汞污染的來源及修復(fù)技術(shù)

呂博++趙玲雙++劉赟妮++何家歡++田原++趙佐平

摘要 重金屬汞的毒性很強(qiáng)，具有持久、生物富集、可長距離遷移等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)導(dǎo)致了擴(kuò)散快、頑固不易治理的汞污染。本文結(jié)合已有資料，概述了我國汞污染現(xiàn)狀、污染來源及常見的污染修復(fù)技術(shù)及未來汞污染治理的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞 土壤；汞污染；來源；修復(fù)技術(shù)

中圖分類號 X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）01-0188-01

20世紀(jì)60年代日本發(fā)生了“水俁病”事件，此次事件的罪魁禍?zhǔn)拙褪枪S排放的含汞廢水，這種轟動世界的怪病讓汞污染成為學(xué)術(shù)界研究的焦點(diǎn)[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅1995年排放到大氣中的汞總量就達(dá)4 000 t[2]，這些排入大氣中的汞還會通過干濕沉降回歸土壤，土壤不僅是汞污染的源頭更是汞的匯總[3]。當(dāng)土壤中的汞被農(nóng)作物根系吸收轉(zhuǎn)移至體內(nèi)時(shí)，會引起農(nóng)作物汞含量超標(biāo)，人食用了含汞作物后會發(fā)生食物中毒，對人體造成危害。

1 汞污染現(xiàn)狀

據(jù)報(bào)道，中國已受到汞、鉛、鎘等重金屬污染的耕地面有2 000萬hm2，約占總耕地面積的20%[4-5]。稻田本是人類活動最頻繁的區(qū)域，郭雅玲等[6]在對福建鐵觀音茶園土壤中的重金屬研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)水稻土改種的茶園中土壤汞含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他土壤。張 倩等[7]也發(fā)現(xiàn)汞污染土壤對水環(huán)境也構(gòu)成巨大威脅。隨著工業(yè)的高速發(fā)展，人類的生產(chǎn)生活已經(jīng)改變了地球表面的化學(xué)成分，破壞了重金屬的正常物質(zhì)循環(huán)，致使生態(tài)系統(tǒng)功能逐漸喪失。不僅如此，當(dāng)人類食用被汞污染的食物后會產(chǎn)生甲基汞中毒，造成人體四肢麻木、記憶力減退、神經(jīng)錯(cuò)亂，還會使孕婦腹中胎兒發(fā)育畸形。

2 汞污染的來源

2.1 土壤母體

母巖是土壤汞的重要來源之一，正常發(fā)育的巖石都含有汞，由于巖石的風(fēng)化作用，全世界有超過800 t汞從巖石中釋放，從巖石中釋放的汞有很大一部分進(jìn)入土壤環(huán)境。世界土壤的平均含汞量為0.03～0.10 mg/kg，我國的背景含量為0.038 mg/kg[8]。由于地域的差異，我國南北方土壤的含汞量有差別，汞在南方土壤中含量偏低，為0.032～0.050 mg/kg；在北方土壤中含量偏高，為0.17～0.24 mg/kg[9]。隨著人口的持續(xù)增長和工業(yè)活動日漸頻繁，人類以各種方式向土壤釋放汞，為土壤汞來源增添了復(fù)雜性。

2.2 大氣沉降

全球每年向大氣中釋放的汞含量為6 000～7 500 t，50%～75%由人為造成[10]，因干濕沉降，散發(fā)到大氣中的汞約有93.7%回歸于土壤，進(jìn)入土壤中的汞在土壤中黏性物質(zhì)的吸附作用下迅速被吸持和固定，富集在土壤表面，使土壤汞濃度超標(biāo)。資料顯示，每年由大氣沉降進(jìn)入農(nóng)田的汞為3.54 g/hm2，約為灌溉污水輸入汞的2倍[11]。而沉降到植物葉片上的重金屬一部分在雨水的洗淋作用下進(jìn)入土壤，一部分在植物表面積累而進(jìn)入植物內(nèi)部影響植物的正常發(fā)育。因此，控制進(jìn)入大氣中的汞，才有可能減少土壤中的含汞量。

2.3 人類生活

汞與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)，家中許多日用品都含有汞。1臺血壓計(jì)含汞50 g，若血壓計(jì)不慎被打破將對環(huán)境和人體造成更大危害。熒光燈是日常生活中普遍使用的照明工具，1支管徑為26 mm的熒光燈含汞20 mg，我國于1995年電池行業(yè)散失的汞達(dá)472 t[12]，大量含汞廢電池、熒光燈被直接當(dāng)作生活垃圾丟棄，將造成土壤的汞污染。因汞對皮膚由漂白作用，所以大多數(shù)化妝品中也含有汞，長期使用漂白、祛斑作用的化妝品也會引起汞中毒。汽車排放的尾氣也伴隨著汞污染，有研究表明，燃油中的汞元素是汽車尾氣汞污染的源頭[13]。

