土壤重金屬汞的污染與防治環科121李恩德2012011757【摘要】隨著我國的工業化和現代化的進程加快，環境問題日益顯著，重金屬污染進一步的加劇。其中汞的毒性是最強的，汞污染對于土壤、農作物、人體和經濟都有嚴重的影響。尤其是對于土壤的危害根治嚴重，該篇文章主要對汞污染的來源和防治做了簡要的說明，進一步的說明土壤中汞金屬的防治的緊迫性和實際意義。【關鍵詞】土壤；重金屬污染；汞污染；治理；防治方法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。由于人們生產生活所造成的重金屬對土壤的污染日趨嚴重，在2014年4月17日，環保部和國土資源部聯合發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，我國耕地土壤環境質量堪憂，點位超標率為19.4%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，由此可見重金屬污染問題比較突出。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、無機汞和有機汞形態存在，有機汞的毒性遠遠地高于無機態和原子態的汞。汞在地殼中的豐度很低，平均含量為7.0ug/kg。土壤的類型對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，前者顯然是認為影響，后者主要是成母質和成土過程所致。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量，將成為生態環境保護工作中十分重要的一項內容。一、土壤中汞金屬污染的主要來源大氣干濕沉降全世界每年生產的汞在7000t以上，約有25?50%被排入環境中。散發到大氣中的汞經過一定距離的傳輸，大約有93.7%回降于陸地，土壤是大氣汞的最大受體。大氣中汞的降落是土壤中汞的一個十分重要的來源，Manson(1994)等估算了北半球不同緯度地區大氣汞對陸地汞的貢獻:在北緯300?700地區，汞的沉降量為15.8rgm-2a-1，我國北京東郊污水灌溉區調查表明，大氣沉降輸入到農田中的汞為3.54gha-1a-1，大氣中的汞通過干濕沉降進入土壤環境中，由于土壤中的黏土礦物和有機質的吸附作用，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)認為大氣沉降是三江平原濕地土壤汞的主要來源。含汞污染水引入農田會導致局部的區土壤被汞污染由于我國北方地區比較干旱，缺水嚴重，而許多大城市都是重工業城市，耗水量大，所以農業用水更加緊張，污灌在這些地區比較普遍，比如沈陽、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重的因污灌引起的農田土壤和農作物的重金屬累積或者污染問題，而我國規定農田灌溉水質標準為含汞不超過0.001mgkg-1,根據統計目前被汞污染的耕地面積3.2X104ha,涉及15個省21個地區。天津常年污灌區土壤汞含量高達0.292mgkg-1,已經超過土壤環境質量一級標準(0.15mgkg-1),北京東郊灌區土壤中汞含量達0.076?4.55mgkg-1,造成汞在土壤中的積累。污泥的施用污染泥土有許多有機質和氮、磷、鉀等營養元素，所以作為肥料施入農田很受到歡迎，但還含有多種污染物質,施用不當會引起局部地區土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，因此美國規定作為

肥料的污染泥土含汞不準超1.0mgkg-i,污染泥土中污染物質控制標準，對酸性土（pH<6.5）5mgkg-i,中性和偏堿性土（pH〉6.5）15mgkg-i。含汞化肥和農藥的使用施用含汞農藥是造成大面積農田土壤含汞量普遍增加的一個原因。根據統計，僅僅1965年全世界就施用含汞農藥達到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到2300t。雖然現在包括中國在內的許多國家已經停止了含汞藥的施用，但是已經受到汞污染的土壤對生態系統的影響將是長期的。農田施用的肥料也含有一定數量的汞，大多數肥料中含汞小于15mgkg-1，因此，施肥的過程也可將肥料中的汞帶入到土壤中。電子生產過程中所排放或者泄露的汞在如今的IT行業的迅猛發展中，電子制造行業也跟緊了節奏快速的發展了起來，電子電工的過程會使用到重金屬汞，比如一些電池、熒光燈的制造和使用的過程中，在人們的日常生活中更是有大量的廢舊電池處置不當，導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和污染特征汞以多種形態廣泛存在于自然界中，在土壤中汞主要以0，+1、+2價存在，土壤中的汞形態比較復雜，有機質含量、土壤類型、溫度、Eh、Ph等均會影響汞形態轉化、一般可根據其形態分為：金屬汞、無機結合態汞和有機結合態汞，其中有機結合態汞的毒性遠遠地大于無機汞，土壤中任何形式的汞（包括金屬汞、無機汞和其他的有機汞）均可以在一定的條件下轉化成劇毒的甲基汞。