土壤汞
- 格式:doc
- 大小:46.00 KB
- 文档页数:6
土壤汞污染的来源及修复方法土壤汞污染是当前环境领域的一个重要问题,它对人类健康和生态环境产生严重的影响。
土壤汞污染主要来自工业废水、矿区废渣、农药和化肥的使用、医疗废物处理等多方面。
而土壤汞污染的修复方法也是多种多样,包括化学修复、生物修复、热解吸附等多种方式。
本文将对土壤汞污染的来源及修复方法进行详细介绍。
一、土壤汞污染的来源1.工业废水:许多工业生产过程会产生含有汞元素的废水,比如氯碱工业、电镀工业、化工工业等。
这些工业废水中的汞元素,如果未经处理直接排放到水体或土壤中,就会导致土壤的汞污染。
2.矿区废渣:在矿区开采和选矿过程中,会产生大量的废渣。
这些废渣中往往含有大量汞元素,如果未经处理就直接堆放在地面上,就会导致土壤的汞污染。
3.农药和化肥的使用:农业生产过程中会大量使用农药和化肥,而一些含有汞元素的农药和化肥,如果使用过量或者不当使用,就会导致土壤的汞污染。
4.医疗废物处理:医院和诊所产生的医疗废物中,含有大量的含汞废物,如果不得当处理,就会导致土壤的汞污染。
5.其他来源:除了上述几种主要来源外,还有一些其他来源,比如生活垃圾堆填、交通尾气排放等,都可能对土壤产生汞污染。
二、土壤汞污染的修复方法1.化学修复:化学修复是通过化学物质来改变土壤环境中汞的形态,使其转化为不易迁移的形态或减少其毒性。
常用的化学修复方法包括还原沉淀法、螯合沉淀法、氧化还原法等。
还原沉淀法是将金属离子还原成金属元素,并沉淀在土壤中,从而减少其毒性。
螯合沉淀法是将土壤中的有机物和汞形成配合物,从而使汞形成不易迁移的沉淀。
氧化还原法是通过氧化还原作用改变汞的价态,使其从毒性形态转化为不易迁移的形态。
2.生物修复:生物修复利用某些具有吸附、富集、转化或降解作用的生物材料来修复土壤汞污染。
比较常见的方法包括植物修复、微生物修复等。
植物修复是利用植物对土壤中的汞进行富集和转移,从而达到修复土壤汞污染的目的。
一些植物特别是一些植物草本植物对汞有较强的富积作用。
土壤汞污染与土壤汞污染防治1 引言土壤是生物圈的基本结构单元,是环境的重要组成成分,是珍贵的可更新资源.我国土壤污染问题日益严重,流行病的统计资料和科学研究都已充分证明,人类的健康与周围的土壤环境等的污染程度有着密切的关系,土壤中重金属污染可能影响土壤的正常功能,造成食物链的污染,对人类健康环境质量产生威胁,而土壤重金属中,通过污染评价研究以汞污染最突出.[1] 2 土壤汞污染2.1 土壤中汞的来源(1)土壤母质,土壤母质中的汞是土壤中最基本的来源,原生岩中汞元素的含量,直接决定着土壤中的汞含量.[2]当然,不同母质、岩石形成的土壤其含量存在很大的差异,再加上人类生产活动的影响,从各种条件下得到的土壤汞含量往往有很大的差异,且不易确定其来源.一般认为:地壳中汞的平均含量为0.8mg/kg,土壤中的背景值为0.01—0.05mg/kg;我国南方土壤汞的含量较低,为0.032—0.05mg/kg,北方土壤较高,为0.17—0. 24mg/kg.[3](2)大气沉降,近些年来的研究表明,大气沉降是土壤汞的一个重要来源.[4] TAN hong等人[5]在测定贵州省不同地区大气汞的月沉降量时发现,遵义地区的汞沉淀量最大可达195(μg·m-2)/month.大气汞进入土壤后,因土壤中粘土矿物和有机物的吸附作用,绝大部分迅速被土壤吸收或固定,富集于土壤表层,造成土壤汞浓度的升高.(3)直接污染,汞直接进入土壤的途径主要包括工业生产废料和城市生活垃圾的堆放,农用耕作中不合理地施用含汞的肥料和农药以及灌溉等.表1—1列出了常见的与汞有关的工业.[6]Reimann等[7]通过实地监测,发现欧美各国垃圾中汞含量高达2—5g/t,西安郊区200KM2上的污灌区的土壤汞含量均处于0.52—0.90Mg/kg之间.[8]另外,一些化学肥料的含汞量也很高,如磷肥的平均汞含量为0. 25Mg/kg,[2]这些都是重要的直接污染源.2.2 土壤中汞的迁移转化机理2.2.1土壤中汞的形态汞是一种特殊的重金属元素,在土壤中呈三种价态:0,+1价,+2价.