鎘污染的危害與控制(共5頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上鎘污染的危害與控制1. 鎘污染的來源20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)鎘以來，鎘的產(chǎn)量逐年增加。鎘廣泛應(yīng)用于電鍍工業(yè)、化工業(yè)、電子業(yè)和核工業(yè)等領(lǐng)域。鎘是煉鋅業(yè)的副產(chǎn)品，主要用在電池、染料或塑膠穩(wěn)定劑，它比其它重金屬更容易被農(nóng)作物所吸附。相當(dāng)數(shù)量的鎘通過廢氣、廢水、廢渣排入環(huán)境，造成污染。污染源主要是鉛鋅礦,以及有色金屬冶煉、電鍍和用鎘化合物作原料或觸媒的工廠。2. 鎘污染的影響范圍2.1對大氣的污染土壤被鎘污染后，會(huì)經(jīng)過生物的富集作用進(jìn)入人、畜體內(nèi)，引起骨痛，自然骨折，骨缺損，導(dǎo)致全身性神經(jīng)劇痛等癥，最終死亡目前大氣中鎘的含量，在歐洲約為0.5620纖克/米3，北美小于141纖克/米3；

2、日本為25纖克/米3；北半球海洋上空為2纖克/米3；南半球海洋上空為0.14纖克/米3；南極上空超過0.015纖克/米3。中國北京西郊大氣中的鎘含量1975年的測定值為13纖克/米3。大氣中的鎘主要來自工業(yè)生產(chǎn)，如有色金屬的冶煉、煅燒，礦石的燒結(jié)，含鎘廢棄物的處理，包括廢鋼鐵的熔煉，從汽車散熱器回收銅，塑料制品的焚化等。進(jìn)入大氣的鎘的化學(xué)形態(tài)有硫酸鎘、硒硫化鎘、硫化鎘和氧化鎘等，主要存在于固體顆粒物中，也有少量的氯化鎘能以細(xì)微的氣溶膠狀態(tài)在大氣中長期懸浮。2.2對水體的污染水體中鎘的污染主要來自地表徑流和工業(yè)廢水。硫鐵礦石制取硫酸和由磷礦石制取磷肥時(shí)排出的廢水中含鎘較高，每升廢水含鎘可達(dá)數(shù)十至

3、數(shù)百微克，大氣中的鉛鋅礦以及有色金屬冶煉、燃燒、塑料制品的焚燒形成的鎘顆粒都可能進(jìn)入水中；用鍋?zhàn)髟系挠|媒、顏料、塑料穩(wěn)定劑、合成橡膠硫化劑、殺菌劑等排放的鎘也會(huì)對水體造成污染，在城市用水過程中，往往由于容器和管道的污染也可使飲用水中鎘含量增加。長期飲用受鎘污染的自來水或地表水，并用受鎘污染的水進(jìn)行灌溉(特別是稻谷)，會(huì)致使鎘在體內(nèi)蓄積，造成腎損傷，進(jìn)而導(dǎo)致骨軟化癥，周身疼痛，稱為“痛痛病”。此外，慢性鎘中毒對人體生育能力也有所影響，它會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷Y因子，使出生的嬰兒多為女性。在天然淡水中，鎘的含量大約為0.013微克/升，中值為0.1微克/升，主要同有機(jī)物呈絡(luò)合狀態(tài)存在。海水中鎘平均含量為0.

4、11微克/升，主要以氯化鎘的膠體狀態(tài)存在。此外，還有鎘的膠態(tài)有機(jī)絡(luò)合物類腐植酸鹽與銅、汞、鉛、銻和鋅的類腐植酸鹽共存。在厭氧條件下，細(xì)菌可利用維生素B12使鎘甲基化,形成多少具有揮發(fā)性的甲基化衍生物。這種物質(zhì)在水體中的含量甚微。此外，在海洋或江河中，還發(fā)現(xiàn)一些鎘的低分子量有機(jī)絡(luò)合物，與有機(jī)碳（海水中含0.521毫克/升的有機(jī)碳）混合存在。2.3對土壤的污染每公斤土壤含鎘量為 0.012毫克，平均值每公斤為0.35毫克。煉鋁廠附近及其下風(fēng)向地區(qū)土壤中含鎘濃度很高,造成土地荒廢。含鎘廢渣堆積，使鎘的化合物進(jìn)入土壤和水體。磷肥的施用面廣而且量大，所以，從長遠(yuǎn)來看，土壤、作物和食品中來自磷肥和某些農(nóng)藥

