鉈的環境地球化學分析研究及鉈污染的防治對策探討

孫藝嘉

【摘 要】在環境中，鉈以各種各樣的形式存在。基于這種認識，本文對鉈的環境地球化學性質展開了分析，了解鉈的環境分布情況和轉移規律。在此基礎上，結合鉈污染帶來的危害，從污染調查、整治等方面提出了鉈污染的防治對策，希望為關注這一話題的人們提供參考。

【關鍵詞】鉈;環境地球化學分析;污染防治

中圖分類號： X142 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）10-0095-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.10.039

0 引言

作為典型稀有分散元素，實際上鉈的地球化學參數與鉀、硫等元素接近，使得其擁有多重地球化學特性，廣泛存在于環境中，容易引發鉈污染問題。因此，需要加強鉈的環境地球化學分析研究，從而提出有效的鉈污染防治對策，繼而加強對地球生態環境的保護。

1 鉈的環境地球化學分析研究

1.1 鉈在環境中的分布

在現實生活中，鉈存在于礦物巖石、水體、土壤、大氣等各種環境介質中。作為親石元素，鉈在地球化學性質方面將以氧化物或氫化物形式存在于礦床氧化帶或沉積的錳礦物中，以次配位1價離子形式賦存在鉀長石和云母中。同時，鉈也具有親硫特性，以微量元素形式存在于含硫酸鹽礦床和硫鹽類礦物中，在各種礦物巖石中擁有不同質量分數分布。比如在沉積巖中，存在于不同巖層中的鉈的質量分數也并不相同，在粘土巖中質量分數最多，在砂巖中則最少。在巖漿巖中，呈現出由自超基性巖→酸性巖→堿性巖逐漸增加的趨勢。在大氣中，鉈也會以一定形式存在。比如在火山活動或人為冶煉活動中，鉈將以氣態形式存在。出現這一情況，主要是由于鉈的化合物具有高揮發性。所以大氣中鉈的存在，主要是由于大量含鉈礦物的冶煉和燃燒。目前，歐洲大氣環境中鉈的平均濃度達0.06ng/m3，大西洋上空鉈濃度則不超過0.02ng/m3[1]。除了在大氣中，水體中也含有鉈。在自然礦化和采礦期間，水地球化學性質將出現差異。實際上，鉈在天然水體中的含量較低，在湖水、河水、海水等不同水體中也存在濃度差異。比如在河水中，鉈的質量分數在0.006-0.715μg/L范圍內，溪流中鉈質量分數在0.001-0.38μg/L之間。但在硫化物礦化區水體和工業廢水中，鉈通常具有較高質量濃度。此外，鉈廣泛的存在于土壤中，含量分布有較大差異。在未受污染的土壤中，通常鉈的質量分數在0.01-3.0mg/kg范圍內，多數不超過1mg/kg。在不同性質土壤中，鉈的質量分數也存在差異，與土壤pH、腐殖質等各種因素密切相關。另外，整體上鉈在土壤中的質量分數呈現出由南到北和由東向西隨著緯度變化而降低的變化態勢。

1.2 鉈在環境中的轉移

在環境中，鉈將在不同介質之間發生轉移。比如礦物巖石中的鉈會在此生氧化作用下得到釋放，從而進入到地下水、周圍土壤等環境介質中。通過對富鉈堿性火山巖風化這一地球化學行為展開研究，人們發現鉈在風化期間將被活化，在pH<3的條件下容易發生遷移，在流體中具有較高的溶解性。在礦山開采期間，鉈則將以有機配合物的形式快速向地表環境遷移。在大氣中，鉈可以伴隨著大氣流完成長距離遷移，也能伴隨著降雨、降雪等大氣現象進入到土壤、植物和表層水中。因為在大氣中，粒徑不超出2μm的物質可以長時間駐留。進入到大氣后，鉈會以化合物形式存在，伴隨著大氣的干、濕沉降進入土壤和水土，也可以吸入粒子方式進入人體。在水體中，鉈存在1價離子和3價離子兩種氧化狀態，前者具有較強水溶性，只能在極強堿性或氧化條件下存在，因此鉈在水體中多以3價離子形式遷移，可以隨著顆粒物沉降在水系沉積物中積淀，也可以隨著水體流動遠距離遷移，被植物或人體吸收。在土壤中，鉈以水溶態、有機質結合態等形式存在，前者能夠直接被植物吸收，隨淋溶液遷移，后者遷移能力有限，通常向地下水或深層土壤遷移。對于植物來講，通過吸收作用，可以從土壤、水體和大氣中進行鉈的吸收，所以植物中鉈質量分數大小與所處環境有關，在未受污染環境中的植物鉈的質量分數在0.01-0.25mg/kg范圍內，但在污染環境中則會明顯升高[2]。而不同植物對鉈的吸收能力不同，所以也存在一定差異，如喬木更容易吸收鉈，但野生草本植物中鉈的質量分數通常較低。動物和人類通過土壤較難進行鉈的吸收，但是通過食物、水體及大氣卻能吸收一定量的鉈。大氣中鉈向動物和人體進行轉移，主要通過皮膚接觸、煙霧吸入等方式。而動物和人體不同組織器官對鉈的親和力并不相同，相比較而言腎中鉈的質量分數較高，其次心臟也較容易受到鉈攻擊。

