我国河流湖泊砷污染研究进展

0. 31
未污染
0. 35
未污染
0. 36
未污染
0. 37
未污染
0. 37
未污染
0. 41
未污染
0. 50
未污染
0. 63
未污染
0. 79
未污染
0. 80
未污染
0. 87
未污染
1. 42
轻度
1. 85
轻度
2. 24
中度
2. 36
中度
6. 72
重度
18. 44
重度
24. 51
重度
1. 2 河流湖泊砷污染来源分析 地表水中砷的输入主要有三个途径： 矿物中砷
物质的粒径也影响砷的迁移，刁江底泥中砷主 要存在于 63 ～ 170μm 的颗粒中，而河漫滩沉积物 中砷主要存在 ＜ 63μm 粒 级 中［53］。动 植 物 通 过 吸 收、吞食等作用将砷主要以有机砷的形式转移到体 内，可以说砷在生物体内的迁移转化是一个自然降 解的过程，但含砷量高的生物进入人类食物链对人 类健康存在着一定威胁； 微生物不仅可以通过新陈 代谢改变砷存在的环境条件，还能通过分解有机质 产生较易络合金 属 离 子 的 物 质［54］。 环 境 中 磷 酸 根 等阴离子［57］、季节及 水 流 紊 动 等 外 界 条 件 也 会 影 响到砷的迁移转化。
H3 As 和 （ CH） 3 As 形式出现，金属砷在自然界中 十分稀少。
水体中的砷有溶解态和悬浮态两种形态，进入 水体的溶解态砷被水中的颗粒物吸附悬浮于水体， 最终会通过沉淀作用转移到沉积相中。沉积物中的 砷通常与铁 /铝 /锰的 （ 氢） 氧化物、硫化物、磷 酸盐和碳酸盐矿物、粘土矿物以及有机物结合成不 同形态。由于不同研究者对砷的形态理解不同而对 砷在土壤或沉积物的形态分类不同，Cui 等［44］提出 八类划分法，Wenzel 等［45］提出六类分法，目前采 用较多的是 Tessier 划分法［46］，即可交换态砷、碳 酸盐结合态砷、铁 /锰氧化物结合态砷、有机物结 合态砷和残渣态砷。我国水体沉积物中的砷以残渣 态为主，运河和西湖表层底泥中残渣态砷含量 ＞ 50% ； ［47］ 黔西南滥木厂铊矿化区河流沉积物砷分 布情况是： 残余态 （ 含量 ＞ 95% ） ＞ ＞ 可还原态 ＞ 可氧化态 ＞ 酸可提取态［48］； 成都经济区主要河 流底泥中残渣态砷 ＞ ＞ 氧化态 /有机结合态 /碳酸盐 态砷 ＞ 交换态砷［49］。 2. 2 砷在河流湖泊中的迁移转化及影响因素
温榆河 温州温瑞塘河
山东桑沟湾 呼伦湖 太湖
杭州市城区河道 茅尾海
乌梁素海 松花江 南四湖
深圳市河流 上塘河
淮河 （ 安徽段） 徐州市主要河流 武汉市中小河流
长江 珠江 （ 广州段）
阳宗海 滇池
红枫湖 大沙河 黄浦江 湘江 （ 衡阳段） 马鞍山市东北郊区河流 铜陵矿区河流 株洲市清水塘工业河道 滇东南三岔河
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我国河流湖泊砷污染研究进展 金雪莲
泊比例为 7. 4% ，重度砷污染的比例为 11. 1% ； 以 我国水系沉积物砷的平均值为参考标准，情况不容
乐观，其中受中度污染的比例为 7. 4% ，重度污染 的比例为 37. 1% 。
河流 /湖泊名称
重度
3. 84
重度
6. 25
重度
8. 12
重度
9. 86
重度
10. 36
重度
29. 54
重度
81. 04
重度
107. 76
重度
按照土壤三级质量标准
P2
污染等级
0. 11
未污染
0. 13
未污染
0. 15
未污染
0. 26
未污染
0. 26
未污染
0. 27
未污染
0. 27
未污染
0. 29
未污染
0. 30
未污染
砷的危害与其在环境中的形态密切相关，所以 环境中砷的形态研究逐渐被重视。自然界中砷以 － 3、0、 + 3、 + 5 四种价态存在，其中 + 3、 + 5 是常见价态，As3 － 只在 Eh 极低的环境 下 以 气 态
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环境科学导刊 http： / / hjkxdk. yies. org. cn 第 31 卷 第 5 期 2012 年 10 月
环境科学导刊 http： / / hjkxdk. yies. org. cn 2012，31 （ 5）
CN53 － 1205 / X ISSN1673 － 9655