5、的鎘，可能會(huì)超過來自其他污染源的鎘。日本土壤受鎘污染嚴(yán)重。日本環(huán)境廳1971年調(diào)查了35個(gè)都、道、府、縣的117個(gè)含鎘地區(qū)的農(nóng)田土壤,每公斤土壤含鎘平均值最高為15.26毫克。在發(fā)生痛痛病的水稻產(chǎn)區(qū)，受污染的每公斤土壤中鎘的測定值超過50毫克。中國北京西郊污水灌溉區(qū)表層每公斤土壤的含鎘量也達(dá)到0.52毫克，是當(dāng)?shù)乇镜字档?倍左右。2.4對人體和生態(tài)系統(tǒng)的危害鎘不是人體所必需的元素。新生兒含鎘約1微克。在從事無鎘職業(yè)的情況下，50歲左右體重70公斤的男子全身蓄積的鎘量約30毫克，即為新生兒的 30000倍。1979年日本地方衛(wèi)生研究所協(xié)議會(huì)對1000人進(jìn)行測定的結(jié)果表明，日本人血中鎘含量平均為3

6、ppb左右，血中鎘含量與性別無關(guān)。鎘是通過食物、水、空氣、吸煙等經(jīng)由消化道和呼吸道進(jìn)入人體的，液體中的鎘還可通過皮膚進(jìn)入人體。人主要通過消化道攝入環(huán)境中的鎘，吸收率為5%左右。職業(yè)中毒主要通過呼吸道吸入鎘所造成，吸收率高達(dá)2040%。成人每天從食物中攝入鎘2050微克。每吸煙20支就會(huì)攝入鎘15微克。側(cè)流煙氣中的鎘含量比主流煙氣中的高，因此吸煙者近旁的人處在濃度更高的含鎘煙氣中。用硫化鎘和硒化鎘制成的耐熱的黃色和紅色顏料，對使用者有潛在的毒害作用。此外，小兒吞咽印刷品也可攝入油墨中的鎘。鎘在人體中的生物半衰期很長，達(dá)1025年，所以會(huì)在體內(nèi)積累。鎘在魚體中干擾鐵代謝，使腸道對鐵的吸收減低,破壞

7、血紅細(xì)胞，從而引起貧血癥。鎘在其他脊椎動(dòng)物體中也有類似的危害作用。鎘對植物生長發(fā)育是有害的。植株從根部吸收鎘之后，各部位的含鎘量依根莖葉莢籽粒的次序遞減。根部的鎘含量一般可超過地上部分的兩倍。日本除痛痛病地區(qū)以外，每公斤稻米中鎘含量為0.16毫克。中國1976年測得北京東郊通惠河灌區(qū)的每公斤糙米中含鎘0.0020.027毫克，平均0.006毫克。3. 土壤鎘污染3.1土壤鎘污染的危害3.1.1對植物的危害土壤中鎘的存在形態(tài)很多，大致可分為水溶性鎘和非水溶性鎘2大類。其絡(luò)合態(tài)和離子態(tài)的水溶性鎘能為作物所吸收，對生物危害大；而非水溶性鎘不易遷移和難以被植物吸收，但隨著條件的改變。二者可互相轉(zhuǎn)化。環(huán)

8、境中的鎘不是植物生長的必需元素，而是一種潛在性的有毒重金屬元素。土壤中的鎘離子由植物根部吸收，少量運(yùn)至上部。據(jù)研究，鎘在植物中各部位的分布情況基本上為根>葉>莖>花、果、籽粒。鎘在植物組織中含量達(dá)到l mgkg時(shí)，就對某些植物產(chǎn)生毒害，使植物表現(xiàn)出葉色減褪、植物矮化、物候期延遲的癥狀，導(dǎo)致植物生物產(chǎn)量下降，甚至死亡。具體表現(xiàn)為：對根部的損傷，抑制植物水分的吸收，阻礙光合作用和蒸騰作用等。3.1.2對人體及動(dòng)物的危害鎘是蓄積性毒物，其毒性是潛在的，人體內(nèi)鎘的生物學(xué)半衰期一般為2040 a。鎘對人體組織和器官的毒害是多方面的，且治療極為困難。土壤鎘污染對人類的危害途徑是通過食物鏈

