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含有汞、镉、铬、铅及砷等生物毒性显著的重金属元素及其化合物对环境的污染。
重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中,但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多,造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤中,引起严重的环境污染。
以各种化学状态或化学形态存在的重金属,在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移,造成危害。
如随废水排出的重金属,即使浓度小,也可在藻类和底泥中积累,被鱼和贝的体表吸附,产生食物链浓缩,从而造成公害。
如日本的水俣病,就是因为烧碱制造工业排放的废水中含有汞,在经生物作用变成有机汞后造成的;
又如痛痛病,是由炼锌工业和镉电镀工业所排放的镉所致。
汽车尾气排放的铅经大气扩散等过程进入环境中,造成目前地表铅的浓度已有显著提高,致使近代人体内铅的吸收量比原始人增加了约100倍,损害了人体健康。
1.2污染来源:
土壤中镉的背景值含量范围为0.01~2mg/kg,中值为0.35mg/kg,我国土壤的背景值平均为0.097mg/kg,略低于日本和英国。
我国各区域的背景总体分布为:
西部地区﹥中部地区﹥东部地区;
北方地区﹥南方地区。
虽然各地区镉背景值有较大差异,但一般情况下土壤中自然存在的镉不至于对人类造成危害,造成危害的土壤镉大都是人为因素引入的。
土壤中的镉污染主要是随着采矿、冶炼和电镀工业的不断发展而积累的。
归纳起来污染途径有3个方面。
①大气沉降。
工业废气中的镉伴随着粉尘随风扩散至工厂周围,经过雨淋和自然沉降进入土壤中。
当土壤中镉含量超过一定范围时,就造成了污染。
②污水灌溉。
采矿废水和电镀、碱性电池工业废水及城市居民用水如未经处理或处理不达标,镉随着污水灌溉进入土壤。
③施肥不当。
施用含镉元素的化肥或施肥不妥以及长期施肥、大量施肥,都会对加深土壤对镉的沉积。
韩晓日等研究发现,长期使用磷肥和高量有机肥会增加土壤镉的含量,0~20cm土层镉含量高于20~40cm和40~60cm土层。
1.3我国农田土壤镉污染现状
土壤作为开放的缓冲动力学体系,在与周围的环境进行物质和能量的交换过程中,不可避免的会有外源镉进入这个体系。
我国有关农田土壤镉污染的调查工作开始于20世纪70年代中后期,至今未见镉污染总体状况的资料报道,据1980年中国农业环境报告,我国农田土壤中镉污染面积为9333hm2,2003年有报道认为我国镉污染耕地面积为1.33万公顷,并有11处污灌区土壤镉含量达到了生产“镉米”的程度,每年生产“镉米”5万吨,这一数据至今仍作为评估我国农田土壤镉污染现状的主要依据。
从近年发表的有关研究报道来看,全国各地普遍存在不同程度的镉污染问题。
据报道,在1992年时全国已经有不少地区出现生产“镉米”的现象,仅沈阳市张士灌区在用污水灌溉20多年后,被污染的耕地已多达2533hm2。
致使农产品遭受严重的镉污染,其中严重污染面积占13%,稻米中镉的浓度高达0.4~1.0mg/kg(已超过诱发“痛痛病”的平均镉浓度),稻田土壤含镉5~7mg/kg;
江西省大余县农田土壤镉污染面积达5500hm2,严重污染面积占12%;
广西某矿区生产的稻米中镉浓度严重超标,当地居民长期食用这种“镉米”后已经开始出现“痛痛病”的症状,经过骨骼透视后确定,已经达到“痛痛病”的第三个阶段。
另外土壤中的作物受镉污染导致“镉米”的地区还有:
上海川沙、广东广州和韶关、广西阳朔、湖南衡阳等。
表1为我国部分污染区农田土壤和稻米(小麦)中镉的含量状况
土壤稻米
地区最大值平均值最大值平均值
辽宁沈阳
145
4.47
3.70
1.09
甘肃兰州
44.7
9.69
2.67
0.72
河北行唐
64.9
1.55
0.87
-
浙江
40.2
6.69
3.46
1.17
上海川沙
130
4.80
0.58
四川会理
105
18.6
1.90
0.40
江西赣州
30.0
2.46
7.39
1.33
江西大余
5.05
1.49
4.75
1.00
湖南安化
89.1
11.9
9.36
1.57
湖南株洲
34.4
8.30
3.50
1.12
湖南衡东
45.0
26.9
2.52
1.23
湖南常宁
51.3
15.1
13.69
1.35
广东广州
228
6.67
4.70
0.80
广西灵川
40.8
21.9
2.60
1.29
云南
20.5
1.52
1.84
从表1中不难看出,这些地方受镉污染的程度已相当严重。
1.4我国农田土壤镉污染的原因分析
导致土壤出现镉污染的原因有很多,主要分为两类:
自然原因和人为原因,其中主要的还是来源于人类的社会活动,例如:
