土壤中汞的污染和檢測

土壤中汞的污染和檢測摘要：首先了汞元素及其性質(zhì)、毒性。其次，對汞污染的來源、危害、在土壤中的賦存形態(tài)、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其影響因素加以綜述。再次，介紹了土壤中汞污染對動植物和人體健康造成的危害。最后講解了測定土壤中汞的方法。關(guān)鍵詞：汞污染，土壤，檢測由于汞獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，元素汞和固態(tài)汞被廣泛的應(yīng)用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、日常生活中。人類兩個世紀(jì)的工業(yè)發(fā)展造成大量的汞釋放，使得全球環(huán)境中的汞含量水平大幅上升。各種工藝過程所排放的含汞廢棄物以氣態(tài)（通常包括顆粒態(tài)物質(zhì)）、液態(tài)（通常包括懸浮顆粒）、固態(tài)的形式釋放到環(huán)境中。下文就土壤中的汞污染、檢測和對動植物造成的危害進行詳細的講述。汞的概述1.1汞元素及其性質(zhì)簡介汞位于元素周期表第六周期第二族中，化學(xué)符號是Hg，原子序數(shù)是80。在室溫下，汞是唯一液態(tài)金屬，由于外觀像液體的銀，故通常稱它為水銀。汞的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在金屬活動順序中排在氫元素之后。在平常情況下不易發(fā)生化學(xué)變化，所以在自然界里能以游離態(tài)存在，這就使人們易于發(fā)現(xiàn)它。它雖然是金屬（有金屬光澤，能傳熱、導(dǎo)電，失去電子成為正離子等。但與其它金屬相比卻有許多特殊的性質(zhì)。它有熔點低、沸點低、密度大、表面張力大，揮發(fā)性高［1］。1.2汞的毒性根據(jù)汞的形態(tài)不用，可分為汞蒸氣、無機離子汞和有機汞中毒。汞蒸氣可在肺部被吸收，經(jīng)肺泡膜擴散進入血液，最終被輸送到全身各器官組織，易在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟、肝護臟內(nèi)蓄積，發(fā)生慢性中毒。無機離子汞的毒性主要表現(xiàn)為神經(jīng)與腎臟毒性。神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟是無機汞中毒的最敏感的靶器官，典型的癥狀包括:震顫、情緒不穩(wěn)定、綜合性神經(jīng)異常等。無機離子汞的其他毒性還包括致癌性、呼吸系統(tǒng)毒性和生殖毒性等。有機汞中毒主要是甲基汞中毒，甲基汞進入人體后容易被吸收并被迅速輸送到全身各組織，甲基汞的毒性主要為神經(jīng)毒性，大腦和神經(jīng)系統(tǒng)是甲基汞中毒的靶器官，典型癥狀為末梢感覺錯亂、聽覺錯亂以及震顫等。甲基汞對心血管也有影響，臨床癥狀括心急性心肌梗塞、血管類疾病如冠心病、缺血性心臟病等［2］。土壤中汞的污染及遷移土壤中汞污染的來源汞環(huán)境污染的來源有天然釋放和人為兩個方面。自然原因：火山活動、自然風(fēng)化、土壤排放和植被釋放等⑶。從局部來看，汞的人為污染是主導(dǎo)因素。汞污染的人為來源主要有：①采礦、運輸和加工含汞的礦石。②排放工業(yè)廢水進入江河湖海：由電池制造業(yè)、控制設(shè)備業(yè)、紙漿造紙工業(yè)、氯堿化工廠、汞合金和催化劑產(chǎn)生的汞廢棄物污染相當(dāng)嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，目前全世界每年開采應(yīng)用的汞量約為1x104t以上。其中絕大部分最終以三廢形式進入環(huán)境。③燃料、紙和固體廢棄物的燃燒。④農(nóng)業(yè)耕作中不合理地施用含汞肥料和農(nóng)藥，以及污水灌溉。