汞与其它金属的不同点是在正常的Eh 和pH范围内,汞能以零价存在于土壤中.土壤中汞按化学形态可分为:金属汞、无机结合态汞、有机结合态汞.[9]或是按庞叔薇等[10]的连续化学浸提分析法将土壤中的存在形式分为水溶态、交换态(碳酸盐结合态)、铁锰氧化态、有机结合态和残渣态.2.2.2 土壤中汞的迁移转化土壤汞的存在形态很多,在一定条件下,各种形态汞之间又可以相互转化,大量研究表明,[9.11.12]这种转化特征是与土壤质地和土壤环境紧密相关的,其中包括土壤pH、Eh、有机质含量、维生物等因素.[13] 汞在土壤中的转化模式(1)酶的转化(2)酸性废水(3)碱性废水(4)化学转化(需氧)土壤中的无机汞有HgSO4、Hg(OH) 2、HgCl2 和HgO,它们因溶解度相对较低,在土壤中的迁移转化能力很弱,但在土壤微生物作用下,可向甲基化方向转化.汞甲基化的最佳条件是梭状芽孢杆菌在Ph为4.5,Eh为50—300mv时,使HgCl2的转化速率比HgO高1000倍;微生物合成甲基汞在需氧或厌氧条件下都可进行.在需氧条件下主要形成甲基汞,它是脂溶性物质,可被微生物吸收,积累而转入食物链对人体造成危害;在厌氧条件下主要形成二甲基汞,在微酸性环境中,二甲基汞又可转化为甲基汞.[3] 2.3 汞对土壤的污染进入土壤中的汞及化合物会抑制和破坏土壤中微生物的生命活动.对土壤酶活性的影响,[14] 使土壤的理化性质变劣,肥力降低,妨碍农作物根系生长,导致产量和质量下降.3 土壤汞污染对人体健康的影响汞对于生物体毒性的大小,取决于汞的形态及化合物的种类,有机汞与无机汞相比较,有机汞的毒性远远大于无机汞.[15] 人体含汞量为13mg,汞的致死量为150-130mg.人体射入汞的方式主要是从环境中食用粮食、蔬菜、鱼肉和饮水.[16]我们可通过人发中汞的含量检测得到人体含汞量,其方法按国家环保局颁发的《环境监测分析》的规定操作,即汞(Hg)采用硝酸、硫酸和五氧化二矾消解,冷原子吸收法测定.[1]无机汞中毒通常是由于长期的职业接触而引起的,其典型的临床特征为兴奋症、阵颤,口腔牙龈炎.[16]常见的无机汞化物有甘汞(HgCl)和升汞(HgCl2)等,甘汞的溶解度小,所以少量的甘汞可当作泻药和利尿剂.升汞较易溶于水,其毒性较大,致死量1—22g.[17]吸入汞蒸气能引起急性中毒,造成腐蚀性气管炎、支气管炎,毛细支气管炎和间质性肺炎.表现为剧烈咳嗽,呼吸急促,发热,伴有神经系统症状,如头痛,头晕,多梦,失眠,还有口腔病变.误服升汞可造成急性腐蚀性胃肠炎,坏死性肾病和周围循环衰竭,表现为口腔、咽部、上腹部显著灼痛,齿龈溃烂出血、恶心、呕吐血性粘液,酸痛,继而便血,胃肠道穿孔.数日后腰痛、尿异常,治疗不及时可导致周围循环衰竭,休克死亡。
土壤汞污染的来源及修复方法一、土壤汞污染的来源土壤汞污染是指土壤中汞含量超过一定标准,影响土壤健康和生态系统的正常功能。
土壤汞污染可以来自多个来源,以下是一些主要的污染来源:1. 工业废水和废弃物:工业生产中使用的汞化合物会随着工业废水排放到土壤中,导致土壤污染。
一些废弃物中含有汞,如果处理不当,也会导致土壤污染。
2. 农药和化肥:部分农药和化肥中含有汞成分,过量施用会导致土壤汞含量超标,造成土壤汞污染。
3. 矿产资源开发:矿产资源开采和加工会释放大量含汞废水和废渣,严重污染周围的土壤。
4. 废旧电器和电池处理不当:废旧电器和电池中含有大量汞元素,如果处理不当会导致土壤汞污染。
5. 大气沉降:大气中的汞会随着降雨沉积到土壤中,造成土壤污染。
二、土壤汞污染的修复方法针对土壤汞污染问题,目前主要有以下几种修复方法:1. 生物修复法生物修复法是利用微生物、植物或其代谢产物去代谢、还原或吸附土壤中的污染物,减少或消除土壤中的有害物质。
生物修复法适用范围广,且对土壤环境影响小。
(1)菌类修复:通过引进汞耐受菌或具有汞还原和氧化功能的细菌,使其在土壤中形成一定数目的菌群,进而通过呼吸作用还原土壤中的汞污染物。