我国河流湖泊砷污染研究进展
金雪莲1 ，任 婧1 ，夏 峰2 （ 1． 云南农业大学资源与环境学院，云南 昆明 650201；
2． 云南省环境科学研究院，云南 昆明 650034）
河流和湖泊由水相、沉积物、生物相构成，三 者不可分割。砷在三相中的迁移转化是一个动态过 程，涉及到了物理、化学、生物变化以及人为的干 扰活动； 以生物作用、吸附 － 解吸、氧化 － 还原三
个作用为主，其影响因素众多，主要有 EH － pH 条 件、胶体或颗粒性质、生物等 （ 见图 1） 。
EH － pH 不仅影响砷的价态，还影响胶体或颗 粒对砷的吸附能力，是砷迁移转化的重要影响因 素。美国莫诺湖湖水随着深度和厌氧程度的增加 As （ III） 的含量逐渐增加，As （ V） 的含量逐渐 减少［50］； 阳宗海湖水中 （ 氧化环境） As3 + ∶ As5 + = 2∶ 3，泉水中情况却恰好相反，深层水中 As3 + 在总 As 中所占的比例高于表层水［5］。铁氢氧化物颗粒 在低 pH 值水环境中能吸附更多的 As5 + ； 铝氢氧化 物颗粒在 pH 为 4 ～ 7 范围内较容易吸附 As5 + ，pH ＞ 7 时快速释放 As5 + ，而对 As3 + 的吸附能力在 pH 为 4 ～ 9 范围内基本保持稳定［51，52］。
平均含量 / mg·kg － 1
4. 3 5. 1 6. 1 10. 4 10. 5 10. 7 10. 9 11. 5 12. 2 12. 2 14. 0 14. 3 14. 7 14. 7 16. 6 19. 8 25. 0 31. 4 31. 9 34. 9 56. 9 73. 9 89. 7 94. 3 268. 8 737. 4 980. 6
砷污 染 区 域 涉 及 河 套 平 原、 贵 州、 湖 南、 广 西、云南等地，污染较重的河流湖泊有阳宗海、大 屯海、河池、邳苍分洪道、都柳江、大沙河、岳阳 新墙河等，主要表现为上腹水体和底泥砷含量超出
收稿日期： 2012 － 04 － 17 基金项目： 国家科技重大专项 （ 2010ZX07212 － 007） 。 作者简介： 金 雪 莲 （ 1985 － ） ，女，湖 南 常 德 人，硕 士 生 在 读，研究方向为水体重金属污染修复。 通讯作者： 夏峰 （ 1964 － ） ，男，正高工，研究方向为环境生 态、重金属污染修复。
我国部分水体表层底泥中砷含量范围为 4. 0 ～ 980. 6mg / kg （ 见 表 1 ） ［9，11，16 ～ 39］， 明 显 低 于 加 纳、 韩国受污水体底泥中砷含量，但高于阿根廷、法 国、德国、意大利、日本、南非等国家水体底泥砷 含量［40，41］。
采用单因子评价法对我国 14 个省 27 处水系表 层沉积物砷含量进行评价： 以 《土壤环境质量标 准》 三级 标 准 为 参 考，受 中 度 砷 污 染 的 河 流、湖
表 1 我国部分水体底泥砷含量范围
砷含量范围 / mg·kg － 1 6. 6 ～ 2. 6 2. 9 ～ 6. 1 4. 4 ～ 9. 1 4. 3 ～ 31. 6 3. 9 ～ 40. 5 3. 2 ～ 39. 2 6. 1 ～ 18. 8 6. 1 ～ 18. 6 4. 6 ～ 18. 3 8. 3 ～ 17. 8 2. 6 ～ 41. 1 9. 8 ～ 19. 8 8. 9 ～ 21. 8 2. 2 ～ 29. 3 11. 2 ～ 29. 9 6. 4 ～ 34. 6 34. 6 ～ 7. 6 54. 9 ～ 193. 3 7. 0 ～ 162. 4 22. 5 ～ 49. 9 9. 4 ～ 285. 0 18. 7 ～ 168. 7 12. 2 ～ 408. 9 17. 9 ～ 335. 0 14. 0 ～ 1100. 0 6. 6 ～ 4095. 8 203. 4 ～ 1191. 8
按照全国沉积物背景值标准
P1
污染等级
0. 47
未污染
0. 56
未污染
0. 67
未污染
1. 14
轻度
1. 15
轻度
1. 18
轻度
1. 20
轻度
1. 26
轻度
1. 34
轻度
1. 34
轻度
1. 54
轻度
1. 57
轻度
1. 61
轻度
1. 61
轻度
1. 82
轻度
2. 18
中度
2. 75
中度
3. 45
来自百度文库重度
3. 50
