土壤中重金属汞污染及污染防治

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1、土壤中重金属汞污染及污染防治1.引言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中产生的危害。瑞典水环境的研究也表明，淡水鱼、咸水鱼和其他生物中汞化合物的含量非常高；我国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。起初我国仅注重对水体汞的研究，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，大气汞和汞的生物地球化学循环研究才逐渐成为汞污

2、染研究的热点之一，大气汞可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，一小部分在一定条件下以气态汞的形态释放到大气中，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。因此对土壤中汞污染及污染防治的研究具有非常重要的意义。2.土壤汞的环境行为2.1土壤中汞的来源19世纪以来，随着工业的发展，汞的用途越来越广，生产量急剧增加，从而使大量的汞由于人类活动而进入环境。据统计，目前全世界每年开采应用的汞量约在1×104t以上，其中绝大部分最终以三废的形

3、式进入环境。据计算，在氯碱工业中每生产1t氯，要流失100～200g汞；生产1t乙醛，需用100～300g汞，以损耗5%计，年产10×104t乙醛就有500～1500kg汞排入环境。土壤中汞的来源主要有以下几个方面：（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。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

4、/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．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．这些都是重要的直接污染源．2.2土壤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．与其他金属相比，汞的重要特点在于能以零价态存在与大气、土壤和天然水中，

5、这是因为汞具有较高的电势能，故转化为离子的倾向小于其他金属。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；按连续化学浸提分析法可将土壤中汞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．2.3土壤汞的生物有效性土壤中的汞容易与土壤矿物胶体和土壤有机质结合，形成结合态物质。一般而言，土壤汞的生物有效性属水溶交换态汞的生物活性最高，最易被植物吸收利用。影响土壤汞的生物有效性的因素有很多，其中主要有以下四个方面：（１）ＰＨ值：一般来说，在土壤ＰＨ值较低，即酸性较高

6、的土壤，有利于汞化合物的溶解，因而土壤汞的生物有效性最高。随着土壤ＰＨ值的升高，汞在土壤固相上的吸附量和吸附能力加强，最终生成沉淀，使汞的生物有效性降低。另外，在一定ＰＨ值范围内，汞与腐殖质的络合作用受土壤ＰＨ值的影响，环境条件酸性越大越利于腐殖酸结合汞的解吸释放，增高ＰＨ值可以提高腐殖质对汞的吸附容量，有利于腐殖质对土壤中汞的络合，促进络合物的稳定性。（２）有机质：在土壤有机质组成中，能与汞发生结合的主要是腐殖质。研究表明，腐殖质一方面有利于二氯化汞转化为有机结合汞，另一方面也能对大气汞起着固定作用并

7、能吸收汞蒸气形成有机结合汞，而有机结合汞可成为微生物活动中不可利用的形态，减少了微生物把离子态汞还原为元素汞的机会，阻止土壤汞的挥发。（３）Ｅｈ值：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，硫离子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。当土壤氧化还原电位Ｅｈ值较低时，由于有硫离子的产生，汞离子与之形成难溶的硫化汞而降低其有效性。（４）根际环境：根际环境由于根分泌物的存在，致

8、使其PH值、Ｅｈ值、养分状况、微生物等有异于土体，因而重金属在根际环境中有其特殊的化学行为。大量研究表明，根际活动能活化根际中的重金属，促进其生物有效性，根系分泌物能降低根际ＰＨ值，增强土壤微生物的活性。另外重金属在根际环境和非根际环境中的主要形态不同，在非根际中以几种可迁移的化学形态存在，而在根际沉积物中，它们主要分布于残渣态中。2.4汞在土壤中的迁移和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，这