重金屬污染

簡介

　　重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染。主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。因人類活動導致環(huán)境中的重金屬含量增加，超出正常范圍，并導致環(huán)境質(zhì)量惡化。2011年4月初，我國首個“十二五”專項規(guī)劃——《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》獲得國務院正式批復，防治規(guī)劃力求控制5種重金屬。

主要特點

　　重金屬污染與其他有機化合物的污染不同。不少有機化合物可以通過自然界本身物理的、化學的或生物的凈化，使有害性降低或解除。而重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解。目前中國由于在重金屬的開采、冶煉、加工過程中，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進入大氣、水、土壤引起嚴重的環(huán)境污染。

　　水排出的重金屬，即使?jié)舛刃。部稍谠孱惡偷啄嘀蟹e累，被魚和貝類體表吸附，產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成公害。水體中金屬有利或有害不僅取決于金屬的種類、理化性質(zhì)，而且還取決于金屬的濃度及存在的價態(tài)和形態(tài)，即使有益的金屬元素濃度超過某一數(shù)值也會有劇烈的毒性，使動植物中毒，甚至死亡。金屬有機化合物（如有機汞、有機鉛、有機砷、有機錫等）比相應的金屬無機化合物毒性要強得多；可溶態(tài)的金屬又比顆粒態(tài)金屬的毒性要大；六價鉻比三價鉻毒性要大等等。

　　重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及各種酶發(fā)生強烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中富集，如果超過人體所能耐受的限度，會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，對人體會造成很大的危害，例如，日本發(fā)生的水俁?。ü廴荆┖凸峭床。ㄦk污染，等公害病，都是由重金屬污染引起的。

　　重金屬在大氣、水體、土壤、生物體中廣泛分布，而底泥往往是重金屬的儲存庫和最后的歸宿。當環(huán)境變化時，底泥中的重金屬形態(tài)將發(fā)生轉(zhuǎn)化并釋放造成污染。重金屬不能被生物降解，但具有生物累積性，可以直接威脅高等生物包括人類，有關專家指出，重金屬對土壤的污染具有不可逆轉(zhuǎn)性，已受污染土壤沒有治理價值，只能調(diào)整種植品種來加以回避。因此，底泥重金屬污染問題日益受到人們的重視。
 

污染分類

　　鉛污染
　　是可在人體和動物組織中積蓄的有毒金屬。主要來源于各種油漆、涂料、蓄電池、冶煉、五金、機械、電鍍、化妝品、染發(fā)劑、釉彩碗碟、餐具、燃煤、膨化食品、自來水管等。它是通過皮膚、消化道、呼吸道進入體內(nèi)與多種器官親和，主要毒性效應是貧血癥、神經(jīng)機能失調(diào)和腎損傷，易受害的人群有兒童、老人、免疫低下人群。鉛對水生生物的安全濃度為0.16mg/L，用含鉛0.1～4.4mg/L的水灌溉水稻和小麥時，作物中鉛含量明顯增加。人體內(nèi)正常的鉛含量應該在0.1毫克/升，如果含量超標，容易引起貧血，損害神經(jīng)系統(tǒng)。而幼兒大腦受鉛的損害要比成人敏感得多，一旦血鉛含量超標，應該采取積極的排鉛毒措施。兒童可服用排鉛口服液或借助其他產(chǎn)品進行排鉛。

　　鎘污染
　　鎘不是人體的必要元素。鎘的毒性很大，可在人體內(nèi)積蓄，主要積蓄在腎臟，引起泌尿系統(tǒng)的功能變化；鎘主要來源有電鍍、采礦、冶煉、燃料、電池和化學工業(yè)等排放的廢水；廢舊電池中鎘含量較高、也存在于水果和蔬菜中，尤其是蘑菇，在奶制品和谷物中也有少量存在，鎘能夠取代骨中鈣，使骨骼嚴重軟化，骨頭寸斷，會引起胃臟功能失調(diào)，干擾人體和生物體內(nèi)鋅的酶系統(tǒng)，導致高血壓癥上升。易受害的人群是礦業(yè)工作者、免疫力低下人群。水中含鎘0.1mg/L時，可輕度抑制地面水的自凈作用，鎘對白鰱魚的安全濃度為0.014mg/L，用含鎘0.04Mg/L的水進行灌溉時，土壤和稻米受到明顯污染，農(nóng)灌水中含鎘0.007mg/L時，即可造成污染。正常人血液中的鎘濃度小于5微克/升，尿中小于1微克/升。鎘能夠干擾骨中鈣，如果長期攝入微量鎘，使骨骼嚴重軟化，骨頭寸斷，引起骨痛病，其還會引起胃臟功能失調(diào)，并干擾人體和生物體內(nèi)鋅的酶系統(tǒng)，導致高血壓癥上升。

