重金属污染治理专题

重金属污染治理专题

1. 编者按

有专家指出，近几年我国频频爆发重金属污染事件，从2008年的七起砷污染事件到2010年的湖南郴州超300人血铅中毒事件，由此可见重金属污染是“十一五”凸显的重大环境问题，党中央、国务院秉持环保为民的理念，决策部署了一系列行动加强重金属污染防治，并于近日《重金属污染综合防治“十二五”规划》得到国务院批复，成为第一个“十二五”国家规划。

那么，重金属都包含那些物质？重金属污染有何危害？用于重金属污染防治的修复技术都有那些？政府出台了哪些政策措施防止重金属污染？

2. 概念篇

2.1 什么是重金属？

定义: 重金属是指比重大于5的金属（一般指密度大于4.5克每立方厘米的金属），也是指原子量大于55的金属。

2.2 重金属污染的来源

重金属污染的来源主要是采矿、冶炼等工矿企业排放的废气、废水和废渣,煤和石油等矿物燃料的燃烧以及农药化肥的过量使用，其中主要包括Hg、Cd、Pb、Cr、Zn、Cu、Ni及类金属As等。

汞：土壤的汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、汞冶炼厂和汞制剂厂(仪表、电气、氯碱工业)的排放。如一个700兆瓦的热电站, 每天可排放汞215公斤, 估计全世界仅由燃煤而排放到大气中的汞, 一年就有3000 吨左右。含汞颜料的应用、用汞做原料的工厂、含汞农药的施用等也是重要的汞污染源。汞进入土壤后95% 以上能迅速被土壤吸持或固定, 这主要是土壤的粘土矿物和有机质有强烈的吸附作用, 因此汞容易在表层积累, 并沿土壤的纵深垂直分布递减。土壤中汞的存在形态有金属汞、无机态与有机态, 并在一定条件下相互转化。

镉：镉主要来源于镉矿、冶炼厂。因镉与锌同族，常与锌共生，所以冶炼锌的排放物中必有ZnO、CdO，它们挥发性强，以污染源为中心可波及数千米远。镉工业废水灌溉农田也是镉污染的重要来源。镉被土壤吸附，一般在0-15cm的土壤层累积，15cm以下含量显著减少。土壤中的镉以CdCO3、Cd (PO4)2、及Cd (OH)2的形态存在，其中以CdCO3为主，尤其是在PH> 7的石灰性土壤中，土壤中的镉的形态可划分为可给态和代换态，它们易于迁移转化，而且能被植物吸收，不溶态镉在土壤中累积，不易被植物吸收，但随环境条件的改变二者可互相转化。

铅：铅是土壤污染较普遍的元素。污染源主要来自汽油里添加抗爆剂烷基铅，汽油燃烧后的尾气中含大量铅，飘落在公路两侧数百米范围内的土壤中。另外矿山开采、金属冶炼、煤的燃烧等也是重要的污染源。在矿山、冶炼厂附近土壤含铅量高达1500cm/kg以上。随着我国乡镇企业的快速发展,“三废”中的铅也大量进入农田，一般进入土壤中的铅在土壤中易与有机物结合，不易溶解，土壤铅大多发现在表土层，表土铅在土壤中几乎不向下移动。

铬：铬的污染源主要是铬电镀、制革废水、铬渣等。铬在土壤中主要有两种价态：Cr6+和Cr3+。土壤中主要以三价铬化合物存在，当它们进入土壤后，90%以上迅速被土壤吸附固定，在土壤中难以再迁移。Cr6+很稳定，毒性大，其毒害程度比Cr3+大100倍。而Cr3+则恰恰相反，Cr3+主要存在于土壤与沉积物中。土壤胶体对三价铬具有强烈的吸附作用，并随PH的升高而增强。土壤对六价铬的吸附固定能力较低，仅有8.5%—36.2%。不过普通土壤中可溶性六价铬的含量很小，这是因为进入土壤中的六价铬很容易还原成三价铬，这其中，有机质起着重要作用，并且这种还原作用随着PH的升高而降低。值得注意的是，实验已证明，在PH 6.5—8.5的条件下，土壤的三价铬能被氧化为六价铬，同时，土壤中存在氧化锰也能使三价铬氧化成六价铬，因此，三价铬转化成六价铬的潜在危害不容忽视。

