摘 要:随着我们生活水平的提高,我们更加关注周围环境污染的问题,由于土壤处于陆地生态系统中无机界和生物界的中心位置,一旦发生污染,尤其是重金属离子对土壤的污染,会造成水域、大气和生物之间都会有污染物,严重危害人们的身体健康。
关键词:重金属 土壤 污染
土壤是植物、动物和我们人类赖以生存的重要自然资源之一,同水域、大气、生物等环境要素之间相互联系、相互影响,并不断的进行着物质交换。随着我们生活水平的提高,我们更加关注周围环境污染的问题,和水污染、大气污染、废弃物污染等这些通过感官就能比较直观发现的问题不同,土壤污染往往要通过对土壤样品进行化验分析,或对农作物进行残留检测,甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。土壤污染主要是指由于具有生理毒性的物质或过量的植物营养元素(微量元素)进入土壤,尤其是重金属离子,当它们的含量超过土壤本身的自净能力,会使土壤的性质、成分发生恶性变化,降低农作物的产量和质量,并危害人体健康的现象。土壤又处于陆地生态系统中无机界和生物界的中心位置,一旦发生污染,水域、大气和生物之间都会有污染物 。
土壤污染中以重金属离子最为突出,重金属离子对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,重金属离子很难被土壤微生物所分解,而易于积累,且转化成毒性更大的化合物,甚至通过食物链在人体内积聚,严重危害人体健康。
一、几种重金属离子的主要类型及危害
重金属主要是指比重大于等于5.0的金属,如汞、镉、铬、镍、铜、铅、锌、铁、锰等,砷、硒虽不属于重金属,但因其化学性质、环境行为、来源以及危害都与重金属有相似之处,故通常讨论重金属时也包括砷、硒。即使同种金属,由于它们在土壤中存在形态不同,价态不同,其迁移化特点和污染性质也不同,往往是有机态毒性大于无机态,金属羰基化合物常常含有剧毒。 以下是常见几种重金属离子的土壤污染标准:
重金属种类 环境污染标准(mg/kg) 一般植物忍受范围(mg/kg)
汞(Hg, Mercury) 1 0.04
镉(Cd, Cadmium) 3 1.5
铬(Cr, Chromium) 50 2
镍(Ni, Nickel) 60 7-10
铜(Cu, Copper) 60 ---
铅(Pb, Lead) 200 10
锌(Zn, Zinc) 300 ---
砷(As, Arsenic) 20 2
1.汞污染 燃煤、污染灌溉、汞冶炼厂和汞制剂厂(仪表、电气、氯碱工业)的排放,以及含汞颜料的应用,含汞农药的施用等是土壤汞污染的主要来源。土壤中汞的存在无机态和有机态两种形态,并在一定的条件下互相转化。无机汞以HgSO4、Hg(OH)2、HgCL2、HgO为主,,在土壤中因为溶解度低从而迁移转化能力很弱,但在土壤微生物作用下,汞可向甲基化方向转化。在好氧土壤微生物作用下主要形成脂溶性的甲基汞,可被微生物吸收、积累,而转入食物链,最终会对人体中枢神经系统,牙齿,骨骼等造成一定的危害;在厌氧土壤微生物作用下,主要形成二甲基汞,在微酸性环境下,二甲基汞又可转化为甲基汞。汞在一定浓度下使作物减产,在较高浓度下甚至使作物死亡。
2.镉污染 土壤中镉的存在形式比较复杂,大致可分为水溶性镉和非水溶性镉两大类。离子态和络合态的CdO、CdCL2 、Cd(WO3)2 、Cd(OH)2等等能被作物吸收,如“镉米”、“镉菜”会引起骨痛病,还会损伤肾,甚至还有致癌、致畸得可能。而非水溶性镉CdS、CdCO3 等不易迁移,也不易被作物吸收,但随环境条件的改变,又可转化为水溶性的。
3.铬污染 铬在土壤中主要有两种价态:Cr3+ 和Cr6+。Cr3+活性高而毒性低,主要存在于土壤与沉积物中。但Cr6+恰恰相反,活性低而毒性高,主要存在于水中,易被Fe2+ 和有机物等还原。铬对人体是有利也有弊,人体中含铬过低会产生食欲减退症状,但超标400倍时,会发生口角糜烂、腹泻、消化紊乱等症状。
4.铅污染 铅在土壤中极不易溶解,但极易与有机物结合,通过光合作用影响植物生长,或在植物的根、茎秆中积累。铅在人体中能与多种酶结合,干扰多方面的生理活动,对全身器官产生危害,甚至还有可能发起血癌。
5.砷污染 砷在土壤中大部分为胶体吸收或和有机物络合――螯合或和磷一样与土壤中铁、铝、钙等离子相结合,形成难溶的化合物,或与铁、铝等氢氧化物发生共沉淀。pH 值高土壤砷吸附量减少,而水溶性砷增加;在氧化条件下,大部分是易被胶体吸附的砷酸,而增加土壤固砷量。随着Eφ的降低,砷酸转化为亚砷酸,可促进砷的可溶性,增加砷害。 砷对人体的危害很大,它能使红血球溶解,破坏正常生理功能,甚至致癌。
二、污染土壤的综合防治措施
1.采用生物修复
污染物质可以通过植物吸收或生物降解而被净化,具有修复成本低、二次污染小、不破坏土壤生态环境等优点,也是未来土壤污染防治的方向。由于植物根系以及菌根的存在,可以通过植物吸收、植物挥发、植物固定或根系过滤,显著降低重金属在土壤中的活性和生物有效性。
微生物在修复被重金属污染的土壤方面具有独特的作用,是通过微生物代谢过程中产生的活性物质对某些重金属的富集、吸收以及氧化还原等作用,可以降低土壤中重金属的毒性;微生物可以改变根际微环境,从而提高植物对重金属的吸收、挥发或固定效率。如动胶菌、蓝细菌、硫酸还原菌及部分藻类,能够产生胞外聚合物与重金属离子形成络合物。
2.施用化学物质
轻度污染的土壤,可使用稳定剂或洗脱剂把重金属转为难溶性物质或洗脱出来,减少植物的吸收。酸性土壤施用石灰,可提高土壤pH值,使镉、锌,铜、汞等形成氢氧化物沉淀。因为重金属大部分为亲硫元素,可施用绿肥、稻草、硫化钠、石硫合剂等让重金属生成难溶的硫化物。
3.增施有机肥料
有机肥料可增加土壤有机质和养分含量,既能改善土壤理化性质特别是土壤有机胶体性质,又能增大土壤环境容量,提高土壤自净化能力。
4.换土刮土深翻
当被污染的土壤面积不大时,可以换土、刮土,彻底清除土壤污染,或者将污染的土壤深翻到下层,进行深层掩埋。
三、结语:
土壤重金属污染必须引起人们的重视,我国相关部门必须加大土壤的重金属污染的治理力度,重视对土壤重金属污染治理方法的研究,实现可持续发展。——论文作者:杨淑义
重金属离子对土壤污染的影响探讨相关期刊推荐:《土壤通报》中国科协主管、中国土壤学会主办、沈阳农业大学承办的土壤学与肥料学学术期刊。主要刊登农业资源与环境、植物营养与施肥、土壤侵蚀与水土保持等方面的调查和试验研究成果、专题文献评述、国内外新技术及学术研究动向等学术论文。 读者对象为农业资源与环境、植物营养与施肥、水土保持及其相关学科的科技人员、院校师生及管理工作者。
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