浅谈砷污染

浅谈砷污染
摘要：在环境化学污染物中，砷是最常见、危害居民健康最严重的污染物之一。

本文阐述了砷污染的来源、危害，详细说明了我国砷污染的现状，并总结了砷污染防治的方法及砷污染防治技术的发展趋势。

关键词：砷污染；来源；危害；现状；防治技术
0 引言
2008年6月起，云南省阳宗海水体持续检出砷浓度异常，根据9月份的检测，阳宗海砷浓度值竟高达0.128 毫克／升，为劣五类水质，近30平方公里的开放水体受到砷污染。

按照我国《生活饮用水卫生标准》，其限值规定为0.05 毫克／升，阳宗海已完全“不能饮用”了。

作为云南九大高原明珠之一的阳宗海，面积为31 平方公里，平均水深为20 米，汇水区面积为192 平方公里，总蓄水量为6.04 亿立方米，湖泊及汇水区分属昆明市的宜良、呈贡两县和玉溪市的澄江县。

这个湖是沿湖26596 名居民饮用水水源地，长期以来，他们都靠这个湖的湖水生活。

像这样的砷污染案例还有很多，例如：广西河池砷污染事件，山东临沂砷污染、江苏邳州砷污染事件及河南民权大沙河砷污染事件等，大量的砷污染事件的爆发不得不引起我们对于砷污染的关注。

本文让我们对于砷污染有了一个初步的全面的了解。

1 砷污染的来源
砷是自然界普遍存在的元素。

我国民间俗称吡霜( As2O3 ) 、雄黄( As2S2) 、雌黄(As2S3) 都是砷的化合物。

医学上利用砷剂治疗梅毒、变形虫病; 工业上砷被应用于木材防腐, 羊毛浸洗等多种工业, 目前至少已有五十多种工业生产过程需要砷; 在农业上, 利用砷制
作杀虫剂、杀菌剂、除草剂。

在正常情况下, 砷处于自然循环的平衡之中, 由于人类普遍利用砷, 造成了砷在环境中的积累, 从而危害动植物, 甚至威胁到人类的健康, 这种状况就是通常所说的砷污染。

1．1 自然来源
自然界中极少见自然砷或砷金属化合物, 大多以硫化物的形式夹杂在金、铜、铅、锌、锡、镍、钴矿中, 已知的含砷矿物达300多种,在地壳中分布相当普遍。

在没有人类活动干扰的情况下, 砷从陆地移向海洋的重要途径是风化作用—包括沉积物溶解、转移和火山作用。

砷在某些矿物质中的含量表1
砷在环境中平均量表2
1．2 人为来源
从工业时代的1850年开始到2000年，全球人为活动向环境排放砷量逐年增加，至2000年已累计达到435万吨左右。

其中矿业活动产生的砷量占72.6%。

含砷矿石在开采、运输、加工以及最终利用等
各个环节都有损耗, 这是砷进入环境的一个重要途径。

此外，化工厂的生产过程也会造成砷污染。

如本文开篇所提到的云南省阳宗海砷污染事件，砷浓度值竟然达到0.128毫克/升，据调查，阳宗海附近有很多化工厂，阳宗海的砷污染就是这些工厂向其中倾倒工业废水的结果。

其中有一家云南澄江锦业工贸有限责任公司含砷的生产线就有三条，分别是2002 年4 月投产的两条2.8 万吨/年硫化锌精矿制酸生产线和一条2004 年底投产的8 万吨/年磷—铵生产线，其要原料就是含砷的硫化锌精矿。

含砷农药的生产和使用, 是农业环境砷污染的一个不可忽视的方面。

美国不少农田、牧场和果园已经受到不同程度砷污染。

解放以来, 我国也生产使用了一定数量的砷制剂农药, 诸如无机砷酸盐的砷酸铅、砷酸钙、砷酸锌3 甲基肿酸盐的甲基肿酸锌、甲基砷酸钠3 有机硫和有机肿混合制剂如退菌特和福美双等。

本世纪七十年代以来, 我国南方各水稻产区,尤其是浙江、江苏等省,为了消灭水稻纹枯病, 广泛使用有机砷农药,但是有的地方不严格按照操作规程办事,使用量和使用期不当,曾经产生过多起水稻砷污染事件。