(2)植物修复:选择具有较强汞吸收能力的植物,通过在受污染土壤中种植这些植物,吸收土壤中的污染汞元素,并存储在植物体内,以减少土壤中的汞污染物含量。
2. 修复土地水文物理方法土地水文物理修复方法主要包括土壤通气系统、水文修复系统和植被覆盖。
(1)土壤通气系统:借助土壤通气系统改善土壤通气条件,促使土壤中有机质和微生物快速分解和氧化,从而减轻土壤污染。
(2)水文修复系统:通过调节土壤水分、改善土壤渗透性、加速土壤中汞物质的迁移和分解,实现土壤汞污染的修复。
(3)植被覆盖:通过在受污染土壤表面种植植被,形成植被覆盖层,减少土壤中的水分蒸发,降低土壤中汞的挥发速率,降低土壤汞污染的风险。
3. 化学氧化还原法化学氧化还原法是利用化学物质促进汞污染物在土壤中的氧化还原反应,以达到修复土壤污染的目的。
土壤汞检测报告一、背景介绍汞是一种常见的重金属污染物,对人体和环境都具有严重的危害性。
土壤中的汞含量是评估土壤环境质量的重要指标之一。
本报告旨在介绍土壤汞检测的步骤和方法,以及如何解读检测结果。
二、检测步骤1.采样:在进行土壤汞检测之前,首先需要采集样品。
根据土壤类型和汞污染程度,选择合适的采样点位,并使用专业工具(如不锈钢勺等)将土壤样品均匀地采集。
2.样品处理:取得土壤样品后,将其送至实验室进行处理。
通常要将样品进行干燥和研磨,以确保样品的均匀性和稳定性。
3.化学分析:在样品处理完成后,采用化学分析的方法来测定土壤中的汞含量。
常用的方法包括原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。
这些方法可以准确地测定土壤中的汞含量,并且具有高灵敏度和高重现性。
4.数据分析:根据实验室提供的检测结果,进行数据分析和处理。
可以根据不同的土壤汞含量标准,评估土壤的汞污染程度,并进行相应的分级和评价。
三、数据解读根据土壤汞检测结果,可以对土壤环境质量进行评估和解读。
以下是一般的评价标准:1.未受污染:土壤中的汞含量低于国家或地方相关标准,土壤环境质量良好。
2.轻度污染:土壤中的汞含量超过相关标准,但仍然处于可接受范围内。
此时需要监测和控制汞的来源,防止进一步污染。
3.中度污染:土壤中的汞含量明显超过相关标准,已经对环境和生态系统造成一定的危害。
需要采取措施进行污染治理和修复。
4.重度污染:土壤中的汞含量远远超过相关标准,对生态系统和人体健康产生严重威胁。
需要采取紧急的治理措施,以减少污染的扩散和影响范围。
四、应对措施针对土壤汞污染,我们可以采取以下措施来减轻其危害:1.污染源控制:加强对汞污染源的管控,限制其排放和使用。
例如,对含汞废水进行处理、合理使用含汞产品等。
2.污染治理:对汞污染较为严重的土壤区域进行治理和修复。
可以采用化学修复、生物修复等方法,将土壤中的汞降解或转化为无害物质。
3.合理利用:对于轻度和中度污染的土壤,可以通过适当的土壤修复和改良措施,使其恢复到可利用的状态。
土壤汞采样保存方法
土壤中的汞是一种有毒有害的物质,采样时需要注意合理的方法和保存方式,下面是土壤汞采样保存方法的建议:
1.采样方法
(1)采用干净的不锈钢铲子、铁铲、陶瓷等工具采集土壤样品。
(2)应坚持分层采集,保证采集到代表性土壤。
(3)在采集样品的过程中,避免使用可能存在化学物质的工具和器件。
2.样品处理
(1)采集后,土壤样品需天然晾晒,将杂质、石子、枯叶等掏空,筛成细粉末状。
(2)每个样品重量需在100克以上,并在小袋内平铺,以保证样品的均匀性。
3.保存条件
(1)最好存放在干燥阴凉的地方,避免阳光直射和潮湿环境,建议以4℃低温保存。
(2)为避免其他元素或其他污染物质干扰,不要和其他样品混放,并在保存前,应密封包装,避免空气和水分接触。
(3)存放期限不能太长,为确保结果的可靠性,在长时间保存前,应尽快进行分析。
注意:在采样过程中,必须注意防护措施,采样工具必须保持干净、干燥、无污染。
避免接触皮肤,且必须佩戴防护手套、口罩等防护用品。
综上所述,土壤汞的采样和保存都需要考虑样品稳定,并注意保