9、，尤其是“鎘米”、“鎘菜”進(jìn)入人體而大量積累，引起各種疾病，甚至死亡。長期食用遭到鎘污染的食品，可能導(dǎo)致“痛痛病”，即身體積聚過量的鎘損壞腎小管功能，造成體內(nèi)蛋白質(zhì)從尿中流失，久而久之形成軟骨癥和自發(fā)性骨折。正常人血液中的鎘濃度應(yīng)<5ugL，尿中<1ugL。動(dòng)物體的鎘主要來自于牧草或飼料。鎘可導(dǎo)致動(dòng)物采食量下降。生產(chǎn)性能降低，影響動(dòng)物的繁殖性能。鎘進(jìn)入家畜體內(nèi)后，可分布于動(dòng)物全身，蓄積在腎臟，使腎小管發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化,進(jìn)而破壞腎臟的排泄能力。據(jù)測定，鎘在腎臟內(nèi)可耐受的濃集量為271×10mgkg，超過此閾限值可引起中毒。3.1.3人體鎘中毒機(jī)理鎘是人體非必需元素，在自然界中

10、常以化合物狀態(tài)存在，一般含量很低，正常環(huán)境狀態(tài)下，不會(huì)影響人體健康。鎘和鋅是同族元素，在自然界中鎘常與鋅、鉛共生。當(dāng)環(huán)境受到鎘污染后，鎘可在生物體內(nèi)富集，通過食物鏈進(jìn)入人體引起慢性中毒。鎘被人體吸收后，在體內(nèi)形成鎘硫蛋白，選擇性地蓄積肝、腎中。其中，腎臟可吸收進(jìn)入體內(nèi)近1/3的鎘，是鎘中毒的“靶器官”。其它臟器如脾、胰、甲狀腺和毛發(fā)等也有一定量的蓄積。由于鎘損傷腎小管，病者出現(xiàn)糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。特別具使骨骼的代謝受阻，造成骨質(zhì)疏松、萎縮、變形等一系列癥狀。日本的公害病之一-痛痛病就是慢性鎘中毒最典型的例子。根據(jù)日本富山縣神通川流域污染區(qū)流行病學(xué)調(diào)查、臨床觀察和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，痛痛病是由鎘引

11、起的慢性中毒。它首先使肝臟受損，繼而引起骨軟化癥，是在妊娠授乳、內(nèi)分泌失調(diào)，老年化或鈣不足等誘因作用下形成的疾病。發(fā)病里由于神通川上游某鉛鋅礦的含鎘廢水和尾礦渣污染了河水，下游農(nóng)田用河水灌溉，污染了土壤，作物吸收鎘，產(chǎn)生了“鎘米”，人常期食用含鎘稻米，在一定條件下得病。該病以疼痛為特點(diǎn)，始于腰背痛，繼而肩、膝、髖關(guān)節(jié)痛，逐漸擴(kuò)至全身。由于髖關(guān)節(jié)活動(dòng)受限現(xiàn)一種特殊的步態(tài)不穩(wěn)即“鴨步態(tài)”。疼痛的性質(zhì)為刺痛，活動(dòng)時(shí)加劇，咳嗽或輕微的外傷即可引起病理性骨折，重癥患者四肢可屈曲變型，身長比健康時(shí)縮短1030CM。這是由于全身出現(xiàn)骨萎縮、脫鈣所至。由于感覺神經(jīng)節(jié)出血，壓迫神經(jīng)，止痛藥不奏效?？傊k中毒是

12、慢性過程，潛伏期最短為28年，一般為1520界。根據(jù)攝入鎘的量，持續(xù)時(shí)間和機(jī)體機(jī)能狀況，病程大致分潛伏期、警戒期、疼痛期、骨骼變期和骨折期。3.2土壤鎘來源土壤中鎘的背景值含量范圍為0012 msks，中值為035 msks，我國土壤的背景值平均為0097 mgkg，略低于日本和英國。我國各區(qū)域的背景總體分布為：西部地區(qū)>中部地區(qū)>東部地區(qū)；北方地區(qū)>南方地區(qū)。雖然各地區(qū)鎘背景值有較大差異，但一般情況下土壤中自然存在的鎘不至于對人類造成危害，造成危害的土壤鎘大都是人為因素引入的"。土壤中的鎘污染主要是隨著采礦、冶煉和電鍍工業(yè)的不斷發(fā)展而積累的。歸納起來污染途徑有3個(gè)

