土壤重金属污染的危害

土壤重金属污染的危害 土壤重金属污染 重金属是指比重等于或大于5.0的金属，如Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等；As是一种准金属，但由于其化学性质和环境行为与重金属多有相似之处，故在讨论重金属时往往包括砷，有的则直接将其包括在重金属范围内。 土壤重金属污染是指人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于原有含量，并造成生态环境恶化的现象。环境污染方面所指的重金属主要是对农作物和人畜生物显毒性的Hg、Cd、Pb、Cr，以及类金属As，还包括具有毒性的Zn、Cu、Co、Ni、Sn、V等污染物，后者在常量下对作物和人体是营养元素，过量时则出现危害。重金属在环境中的行为特性及归宿，是环境化学研究的前沿领域。重金属进入环境对生物个体、种群产生影响，进而对生态系统产生不良的生态效应。 土壤重金属污染的危害 在自然情况下，土壤中的重金属主要来源于母岩和残落的生物物质，一般情况下含量比较低，不会对人体及生态系统造成危害。认为活动作用才是造成土壤遭受重金属污染的重要原因。在金属矿床开发、城市化建设、固体废弃物堆积以及为提高农业生产而施用化肥、农药、污泥和污水灌溉过程中，都可以使重金属在土壤中大量积累。人类工农生产活动中，重金属在人类生产和生活中得到广泛应用，使环境中形成各种各样的重金属污染源，采矿提炼是向环境中释放重金属的最重要污染源；工业生产如化工、印染、陶瓷、涂料、造纸、制革、医碱、炼油等都存在程度不等的重金属污染。另外，人类活动：如工业和城市“三废”排放，包括污水灌溉和污泥施用，乡镇企业“三废”排放，大气飘尘，农药，农膜和肥料的长期不合理使用，以及中国低下的石油利用方式和缺乏污染防治等，也成了重金属的主要释放源。 汞 土壤中汞的存在形态有无机态与有机态，并在一定的条件下互相转化。无机汞有ＨgＳＯ4、Ｈg（ＯＨ）2、ＨgＣl2、ＨgＯ， 它们因溶解度低，在土壤中迁移转化能力很弱，但在土壤微生物作用下，汞可向甲基化方向转化。在好氧条件下主要形成脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收、积累，而转入食物链造成对人体的危害；在厌氧条件下，主要形成二甲基汞，在微酸性环境下，二甲基汞可转化为甲基汞。 汞对植物的危害因作物的种类和生育而异。汞在一定浓度下使作物减产，在较高浓度下甚至使作物死亡。 镉 土壤中镉的存在形态也很多，大致可分为水溶性镉和非水溶性镉两大类。 镉对农业最大的威胁是产生“镉米”、“镉菜”，进入人体后使人得骨痛病。另外，镉会损伤肾小管，出现糖尿病，还有镉引起血压升高，出现心血管病，甚至还有致癌、致畸的报道。 铅 进入土壤中的铅在土壤中易与有机物结合，极不易溶解，土壤铅大多发现在土层，表土铅在土壤中几乎不向下移动。 铅对植物的危害表现为叶绿素下降，阻碍植物的呼吸及光合作用。谷类作物吸铅量较大，但多数集中在根部，茎秆次之，籽实中较少。因此铅污染的土壤所生产的禾谷类茎秆不宜作饲料。 铅对动物的危害则是累积中毒。人体中铅能与多种酶结合从而干扰有机体多方面的生理活动，导致对全身器官产生危害。 铬  植物吸收铬约９５％留在根部。据研究，低浓度的Ｃr6+能提高植物体内酶活性与葡萄糖含量，高浓度时则阻碍水分和营养向上部输送，并破坏代谢作用。  铬对人体与动物也是有利有弊。人体中含铬过低会产生食欲减退症状。但饮水中超标４００倍时，会发生口角糜烂、腹泻、消化紊乱等症状。 砷  土壤中砷大部分为胶体吸收或和有机物络合――螯合或和磷一样与土壤中铁、铝、钙离子相结合，形成难溶化合物，或与铁、铝等氢氧化物发生共沉淀。  ＰＨ和Ｅh值影响土壤对砷的吸附。ＰＨ值高土壤砷吸附量减少而水溶性砷增加；土壤的氧化条件下，大部是砷酸，砷酸易被胶体吸附，而增加土壤固砷量。 随Ｅh降低，砷酸转化为亚砷酸，可促进砷的可溶性，增加砷害。 砷对植物危害的最初症状是叶片卷曲枯萎，进一步是根系发育受阻，最后是植物根、茎、叶全部枯死。一般认为亚砷酸盐对作物的危害性比砷酸盐类高3倍以上。为了有效地防止砷的污染及危害，提高土壤氧化-还原电位值的措施以减少低价砷酸盐的形成，降低其活性是非常必要的。 砷对人体危害很大，它能使红血球溶解，破坏正常生理功能，甚至致癌等 土壤重金属污染的特点 1. 形态多变 2. 金属有机态毒性大于无机态 3. 价态不同毒性不同 4. 金属羰基化合物常剧毒 5. 迁移化形式多 6. 物理化学行为多具可逆性，属于缓冲型污染 7. 产生毒性效应的浓度范围低 8. 微生物不能降解，反而会毒害微生物或者使之有机化，增强毒性 9. 对人体的毒性是积累的 10. 重金属元素一方面由于化学性质不甚活泼，迁移能力低，另一方面受耕层土壤有机、无机组分吸附、缔合也限制了它们的移动能力，因此重金属无论是生物必需与否，在土壤中含量超过其容量水平都会引起生物毒性。有学者通过镉对砖红壤微生物的影响研究，指出镉与微生物的显著相关性，且水田与旱地土壤不同，水田土壤中的细菌数量与土壤添加镉浓度呈显著至极显著的负相关，而旱地土壤则以真菌数量与其呈显著的负相关。也有学者则指出重金属对微生物的影响不仅仅表现在降低微生物的种群密度上，它还能引起细菌群体丧失部分降解能力。重金属对植物的毒性研究则相当多，一般认为，作物受害程度和体内重金属含量并不与土壤中该元素总浓度相关，而与该元素在土壤中某种形态的含量相关性甚佳，我们通常称之为有效态。 重金属的土壤化学行为 1土壤氧化-还原条件与重金属的迁移转化 ； 2土壤酸碱度与重金属迁移转化； 3土壤胶体的吸附作用与重金属迁移转化 ； 4土壤中重金属的络合－螯合作用 、 5土壤微生物对重金属的固定和活化 、 6土壤根际的富集和降毒 （根际氧化还原屏障形成 、根际pH屏障形成 、根系分泌物的络合作用 ） 重金属污染土壤，农产品质量下降。土壤中的污染物会通过各种食物链，经过逐级生物富集对人体健康产生危害。它可以通过食物链对人体健康产生直接危害，还可以通过影响水体和大气环境质量间接对人类健康造成威胁。更值得注意的是许多低浓度有毒污染物属环境激素类物质，其影响是缓慢和长期的，可能长达数十年乃至数代人。 可见土壤污染的最终受害者是人类，重金属对土壤的持续污染以及土壤中污染物的长期存在，必将对人类生命安全构成巨大的、严重的、潜在的威胁。