1/ 2
护人员的健康。
只有在严格遵循相关规程、方法和注意安全防护的情况下,才能确保土壤汞采样和保存的准确可靠。
2/ 2。
土壤汞污染的来源及修复方法
土壤汞污染是指土壤中存在着超过环境负荷的汞,造成了土壤生态系统的破坏和生物
链的危害。
汞是一种易挥发的重金属元素,其对人体健康和环境的危害性很大。
土壤汞污
染的来源及修复方法对于保护环境和人类健康具有重要意义。
本文将分析土壤汞污染的来源,并探讨一些修复方法。
一、土壤汞污染的来源
(一)工业排放:工业生产中的燃煤、燃油和废水都会释放大量的汞,这些汞自然沉
积到土壤中,导致土壤汞污染。
(二)农药和化肥:农业生产中使用的农药和化肥中也含有汞元素,长期使用会导致
土壤污染。
(三)固体废弃物填埋:含有汞的废弃物被填埋在地下,汞元素会渗透到土壤中造成
污染。
(四)矿区开采:矿区开采会产生大量的废渣,其中含有大量的汞元素,会对周围土
壤造成污染。
(五)自然源:火山喷发、地壳运动等自然因素也会造成土壤汞污染。
二、土壤汞污染的修复方法
(一)植物修复:选择一些对汞抗性强的植物进行植物修复,通过植物的吸收和积累,减少土壤中汞元素的含量。
常用的植物包括向日葵、柳树、烟草等。
(二)生物修复:通过引入一些能够降解、转化或吸附汞的微生物,帮助修复汞污染
土壤。
常用的生物修复方法包括土壤生物增强、菌剂喷洒等。
(三)土壤修复:土壤修复包括物理、化学和生物三种方式。
物理方法主要是土壤翻耕、覆盖和堆肥处理等;化学方法主要是添加改良剂和化学还原剂;生物方法主要是利用
植物和微生物来修复土壤。
(四)保护措施:加强对工业排放、化肥农药的管理,减少固体废弃物填埋量,规范
矿区开采等措施都是预防土壤汞污染的重要手段。
土壤汞污染的来源及修复方法土壤汞污染是指土壤中汞元素超出环境背景值或环境负荷的状态,汞是一种重金属元素,其主要来源包括自然来源和人类活动。
自然来源主要包括火山喷发、地质作用和海洋生物循环等,而人类活动则主要来自于矿山开采、工业生产、废弃物处理、农业施肥、医疗废物处理等。
土壤汞污染不仅影响土壤质量和生态环境,还可能对人类健康造成危害,因此有必要对土壤汞污染进行修复处理。
1. 工业排放:工业生产过程中使用的汞化合物,如氯化汞、硫化汞等,可能会被释放到大气中,然后通过大气降尘的方式沉积到土壤中,造成土壤汞污染。
2. 农业施肥:某些农药和肥料中含有汞元素,长期施用这些含有汞的肥料,会导致土壤中汞元素的累积,从而引起土壤汞污染。
3. 废弃物处理:部分工业废水和生活污水中含有汞元素,如果未经处理直接排放到土壤中,会导致土壤汞污染。
4. 矿山开采:矿山中蕴藏着大量的矿石,而一些矿石中也含有大量的汞元素,矿山开采和加工过程中,汞元素可能会释放到土壤中,引起土壤汞污染。
目前,针对土壤汞污染的修复方法主要包括物理修复、化学修复和生物修复三种方式。
不同的修复方法可以根据具体情况综合应用,以达到最佳的修复效果。
1. 物理修复物理修复主要采用土壤剥离、堆肥和气相抽取等方法,通过处理土壤的物理结构,改善土壤通气性和水分条件,从而减少土壤中汞元素的活性。
物理修复方法还可以利用洗涤、筛分等手段去除土壤中的有机物和汞污染物,进而减少土壤中的汞含量。
2. 化学修复化学修复方法主要利用化学试剂改变土壤中汞元素的化学形态,如采用还原剂将土壤中的重金属转化为难溶性的化合物,从而减少和固定土壤中的汞元素。
常用的化学修复剂包括硫化物、铁锰氧化物、磷酸盐等,这些修复剂可以有效地降低土壤中汞元素的活性,减少对生态环境和人体健康的危害。
生物修复方法主要通过微生物、植物和动物等生物体对土壤汞污染的修复作用,利用这些生物对土壤中汞元素的吸附、富集和转化等作用,来清除土壤中的汞污染。
土壤汞污染的来源及修复方法引言随着工业化进程的加速和人类活动的不断增加,土壤污染已成为严重的环境问题。
土壤汞污染是一种严重的问题,对土壤生态系统和人类健康造成了巨大影响。
探讨土壤汞污染的来源及修复方法,对于解决当前环境问题具有重要的意义。
