤环境条件，如土壤的pH值、土壤有机和无机胶体种类、含量等的差异，均能引起土壤中重金属存在形态的变化，从而影响重金属在土壤中的迁移以及农作物对重金属的吸收、富集。因此在讨论重金属对植物和其他土壤生物的毒性时，起决定作用的不是土壤溶液中重金属的总浓度，而是可溶性重金属离子的浓度。

重金属在土壤中的主要迁移转化有物理、物理化学、化学和生物过程。作用方式可分为5种类型：机械吸收作用、物理作用、物理化学作用、化学作用、生物作用。

3.重金属元素污染

（1）镉的土壤污染

镉的人为污染主要有矿山开采，冶炼排放的废水、废渣，工业废气中镉扩散沉降，农业上磷肥（如过磷酸钙）的使用。镉在土壤中以水溶性或难溶性形态存在。水溶性镉主要以离子或络合态存在，易被植物吸收、富集。镉污染土壤进入植物链，对人类健康造成威胁，它主要积存在肝、肾、骨等组织中，并能破坏红细胞，交换骨骼中的Ca^2＋，引起骨痛病。

（2）汞的土壤污染

自然界中的汞常以金属汞和硫化汞的形式存在。汞不是人体的必需元素，它的毒性很强。汞及其化合物易转成蒸气在大气中散发，并被土壤吸附；利用汞污染的废水灌溉农田、使用含汞农药等都能造成土壤汞污染。世界著名的公害事件——日本水俣病事件便是由汞污染引起的，受害的居民达一万余人。

（3）铬的土壤污染

铬是动物和人体都必需的一种微量元素，但过量的铬则对人体健康极其有害。土壤中铬的人为污染源主要来自冶炼、电镀、制革、印染等排放的“三废”，以及施用含铬量较高的化肥。土壤中铬以三价和六价两种价态存在，其中六价铬极易被土壤总的有机质等还原为较稳定的三价铬。动物实验已证明，无论铬的价态如何，只要达到一定的浓度，都有致癌作用。

（4）铅的土壤污染

铅的人为污染主要有铅锌矿开采、冶炼烟尘的沉降、汽油燃烧和冶炼废污水灌溉等。各种以污染源进入土壤的铅主要以难溶性化合物为主要形态，如碳酸铅、氢氧化铅、磷酸铅、硫酸铅等，而可溶性铅的含量很低，因此土壤中铅不易被淋溶，迁移能力较弱，虽主要积蓄在土壤表层，但生物有效性较低。一定浓度的铅对植物的生长不会产生明显的危害，进入植物体内的铅绝大部分积累于根部，转移到茎、叶、籽粒的铅数量很少。

4.重金属元素污染的防治策略

（1）控制和消除土壤污染源

控制和消除土壤污染源，是防止污染的根本措施。土壤对污染物所具有的净化能力相当于一定的处理能力。控制土壤污染源，即控制进入土壤中的污染物的数量和速度，通过其自然净化作用而不致引起土壤污染，具体可采取以下措施：

①控制和消除工业“三废”排放。

②加强土壤污灌区的监测和管理。

③合理施用化肥和农药。

④增加土壤容量和提高土壤净化能力。

⑤建立监测系统网络，定期对辖区土壤环境质量进行检查，建立系统的档案资料。

（2）重金属污染治理策略

重金属污染土壤治理技术分为两大类：

①将重金属从土壤中去除的技术。由于受重金属与土壤物质的结合形态、在土壤中的复杂性以及去除重金属后要保持土壤的生物活性限制，该方法研究进展不大，国内外报道甚少，主要有两种类型：工程去除法、生物富集去除法。

②土壤滞留、脱离食物链的技术。由于重金属在土壤中难移动，去除难度大，考虑到技术与经济成本上的各种因素，人们目前更多关注的是在不去除重金属的前提下，如何减少重金属在食物链中的传递。为此，人们试验研究了不同的方法，归纳起来有以下几种：客土稀释法，利用非污染土壤覆盖的办法降低重金属向食物传递；钝化重金属法，其主要思路是采用一系列物理及化学的方法改变重金属的价态或化学形态，使其在植物吸收上表现出惰性，进而减少对植物的危害及在食物链中的传递；土壤利用转型法，这种方法是改变被污染土壤（地）的利用方向，以避免污染物进入食物链，这对污染严重的郊区或厂矿区土壤是一种较好的利用方式；低富集轮作，这种方法是合理安排茬口，以减少植物对重金属的吸收。

回收废电池，防止悲剧重演

我们日常使用的普通电池是靠化学作用，通俗地讲就是靠腐蚀作用产生电能的。而其腐蚀物中含有大量的“八大公害事件”中两个事件的元凶——汞、镉这两种重金属元素。所以说，电池从生产到废弃，时刻都潜伏着污染，电池的回收势在必行。