化石燃料的燃烧和金属冶炼过程中排入大气中的镉的沉降,这中污染方式一般在城郊区对农田土壤镉污染的贡献率较大,同时由于受纳了工业和生活污水以及含镉的大气沉降物之后引起水体镉污染,被污染的水体可能通过渗流、灌溉、疏浚作业及生物迁移之后造成土壤的污染。
此外,固体废弃物的不合理处置及含镉农用化学品的使用也是导致农田土壤镉污染的一个重要原因。
具体到我国农田土壤出现镉污染的一个非常重要的原因则是污水灌溉。
从近些年来的相关调查研究报告来看,我国农田土壤镉污染多数是由于引用工业污水灌溉造成的,据1993年中国环境状况公报,全国工业废水的排放量为219.5亿吨,污水灌溉农田的面积330万公顷,平均污灌农田年接纳工业污水6645t/hm2,其中无疑有镉污染问题。
根据有关部门的调查统计,目前我国工业企业年排放的未经处理的污水达300~400亿吨,用这些工业污水灌溉农田的面积占污灌总面积的45%,造成严重的重金属污染,尤其是汞和镉的污染,全国因污灌引起镉污染的农田面积为3892hm2,其中沈阳张士灌区有1067hm2的土壤平均含镉3~7mg/kg,最高达9.38mg/kg,在重污染区表层土壤镉含量可高出底层50~1380倍,15cm以下接近本底值。
由此可见,我国污水灌溉是农田土壤出现镉污染的主要原因。
1.5铅污染的来源:
随着社会的发展及需求,铅的冶炼、熔化、加工、铸造等工业更加繁荣,以蓄电池为主,包括铅包电线、铅管板、软焊条、颜料、涂料、化学试剂、药品以至化妆品等含铅物品,都被广泛应用,由此引起的铅污染应当得到重视与关注。
铅污染源大致来自下几个方面。
1,工业污染:
引起环境铅污染的主要工业行业有蓄电池制造业、金属冶炼业、印刷业、造船及拆船业、机械制造业等。
我国的工业性铅污染远较传统工业国家严重,是造成铅中毒的主要原因之一。
2.含铅汽油的废气污染:
传统汽油生产工艺中以四乙基铅作为防爆剂。
这种汽油燃烧后从尾气中排出铅粒子,三分之一大颗粒铅迅速沉降于道路两旁数公里区域内的地面上(土壤和作物中)其余三分之二则以气溶胶状态悬浮在大气中,然后随呼吸进入人体。
含铅汽油与铅中毒的关系已相当明确。
3.铅作业工人对家庭的污染:
据对国内一家大型铅工业企业的工人进行问卷调查,发现83%的职工违反规定,下班后将工作服穿回家,80%的工人下班后无立即洗澡的习惯。
因此极易将工作场所的铅尘带到家中,污染家庭环境。
4.学习用品和玩具:
儿童在一天中有相当多的时间与玩具和学习用品接触。
年幼儿童常有吸吮手指和玩具的行为,年长儿童在紧张时或情绪变化时也会啃咬手指及学习用品等。
目前,国内市场上供应的儿童学习用品和用具表面多数涂有油漆,而油漆中含有一定量的铅。
5.其他:
爆米花是儿童喜爱的食品,由于爆米花机的机身是由含铅合金制成,使爆米花中含有较多量的铅;
皮蛋(松花蛋)的传统制作工艺以氧化铅作为食品添加剂,故皮蛋中也含有较高的铅;
目前许多家庭仍以煤及煤制品作为家庭主要燃料,尤其在严寒的北方和产煤地区尤为普遍。
1.6铅污染现状:
铅污染状况
环境中的铅是造成铅中毒的根本原因。
主要来源:
食品污染爆米花(炉膛是含铅的生铁制成)、皮蛋(制作过程中要加氧化铅)、水果(杀虫剂中含铅)等食品,都可能有铅污染。
由于铅的毒性持久,半衰期长达14年,因此人体中的铅浓度通常是环境中的5倍。
大气中的铅我国大气环境中铅高达5500万吨。
含铅气体一方面产生于火山、海啸、森林火灾等自然因素,最为主
要的是来自于工业和交通等方面的污染,如含铅汽油燃烧后,有85%的铅排入大气,每辆汽车每年往大气中排铅达2kg。
环境媒介中的铅地球上每年会产生40万吨铅尘,可通过呼吸进入人体;
土壤是自然界中铅的最大储存库,这些
铅会沉积到谷物和蔬菜当中,造成污染;
当人们每日清晨第一次打开水龙头放出的水,也含有隔夜沉积在生铁水龙头中的铅;
另外,以含铅油彩器皿储存的食物、铅制焊锡制作的食品罐头中也都会有铅存留。
油漆中的铅污染可以说目前在家装和家具的涂料中都含有铅的成分,调查已经证实,居住在经过装修居室中的
人群,血铅含量明显偏高。
学习用品和玩具中的铅污染儿童玩具和学习用品的铅含量普遍较高。
有报告表明,%种玩具表面中含的可溶性铅已超过国际最高允许量(250mg/kg),6类铅笔超标,含量
最高超标4.12倍。
课桌椅的油漆层、教科书的彩色封面、彩
色蜡笔等都有铅污染。
2.镉污染和铅污染的危害
2.1镉污染危害:
2.1.1对植物的危害土壤中镉的存在形态很多,大致可分为水溶性镉和非水溶性镉2大类。
其络合态和离子态的水溶性镉能为作物所吸收,对生物危害大;
而非水溶性镉不易迁移和难以被植物吸收,但随着条件的改变,二者可互相转化。
环境中的镉不是植物生长的必需元素,而是一种潜在性的有毒重金属元素。
土壤中的镉离子由植物根部吸收,少量运至上部。
据研究,镉在植物中各部位的分布情况基本上为根﹥叶﹥茎﹥花、果、籽粒。
镉在植物组织中含量达到1mg/kg时,就对某些植物产生毒害,
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