土壤中汞的污染和检测

土壤中汞的污染和检测
摘要：首先了汞元素及其性质、毒性。

其次，对汞污染的来源、危害、在土壤中的赋存形态、迁移转化规律及其影响因素加以综述。

再次，介绍了土壤中汞污染对动植物和人体健康造成的危害。

最后讲解了测定土壤中汞的方法。

关键词：汞污染，土壤，检测
由于汞独特的物理和化学性质，元素汞和固态汞被广泛的应用到工业、农业、医药、日常生活中。

人类两个世纪的工业发展造成大量的汞释放，使得全球环境中的汞含量水平大幅上升。

各种工艺过程所排放的含汞废弃物以气态(通常包括颗粒态物质)、液态(通常包括悬浮颗粒)、固态的形式释放到环境中。

下文就土壤中的汞污染、检测和对动植物造成的危害进行详细的讲述。

1.汞的概述
1.1汞元素及其性质简介
汞位于元素周期表第六周期第二族中，化学符号是Hg，原子序数是80。

在室温下，汞是唯一液态金属，由于外观像液体的银，故通常称它为水银。

汞的化学性质不活泼，在金属活动顺序中排在氢元素之后。

在平常情况下不易发生化学变化，所以在自然界里能以游离态存在，这就使人们易于发现它。

它虽然是金属(有金属光泽，能传热、导电，失去电子成为正离子等。

但与其它金属相比却有许多特殊的性质。

它有熔点低、沸点低、密度大、表面张力大，挥发性高[1] 。

1.2汞的毒性
根据汞的形态不用，可分为汞蒸气、无机离子汞和有机汞中毒。

汞蒸气可在肺部被吸收，经肺泡膜扩散进入血液，最终被输送到全身各器官组织，易在中枢神经系统、肾脏、肝护脏内蓄积，发生慢性中毒。

无机离子汞的毒性主要表现为神经与肾脏毒性。

神经系统和肾脏是无机汞中毒的最敏感的靶器官，典型的症状包括:震颤、情绪不稳定、综合性神经异常等。

无机离子汞的其他毒性还包括致癌性、呼吸系统毒性和生殖毒性等。

有机汞中毒主要是甲基汞中毒，甲基汞进入
人体后容易被吸收并被迅速输送到全身各组织，甲基汞的毒性主要为神经毒性，大脑和神经系统是甲基汞中毒的靶器官，典型症状为末梢感觉错乱、听觉错乱以及震颤等。

甲基汞对心血管也有影响，临床症状括心急性心肌梗塞、血管类疾病如冠心病、缺血性心脏病等[2]。

2.土壤中汞的污染及迁移
2.1土壤中汞污染的来源
汞环境污染的来源有天然释放和人为两个方面。

自然原因：火山活动、自然风化、土壤排放和植被释放等[3]。

从局部来看，汞的人为污染是主导因素。

汞污染的人为来源主要有：①采矿、运输和加工含汞的矿石。

②排放工业废水进入江河湖海：由电池制造业、控制设备业、纸浆造纸工业、氯碱化工厂、汞合金和催化剂产生的汞废弃物污染相当严重。

据统计，目前全世界每年开采应用的汞量约为 1 × 104t以上。

其中绝大部分最终以三废形式进入环境。

③燃料、纸和固体废弃物的燃烧。

④农业耕作中不合理地施用含汞肥料和农药，以及污水灌溉。

⑤熔炉的排放。

⑥实验室汞的排放: 汞可通过实验室的废弃化学药品、蓄电池、破碎温度计和药品等进入环境[4]。

2.2土壤中汞的污染及迁移
土壤中汞的存在形态分为 3 大类：金属汞、无机化合态汞和有机化合态汞，其生物有效性差异很大。

金属汞能被植物直接利用吸收。

无机化合态汞中，HgCl2、HgCI42-是植物易吸收利用的汞化合物, 但是HgS则是一种难以被植物吸收利用的无机化合物。

土壤中存在的有机化合态汞包括CH3HgS-、CH3HgCN、CH3HgSO3、CH3HgNH3+和腐殖质结合汞等，其中以腐殖质结合汞最为重要。

以甲基形式存在的汞的生物有效性较高，毒性较大，易被植物吸收并通过食物链在生物体内逐级富集，易对生物和人体健康造成危害；而腐殖质结合汞的生物有效性较低，不易被作物吸收，而且毒性也较低[5]。