因此，汞的甲基化最受人的關注，首先無機汞可以在微生物的作用下轉化成有機汞，轉化模式如下：Hg2++2R-CHHg2++2R-CH3Hg2++R-CH3即無機汞在厭氧條件下主要形成二甲基汞，介質呈微酸性時，二甲基汞進一步轉化為脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收、積累，并進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多變，所以隨著環境的Eh、Ph、配位體的不同常有不同的價態化合態和結合態，而且形態不同汞金屬的穩定性和毒性也不同，離子態的毒性常常大于結合態；汞金屬的有機態的毒性大于金屬無機態；汞金屬在環境中的遷移轉化幾乎包括水體中已知的所有物理化學過程。其參與的化學反應有水合、水解、溶解、中和、沉淀、絡合、解離、氧化、還原、有機化等，膠體化學過程有機離子交換、表面絡合、吸附、解吸、吸收、聚合、凝聚、絮凝等，生物過程有生物攝取、生物富集、生物甲基化等，物理過程有分子擴散、湍流擴散、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，對汞金屬都有較強的吸附能力，其吸附系數課高達幾十倍至幾十萬倍。因此，即微量重金屬的存在也可能構成污染。三、土壤中的汞污染的危害汞對農作物的危害植物在吸收土壤汞的同時也會吸收大氣汞，當植物汞源于大氣汞中時其地上部分汞的含量高于根部，而源于土壤汞時，則根汞高于地上部，因此在研究土壤中的汞的植物效應時，汞污染源區分很重要。土壤中的汞含量過高，不但引起汞在植物體內的積累，還會對植物產生毒素，其癥狀主要為：根系發育不良，植株矮小，葉片、莖可能變成棕色或者黑色，甚至死亡。汞抑制植物生長有許多的生理因素，如汞抑制硝酸還原酶活性，影響無機氮轉化成有機氮的速率；抑制葉綠素合成，破壞葉綠素結構，降低光合速率等。汞對人體的危害重金屬中以汞的毒性最大，無機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。急性中毒表現為多夢、失眠、易興奮、手指震顫等。汞的毒性以有機汞化合物的毒性最大（甲基汞），日本水俁病的致病物質即為甲基汞。甲基汞可以引起神經系統的損傷及運動失調，嚴重時瘋狂痙攣死亡。此外，汞與細胞膜的疏基結合，改變膜通透性，導致細胞膜功能障礙。四、土壤中汞污染的防治和治理土壤中進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汞金屬污染物的任意排放，盡量避免重金屬輸入土壤環境。這是防止土壤環境遭受汞金屬污染的最根本性的也是最重要的原則。（1） .控制含有汞金屬的有害氣體和粉塵的超標排放土壤環境是一個開放的生態系統，與大氣環境緊密相連，排入大氣的污染物通過降水，降塵最終會進入一土壤環境，許多的汞金屬就是通過工業排放的有害氣體和粉塵，以及燃煤和汽車尾氣進入土壤環境的。因此，大力推廣先進的無污染和少污染的生產工藝和生產設備，使有害氣體和粉塵不進入大氣，并嚴格執行工藝行業大氣有害物質排放那個標準。（2） .嚴格執行污灌水質標準和控制污水排放標準工業廢水和生活污水的排放必須執行國家相應的污水排放標準，對含有汞金屬的工業廢水應在廠內或者車間內就地進行處理。減少汞金屬對水體和土壤環境的污染。（4） .控制污泥、垃圾等固體廢棄物的排放和使用防止土壤環境的汞金屬污染，還必須嚴格控制農田施用污泥中的汞金屬含量和施用量，嚴格執行城市垃圾、污泥農田施用的污染物排放控制標準。（5） .發展清潔工藝發展清潔工藝，是消減、控制和消除重金屬污染源的最有效措施，也是消除汞金屬的最有效的措施。所謂清潔工藝就是會不斷地、全面地采用環境保護的戰略以降低生產過程和生產產品對人類和環境的危害。發展清潔工藝技術包括節約原料、能源、消除有毒原料、減少所有排放物的數量和毒性。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、電動力學法、熱解吸法、淋溶法等，同時，這些方法對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。實踐證明，這是治理農田重金屬嚴重污染的切實有效的方法。客土法和換土法的不足在于需花費大量的人力和財力，因此，只適用于小面積嚴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重污染土壤的治理。（3） .熱解吸法對于揮發性的金屬汞，采用加熱的方法能將汞從土壤中解吸出來，然后再回收利用。此種汞去除與回收技術包括以下幾個方面的程序:①將被污染的土壤和廢棄物從現場挖掘后進行破碎。②往土壤中施加具有特定性質的添加劑，此添加劑有利于有機汞的分解，又能吸收處理過程所產生的有機氣體。五、結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，我國的汞污染形勢嚴峻，政府部門應該積極采取可行措施，制定相關法律法規，帶領生產者、消費者肩負起減少汞排放這一個重大的責任。作為大學生的我們更應該參與到減少汞排放的教育中，提高自己的環保意識，對我國的汞污染防治工作做一定的支持。參考書目張乃明主編.環境土壤學[M].中國農業大學出版社,2013