⑤熔爐的排放。⑥實驗室汞的排放：汞可通過實驗室的廢棄化學(xué)藥品、蓄電池、破碎溫度計和藥品等進入環(huán)境［4］。土壤中汞的污染及遷移土壤中汞的存在形態(tài)分為3大類:金屬汞、無機化合態(tài)汞和有機化合態(tài)汞，其生物有效性差異很大。金屬汞能被植物直接利用吸收。無機化合態(tài)汞中，HgCl2、HgCI42-是植物易吸收利用的汞化合物，但是HgS則是一種難以被植物吸收利用的無機化合物。土壤中存在的有機化合態(tài)汞包括 CH3HgS-、CH3HgCN、CH3HgSO3、CH3HgNH3+和腐殖質(zhì)結(jié)合汞等，其中以腐殖質(zhì)結(jié)合汞最為重要。以甲基形式存在的汞的生物有效性較高，毒性較大，易被植物吸收并通過食物鏈在生物體內(nèi)逐級富集，易對生物和人體健康造成危害；而腐殖質(zhì)結(jié)合汞的生物有效性較低，不易被作物吸收，而且毒性也較低⑸。進入土壤中的汞及化合物會抑制和破壞土壤中微生物的生命活動.對土壤酶活性的影響，使土壤的理化性質(zhì)變劣，肥力降低，妨礙農(nóng)作物根系生長，導(dǎo)致產(chǎn)量和質(zhì)量下降［6］。進入土壤系統(tǒng)的汞在土壤中處于吸附和解吸的動態(tài)平衡中，這種平衡控制著其在土壤中的濃度、活性生物、有效性或毒性、在土壤系統(tǒng)中的遷移和在食物鏈中的傳遞⑺。汞在土壤環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化，是汞自身化學(xué)性質(zhì)和土壤環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。進入土壤中的汞除一部分能被土壤迅速吸附或固定，還有一部分汞可通過土壤侵蝕、淋溶、植物吸收及元素汞的形式發(fā)生水、大氣、生物遷移罔。從大的方面來講，影響因素有吸附、絡(luò)合和甲基化作用。土壤膠體對汞的吸附，土壤中的各類膠體對汞均有強烈的吸附作用。土壤膠體對汞的吸附受土壤膠體性質(zhì)、pH值、有機質(zhì)的共同影響。pH值可通過影響汞在土壤的形態(tài)和穩(wěn)定性，影響汞在粘土礦物和有機質(zhì)上的吸附，進而影響土壤中汞的遷移轉(zhuǎn)化反應(yīng)。有機質(zhì)的存在可能促進土壤對汞的吸附［9］。汞污染對動植物及人類的危害3.1汞污染對動植物的危害由于汞的液化性的易蒸發(fā)性，使汞很容易分布在空氣、水、土壤等，直接或間接地污染了動植物的生存環(huán)境。在生物體中，各種形態(tài)的汞轉(zhuǎn)化成為二價汞離子（Hg2+）汞離子與體內(nèi)的琉基（一SH），二琉基（一S—S—）具有很強的親和力，Hg-S反應(yīng)是汞產(chǎn)生中用的基礎(chǔ)。若這些動植物被人食用，汞將進人人體內(nèi)造成中毒，嚴(yán)重的可導(dǎo)致死亡囹。水俁病就是很典型的案例。外界環(huán)境條件的變化（如酸雨、土壤添加劑）能移改變土城根系的徽環(huán)境，提高土壤中重金屬的生物可利用性，使重金屬比較容易地為植物吸收利用而進而進入到食物鏈，從而對人、動物、昆蟲、鳥類等食物鏈上的生物產(chǎn)生毒害［10］。3.2汞污染對人類的危害微量的汞在人體內(nèi)不致引起危害，可經(jīng)尿、糞和汗液等途徑排除體外，如數(shù)量過多，即可損害人體健康mi。汞是神經(jīng)系統(tǒng)毒物，汞不僅通過血一腦屏障進人細胞，還可經(jīng)軸索逆轉(zhuǎn)運，進一步加強汞金屬在神經(jīng)系統(tǒng)的蓄積"I。汞易透過血一腦脊液屏障而滯留在腦組織中后與組織中的某些酶及酶上的琉基、氨基等基團結(jié)合而影響酶的活性，從而導(dǎo)致了神經(jīng)行為功能障礙［13］。尤其中中樞神經(jīng)系統(tǒng)更易受損，使人四肢麻痹，顫抖等。汞還會降低男女的生殖能力。