进入土壤中的汞及化合物会抑制和破坏土壤中微生物的生命活动．对土壤酶活性的影响，使土壤的理化性质变劣，肥力降低，妨碍农作物根系生长，导致产量和质量下降[6]。

进入土壤系统的汞在土壤中处于吸附和解吸的动态平衡中，这种平衡控制着其在土壤中的浓度、活性生物、有效性或毒性、在土壤系统中的迁移和在食物链中的传递[7]。

汞在土壤环境中的迁移转化，是汞自身化学性质和土壤环境因素共同作用的结果。

进入土壤中的汞除一部分能被土壤迅速吸附或固定，还有一部分汞可通过土壤侵蚀、淋溶、植物吸收及元素汞的形式发生水、大气、生物迁移[8]。

从大的方面来讲，影响因素有吸附、络合和甲基化作用。

土壤胶体对汞的吸附，土壤中的各类胶体对汞均有强烈的吸附作用。

土壤胶体对汞的吸附受土壤胶体性质、pH值、有机质的共同影响。

pH值可通过影响汞在土壤的形态和稳定性，影响汞在粘土矿物和有机质上的吸附，进而影响土壤中汞的迁移转化反应。

有机质的存在可能促进土壤对汞的吸附[9]。

3.汞污染对动植物及人类的危害
3.1汞污染对动植物的危害
由于汞的液化性的易蒸发性，使汞很容易分布在空气、水、土壤等，直接或间接地污染了动植物的生存环境。

在生物体中，各种形态的汞转化成为二价汞离子（Hg2+）汞离子与体内的琉基(－SH)，二琉基(－S－S－)具有很强的亲和力，Hg－S反应是汞产生中用的基础。

若这些动植物被人食用，汞将进人人体内造成中毒，严重的可导致死亡[4]。

水俣病就是很典型的案例。

外界环境条件的变化(如酸雨、土壤添加剂)能移改变土城根系的徽环境，提高土壤中重金属的生物可利用性，使重金属比较容易地为植物吸收利用而进而进入到食物链，从而对人、动物、昆虫、鸟类等食物链上的生物产生毒害[10]。

3.2汞污染对人类的危害
微量的汞在人体内不致引起危害，可经尿、粪和汗液等途径排除体外，如数量过多，即可损害人体健康[11]。

汞是神经系统毒物，汞不仅通过血—脑屏障进人细胞，还可经轴索逆转运，进一步加强汞金属在神经系统的蓄积[12]。

汞易透过血一脑脊液屏障而滞留在脑组织中后与组织中的某些酶及酶上的琉基、氨基等基团结合而影响酶的活性，从而导致了神经行为功能障碍[13]。

尤其中中枢神经系统更易受损，使人四肢麻痹，颤抖等。

汞还会降低男女的生殖能力。

此外，汞还可以引起肝、肾、肺、皮肤、口腔等部分的病变,如可引起肺肿大、肝肿大、口腔炎、牙齿脱落、腹泻等症状[14]。

在医疗过程中，医护在诊疗护理操作中若不慎将血压中的汞液溢出或体温计打碎，必须及时彻底清理散落的汞珠，否则很易造成汞污染致人伤害[15]。

在工业生产的过程中，一家生产荧光灯的厂家，许烽[16]127名工人做了汞污染的健康影响调查后发现，体检126人中，主诉头昏头晕、失眠等63人，患牙龈炎或牙龈萎缩43人，有颤栗症状11人，血常规异常人员16人，尿常规异常人员60 人。

4.汞的检测分析
4.1 氢化物发生—原子荧光法
氢化物发生原子荧光光谱法测定土壤中汞的方法具有灵敏度高、检出限低和简便快速等优点。

在建立的最佳工作条件下，用微波消解处理样品，汞的回收率为95 % ～105 %，方法的精密度、准确度均能满足土壤检验的要求，可广泛应用于环境土壤的检测。

汪禄祥等[17] 等用微波消解氢化物—原子荧光法对样品土壤进行了汞含量的测定。

根据仪器设定的检出限程序，连续测定空白溶液15 次，用3倍空白样品荧光值的标准偏差除以标准曲线斜率即为本方法的最低检出限，汞为0.04μg/ L。

因此, 对于本方法的最低检出浓度，汞为0.08 mg/ kg。

取不同类型的土壤，测高、低浓度的砷、汞含8 次，求其相对标准偏差,均在10 %以内。

4.2 JKG-203 型测汞仪测汞法
样品土壤粒径应小于0.097mm，经室温干燥后备用。

用不含金属元素污染的铁质合金磨具加工制得。

随同试料做双份空白试验。

选取和试样同类型的土壤一级标准物质4个随同试料分析。

准确称取0.1000g试料（精确到0.0001g）于50ml 比色管中，用水润湿后加入20ml（1+1）王水在沸水浴中分解60min，期间摇动3～4次，冷却后用纯净水稀释到刻度，摇匀，静置澄清后待测。

按照仪器工作条件开机调试好后，取上层清液倒入翻泡瓶中至刻度线，插入管芯，在管芯上部加入1%的氯化亚锡还原，迅速接通吸气泵，当仪器显示的信号值开始不断变大时可拔下吸气管，用JKG-203型测汞仪测定汞的吸光度。

绘制工作曲线[ 18] 。

缺点是仪器对曲线的相关系数要求比较高。

达到0.999以上。

总结与展望
近年来，科技、工业迅速发展，虽然人们开始认识到汞污染的危害，但农业、工业生产还是离不开汞元素的参加，因此也会对人体的健康产生了直接和间接、或者潜在的不利影响，使人类和生态系统的健康遭受到不同程度的侵害[19]。

同时也要进一步了解汞污染的危害、来源、在土壤中的赋存形态、迁移转化规律及其影响因素。

同时还要进一步探索更好更精确的汞污染测定方法技术。

相信在未来的某一天，只要我们采取了积极有利的措施，就可防止汞的污染，使得汞只用于造福人类。

参考文献
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[19]李闻芝为防治汞污染作贡献[N] 中国化工报[N]2010.06.07。