2.4 污水灌溉和污泥施肥

由于社會工業(yè)化的迅速發(fā)展，產(chǎn)生的大量工業(yè)廢水排入河道，使用于農(nóng)田灌溉的河水中含有許多汞、鎘等重金屬，用被重金屬污染的水灌溉農(nóng)田后會造成土壤重金屬污染[14]?，F(xiàn)階段，汞已經(jīng)將我國3.2萬hm2的耕地污染，土壤環(huán)境質(zhì)量汞的一級標(biāo)準(zhǔn)值為0.15 mg/kg，天津被污水灌溉的耕地汞含量為0.292 mg/kg[15]，北京東郊被污水灌溉的耕地汞含量已達(dá)到0.076～4.550 mg/kg，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)值。污泥因其中含有大量營養(yǎng)物質(zhì)（氮、磷、鉀等）而被普遍用于農(nóng)田施肥，污泥改良提高了資源利用率，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)循環(huán)，但因污泥中大多含有汞等重金屬，長期污泥回填會導(dǎo)致土壤中汞富集，而使農(nóng)作物體內(nèi)汞含量增加，人食用了汞污染的農(nóng)作物后出現(xiàn)汞中毒。據(jù)報(bào)道，施加城市污泥的土壤表面汞濃度可達(dá)0.08～1.10 mg/kg[16]。

3 土壤汞污染修復(fù)技術(shù)

3.1 物理化學(xué)技術(shù)

熱處理技術(shù)可用于吸收土壤中易揮發(fā)性污染物，對土壤汞污染的修復(fù)十分有效，向土壤中通入熱蒸汽或用變頻加熱土壤即可使廢物析出土壤。張 倩等[17]在用熱解吸的化學(xué)處理方法處理土壤中的汞時(shí)，在370 ℃時(shí)可將土壤中汞降至1 mg/kg，處理率高達(dá)95.73%；電動修復(fù)技術(shù)是為土壤外加直流電場，使土壤中的重金屬在電場的作用下向一極移動而對汞進(jìn)行工程化收集的技術(shù)；施用調(diào)節(jié)劑法通常是指添加抑制劑法，可向土壤中添加碳酸鈣、過磷酸鈣等抑制劑降低土壤中可給態(tài)汞而抑制農(nóng)作物對汞的吸收，從而減少汞對人體的傷害。

3.2 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)是通過植物吸收、植物固定和植物揮發(fā)來減除土壤中的污染物。植物修復(fù)不僅廉價(jià)而且對吸收重金屬十分有效，美國已利用此技術(shù)做過大量試驗(yàn)并證明此方法效率高[18]。我國研究表明，加拿大楊、紅樹等植物對汞有很大的吸收及儲存能力，加拿大楊對汞的積累吸收可達(dá)6 779.11 μg/株。同時(shí)，植物修復(fù)所用時(shí)間也與土壤污染程度有關(guān)，若使原始濃度為82 mg/kg的土壤的汞含量恢復(fù)到0.039 mg/kg，苧麻需在稻田里生長86年，而在旱田卻只需10年。

3.3 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)是利用生物的吸附和轉(zhuǎn)化作用，使毒性較大的重金屬轉(zhuǎn)化為相對穩(wěn)定的毒性小的物質(zhì)，從而減少土壤污染。微生物修復(fù)技術(shù)花費(fèi)低、效果好，加之微生物數(shù)量巨大，因此該技術(shù)也得到了大力推廣。李夢杰等[19]在研究裂褶菌菌株對受汞污染的土壤的修復(fù)效果過程中發(fā)現(xiàn)，裂褶菌菌株可使土壤中汞濃度大大降低。但是，現(xiàn)階段利用的微生物都是從受污染土壤中分離獲得的，一般耐受能力強(qiáng)，能在土壤中長期生存，當(dāng)將其施入土壤時(shí)可能會造成土壤生態(tài)失衡，產(chǎn)生二次污染，這也是微生物修復(fù)土壤技術(shù)有待解決的問題。

3.4 礦物修復(fù)技術(shù)