此外，汞還可以引起肝、腎、肺、皮膚、口腔等部分的病變，如可引起肺腫大、肝腫大、口腔炎、牙齒脫落、腹瀉等癥狀［14］。在醫(yī)療過程中，醫(yī)護在診療護理操作中若不慎將血壓中的汞液溢出或體溫計打碎，必須及時徹底清理散落的汞珠，否則很易造成汞污染致人傷害［15］。在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，一家生產(chǎn)熒光燈的廠家，許烽［161127名工人做了汞污染的健康影響調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，體檢126人中，主訴頭昏頭暈、失眠等63人，患牙齦炎或牙齦萎縮43人，有顫栗癥狀11人，血常規(guī)異常人員16人，尿常規(guī)異常人員60人。汞的檢測分析4.1氫化物發(fā)生一原子熒光法氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定土壤中汞的方法具有靈敏度高、檢出限低和簡便快速等優(yōu)點。在建立的最佳工作條件下，用微波消解處理樣品，汞的回收率為95%?105%，方法的精密度、準(zhǔn)確度均能滿足土壤檢驗的要求，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境土壤的檢測。汪祿祥等［17］等用微波消解氫化物一原子熒光法對樣品土壤進行了汞含量的測定。根據(jù)儀器設(shè)定的檢出限程序，連續(xù)測定空白溶液15次，用3倍空白樣品熒光值的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率即為本方法的最低檢出限，汞為0.04"g/L。因此，對于本方法的最低檢出濃度，汞為0.08mg/kg。取不同類型的土壤，測高、低濃度的砷、汞含8次，求其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，均在10%以內(nèi)。JKG-203型測汞儀測汞法樣品土壤粒徑應(yīng)小于0.097mm,經(jīng)室溫干燥后備用。用不含金屬元素污染的鐵質(zhì)合金磨具加工制得。隨同試料做雙份空白試驗。選取和試樣同類型的土壤一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)4個隨同試料分析。準(zhǔn)確稱取0.1000g試料(精確到0.0001g)于50ml比色管中，用水潤濕后加入20ml(1+1)王水在沸水浴中分解60min，期間搖動3?4次，冷卻后用純凈水稀釋到刻度，搖勻，靜置澄清后待測。按照儀器工作條件開機調(diào)試好后，取上層清液倒入翻泡瓶中至刻度線，插入管芯，在管芯上部加入1%的氯化亞錫還原，迅速接通吸氣泵，當(dāng)儀器顯示的信號值開始不斷變大時可拔下吸氣管，用JKG-203型測汞儀測定汞的吸光度。繪制工作曲線［18］。缺點是儀器對曲線的相關(guān)系數(shù)要求比較高。達到0.999以上?？偨Y(jié)與展望近年來，科技、工業(yè)迅速發(fā)展，雖然人們開始認(rèn)識到汞污染的危害，但農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)還是離不開汞元素的參加，因此也會對人體的健康產(chǎn)生了直接和間接、或者潛在的不利影響，使人類和生態(tài)系統(tǒng)的健康遭受到不同程度的侵害［19］。同時也要進一步了解汞污染的危害、來源、在土壤中的賦存形態(tài)、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其影響因素。同時還要進一步探索更好更精確的汞污染測定方法技術(shù)。相信在未來的某一天，只要我們采取了積極有利的措施，就可防止汞的污染，使得汞只用于造福人類。參考文獻［1］ 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