　　汞污染
　　汞及其化合物屬于劇毒物質(zhì)，可在人體內(nèi)蓄積。主要來源于儀表廠、食鹽電解、貴金屬冶煉、化妝品、照明用燈、齒科材料、燃煤、水生生物等。血液中的金屬汞進入腦組織后，逐漸在腦組織中積累，達到一定的量時就會對腦組織造成損害，另外一部分汞離子轉(zhuǎn)移到腎臟。進入水體的無機汞離子可轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿蟮挠袡C汞，由食物鏈進入人體，引起全身中毒作用；易受害的人群有女性，尤其是準媽媽、嗜好海鮮人士；天然水中含汞極少，一般不超過0.1μg/L。正常人血液中的汞小于5-10微克/升，尿液中的汞濃度小于20微克/升。如果急性汞中毒，會誘發(fā)肝炎和血尿。

　　砷污染
　　是人體的非必需元素，元素砷的毒性極低，而砷的化合物均有劇毒，三價砷化合物比其它砷化合物毒性更強。砷通過呼吸道、消化道和皮膚接觸進入人體，如攝入量超過排泄量，砷就會在人體的肝、腎、肺、子宮、胎盤、骨骼、肌肉等部位蓄積，與細胞中的酶系統(tǒng)結合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，特別是在毛發(fā)、指甲中蓄積，從而引起慢性砷中毒，潛伏期可達幾年甚至幾十年，慢性中毒有消化系統(tǒng)癥狀、神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和皮膚病變等。砷還有致癌作用，能引起皮膚癌，在一般情況下，土壤、水、空氣、植物和人體都含有微量的砷，對人體不會構成危害。主要來源于采礦、冶金、化化學制藥、玻璃工業(yè)中的脫色劑、各種殺蟲劑、殺鼠劑、砷酸鹽藥物、化肥、硬質(zhì)合金、皮革、農(nóng)藥等；危害的人群有農(nóng)民、家庭主婦、特殊職業(yè)工人群體。地面水中含砷量因水源和地理條件不同而有很大差異，淡水為0.2～230μm/L，平均為0.5μm/L，海水為3.7μm/L。如果24小時內(nèi)尿液中的砷含量大于100微克/升就使中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生紊亂，并有致癌的可能。而且如果孕婦體內(nèi)砷超標還會誘發(fā)畸胎。

　　鉻污染
　　主要來源于劣質(zhì)化妝品原料、皮革制劑、金屬部件鍍鉻部分，工業(yè)顏料以及鞣革、橡膠和陶瓷原料等；如誤食飲用，可致腹部不適及腹瀉等中毒癥狀，引起過敏性皮炎或濕疹，呼吸進入，對呼吸道有刺激和腐蝕作用，引起咽炎、支氣管炎等。水污染嚴重地區(qū)居民，經(jīng)常接觸或過量攝入者，易得鼻炎、結核病、腹瀉、支氣管炎、皮炎等。

　　銅污染
　　指銅（Cu）及其化合物在環(huán)境中所造成的污染。主要污染來源是銅鋅礦的開采和冶煉、金屬加工、機械制造、鋼鐵生產(chǎn)等。冶煉排放的煙塵是大氣銅污染的主要來源。

