重金属污染

土壤污染第十章一土壤污染的概念二土壤污染物的来源及危害三土壤组成和性质对污染物毒性的影响重金属污染有机物污染主要内容本章重点一名词解释：土壤污染土壤环境容量土壤自净功能二论述重金属在土壤中迁移转化的规律？有机物在土壤中迁移转化的规律？Initialconceptsofsoilpollution一土壤污染的概念土壤背景值理论上，指未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组成和含量。实际上，土壤背景值只能代表土壤某一发展、演变阶段的一个相对意义上的数值，即严格按照土壤背景值研究方法所获得的尽可能不受或少受人类活动影响的土壤化学元素的原始含量。土壤背景值研究及其意义土壤背景值研究是以土壤学特别是土壤分析为主线，涉及多学科，技术要求高的一个系统。具有较严密的结构性、整体性及目的性，对各子系统独有严格的技术质量控制。土壤背景值在土壤污染评价，污水灌溉(wastewaterirrigation)与作物施肥(fertilization)上是不可缺少的依据。环境质量评价(environmentalqualityevaluation)土地资源评价(landresourceassessment)国土规划(territorialplanning)环境医学(environmentalmedicine)食品卫生(foodhygiene)重要的实用意义土壤环境容量(soilenvironmentcapacity)土壤污染评价物理自净作用：污染物渗滤、挥发、扩散等化学和物理化学(physicalchemistry)自净作用土壤中污染物经过吸附、配位、沉淀、氧化还原等使其毒性浓度降低的过程。粘粒和有机物是主要载体；酸碱反应和氧化还原反应起重要作用。生物化学净化作用(biochemicalpurification)有机污染物在微生物及其酶作用下，通过生物降解，分解为简单无机物而消散的过程。进入土壤的污染物，在土壤矿物质、有机质和微生物的作用下，经过一系列的物理、化学及生物化学反应过程，降低其浓度或改变其形态，从而消除污染物毒性的现象。土壤的自净作用Environmentalcapacity环境容量人类生存和自然生态不受损害前提下，环境所能容纳污染物的最大负荷量。Soilenvironmentalcapacity土壤环境容量土壤环境单元一定时限内遵循环境质量标准，既保证农产品产量和生物学质量，同时也不使环境污染时，土壤所能允许承纳的污染物的最大数量或负荷量。土壤环境容量土壤污染的概念人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象。土壤被污染的程度主要决定于进入土壤的污染物的数量、强度和土壤净化能力大小，当进入量超过净化力，就将导致土壤污染(soilcontamination)。•人类活动向土壤添加有害物质（“绝对性”定义）•以特定参照数据(如土壤背景值加二倍标准差)为临界值来判断，超过此值则认为土壤已被污染；（“相对性”定义）•当加入土壤的污染物超过土壤的自净能力，或污染物在土壤中积累量超过基准值，而归生态系统造成了危害，此时认为土壤被污染了。（“相对性”定义）土壤污染特性土壤污染的隐蔽性土壤污染的持久性土壤污染的间接有害性痛痛病骨痛病病人骨骼严重畸形、剧痛，身长缩短，骨脆易折。患者初发病时，腰、手、脚疼痛，以后疼通逐渐加剧，渐渐变成全身骨痛，行动困难，出现骨萎缩，骨弯曲，骨软化等症状，进而发生自然骨折。病人日夜卧床，不断喊痛，最后在疼痛中死运去，这就是世界著名的骨痛病。经患者尸体解剖，有的患者全身骨折达72处，身长也缩短了30厘米。在此事件中，就诊患者258人，其中死亡者207人。林德曼效率及污染富集DDT的生物富集土壤污染物的来源及危害土壤污染物来源天然污染源人为污染源工业污染源：工业废气、废水、废渣，农业污染源：化肥、农药生活污染源：城市污泥、垃圾偶尔还有原子武器散落的放射性微粒等。工业和城市的废水和固体废物：污水灌溉和污泥作为肥料施用，常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。