礦物修復(fù)土壤被稱為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)之后的第四大修復(fù)土壤手段，作為一種新興的技術(shù)，在去除土壤中的汞等重金屬問題上發(fā)揮了很大作用。任麗英等[20]研究表明當(dāng)土壤中添加鐵鋁氧化物和鐵錳氧化物后，14 d內(nèi)，土壤中的汞分別降低了94.60%和88.69%。由此可見，這2種氧化物可有效吸附土壤中的汞。

4 結(jié)語

目前，我國了解幾種主要的土壤汞污染源，且掌握了一定的處理技術(shù)，但我國汞污染防治工作人存在許多問題：一是土壤汞處理技術(shù)還相當(dāng)不成熟，防治技術(shù)嚴(yán)重落后于發(fā)達(dá)國家，汞污染源頭判斷不清，目前全國和行業(yè)的汞污染排放統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不完全，只能依賴于國外的數(shù)據(jù)模型；二是相關(guān)法律和監(jiān)管缺失，還未建立統(tǒng)一正規(guī)的汞污染檢測網(wǎng)，信息不完全、透明度不高；三是民眾和企業(yè)的環(huán)保意識不強(qiáng)，這更加劇了土壤汞的污染。因此，更有必要做好土壤汞污染的防治及修復(fù)工作。

5 參考文獻(xiàn)

[1] MEI Xin，MAE S G.Gaseouselemental mercury exchange with low mercury containing soils：Investigation of controlling factors[J].Applied Geoche-mistry，2007，22（7）：1451-1466.

[2] 張明泉，朱元成.中國燃煤大氣排放汞量的估算與評述[J].AMBIO-人類環(huán)境雜志，2002，31（6）：482-484.

[3] GILLIS A A，MILER D R.Some local environment effects on mercury emi-ssion and absorption at a soil surface[J].Science of the Total Environment，2000，260（1/2/3）：191-200.

[4] 朱蔭湄，周啟星.土壤污染與我國農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)的現(xiàn)狀、理論和展望[J].土壤通報(bào)，1999，30（3）：132-135.

[5] 韋朝陽，陳同斌.重金屬超富集植物及植物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，21（7）：1196-1203.

[6] 郭雅玲，王果，羅丹，等.福建鐵觀音茶園土壤中鉛、鎘、砷、鉻、汞、銅、氟的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀分析[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，19（3）：676-681.

[7] 張倩，許端平，董澤琴，等.汞污染土壤熱解吸處理過程中不同形態(tài)汞的溫度效應(yīng)[J].環(huán)境科學(xué)研究，2012，25（8）：870-874.

[8] 王新，周啟星.土壤Hg污染及修復(fù)技術(shù)研究[J].生態(tài)學(xué)雜志，2002，21（3）：43-46.

[9] 劉玉榮.不同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤汞的初步研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[10] LINDQVIST B O，JOHANSSON K，BRINGMARK L.Mercury in the Sw-edish environment：recent research on causes，consequences and corre-ctive methods[J].Water Air Soil Pollution，1991，55（1）：1-261.

[11] 許嘉琳，楊居榮.陸地生態(tài)系統(tǒng)中的重金屬[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1995：34-57.

[12] 陳文娟，方鳳滿，余建，等.安徽蕪湖市土壤汞污染評價(jià)及影響因素分析[J].安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，32（2）：168-172.

[13] 錢建平，張力，張爽，等.桂林市汽車尾氣汞污染[J].生態(tài)學(xué)雜志，2011，30（5）：944-950.

[14] 全國土壤普查辦公室.中國土壤[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1998：1016-1018.

[15] 張學(xué)詢，王連平，宋勝煥.天津污灌區(qū)土壤、作物重金屬污染狀況的研究[J].中國環(huán)境科學(xué)，1988，8（2）：20-26.

[16] ANTHONY C.Methyl mercury contamination and emission to theatmos-phere from soil amended with municipal sewage sludge[J].J Environ Qual，1997，26（6）：1650-1654.

[17] 張倩，許端平，董澤琴，等.汞污染土壤熱解吸處理過程中不同形態(tài)汞的溫度效應(yīng)[J].環(huán)境科學(xué)研究，2012，25（8）：870-874.

[18] SCHNOOR J L.Phytoremediation of organic and nutrient contami nants[J].Environ Sci Technol，1995，29：318-323.

[19] 李夢杰，王翠玲，李榮春，等.汞、鉛、鉻污染土壤的微生物修復(fù)[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2013，7（4）：1568-1572.

[20] 任麗英，趙敏，董玉良，等.兩種鐵氧化物對土壤有效態(tài)汞的吸附作用研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，32（3）：749-753.