　　鎳污染
　　是由鎳及其化合物所引起的環(huán)境污染。冶煉鎳礦石及冶煉鋼鐵時，部分礦粉會隨氣流進入大氣。在焙燒過程中也有鎳及其化合物排出，主要為不溶于水的硫化鎳（NiS），氧化鎳（NiO）、金屬鎳粉塵等，成為大氣中的顆粒物。燃燒生成的鎳粉塵遇到熱的一氧化碳，會生成易揮發(fā)的、劇毒的致癌物羰基鎳[Ni（CO）4]。精煉鎳的作業(yè)工人，患鼻腔癌和肺癌的發(fā)病率較高。鍍鎳工業(yè)、機器制造業(yè)、金屬加工業(yè)的廢水中常含有鎳，常用堿法處理工業(yè)廢水，使其生成氫氧化鎳[Ni(OH)2]沉淀而清除掉。鎳可在土壤中富集，含鎳的大氣顆粒物沉降、含鎳廢水灌溉、動植物殘體腐爛、巖石風化等都是土壤中鎳的來源。植物生長會吸收土壤中的鎳。鎳含量最高的植物是綠色蔬菜和煙草，可達1.5-3ppm。鎳對水稻產(chǎn)生毒性的臨界濃度是20ppm。中國規(guī)定車間空氣中羰基鎳的最高容許濃度為0.001mg/m3，地面水中鎳的最高容許濃度為0.5mg/L。

　　鋅污染
　　是指鋅及化合物所引起的環(huán)境污染。主要污染源有鋅礦開采、冶煉加工、機械制造以及鍍鋅、儀器儀表、有機物合成和造紙等工業(yè)的排放。汽車輪胎磨損以及煤燃燒產(chǎn)生的粉塵、煙塵中均含有鋅及化合物，工業(yè)廢水中鋅常以鋅的羥基絡合物存在。
 

污染來源

　　重金屬的污染主要來源工業(yè)污染，其次是交通污染和生活垃圾污染。工業(yè)污染大多通過廢渣、廢水、廢氣排入環(huán)境，在人和動物、植物中富集，從而對環(huán)境和人的健康造成很大的危害，工業(yè)污染的治理可以通過一些技術方法、管理措施來降低它的污染，最終達到國家的污染物排放標準；交通污染主要是汽車尾氣的排放，國家制定了一系列的管理辦法，例如：使用乙醇汽油、安裝汽車尾氣凈化器等；生活污染主要是一些生活垃圾的污染，廢舊電池、破碎的照明燈、沒有用完的化妝品、上彩釉的碗碟等，對于重金屬的污染只要我們從其來源加以控制，就多多少少可以減少重金屬污染。

　　專家分析指出：目前中國塑料生產(chǎn)企業(yè)的工藝、設備、技術研發(fā)較落后，是造成污染嚴重的主要原因，而管理不善、地方保護及人們環(huán)保意識淡薄，加劇了污染，強化治理迫在眉睫。生產(chǎn)企業(yè)應放眼未來，倡導環(huán)保，使用環(huán)保型助劑才能使PVC行業(yè)健康長遠發(fā)展。
 

主要危害

　　環(huán)境污染
　　從環(huán)境污染方面，重金屬是指汞、鎘、鉛以及“類金屬”-----砷等生物毒性顯著的重金屬。對人體毒害最大的有5種：鉛、汞、砷、鎘。這些重金屬在水中不能被分解，人飲用后毒性放大，與水中的其他毒素結合生成毒性更大的有機物。
　　土壤污染，可以用耐重金屬的植物修復，可以用來做游樂園等，非農(nóng)業(yè)耕地，美國有這樣的例子，安徽銅陵銅尾礦與澳大利亞合作，進行植物修復，效果已初見端倪。
　　重金屬一般以天然濃度廣泛存在于自然界中，但由于人類對重金屬的開采、冶煉、加工及商業(yè)制造活動日益增多，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進入大氣、水、土壤中，引起嚴重的環(huán)境污染。

　　人體傷害
　　以各種化學狀態(tài)或化學形態(tài)存在的重金屬，在進入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后就會存留、積累和遷移，造成危害。如隨廢水排出的重金屬，即使?jié)舛刃?，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝的體表吸附，產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成公害。如日本的水俁病，就是因為燒堿制造工業(yè)排放的廢水中含有汞，在經(jīng)生物作用變成有機汞后造成的；又如痛痛病，是由煉鋅工業(yè)和鎘電鍍工業(yè)所排放的鎘所致。汽車尾氣排放的鉛經(jīng)大氣擴散等過程進入環(huán)境中，造成目前地表鉛的濃度已有顯著提高，致使近代人體內(nèi)鉛的吸收量比原始人增加了約100倍，損害了人體健康。重金屬對人體的傷害極大。常見的有：
　　汞：食入后直接沉入肝臟，對大腦、神經(jīng)、視力破壞極大。天然水每升水中含0.01毫克，就會導致人中毒。
　　鎘：導致高血壓，引起心腦血管疾??；破壞骨骼和肝腎，并引起腎衰竭。
　　鉛：是重金屬污染中毒性較大的一種，一旦進入人體將很難排除。能直接傷害人的腦細胞，特別是胎兒的神經(jīng)系統(tǒng)，可造成先天智力低下。
　　鈷：能對皮膚有放射性損傷。
　　釩：傷人的心、肺，導致膽固醇代謝異常。
　　銻：與砷能使銀手飾變成磚紅色，對皮膚有放射性損傷。
　　鉈：會使人多發(fā)性神經(jīng)炎。
　　錳：超量時會使人甲狀腺機能亢進。也能傷害重要器官。
　　砷：是砒霜的組分之一，有劇毒，會致人迅速死亡。長期接觸少量，會導致慢性中毒。另外還有致癌性。
　　這些重金屬中任何一種都能引起人的頭痛、頭暈、失眠、健忘、神精錯亂、關節(jié)疼痛、結石、癌癥。
 

