土壤中五種重金屬元素的污染及危害評價

王玉梅

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

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有金屬汞、無機態與有機態，并在一定條件下相互轉化。在正常Eh和pH范圍內，汞能以零價狀態存在是土壤中汞的重要特點。汞化合物在土壤中先轉化為金屬汞或甲基汞后才能被植物吸收。無機汞有HgSO4、Hg（OH）2、Hg2Cl2、HgO，它們溶解度低，但在土壤微生物作用下，轉化為具有劇烈毒性的甲基汞。植物吸收和累積與汞的形態有關，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累積，還會對植物產生毒害，引起植物汞中毒，嚴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，當重復接觸汞后，就會引起腎臟損害。

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，土壤中的鎘的形態可劃分為可給態和代換態，它們易于遷移轉化，而且能被植物吸收，不溶態鎘在土壤中累積，不易被植物吸收，但隨環境條件的改變二者可互相轉化。土壤對鎘有很強的吸著力，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。土壤中過量的鎘會對植物的生長發育產生明顯的危害，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作物則會得骨痛病。另外，鎘會損傷腎小管，出現糖尿病，鎘還會造成肺部損害、心血管損害、甚至還有致癌、致畸、致突變的報道。

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，飄落在公路兩側數百米范圍內的土壤中。一般進入土壤中的鉛易與有機物結合，不易溶解，土壤鉛大多發現在表土層，表土鉛在土壤中幾乎不向下移動。植物吸收的鉛主要累積在根部，鉛對植物的危害表現為葉綠素下降。阻礙植物的呼吸及光合作用。谷類作物吸鉛量較大，但多數集中在根部，莖稈次之，籽實較少。因此，鉛污染的土壤所生產的禾谷類莖稈不易作飼料。鉛對動物的危害則是積累中毒。鉛是作用于人體各個系統和器官的毒物，能與體內的一系列蛋白質、酶和氨基酸內的官能團絡合，干擾機體多方面的生化和生理活動，導致對全身器官產生危害。

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態：Cr6+和Cr3+。土壤中主要以三價鉻化合物存在，當它們進入土壤后，90%以上迅速被土壤吸附固定，在土壤中難以再遷移。Cr6+很穩定，毒性大。實驗已證明，在pH6.15—8.15的條件下，土壤的三價鉻能被氧化為六價鉻，三價鉻轉化成六價鉻的潛在危害不容忽視。植物對鉻的吸收95%蓄積于根部。據研究，低濃度Cr6+能提高植物體內酶活性與葡萄糖含量，高濃度時，則阻礙水分和營養向上部輸送， 并破壞代謝作用。鉻對人體與動物也是有利有弊。人體含鉻過低會產生食欲減退等癥狀。而Cr6+具有強氧化作用，對人體主要是慢性危害，長期作用可引起肺硬化、肺氣腫、支氣管擴張，甚至引發癌癥。

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性。土壤中砷的形態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物絡合，或與土壤中鐵、鋁、鈣離子相結合，形成難溶化合物，或與鐵、鋁等氫氧化物發生共沉。砷可通過植物根系及葉片的吸收并轉移至體內各部分， 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律。砷對植物危害的最初癥狀是葉片卷曲枯萎，進一步是根系發育受阻，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從源頭抓起，控制污染源。

（作者單位：150070 哈爾濱市農產品質量安全檢驗檢測中心）endprint