关键词： 砷污染； 表层沉积物； 迁移转化； 除砷； 土壤法 中图分类号： X52 文献标识码： A 文章编号： 1673 － 9655 （ 2012） 05 － 0026 － 06
近年来，我国各大江河、湖库普遍受到不同程 度的重金属污染，鄱阳湖、太湖、巢湖、洪泽湖、 阳宗海、滇池、湘江、沘江流域、黄浦江、环太湖 主要河流、大沙河等地表水受 Pb、Cd、Hg、As、 Cr 污染较重，Pb、Cd、Hg 等出现流域性污染，砷 污染成为普遍现象。砷在地壳中含量不高，甚至小 于一些稀有元素，具有低剂量高毒性、难降解性、 形态多变性等特征； 可沿食物链进入人体，对肠 胃、心血管、神经系统等部位产生毒害，增加癌症 发生率，现已被国际癌症研究机构和美国环保署人 类有害物质信息库列为第一类致癌物。由于河流和 湖泊是人类用水的重要来源，其环境质量的好坏直 接影响着人们的生产生活，因此对河流、湖泊砷污 染进行系统性研究，开展满足实际需要的砷污染控 制措施与治理技术已非常迫切。 1 河流湖泊砷污染现状及污染来源分析 1. 1 河流湖泊砷污染现状
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相关标准。 1. 1. 1 上腹水体砷污染现状
世界淡水中溶解态砷的平均背景浓度为 1. 0 × 10 － 4 mg / L［12］，我国大部分淡水体系中砷含量都超 过此值。湘江是我国河流污染最严重的河流之一， 历年监测数据分析发现支流郴江梁家湾断面历年平 均值为 0. 50mg / L［7］； 黄浦江上游水体砷平均值为 2. 7 × 10 － 4 mg / L，浓 度 范 围 为 0. 61 ～ 5. 3 × 10 － 3 mg / L［13］； 2006 年 9 月湖南岳阳新墙河水体中含砷 量为 0. 78mg / L，导致 8 万人饮水困难； 2008 年云 南阳 宗 海 水 体 中 总 砷 量 为 0. 16mg / L， 其 中 As （ III） 的平均含量为 0. 084mg / L，水质从Ⅱ类下降 至劣Ⅴ类［5］； 2009 年 1 月邳苍分洪道东西两省界 断面水体砷浓度分别为 1. 9mg / L 和 0. 51mg / L，初 步估算受污水体达 1000 万 m3［15］； 2009 年 6 月大 屯海水质监测表明砷含量为 0. 96mg / L，超过国家 饮用水标准 96 倍。 1. 1. 2 底泥砷污染现状
我国砷污染主要发生在砷储量相对丰富和含砷 矿产资源采、选、冶活动比较密集的广西、湖南、 云南、贵州 等 西 南 及 其 周 边 地 区［42］。 矿 产 资 源 的 开发不一定会导致严重的砷污染问题，但随着矿产
资源开发和利用强度加大，同时企业缺乏对砷回收 动力，导致大量含砷物质直接或间接地进入了大 气、水体和土壤，使砷污染问题越来越突出。据统 计，人为向大气、水体和土壤中排放的砷总量分别 达到 28070t / a、28405t / a 和 125010t / a［43］。从表 1 也可以看出，受人类活动干扰大的地表水底泥砷含 量高于受人类活动干扰较小的地区。 2 河流湖泊中砷的存在形态及迁移转化 2. 1 河流湖泊中砷的存在形态
的自然释放、工业 “三废” 的排放、土壤中砷的 淋溶。自然砷广泛分布在土壤和岩石的矿物中，在 自然环境的各种外力作用下，砷发生迁移、转化或 再固定，在此过程中砷被释放，如岩石中砷的释放 导致地下水砷异常。另外，农业污灌及大量施用农 药化肥会导致砷在土壤中积累，随之污染地下水和 地表水，因而农业砷污染也不容忽视。
摘 要： 对我国 14 个省 27 处河流湖泊砷污染现状进行了归纳，认为我国河流湖泊砷污染严重，大部 分水系中砷 含 量 超 过 世 界 淡 水 砷 背 景 值，最 高 达 到 1. 9mg / L； 水 体 表 层 底 泥 中 砷 含 量 范 围 为 4. 0 ～ 980. 6mg / kg，44. 5% 的水体底泥属于中度及以上砷污染水平，矿业活动是导致砷污染的重要原因之一。在 分析河流和湖泊中砷存在形态的基础上，简要探讨了砷的迁移转化过程及影响因素，我国水系表层沉积物 中的砷以残渣态为主。比较了 6 种水体除砷方法，认为土壤法处理云南砷污染地表水更符合廉价、高效的 原位修复技术要求。认为未来应加强对沉积物中砷形态的研究，并对河流和湖泊等地表水中砷的迁移转化 做出系统的解释。