土壤中五種重金屬元素的污染及危害評(píng)價(jià)

王玉梅

土壤中重金屬一方面來自土壤母質(zhì)本身，不同母質(zhì)、母巖形成的土壤其重金屬含量存在較大差異；另一方面，由于人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，使各類重金屬進(jìn)入環(huán)境，污染大氣、水體、土壤。土壤中的Hg、Cd、Pb、Cr、As等污染日益嚴(yán)重，由于重金屬元素與生物大分子的結(jié)合能力主要取決于金屬元素的化學(xué)形態(tài)，因此同一金屬元素的化學(xué)形態(tài)可以產(chǎn)生不同的生物效應(yīng)。研究土壤環(huán)境中重金屬污染的來源及危害有利于開展土壤環(huán)境治理工作。

汞的地殼豐度為0.05mg/kg。土壤中的汞污染主要來自于污染灌溉、燃煤、汞冶煉廠和汞制劑廠的排放。土壤中重金屬汞的存在形態(tài)有金屬汞、無機(jī)態(tài)與有機(jī)態(tài)，并在一定條件下相互轉(zhuǎn)化。在正常Eh和pH范圍內(nèi)，汞能以零價(jià)狀態(tài)存在是土壤中汞的重要特點(diǎn)。汞化合物在土壤中先轉(zhuǎn)化為金屬汞或甲基汞后才能被植物吸收。無機(jī)汞有HgSO4、Hg（OH）2、Hg2Cl2、HgO，它們?nèi)芙舛鹊?，但在土壤微生物作用下，轉(zhuǎn)化為具有劇烈毒性的甲基汞。植物吸收和累積與汞的形態(tài)有關(guān)，其順序是：氯化甲基汞>氯化乙基汞>醋酸苯汞>氯化汞>氧化汞>硫化汞。不同植物對汞吸收能力是：針葉植物>落葉植物；水稻>玉米>高果>小麥；葉菜類>根菜類>果菜類。汞不但能在植物體內(nèi)累積，還會(huì)對植物產(chǎn)生毒害，引起植物汞中毒，嚴(yán)重情況下引起葉子和幼蕾掉落。汞化合物侵入人體，被血液吸收后可迅速彌散到全身各器官，當(dāng)重復(fù)接觸汞后，就會(huì)引起腎臟損害。

鎘的地殼豐度為0.11mg/kg。鎘主要來源于鎘礦、冶煉廠、工業(yè)廢水。鎘被土壤吸附，一般在0-15cm的土壤層累積，15cm以下含量顯著減少。土壤中的鎘以CdCO3、Cd（PO4）2、及Cd（OH）2的形態(tài)存在，其中以CdCO3為主，尤其是在pH>7的石灰性土壤中，土壤中的鎘的形態(tài)可劃分為可給態(tài)和代換態(tài)，它們易于遷移轉(zhuǎn)化，而且能被植物吸收，不溶態(tài)鎘在土壤中累積，不易被植物吸收，但隨環(huán)境條件的改變二者可互相轉(zhuǎn)化。土壤對鎘有很強(qiáng)的吸著力，鎘是植物體不需要的元素，但許多植物均能從水中和土壤中攝取鎘。鎘在植物各部分分布基本上是：根>葉>枝的干皮>花、果、籽粒。水稻研究表明同樣規(guī)律，即主要在根部累積，為總量的82.15%，地上部分僅占17.15%，其順序：為根>莖葉>稻米>糙米。土壤中過量的鎘會(huì)對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生明顯的危害，致使生長緩慢，植株矮小，根系受到抑制，“鎘米、鎘菜”，人食用這種被鎘污染的農(nóng)作物則會(huì)得骨痛病。另外，鎘會(huì)損傷腎小管，出現(xiàn)糖尿病，鎘還會(huì)造成肺部損害、心血管損害、甚至還有致癌、致畸、致突變的報(bào)道。