一、土壤汞污染的来源1. 工业废水排放工业生产过程中,大量的废水中含有高浓度的汞元素,如果随意排放,将直接造成周围土壤的汞污染。
尤其是金属加工、化工和电子行业的废水,含有的汞元素更是高出常规的汞含量。
2. 垃圾填埋场废弃的电池、温度计、药品等含有汞元素的产品,如果随意丢弃到垃圾填埋场中,会随着垃圾的分解而释放出汞元素,从而导致土壤的汞污染。
3. 农药和化肥的使用现代农业中大量使用的农药和化肥,其中含有的化学物质会逐渐渗入土壤中,其中也包括汞元素。
长期的大面积农药和化肥施用,也是造成土壤汞污染的重要原因之一。
4. 矿山开采和工业活动在矿山开采和工业活动中,会产生大量的废渣和粉尘,其中也包括汞元素。
这些废渣和粉尘可能会随风或水流传播到周围的土壤中,导致土壤的汞污染。
5. 大气沉降大气中的汞元素也是土壤汞污染的重要来源之一。
工业排放、燃烧等活动释放的汞元素,随着大气的传播,最终会通过降雨等途径沉积到土壤中。
二、土壤汞污染的危害1. 对土壤生态系统的危害土壤汞污染会严重影响土壤生态系统的平衡。
汞通过食物链逐级传递,最终会富集到食物链的顶端,对土壤中的微生物、植物和动物造成直接危害。
导致土壤的生产力下降,生态系统失衡。
2. 对人类健康的危害汞元素是一种致癌物质,长期接触土壤中的汞元素,会对人体造成危害。
尤其是农民长期接触汞污染的土壤,其农产品会携带有汞元素,最终对人体健康造成威胁。
三、土壤汞污染的修复方法1. 生物修复法生物修复法是利用植物和微生物来吸附、富集和催化转化土壤中的有害物质。
对于土壤汞污染的修复,可以选择具有吸收能力的植物种类,如水稻、大豆、风车草等,通过种植这些植物来吸收土壤中的汞元素。
土壤汞污染的来源及修复方法土壤汞污染主要来自以下几个方面:1. 工业排放:很多工业过程中,会产生含有汞的废水和废气,废水和废气经过排放后,会被土壤吸附或沉积,造成土壤汞污染。
2. 农业活动:农业活动中使用的农药和肥料可能含有汞,长期不当使用会造成土壤污染。
3. 煤炭燃烧:煤炭中含有汞,当煤炭燃烧时,会释放出含有汞的烟气,烟气中的汞会通过大气降解的方式沉降到土壤中。
4. 废弃物处理:不恰当的废弃物处理方式可能导致汞污染,比如将含有汞的废弃物直接倾倒在土壤中。
1. 物理修复:物理修复方法主要是通过物理手段将污染土壤进行清除和处理。
常见的物理修复方法有热解、曝气、电渗析等。
热解是利用高温将土壤中的有机物和矿物质进行分解,曝气是通过加氧处理,促使汞的挥发和迁移,电渗析是利用电场作用将土壤中的离子进行分离和迁移。
2. 化学修复:化学修复方法主要是通过在污染土壤中引入化学物质,改变土壤中汞的形态和活性,使其变得不易释放或可被植物吸收。
常见的化学修复方法有添加还原剂、添加吸附剂和添加稳定剂等。
添加还原剂可以将土壤中的汞离子还原为较不活跃的无机汞,添加吸附剂可以增加土壤对汞的吸附能力,添加稳定剂可以减少土壤中汞的释放。
3. 生物修复:生物修复方法主要是利用植物、微生物等生物体对汞进行吸附、降解和转化,达到修复土壤汞污染的目的。
植物修复是通过植物的吸收和富集作用来减少土壤中的汞含量,微生物修复是利用土壤中的微生物对汞进行降解和转化。
常见的生物修复方法有植物植被修复、微生物修复和植物-微生物联合修复等。
总结:土壤汞污染主要来自工业、农业、煤炭燃烧和废弃物处理等方面,修复土壤汞污染的方法包括物理修复、化学修复和生物修复等多种手段,选择合适的方法取决于具体情况和修复效果的需求。
土壤中汞的危害及治理1 汞的物理化学性质汞位于元素周期表第六周期第二族中,化学符号是Hg,原子序数是80。
在自然界中的汞主要形成红色的硫化物-辰砂,它几乎是一种纯HgS,而黑色的硫化物-黑辰砂的化学式(Hg,Zn,Fe)(S,Se),是一种固溶体[1]。
汞和汞的化合物在工业、农业、医药、日常生活中应用十分广泛。
现在世界上约有80多种工业生产需要用汞作原料或辅助材料,每年散失在环境中的汞估计达五千吨,与铅污染一样,己遍及全球。
2 土壤汞污染2.1来源土壤是环境要素的重要组成部分,它处于自然环境的中心位置,承担着环境中大约90%的来自各方的污染物。