燃料的燃烧也是砷进入环境的重要途径。

据1974 年的统计, 在美国国内从冶炼厂、农药散布及火力发电厂飞散出来的砷达1 3 万吨/年。

2 砷污染的危害
2.1 对人体的危害
砷是一种毒性较强的物质，砷的氧化物，三氧化二砷（俗称砒霜）
是人们公认的致癌物和致死物。

中毒剂量为10-50mg，敏感者1.0mg 即可中毒，20mg可致死。

在正常情况下,人每天从食物、水、空气中摄入砷总量为100 微克左右,而每天从粪便、尿、汗和乳汁中排出的总量也是100 微克左右,因此不会引起砷中毒。

但当机体的摄入量大于排出量时,就会引起不同程度的危害。

砷可对人体的呼吸道、胃肠、肺、肝、骨骼、皮肤均有不同程度的损伤。

砷使人体正常分泌的酶失去活性, 使细胞正常代谢发生障碍而导致细胞死亡,并可导致末稍神经炎、皮肤癌、肺癌等疾病。

各种砷污染可视情况引起急性、亚急性和慢性砷中毒, 对公众健康造成危害。

急性中毒多为误服或使用含砷农药或大量含砷废水污染用水所致。

1972 年日本因砷污染奶粉造成 1. 2 万余婴幼儿急性中毒, 死亡达130 余例。

我国某地冶炼企业由于大量超标排放废水、废气, 导致1963、1970 和1978 年三次发生大规模居民急性砷中毒事件, 患病总人数超过1 万人次。

慢性砷中毒是由于长期摄入低剂量砷, 经过十几年甚至几十年体内蓄积才发病。

主要表现为神经损伤, 产生末梢神经炎症。

在我国调查的公害危害中, 环境砷污染引起的慢性中毒病例最多。

2.2 对植物的危害
砷不是植物生长的必需元素, 只有在浓度较高时, 才对作物的生长产生抑制作用。

砷污染对作物的危害, 和土壤总砷量有关, 更重要的是和砷的价态、形态密切相关。

一般地说, 亚砷酸盐即三价砷的化合物, 其溶解度和毒性, 比砷酸盐郎五价砷的化合物大得多。

还原
条件下砷的毒性比氧化条件下砷的毒性大得多。

砷对植物的危害主要是阻碍植株内水分的运行, 影响植物对水分和营养的吸收, 使作物生长发育受到抑制。

另外还能造成叶绿素的破坏。

砷对植物的危害不仅受砷数量的影响,还因作物的品种、种类而异,小麦对砷的抗性强, 而水稻抗性较差。

3 砷污染现状
日前，世界卫生组织官员公布，全球至少有5000多万人口正面临着地方性砷中毒的威胁，其中，大多数为亚洲国家，而中国正是受砷中毒危害最为严重的国家之一。

孟加拉东部和西部的饮用水出现高砷水平，超过4000万人暴露在含超过50 ppb砷的环境中；印度地下水受到砷污染，特别是西孟拉邦的地下水砷污染尤为严重，约有440万居民饮用受到砷污染的地下水，20多万人因此而患皮肤病、肝病等多种疾病；中国砷污染呈集中爆发势态，2008年的贵州独山县、湖南辰溪县、广西河池、云南阳宗海、河南大沙河的五起砷污染事件，以及今年1月份发生于山东和江苏交界处的邳苍分洪道砷污染事件等层出不穷；这些似乎都在警示着我们砷污染已经发展成为灾难。

虽然有地质的原因但在中国主要来源于采矿及冶金业废水，污染土壤、地下水及河流。

我国的很多省市都存在着不同程度的砷污染情况。

据新闻报道，目前已有至少十个省、自治区发现了饮用水型砷中毒。

据《全国重点地方病防治规划（2004年至2010年）》显示，截
至2003年底，全国有地方性砷中毒患者9686人。

在土壤砷污染方面，我国南方地区如湖南、广东和广西的某些地区，由于矿冶、制酸造成的砷污染已相当严重。

据新闻报道，广西、湖南两省至少有上千平方公里的土壤正遭受着砷污染，而云南、贵州，包括湖北一些地区也面临着严重的砷污染问题。

4 砷污染的治理
砷污染的去除方法与其它金属一样, 常规处理方法分为三类,即物理法、化学法和生化法。

另外, 目前国内外有关工业处理砷废水的新兴处理方法, 也有不少的报道, 主要有沉淀法、絮凝法、过滤法、吸附法、氧化法、离子交换法、膜分离法、电解法和生物法等, 但这些方法并不适用于治理大量砷泄漏造成河流严重污染事故的野外现场应急处理。