13、方面。大氣沉降。工業(yè)廢氣中的鎘伴隨著粉塵隨風(fēng)擴(kuò)散至工廠周圍，經(jīng)過雨淋和自然沉降進(jìn)入土壤中。當(dāng)土壤中鎘含量超過一定范圍時(shí)，就造成了污染。污水灌溉。采礦廢水和電鍍、堿性電池工業(yè)廢水及城市居民用水如未經(jīng)處理或處理不達(dá)標(biāo)，鎘隨著污水灌溉進(jìn)入土壤。施肥不當(dāng)。施用含鎘元素的化肥或施肥不妥以及長期施肥、大量施肥，都會(huì)對加深土壤對鎘的沉積。3.3土壤鎘賦存形態(tài)及活性土壤鎘的毒性不但與土壤中鎘總的含量有關(guān)，也與其在土壤中的賦存狀態(tài)密切相關(guān)。鎘進(jìn)入土壤后，通過溶解、沉淀、凝聚、絡(luò)合吸附等各種反應(yīng)，形成不同的化學(xué)形態(tài)，從而表現(xiàn)出不同的活性。目前，其存在狀態(tài)根據(jù)生物活性高低依次為可交換態(tài)，碳酸鹽結(jié)合態(tài)，有機(jī)結(jié)合態(tài)，鐵

14、、錳氧化物結(jié)合態(tài)，殘留態(tài)。可見離子狀態(tài)和絡(luò)合狀態(tài)的鎘占絕對優(yōu)勢，生物活性高，易被植物吸收，危害大；而殘留態(tài)鎘不易遷移，活性小，毒性低。但是這些賦存狀態(tài)并不是一成不變的，會(huì)隨著條件的變化而相互轉(zhuǎn)化。如鎘在pH值較高，尤其是含有較多CaCO3，的堿性土壤中活性低，不易移動(dòng)，而在酸性條件下則易遷移，毒性增強(qiáng)。研究表明，鎘在pH值60以上時(shí)就開始產(chǎn)生CdS、Cd(OH)2、CdCO3，和Cd3，(PO4)2沉淀；當(dāng)pH值達(dá)75以上時(shí)，這些沉淀物就很難溶出。因此，提高土壤pH值也成為降低土壤鎘含量的有效措施之一。此外，土壤有機(jī)質(zhì)在土壤中可吸附易遷移的可交換態(tài)鎘，降低其生物有效性，在鎘的形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化的過程

15、中發(fā)揮著除土壤pH值以外最重要的作用。3.4土壤鎘的修復(fù)3.4.1植物修復(fù)植物修復(fù)技術(shù)被公認(rèn)為是土壤重金屬污染最好的修復(fù)技術(shù)，是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的綠色環(huán)境進(jìn)化技術(shù)，具有治理效果永久性、治理過程原位性、治理成本低廉性、環(huán)境美學(xué)兼容性、后期處理簡易性等特點(diǎn)。植物修復(fù)技術(shù)是以植物忍耐和超量富集某種或某些化學(xué)元素的理論為基礎(chǔ)，利用植物清除土壤中的污染重金屬的一類環(huán)境整治技術(shù)。3.4.2其他方法由于土壤一旦被鎘污染就很難消除，因此，應(yīng)該堅(jiān)持以防為主、防治結(jié)合的方針。（1） 以防為主，從源頭上消滅鎘污染成立環(huán)境監(jiān)測小組，定期監(jiān)測土壤中鎘的含量。目前測定土壤中微量鎘的儀器分析方法主要有原子吸收光譜法

16、、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP2MS)等方法。嚴(yán)格控制“三廢”排放，加強(qiáng)對工業(yè)鎘“三廢”的治理，合理采礦和冶煉。合理施肥，加強(qiáng)對磷肥和有機(jī)肥料中鎘的監(jiān)測。（2） 農(nóng)藝措施 根據(jù)農(nóng)作物累積特點(diǎn)，盡量在工廠周圍種植低富集能力的作物品種。 提高土壤pH值，可以降低作物鎘的活性，減少作物吸收。 可采用輪作的方式降低土壤重金屬的積累。（3） 利用低級動(dòng)物富集土壤中的鎘3.5我國土壤鎘污染狀況土壤中Cd 的主要來源是工業(yè)廢渣、廢氣中Cd 的擴(kuò)散、沉降和累積,含Cd 廢水灌溉農(nóng)田,以及含Cd 農(nóng)藥、化肥的大量施用等。我國Cd 污染的土地涉及11 個(gè)省市的25 個(gè)地區(qū)。如江西省某縣多達(dá)44 %的耕地受污染,形成670hm2 的“鎘米”區(qū);沈陽某污灌區(qū)農(nóng)田土壤中Cd 含量高達(dá)130mg/ kg ;成都東郊污灌區(qū)內(nèi)米中含Cd 量高達(dá)1165mg/ kg。農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測總站19961998 年的監(jiān)測結(jié)果表明,污灌區(qū)Cd 污染面積最大,占重金屬超標(biāo)面積的5619 % ,