土壤不仅是农业生产的基础,且还是人类环境的重要组成部分。
目前,Hg 进入土壤的途径可分为大气沉降、污水灌溉、和农业活动等几种途径。
2.1.1大气沉降随着工业的发展,Hg的大气沉降被认为是污染土壤的重要来源之一。
据报道,许多工业发达国家大气沉降对土壤系统中Hg积累贡献率在各种外源输入因子中排首位。
国内研究表明,大气沉降(包括降水与降尘)输入到农田中的汞大于通过灌溉输入的汞,大气汞可直接沉降于土壤和被土壤吸附,也可为植物吸收而向土壤传输。
2.1.2污水灌溉随着城市工业的发展和城市化进程的加快,水资源逐渐匾乏,河水日益受到污染,污水灌溉已成为农业灌溉用水的重要组成部分,而工业废水中往往含有Hg等重金属。
目前我国每年排放的污水量已超过620亿吨,在农田灌溉中利用超标污水进行作物灌溉会引起土壤中Hg污染。
2.1.3农业活动Hg污染对农作物的生长、产量、品质均有较大的危害,尤其是它还被作物吸收富集,进入食物链,从而危害人畜健康的潜在危险。
施肥是农业生产中必不可少的一项增产措施,肥料在促进生物生长的同时,也会带入一些Hg,造成Hg元素在土壤中的积累。
2.2特点我国土壤——植物系统污染研究的主要污染物是Hg, Hg以其在土壤中难降解,毒性大,具有累积效应等特征而受到科学家的广泛关注。
土壤中汞污染研究进展随着现代工业的迅猛发展,汞污染的问题已日益严重。
上世纪50年代至70 年代,通过日本的“水俣病”事件,人们开始认识到汞在水系内产生的危害。
瑞典水环境的研究也表明,淡水鱼、咸水鱼和其他水生物中汞化合物的含量非常高。
我国东北松花江流域,受到沿岸化工厂、冶金厂排出的废水造成汞污染,使渔民深受其害,经对死亡渔民尸检发现,其脑、心、肝、肾、脾、肺等17个器官中都含有超量的汞和甲基汞。
起初仅注重于对水体汞的研究,而土壤中汞的行为虽有研究,但工作较少。
近年来,由于发现偏远湖泊中鱼的汞含量升高是由大气汞经长距离传输和沉降造成的,大气汞及汞的生物地球化学循环研究才逐渐成为汞污染研究的热点之一。
大气汞可以通过干湿沉降进入土壤,土壤中的汞经复杂的物理、化学反应,大部分以各种形态滞留于土壤中,部分被植物吸收。
一小部分在一定条件下以气态汞的形式释放到大气中,可见土壤既是汞的汇。
又是汞的源。
它在汞的生物地球化学循环中起重要作用。
因此,土壤汞污染研究近些年来备受关注,在许多方面取得进展。
1土壤中汞的来源汞在人们赖以生存的岩石、水、大气和生物圈中广泛存在,汞在自然环境中本底值不高。
19世纪以来,随着工业的发展,汞的用途越来越多,汞的产量剧增,从而使大量的汞进入环境。
目前全世界每年开采利用的汞量约为1万吨以上,其中大多部分成为三废进入环境。
在氯碱工业中每生产1吨氯,就流失100~200g汞;生产1万吨乙醛就有500~1500 g汞排入环境。
采金工业中,用汞提金是简单廉价的工艺,但也造成了大量的汞污染环境。
我国是燃煤大国,煤中的汞使大气中汞浓度大大增加,发电厂附近的土壤、水体中汞的含量也随之增高。
因此,农产品中汞含量也增加。
在日常生活中,大量废弃日光灯和电池中的汞也污染环境。
其他如矿藏的开采冶炼,火山的喷发,都是环境中汞的重要来源。
而土壤中汞的来源主要由以下几个方面:(1)土壤母质,土壤母质中的汞是土壤中最基本的来源,原生岩中汞元素的含量,直接决定着土壤中的汞含量。
当然,不同母质、岩石形成的土壤其含量存在很大的差异,再加上人类生产活动的影响,从各种条件下得到的土壤汞含量往往有很大的差异,且不易确定其来源。
一般认为;地壳中汞的平均含量为0.8mg/kg,土壤中的背景值为0.01-0.05mg/kg:我国南方土壤汞的含量较低,为0.032—0.05mg/kg,北方土壤较高,为0.17-0.24mg/kg。
(2)大气沉降,近些年来的研究表明,大气沉降是土壤汞的一个重要来源。
据研究,土壤汞含量与大气汞浓度的相关系数为0.741,可见大气汞含量对土壤汞污染的贡献较大。