污染防范治理

　　既然重金屬污染危害這么大，那么那些受到重金屬污染的蔬菜水果我們能不能通過多浸泡、多清洗或多煮來去除重金屬呢？這些效果都不大，因為重金屬污染是從植物根系中上來的，它存在于植物的體內(nèi)，不像農(nóng)藥那樣大部分都噴灑在農(nóng)作物外表，多洗就可以清除干凈?！?/p>

　　有一種比較可行的辦法就是注意選購一些蔬菜品種，比如生菜、萵苣容易富集鎘，可以盡量少食。另外，葉類菜是所有蔬菜中最容易受重金屬污染的，最好也要少食用。　

　　種堇菜、蜈蚣草可以有效治理土壤中的重金屬污染問題，目前治理土壤問題最有效的辦法還是植物修復法。也就是說在一些受重金屬污染嚴重的土壤里種那些能強烈吸收重金屬的植物。研究證明蕨類植物蜈蚣草對砷具有很強的超富集功能，其葉片含砷量高達8‰。蜈蚣草能通過根系吸收土壤中的砷，然后把它們存到葉片中。還有一種也是修復的能手，它就是堇菜，它的主要作用是除鉛、鎘。而且這種植物非常賴活，南方北方都能生長。假如人們在地里、自家花園里或居住的整個小區(qū)里種上一定量的蜈蚣草或堇菜等植物，一方面能美化環(huán)境，另一方面又能清除土壤內(nèi)的重金屬隱患，可謂一舉兩得。

　　對于土壤污染，必須貫徹“以防為主，防治結合”的環(huán)保方針。首先要控制與消除污染源。同時看到土壤具有強大的凈化能力，在防治土壤污染時應充分利用這一特點。

　　控制與消除土壤污染源
　　控制與消除土壤污染源，是防止污染的根本措施。土壤對污染物所具有的凈化能力相當于一定的處理能力。控制土壤污染源，即控制進入土壤中的污染物的數(shù)量與速度，通過其自然凈化作用而不致引起土壤污染。
　　1）控制與消除工業(yè)“三廢”排放
　　大力推廣閉路循環(huán)，無毒工藝，以減少或消除污染物的排放。對工業(yè)“三廢”進行回收處理，化害為利。對所排放的“三廢”要進行凈化處理，并嚴格控制污染物排放量與濃度，使之符合排放標準。
　　2）加強土壤污灌區(qū)的監(jiān)測與管理
　　對污水進行灌溉的污灌區(qū)，要加強對灌溉污水的水質(zhì)監(jiān)測，了解水中污染物質(zhì)的成分、含量及其動態(tài)，避免帶有不易降解的高殘留的污染物隨水進入土壤，引起土壤污染。
　　3）合理施用化肥與農(nóng)藥
　　禁止或限制使用劇毒，高殘留性農(nóng)藥，大力發(fā)展高效、低毒、低殘留農(nóng)藥，發(fā)展生物防治措施。例如禁止使用雖是低殘留，但急性、毒性大的農(nóng)藥。禁止使用高殘留的有機氯農(nóng)藥。根據(jù)農(nóng)藥特性，合理施用，制訂使用農(nóng)藥的安全間隔期。采用綜合防治措施，既要防治病蟲害對農(nóng)作物的威脅，又要把農(nóng)藥對環(huán)境與人體健康的危害限制在最低程度。
　　4）增加土壤容量與提高土壤凈化能力
　　增加土壤有機質(zhì)含量、砂摻粘改良性土壤，以增加與改善土壤膠體的種類與數(shù)量，增加土壤對有害物質(zhì)的吸附能力與吸附量，從而減少污染物在土壤中的活性。發(fā)現(xiàn)、分離與培養(yǎng)新的微生物品種，以增強生物降解作用，是提高土壤凈化能力的極為重要的一環(huán)。
　　5）建立監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡，定期對轄區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量進行檢查，建立系統(tǒng)的檔案資料，要規(guī)定優(yōu)先檢測的土壤污染物與檢測標準方法，這方面可參照有關參照國際組織的建議與中國國情來編制土壤環(huán)境污染的目標，按照優(yōu)先次序進行調(diào)查、研究及實施對策。