鉛是土壤污染較普遍的元素，鉛的地殼豐度為14mg/kg。污染源主要來自汽油里添加抗爆劑烷基鉛，汽油燃燒后的尾氣中含大量鉛，飄落在公路兩側(cè)數(shù)百米范圍內(nèi)的土壤中。一般進(jìn)入土壤中的鉛易與有機(jī)物結(jié)合，不易溶解，土壤鉛大多發(fā)現(xiàn)在表土層，表土鉛在土壤中幾乎不向下移動(dòng)。植物吸收的鉛主要累積在根部，鉛對植物的危害表現(xiàn)為葉綠素下降。阻礙植物的呼吸及光合作用。谷類作物吸鉛量較大，但多數(shù)集中在根部，莖稈次之，籽實(shí)較少。因此，鉛污染的土壤所生產(chǎn)的禾谷類莖稈不易作飼料。鉛對動(dòng)物的危害則是積累中毒。鉛是作用于人體各個(gè)系統(tǒng)和器官的毒物，能與體內(nèi)的一系列蛋白質(zhì)、酶和氨基酸內(nèi)的官能團(tuán)絡(luò)合，干擾機(jī)體多方面的生化和生理活動(dòng)，導(dǎo)致對全身器官產(chǎn)生危害。

鉻的地殼豐度為0.01mg/kg。它的污染源主要是鉻電鍍、制革廢水、鉻渣等。鉻在土壤中主要有兩種價(jià)態(tài)：Cr6+和Cr3+。土壤中主要以三價(jià)鉻化合物存在，當(dāng)它們進(jìn)入土壤后，90%以上迅速被土壤吸附固定，在土壤中難以再遷移。Cr6+很穩(wěn)定，毒性大。實(shí)驗(yàn)已證明，在pH6.15—8.15的條件下，土壤的三價(jià)鉻能被氧化為六價(jià)鉻，三價(jià)鉻轉(zhuǎn)化成六價(jià)鉻的潛在危害不容忽視。植物對鉻的吸收95%蓄積于根部。據(jù)研究，低濃度Cr6+能提高植物體內(nèi)酶活性與葡萄糖含量，高濃度時(shí)，則阻礙水分和營養(yǎng)向上部輸送， 并破壞代謝作用。鉻對人體與動(dòng)物也是有利有弊。人體含鉻過低會(huì)產(chǎn)生食欲減退等癥狀。而Cr6+具有強(qiáng)氧化作用，對人體主要是慢性危害，長期作用可引起肺硬化、肺氣腫、支氣管擴(kuò)張，甚至引發(fā)癌癥。

砷的地殼豐度為1.8mg/kg。土壤砷污染主要來自大氣降塵、尾礦與含砷農(nóng)藥，燃煤是大氣中砷的主要來源。通常砷集中在表土層10cm左右， 只有在某些情況下可淋洗至較深土層，如施磷肥可稍增加砷的移動(dòng)性。土壤中砷的形態(tài)按植物吸收的難易劃分，一般可分為水溶性砷、吸附性砷和難溶性砷。土壤中砷大部分為膠體吸收或和有機(jī)物絡(luò)合，或與土壤中鐵、鋁、鈣離子相結(jié)合，形成難溶化合物，或與鐵、鋁等氫氧化物發(fā)生共沉。砷可通過植物根系及葉片的吸收并轉(zhuǎn)移至體內(nèi)各部分， 砷主要集中在生長旺盛器官。作物根莖葉、籽粒含砷量差異很大，如水稻含砷量分布順序是稻根>莖葉>谷殼>糙米，呈自下而上遞降變化規(guī)律。砷對植物危害的最初癥狀是葉片卷曲枯萎，進(jìn)一步是根系發(fā)育受阻，最后是植物根、莖、葉全部枯死。砷對人體危害很大，在體內(nèi)有明顯的蓄積性，它能使紅血球溶解，破壞正常的生理功能，并具有遺傳性、致癌性和致畸性等。

綜上所訴土壤中重金屬的治理尤為重要，治理土壤重金屬污染首先應(yīng)從源頭抓起，控制污染源。

（作者單位：150070 哈爾濱市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測中心）endprint