大气汞进入土壤后,因土壤中粘土矿物和有机物的吸附作用,绝大部分迅速被土壤吸持或固定,富集于土壤表层,造成土壤汞浓度的升高。
由此,只有很好地控制进入大气中的总汞量,才能避免远离汞源的土壤汞含量持续升高的现象,才能有效地防治土壤汞。
(3)直接污染,汞直接进入土壤的途径主要包括工业生产废料和城市生活垃圾的堆放,农用耕作中不合理地施用含汞的肥料和农药以及灌溉等。
通过实地监测,发现欧美各国垃圾中汞含量高达2-5g/t,西安郊区200KM2 上的污水灌溉区的土壤汞含量均处于0.52-0.90Mg/kg之间。
另外,一些化学肥料的含汞量也很高,如磷肥的平均汞含量为0.25Mg/kg,这些都是重要的直接污染源。
2 土壤中汞的形态及其迁移转化机理2.1 土壤中汞的形态汞在自然界中以多种形态存在,一般来讲,汞的形态不同,产生的毒性也不同。
因此,在开展汞的污染调查中,为搞清环境中汞的污染状况,必须进行汞的形态分析。
汞是一种特殊的重金属元素,在土壤中呈三种价态:0,+1价,+2价。
汞与其它金属的不同点是在正常的Eh和pH范围内,汞能以零价存在于土壤中。
土壤中汞按化学形态可分为:金属汞、无机结合态汞、有机结合态汞。
无机态的汞主要以游离态的Hg2+和Hg+形式存在,有机化合物态的汞以短链烷基汞为主,汞与其他小分子或生物大分子以共价配合,与配体以配位或超分子形式结合所形成的状态为结合态。
或者按照另一种使用较广泛的汞的形态分类方法是按操作定义的形态进行分类,它是通过借用或修改土壤化学分析方法而得,即选用合适的试剂将不同地球化学相所结合的金属提取而分成数类,有水溶态、可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、腐殖质结合态、有机质结合态以及残渣态等。
这种分类方法通常适用于对河流悬浮物、沉积物、土壤等环境样品中汞的形态分析,有时也用于煤炭中汞的形态分析。
多相混合物中汞的形态一般分为游离态(溶解态)和颗粒态,如天然水、降水中汞的形态可分为溶解态和颗粒(吸附)态,大气中汞的形态分为气态和颗粒态。
2.2 影响土壤中汞形态的因素2.2.1 PH值的影响PH值是影响重金属汞有效性的最重要因素,因为它不仅影响重金属汞在土壤溶液中的形态,而且通过影响土壤颗粒表面交换性能而影响其有效性。
在酸性条件下,土壤对Hg2+的吸附量较大。
在pH=3-5时,随着pH的升高,Hg的氢氧化物形式的浓度也呈指数提高,同时,由于汞的氢氧化物形式比Hg-Cl形式更易被吸附, 因此,土壤中Hg2+的吸附量提高.但pH值超过5继续升高时,Hg2+的吸附量却会降低,这是因为当达到一定的pH以后,pH继续升高,OH浓度也增加,使得Hg(OH)Cl的活性比Hg(OH)2活性更高,同时土壤中的矿物高岭石、斑脱石、含水铁氧化物、二氧化硅吸附Hg2+的量也降低,因此,土壤中Hg2+的吸付量也随之降低。
2.2.2 有机质的影响最近的研究表明,土壤可溶性的有机质比固相有机质具有更多的活性点位,是土壤生态系统中一种重要的活性组分,能够充当污染物的“配位体”和“迁移载体”,使有机和无机污染物的水溶性和迁移性提高【】,土壤DOM含有大量的功能基因, 可以与土壤中的重金属通过络合和螯合作用, 形成有机-金属配合物, 提高重金属的可溶性, 同时,DOM可以通过与土壤、水体和沉积物中金属离子、氧化物、矿物和有机物之间的离子交换、吸附、氧化还原等反应,改变重金属活性, 迁移规律、生物毒性及空间分布。
DOM的形成也是影响土壤对Hg2+,吸附量的主要因素之一。
许多研究表明土壤中无机胶体吸附有机汞,而有机质则吸无机汞化合物。
Andersson[]认为在酸性土壤中(pH<4.5),吸附无机汞离子的有效物质是有机质,而在中性土壤中铁氧化物和粘土矿物的作用则更显著。
到达一定的pH以后,如果继续提高土壤的pH值,将导致土壤对Hg2+ 的吸附量少,但是减少的程度要小于未去除有机质处理的变化量。
pH=4-10时, Hg2+的吸附量随着pH的上升而减少, 这很好的证明了有机质能减少Hg2+的吸附,并且随着pH升高,作用减弱。