　　防治土壤污染的措施
　　1）施加改良劑
　　施加改良劑的主要目的是加速有機物的分解與使重金屬固定在土壤中，如添加有機質(zhì)可加速土壤中農(nóng)藥的降解，減少農(nóng)藥的殘留量。
　　施用重金屬吸收抑制劑（改良劑），即向土壤施加改良抑制物（如石灰、磷酸鹽、硅酸鈣等），使它與重金屬污染物作用生成難溶化合物，降低重金屬在土壤及土壤植物體內(nèi)的遷移能力。這種方法起到臨時性的抑制作用，時間過長會引起污染物的積累，并在條件變化時重金屬又轉(zhuǎn)成可溶性，因而只在污染較輕地區(qū)尚能使用。
　　2）控制土壤氧化-還原狀況
　　控制土壤氧化-還原條件，也是減輕重金屬污染危害的重要措施。據(jù)研究，在水稻抽穗到成熟期，無機成分大量向穗部轉(zhuǎn)移，淹水可明顯地抑制水稻對鎘的吸收，落干則促進水稻對鎘的吸收。
　　重金屬元素均能與土壤中的硫化氫反應生成硫化物沉淀。因此，加強水漿管理，可有效地減少重金屬的危害。但砷相反，隨著土壤氧化-還原電位的降低而毒性增加。
　　3）改變耕作制度
　　通過土壤耕作改變土壤環(huán)境條件，可消除某些污染物的危害。旱田改水田，DDT與六六六在旱田中的降解速度慢，積累明顯；在水田中DDT的降解速度加快，利用這一性質(zhì)實行水旱輪作，是減輕或消除農(nóng)業(yè)污染的有效措施。
　　4）客土深翻
　　污染土壤的排除，特別是重金屬的土壤污染，在土壤中產(chǎn)生積累，阻礙作物的生長發(fā)育。防治的根本辦法是徹底挖去污染土層，換上新土的排土與客土法，以根除污染物。但如果是地區(qū)性的污染，實際采用客土法是不現(xiàn)實的。
　　耕翻土層，即采用深耕，將上下土層翻動混合，使表層土壤污染物含量減低。這種方法動土量較少，但在嚴重污染的地區(qū)不宜采用。
　　5）采用農(nóng)業(yè)生態(tài)工程措施
　　在污染土壤上繁殖非食用的種子、種經(jīng)濟作物或種屬，從而減少污染物進入食物鏈的途徑。或利用某些特定的動植物與微生物較快地吸走或降解土壤中的污染物質(zhì)，而達到凈化土壤的目的。
　　6）工程治理
　　利用物理（機械）、物理化學原理治理污染土壤，主要有隔離法，清洗法，熱處理，電化法等，是一種最為徹底、穩(wěn)定、治本的措施。但投資大，適于小面積的重度污染區(qū)。
　　近年來，把其它工業(yè)領域，特別是污水、大氣污染治理技術引入土壤治理過程中，為土壤污染治理研究開辟了新途徑，如磁分離技術、陰陽離子膜代換法、生物反應器等。雖然大多數(shù)處于試驗探索階段，但積極吸收、轉(zhuǎn)化新技術、新材料，在保證治理效果的基礎上降低治理成本，提高工程實用性，有著重要的實際意義。
　　7）制定農(nóng)藥的容許殘留量
　　根據(jù)農(nóng)藥的“最大一日容許攝取量”（容許攝取量/（kg．d），用ADI值表示）乘以安全系數(shù)（一般定為1/100）。
　　殘留容許量=ADI×體重（kg）/食品系數(shù)[kg/（人．d)]