砷：土壤砷污染主要来自大气降尘、尾矿与含砷农药，燃煤是大气中砷的主要来源。通常砷集中在表土层10cm左右，只有在某些情况下可淋洗至较深土层，如施磷肥可稍增加砷的移动性。土壤中砷的形态按植物吸收的难易划分，一般可分为水溶性砷、吸附性砷和难溶性砷，通常把水溶性砷、吸附性砷总称为可给性砷，是可被植物吸收利用的部分。土壤中砷大部分为胶体吸收或和有机物络合——螯合或和磷一样与土壤中铁、铝、钙离子相结合，形成难溶化合物，或与铁、铝等氢氧化物发生共沉。PH和EH值影响土壤对砷的吸附，PH值高，土壤砷吸附量减少而水溶性砷增加；土壤在氧化条件下，大部分是砷酸，砷酸易被胶体吸附，而增加土壤固砷量。随EH降低，砷酸转化为亚砷酸，可促进砷的可溶性，增加砷害。

2.3 土壤中重金属的形态

土壤中重金属离子形态的划分方法有很多,但目前比较通用的划分方法为Tessier的五分法,即将土壤中的重金属分为离子交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机硫化物结合态、残留态等5 种形态。

(1) 离子交换态。离子交换态的重金属在土壤环境中活性大,毒性强,易被植物吸收,也易被植物吸附、淋失或发生反应转为其他形态。

(2)碳酸盐结合态。碳酸盐结合态受土壤条件影响,对pH敏感。pH值升高会使游离态重金属形成碳酸盐共沉淀,当pH值下降时易重新释放出来进入环境。

(3)铁锰氧化物结合态。土壤中Cd、Pb、Zn的铁锰氧化物占有效态比例较大,正常情况下可利用性不高。

(4)有机硫化物结合态。有机硫化物结合态以重金属离子为中心离子,以有机质活性基团为配位体的结合或是硫离子与重金属生成难溶于水的物质,在氧化条件下,部分有机物分子会发生降解作用,导致部分金属元素溶出,对环境可能会造成一定的影响。

(5)残留态。残留态的重金属与土壤结合最牢固,它的活性最小,毒性最小,几乎不能被植物吸收,一般存在于硅酸盐、原生和次生矿物等土壤晶格中。

3. 现状描述篇

3.1 我国重金属污染概况

目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu为340万t、Pb为500万t、Mn为1500万t、Ni为100万t。

当前我国区域农业环境恶化与农产品受重金属污染现象也十分严重，特别是在一些经济发达地区。据不完全统计，我国的耕地受污染面积2667万hm2, 其中, 工业/三废污染1000万hm2，农药残留施肥污染1000万hm2。受到镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染的耕地近2000万hm2，约占总耕地面积的1/ 5，其中镉污染耕地1133万hm2，涉及11个省25个地区；被汞污染312万hm2，涉及15个省21个地区。

3.2 我国重金属污染重大事件

目前，我国区域农业环境恶化与农产品受重金属污染现象十分严重，特别是在一些经济发达地区。据不完全统计，我国受到镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染的耕地近2000万hm2，约占总耕地面积的1/ 5。不仅如此，近几年我国发生了多起重金属污染事件。

1. 2009年4月，湘江重金属污染威胁4000万人饮用水安全。

2. 2009年7月，山东省南涑河出现突发性砷化物超标现象。

3. 2009年8月，湖南武冈市企业污染造成千余儿童血铅超标。