DOM对吸附量的影响也依赖于土壤中Hg2+ 的含量,在较低的Hg浓度下,大量的Hg可能被DOM结合,呈有机态。
Hg 含量提高会导致土壤固体吸附土壤中无机态Hg2+ 的有效性提高,由DOM引起的吸附量则相应减少。
腐殖质是土壤中常见的有机质, 它通过非生物作用(Hg2+和Hg0)的非生物还原和Hg2+的非生物甲基化和与Hg形成的大量稳定化合物而影响Hg在环境中的化学行为。
土壤中1/3的腐殖质用于离子交换,2/3形成金属化合物, 土壤中汞的形态也依赖于腐殖质的特性。
Hg和腐殖酸有很强的结合力,可能是腐殖酸中含的硫蛋白与汞结合牢固,不能被其它金属离子移动。
有机态汞与腐殖酸有很好的相关关系,而残渣态的Hg含量随腐殖酸含量提高而下降。
经过Y 射线照射处理的土壤中残渣态Hg比未经照射的多,在腐殖酸的低处理中的残留Hg2多于腐殖酸的高处理,这个结果表明微生物通过影响腐殖酸的活性从而影响土壤Hg2 的吸附。
2.2.3 氯离子的影响一般具有强亲和力的基团能与Hg2+,形成高溶解度的化合物,从而提高汞化合物的溶解度。
有研究表明, Hg2+对Cl-、OH-、NH3、F-、SO42-、NO3-有较高的稳定常数, 但F-、SO42-、NO3-在自然状况下浓度较低, 虽然Cl-、OH-在多数自然体系有较高的浓度和稳定常数, 但只有在土壤中Hg2+>107ug.g-1 时, 才会形成Hg(OH)2而Cl-对Hg而言是最易移动和最常见的结合试剂,Cl-对Hg2+有很强的亲和力,因此Cl-也是影响土壤Hg2+吸附的一个重要因子。
2.2.4土壤EH的影响土壤氧化还原电位EH也是影响重金属元素行为的关键值因子。
土壤中重金属的形态、化合价和离子浓度都会随土壤氧化还原状况的变化而变化。
进入土壤环境中的重金属,开始可能以可溶态存在于土壤溶液中, 在还原条件下,S2+可使重金属以难溶硫化物的形式沉积,或者使难溶的重金属氢氧化物转化为更难溶的硫化物;相反,在氧化条件下,铁离子和锰离子则以氧化难溶物的形式沉积。
例如,在富氧状态下,会出现Hg2+9 被氧化成Hg2+的过程。
Hg2+与S2+相遇,便迅速结合成Hg2S。
由于土壤中硫酸盐还原菌的存在,这样就促进了Hg2+,形成Hg2S 能力。
有时Hg2+甚至可以夺取FeS或者CaS中的S2-生成Hg2S。
但是Hg2S也可以和过量的S2-发生作用,生成可溶性的Hg2S2-也可以缓慢氧化成HgSO3和进一步氧化成HgSO4,使HgS能转化迁移。
总之,由于氧化还原作用的结果,使得重金属在土壤中以不同的价态存在,而价态不同,其活性与毒性也不同。
2.2.5 温度的影响土壤对重金属离子的吸附除了决定于土壤的本身性质外,还受环境因素的影响。
罗志刚等[]在研究红壤吸附汞的特征时考察了温度对吸附量的影响作用,认为温度低于25℃时,吸附量随温度升高而减少,说明土壤对汞的吸附是一个放热过程,因而升高温度对解吸有利;当温度高于25℃时,升高温度而吸附量不再减少,这是因为土壤对汞的吸附从物理过程转变为化学吸附,而这个转变温度是否为25℃还有进一步的研究。
土壤中汞的转化转化机理2.3 土壤中汞的转化机理土壤汞的存在形态很多,在一定条件下,各种形态汞之间又可以相互转化,大量实验表明,这种转化特征是与土壤质地和土壤环境紧密相关的,其中包括土壤pH、Eh、有机质含量、维生素等因素。
土壤中的无机汞有HgSO4、Hg(OH)2HgCl2和HgO,它们因溶解度相对较低,在土壤中的迁移转化能力很弱,在在土壤微生物作用下,可向甲基汞方向转化。
汞甲基化的最佳条件是梭状芽孢杆菌在Ph为4.5,Eh为50-300mv时,使Hg的转化速率比HgO 高1000倍;微生物合成甲基汞在需氧条件下都可以进行。
在需氧条件下形成甲基汞,它是脂溶性物质,可被吸收,积累而转入食物链对人体造成危害;在厌氧条件下主要形成二甲基汞,在微酸性环境中,二甲基汞又可转化为甲基汞。
3 土壤中汞的迁移途径进入土壤中的汞除了同其它重金属污染物一样,可通过土壤侵蚀和淋溶而迁移,以及供植物吸收外,还有一些特定形态的Hg(尤其是元素Hg)很容易从土壤向大气释放。