砷污染防治的发展趋势:矿业及冶金业是造成砷污染的主要原因。

开采、焙烧、冶炼含砷矿石以及生产水溶性含砷产品过程中产生的含砷“三废”是环境中砷污染的主要来源。

而砷污染对人类造成的影响主要是饮用水源污染及地方性砷中毒。

避免砷进入食物链，是防治砷污染的关键。

由于砷这种类金属元素是不能被降解的，其在地球中的含量也不能减少，只能采取一些方法把砷转移到安全的地方或者把高毒性的砷转化为低毒性的砷，甚至转化为低水溶性或不溶于水的矿化物质，使其对人类和环境的影响降到最小。

砷污染治理技术的主要方向：化学法和物理法可以用于治理砷污
染废水或者废渣，而生物法则可以用于处理受砷污染的水体和土壤。

鉴于砷的毒性，以及化学法和物理法的治理费用高，容易产生二次污染等特点，我们在今后应加大力度研究生物法除砷，筛选抗耐砷并能转化砷的微生物，并联合超富集植物进行修复受砷污染水体和土壤，充分利用这种对环境友好的方法来对受砷污染点进行彻底的处理。

4.1 含砷废水的处理
沉淀法：砷能与许多金属离子形成难溶盐。

由于生成难溶盐时大多是在较高pH 值下进行的, 此时金属离子本身会形成氢氧化物沉淀, 因此砷酸根或亚砷酸根还会与金属氢氧化物共沉淀, 使得除砷率大大提高。

钙盐沉淀法常用的沉淀剂是氧化钙或氢氧化钙、电石渣等。

此法最大的优点是成本低、工艺简单、处理效果好。

例如含砷2400ppm 的污水, 用石灰沉淀法除砷率达99.96%。

其它沉淀法还有铁盐沉淀法、铝盐沉淀法、镁盐沉淀法、磷酸盐法、硫化法等。

除沉淀法之外, 还有吸附法, 离子交换法,离子洗涤法, 电凝聚法, 萃取法等。

4.2 含砷废弃的处理
在含砷的有色金属冶炼中, 进入烟气中的砷多以As2O3形式存在。

气态的As2O3随温度的降低迅速冷凝为As2O3微粒。

通过完善的收尘系统, 烟气中的大部分砷进入烟尘中。

处理含砷烟尘主要有下列几种方法:
(1) 挥发法: 利用As2O3易挥发的性质,在炉内于550-700摄氏度进行氧化焙烧,可除80%-90%的砷,挥发物中含As2O3可达90%-98% ,这种方法适合处理高砷烟尘,直接从中制取工业白砷。

(2) 硫酸化焙烧法: 将烟尘加浓硫酸制粒,在350-400摄氏度沸腾加热, 有70%-95%砷挥发。

(3) 碱性浸出法:利用As2O3溶于Na2S溶液生成硫代亚砷酸根的性质,用8-100克/升的Na2S可选择性地浸出铅烟中的砷。

在90-95摄氏度, 液固比为6：1,浸取1小时,有88%-93%的砷进入溶液,重金属留在渣内。

4.3 含砷土壤的治理
为防止土壤中的砷溶解, 可以施入铁、铝等盐类来吸附砷, 也可施入氯化镁使其形成难溶盐。

在旱作条件下, 施用堆肥( 马粪为主) 可降低砷有效态含量。

在水田中, 为防止砷酸盐被还原为亚砷酸盐, 可施加某些氧化剂, 以增加土壤的氧化还原电位。

5 小结
砷作为剧毒致死物和致癌物质, 其对环境的污染, 特
别是对水质的污染问题, 越来越被人们所关注。

水中砷污
染的去除方法主要分为物理法、化学法和生化法等三种,
在此基础上发明了不少的工业处理含砷废水的处理方
法, 主要有沉淀法、絮凝法、过滤法、吸附法、氧化法、离子
交换法、膜分离法、电解法和生物法等, 这些方法不适用
于治理大量砷泄漏造成河流严重污染事故的野外现场应
急处理。

利用石灰作沉淀剂在满足较高的pH 值的条件下
可以除去水中的砷, 是一种安全有效、经济实用的治理大
量砷泄漏造成河流严重污染事故的野外现场应急处理的
最佳方法。

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