工业废物堆放场，往往也是土壤的污染源。例如1977年美国调查了50个废物堆放场，其中43个堆放场的重金属和有机毒物污染了附近的土壤和地下水。土壤污染物的来源及危害农药和化肥：现代化农业大量施用农药和化肥。有机氯杀虫剂如DDT、六六六等能在土壤中长期残留，并在生物体内富集。氮、磷等化学肥料，凡未被植物吸收利用和未被根层土壤吸附固定的养分，都在根层以下积累，或转入地下水，成为潜在的环境污染物。土壤侵蚀是使土壤污染范围扩大的一个重要原因。土壤污染物的来源及危害牲畜排泄物和生物残体：禽畜饲养场的厩肥和屠宰场的废物，其性质近似人粪尿。利用这些废物作肥料，如果不进行物理和生化处理，则其中的寄生虫、病原菌和病毒等可引起土壤和水域污染，并通过水和农作物危害人群健康。土壤污染物的来源及危害大气沉降物：大气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物，通过沉降和降水而降落到地面。20年来，北欧的南部、北美的东北部等地区，雨水酸度增大，引起土壤酸化，土壤盐基饱和度降低。大气层核试验的散落物可造成土壤的放射性污染。放射性散落物中，90Sr、137Cs的半衰期较长，易被土壤吸附，滞留时间也较长。土壤污染物的来源及危害土壤污染物的主要种类重金属污染物(heavymetalpollutant)重金属主要指汞、镉、铅、铬、铜、锌。类金属砷和非金属氟也包括其中。有机污染物(organicpollution)有机农药、三氯乙醛(酸)、矿物油类、表面活性剂、废塑料制品，及工矿企业排放的含有机质的三废。固体废物与放射性污染物(solidwaste&radioactivecontaminant)按其来源不同，可分为工业固体废物、农业固体废物，放射性固体废物和城市垃圾四类。土壤重金属污染什么是重金属？化学上跟据金属的密度把金属分成重金属和轻金属，常把密度大于5g/cm3的金属称为重金属。如：金、银、铜、铅、锌、镍、钴、铬、汞、镉等大约45种。从环境污染方面所说的重金属是指：镉、铬、汞、铅、以及类金属砷等生物毒性显著的重金属。对人体毒害最大的有5种：铅、汞、铬、砷、镉。这些重金属在水中不能被分解，人饮用后毒性放大，与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物。地区污染类型原因中国山西临汾大气污染煤矿，炼焦多米尼加的海纳铅美国60亿公斤废电池印度拉尼贝特铬皮革废弃物吉尔吉斯斯坦梅鲁苏地区铀废弃的铀矿秘鲁拉奥罗亚铅重金属熔炼厂俄罗斯捷尔任斯克铅世界上最大的重金属熔炼厂乌克兰切尔诺贝利铀核电站爆炸赞比亚卡布韦铅锌血铅超10倍2004-2005年世界十大污染城市重金属对土壤的污染重金属污染物有镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)、砷(As)、铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)和氟(F)等。重金属污染物在土壤中的活性小，易于积累，土壤一旦被其污染则极难消除。镉和砷是极毒的；汞、铅、镍是中等毒性；铜、锌的毒性较低。土壤中的重金属来源主要是“三废”排放。镉(cadmium)Cd–损害骨骼肾脏金属镉无毒性，但镉的化合物毒性极大，属于积蓄型，引起慢性中毒的潜伏期可达10～30年之久。长期食用“镉米”的人会患骨痛病，也会引起高血压，以及酶系统、生育力受到影响。土壤中的镉有水溶性(离子态和络合态CdCl2、CdCO3及络合物Cd（OH）2)及非水溶性(化学沉淀和难溶络合态)两种，它们随环境条件的变动而互相转化。对作物起危害作用的主要是水溶性镉，旱地CdCO3水田CdS沉淀酸性条件下，镉化合物的溶解度增大，毒性增强；碱性条件下，则形成氢氧化镉沉淀。镉可溶于酸，但不溶于碱。氧化条件下，镉的活性或毒性增强。镉在土壤中常会与羟基、氯化物形成络合离子而提高活性。土壤镉污染来源：污水灌溉磷肥等镉是银白色有光泽的金属，加热时表面形成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反应激烈，形成卤化镉。也可与硫直接化合，生成硫化镉。镉可溶于酸，但不溶于碱。镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体危害严重，日本因镉中毒曾出现“痛痛病”。镉会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内吸收，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显。还可导致骨质疏松和软化。镉污染致使大量农田荒废，原本收割稻子的季节，如今只能见到牛羊在田间放养。我们身边的土壤我们身边的人茄子丝瓜黄瓜番茄？砷(arsenic)：中国古代炼丹家是砷的最早发现者。据史书记载，约在317年，中国的炼丹家葛洪用雄黄，松脂，硝石三种物质炼制得到砷。自然界中主要以硫化物矿形式存在，有雄黄（As4S4）、雌黄（As2S3）等。三氧化二砷在中国古代称为砒霜，中药用。砷的硫化物矿自古以来被用作颜料和杀虫剂、灭鼠药。硫化合物具有强烈毒性，今天砷的拉丁名称arsenium和元素符号As正是由这一词演变而来。不溶于水，溶于硝酸和王水，也能溶解于强碱，生成砷酸盐。砷与其化合物被运用在农药、除草剂、杀虫剂与许多种的合金中。arsenic：“强有力的”，“男子气概”，表示砷化合物在医药中的作用。砷(arsenic)，土壤中的砷多呈砷酸形态，包括砷酸盐(五价)和亚砷酸盐(三价)。无机化合物毒性大于有机砷化合物，三价砷比五价砷毒。土壤中砷的可给性受pH值的影响很大，在接近中性的情况下，砷的溶解度较低，既可溶于酸，也可溶于碱。土壤中的砷酸和亚砷酸随氧化还原电位的变化而相互转化。砷对人体毒害作用的潜伏期长，砷有致癌作用。砷中毒使中枢神经系统发生机能紊乱，毛细血管麻痹和肌肉瘫痪等。土壤砷污染来源：有色金属开采和冶炼、含砷农药、磷肥含砷、工业和化石燃料燃烧等。砷中毒外在表现铬(chrome)金属铬无毒，Cr3+有毒，Cr6+毒性更大，还有腐蚀性。对皮肤和粘膜表现为强烈的刺激和腐蚀作用，对全身有毒性作用，有致癌、致畸、致突变作用。铬对种子萌发、作物生长也有毒害作用。有机质可促进对铬的吸附与螯合，同时有助于土壤中Cr6+还原为Cr3+。有机质对Cr6+的还原作用随土壤pH值的升高而减弱。粘土矿物对铬有较强的吸附作用，对Cr3+的吸附能力为Cr6+的30~300倍，且随pH的升高而减弱。土壤pH值及氧化还原电位均可改变铬的化合物形态。在低Eh值时，Cr6+被还原成Cr3+；而在中性和碱性条件下，Cr3+可以Cr(OH)3形态沉淀。土壤Cr污染来源：铬矿开采和冶炼；电镀、鞣革、油漆、印染等企业。汞(hydrargyrum)：原意是“液态银”。熔点是最低的，只有-38.87℃，一种有毒的银白色一价和二价重金属元素，它是常温下唯一的液体金属。天然的硫化汞又称为朱砂，由于具有鲜红的色泽，因而很早就被人们用作红色颜料。汞(hydrargyrum)：原意是“液态银”。无机汞在土壤中的化学沉淀作用很强，因此，无机汞对植物的毒害不很明显。但汞的化合物被还原为金属汞，而以汞蒸气出现时，它就可以自叶面气孔进入植物体。无机汞化合物在嫌气细菌的作用下，可以转化为有机汞化合物，被植物吸收，增强其对植物的汞污染。汞对作物生长发育的影响主要有抑制光合作用、根系生长和养分吸收、酶的活性、根瘤菌的固氮作用等。植物根系和叶子均可吸收Hg，比较容易吸收的汞有金属汞、Hg2+、乙基汞和甲基汞。食物链对于汞有极强的富集能力，土壤汞污染来源：含Hg化学品，污水、污泥、垃圾及含Hg农药等。水俣病事件--耳聋眼瞎外加精神失常1953年--1968年，发生在日本熊本县的水俣镇。水俣镇一家氮肥公司在生产氯乙稀和醋酸乙稀时，采取了低成本的汞催化剂工艺，排放到海湾中的废水含有重金属汞，然后汞经过生物化学反应转变成甲基汞，通过食物链富集在鱼虾和贝类体中，人或动物长期食用后就会中毒。1950年，人们开始发现一些奇怪的猫，步态不稳，抽筋麻痹，最后跳入水中溺死，当地人称之为“自杀猫”，“猫跳海”。1953年，该镇发现了一些奇怪的病人，开始时口齿不清，步态不稳，面部痴吴，进而耳聋眼瞎，全身麻木，最后神经失常，身体弯弓惨叫而死。人们将这种病称为“水俣病”。1991年，日本环境厅