2 鉈污染的危害及防治對策探討

2.1 鉈污染的危害

鉈作為劇毒元素，在生態環境中廣泛存在將造成鉈污染的發生，繼而給動植物和人類帶來危害。在植物中，鉈和將鉀將發生相互拮抗作用，一旦植物體內鉀被鉈取代，將導致植物中毒。所以在鉈污染的土壤中，農作物會出現產量下降的情況，如小麥會出現葉子發黃、長勢低矮等問題，而甜菜等種子甚至會停止生長。對于動物來講，食用鉈含量較大的植物，將導致動物出現鉈中毒問題，繼而造成動物患病甚至死亡。在小白鼠的鉈中毒組織病理學研究中，對鉈中毒的小白鼠進行觀察可以發現，其腎臟中富積大量鉈，造成腎細胞壞死，肌氨酸酐濃度過高，出現活動遲緩等問題。對于人類來講，鉈則為強烈神經毒物。對于70公斤成人來講，鉈最小致死量在0.7-1.1μg之間。成人每天最高允許攝入鉈不能超過2μg，正常攝入量在0.056μg范圍內，接近最高攝入量就有可能引發鉈中毒[3]。發生急性鉈中毒，多為人口服鉈鹽或皮膚接觸超量鉈，將導致人體發生神經系統癥狀、脫發等情況，嚴重損害人的心臟、肝臟等器官。發生慢性鉈中毒，早期難以診斷。比如在鉈礦區、燃含鉈煤等條件下，經過空氣、食物和水，鉈會進入人體，并在人體中蓄積，早期容易忽視，后期會出現視力下降、神經損害等情況，可能引起畸變，造成人死亡。

2.2 鉈污染的防治

2.2.1 加強鉈污染調查

鉈污染的發生與自然作用和鉈資源開發利用有關，所以在典型鉈礦化區會出現生態環境遭受嚴重鉈污染的問題，導致區域土壤等介質中鉈含量過高，區域或附近動植物和人出現慢性中毒問題。從以往礦床開采歷史來看，在云南南華砷鉈礦區等多個地區，就出現了鉈污染問題。結合這一特點，在鉈污染防治方面需要對典型地區進行鉈污染調查，確定從事含鉈礦開采、含鉈煤燃燒、含鉈礦冶煉等生產活動的地區是否發生鉈污染。在實踐調查期間，可以對區域工業廢水、礦山廢水和區域干支流進行沿線調查，確定當地水環境鉈污染情況，也可以對重點片區進行土壤污染調查和大氣污染調查，從而及時發現地區發生的鉈污染，繼而采取有效措施進行鉈污染治理和防控。

2.2.2 重視鉈污染整治

鉈污染一旦發生，其毒性富集時間和在環境中的循環時間能夠達到30年，所以屬于嚴重的環境污染源，需要加強整治，以便使環境取得可持續發展。結合鉈污染的行業分布特性，可以對鉈污染集中的行業進行重點整治，采用ICP-MS法對行業“三廢”進行監測，確定行業企業排污情況。通過加強對各行業鉈排放源、工藝和濃度等各方面的把控，能夠采取有效的整治措施，使鉈污染得到有效控制。比如針對鉈礦床開采和選礦等作業，可以嚴格進行過程控制，避免含鉈廢石進入水體，實現工業廢水集中處理，確保廢水能夠達到排放標準。同時，應當要求含鉈礦業企業遠離人口密集地區。針對發電廠、冶煉廠等將產生含鉈廢氣的企業，應按照要求完成鉈過濾和回收裝置的安裝，確保煙塵中鉈的含量能夠得到降低，禁止含鉈煙氣直接進入大氣。針對鉈高背景值區域，需要開展普查，加強裸露地表釋放鉈的潛力評價，判斷鉈向其他環境介質轉移的潛力。使工程建設遠離這些地區，可以避免鉈快速轉移[4]。針對需要接觸含鉈物質的人員，需要加強勞動保護，通過定期體檢避免人員發生慢性鉈中毒。針對土壤和水體發生的鉈污染，可以通過在水體中加入二氧化錳等吸附劑實現污染的物理治理，也可以加入氧化劑等添加劑將1價鉈轉變為3價鉈，實現鉈污染的化學治理，促使鉈的活動速率得到降低，并使鉈發生沉淀。此外，可以種植不易吸收鉈的植物實現鉈污染農業治理，也可以通過種植富集鉈的植物對土壤中可交換態鉈進行清除。

2.2.3 完善鉈污染標準

鉈污染的發生，與各地采用的監測標準存在差異有關。目前，國內尚未建立完善的相關環境標準對鉈污染進行監測防治，以至于鉈污染廣泛分布，成為了危害民生的問題。針對這一情況，還要通過廣泛排查建立合理的鉈污染相關標準，針對冶煉、采礦等各行業發布包含鉈排放限值的行業排放標準，在環境質量標準中加入有關鉈污染治理的內容。此外，在固廢環境監測等各方面，也要發布相應的鉈污染分析方法和監測標準，提出鉈的分析聯用技術和在線監測技術，繼而為鉈污染防治工作的開展提供全方位保障。

3 結論

通過地球化學分析研究可以發現，在地球環境中，鉈廣泛存在于巖石礦物、水體、土壤和大氣中，并且會在各種環境介質中轉移，導致動植物和人體受到威脅。因此，針對鉈污染，需要通過加強調查、重視整治和完善相關標準實現有效防治，從而推動社會與環境的可持續發展。

【參考文獻】

[1]涂成龍，何令令，崔麗峰，等.氟的環境地球化學行為及其對生態環境的影響[J].應用生態學報，2019，30（01）：21-29.

[2]顧曉峰.鋼鐵企業鉈污染問題防治策略分析[J].現代工業經濟和信息化，2018，8（15）：48-49.

[3]盧然，吳舜澤，盧靜，等.鉈污染環境標準分析研究及防治對策建議[J].環境保護科學，2016，42（02）：120-123.

[4]熊果，沈毅.鋼鐵企業鉈污染的研究及防治對策[J].工業安全與環保，2015，41（06）：30-32.