重金屬對(duì)水體的污染范文
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第1篇
關(guān)鍵詞：水體;重金屬污染;毒理作用;人體健康
作者簡(jiǎn)介：于曉莉（1973―），女，河南鄭州人,工程師,主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。
中圖分類(lèi)號(hào)：X701
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：16749944(2011)10012304
お
1 引言
水體是人類(lèi)賴(lài)以生存的主要自然資源之一,又是人類(lèi)生態(tài)環(huán)境的重要組成部分,也是地球物質(zhì)生物化學(xué)循環(huán)的儲(chǔ)庫(kù)。由于人類(lèi)活動(dòng)的影響,進(jìn)入水體環(huán)境中的污染物越來(lái)越多,這些污染物給環(huán)境和人體健康造成了許多問(wèn)題。多年來(lái)人們非常關(guān)注水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題,因?yàn)槠浜暧^破壞性能引起人們的注意,而水體重金屬污染問(wèn)題人們重視程度相對(duì)不夠,近年研究證明甲基汞是水俁病致病因,鎘是骨痛病致病因。同時(shí)隨著采礦、冶煉、化工、電鍍、電子、制革等行業(yè)的發(fā)展,以及民用固體廢棄物不合理填埋和堆放,重金屬污染物事故性排放以及大量化肥、農(nóng)藥的施用,使得各種重金屬污染物進(jìn)入水體。重金屬污染物難以治理,它們?cè)谒w中具有相當(dāng)高的穩(wěn)定性和難降解性,在水體中積累到一定的限度就會(huì)對(duì)水體、水生植物及水生動(dòng)物系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害,并可通過(guò)食物鏈而在水產(chǎn)品體內(nèi)累積,最終作為食品進(jìn)入人體,影響人的健康,因此水體重金屬污染日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
2 重金屬污染的來(lái)源和毒理作用
對(duì)人體健康構(gòu)成危害的重金屬絕大多數(shù)來(lái)自于工礦企業(yè)所排放的廢水,采礦、冶金、化工、電鍍等多種工業(yè)行業(yè)的生產(chǎn)廢水都含有重金屬,排放到水體引起水質(zhì)的污染,進(jìn)入水體的重金屬還會(huì)發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng),諸如氧化、還原、沉淀與溶解、吸附與解析、絡(luò)合作用以及生物甲基化等,這主要取決于重金屬的性質(zhì)和水體的理化指標(biāo)。還有一部分就是城市道路上的機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染,對(duì)人體健康構(gòu)成典型危害的是鉛污染。
進(jìn)入大氣、水體和土壤的重金屬均可以通過(guò)呼吸道、消化道、皮膚3種途徑侵入人體,進(jìn)入體內(nèi)的重金屬借助體內(nèi)某些有機(jī)成分可結(jié)合成金屬絡(luò)合物或金屬螯合物,對(duì)人體的各個(gè)發(fā)育階段都會(huì)產(chǎn)生影響,尤其對(duì)母嬰的毒害更為明顯。機(jī)體內(nèi)可以同重金屬發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)不少,如蛋白質(zhì)(氨基酸)、核酸等;兒茶酚胺、維生素、激素等微量活性物質(zhì)和含氧脂肪酸、磷酸等也能與重金屬發(fā)生作用,使上述物質(zhì)喪失或改變了原來(lái)的生化功能而引起病變。
許多重金屬離子可因微生物甲基化作用而生成相應(yīng)的甲基化合物,此類(lèi)化合物多屬毒性很強(qiáng)的揮發(fā)性物質(zhì),極易通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體,其中具有重要病理學(xué)意義的,當(dāng)首推甲基汞化合物。另有一些重金屬離子通過(guò)口腔、皮膚進(jìn)入體內(nèi)后,與人體某些酶的活性中心巰基(-SH)有著特別強(qiáng)的親和力,金屬離子極易取代巰基上的氫,從而使酶喪失其生物活性,即重金屬的致害作用就在于使生物酶失去活性。還有一些重金屬離子可以通過(guò)與酶的非活性部位相結(jié)合,從而改變活性部位的構(gòu)象,或與起輔酶作用的金屬離子置換,同樣能使生物酶的活性減弱甚至喪失。
2.1 汞污染的來(lái)源和毒理作用
2.1.1 汞污染的來(lái)源
汞是金屬中毒性較高的元素之一。以汞為原料的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含汞廢水、廢氣和廢渣對(duì)環(huán)境的汞污染非常嚴(yán)重,此外煤及石油燃燒釋放出來(lái)的汞,含汞農(nóng)藥的廣泛運(yùn)用造成對(duì)大氣和土壤的污染。目前由于人類(lèi)活動(dòng)向大氣、水體和士壤中排放的總汞量,每年已超過(guò)2萬(wàn)t。
2.1.2 汞的毒理作用
(1)金屬汞。金屬汞常以蒸氣態(tài)污染大氣,可通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體。職業(yè)性長(zhǎng)期吸入汞蒸氣可引起慢性汞中毒,其主要表現(xiàn)出體力減退、頭暈、頭痛、失眠、多夢(mèng)、記憶力減退等中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。
（2)無(wú)機(jī)汞化合物。在短期內(nèi)攝人大量無(wú)機(jī)汞鹽或誤食含汞物質(zhì),可引起急性汞中毒。
(3)有機(jī)汞化合物。有機(jī)汞化合物分為苯基汞和烷氧基汞。甲基汞屬于高神經(jīng)毒物質(zhì)。主要侵犯中樞神經(jīng)系統(tǒng),其慢性中毒癥狀出現(xiàn)順序一般為感覺(jué)障礙、運(yùn)動(dòng)失調(diào)、語(yǔ)言障礙、視野縮小、聽(tīng)力障礙。
2.2 鉛污染的來(lái)源和毒理作用
2.2.1 鉛污染的來(lái)源
鉛污染來(lái)源廣泛,主要來(lái)自汽車(chē)廢氣和冶煉、制造以及使用鉛制品的工礦企業(yè)。1969年日本東京因汽車(chē)尾氣污染空氣引起居民慢性鉛中毒,該事件發(fā)生后世界各國(guó)都十分重視環(huán)境鉛污染對(duì)人體健康的危害,明令禁止或限制在汽油中加入四乙基鉛。
2.2.2 鉛的毒理作用
（1)急性中毒。意外攝入大量鉛時(shí)可發(fā)生急性中毒。如含鉛餐具將大量鉛溶出進(jìn)人食物時(shí),食入后可引起中毒。幼兒啃嚼含鉛油漆的玩具和家具等也可產(chǎn)生中毒。服用過(guò)量的含鉛藥物同樣可引起中毒。
(2)慢性中毒。對(duì)于血液系統(tǒng)，鉛能抑制血液中氨基乙酚丙酸脫氫酶和血紅素合成酶,血紅素合成受到抑制而出現(xiàn)貧血,面色蒼白(所謂“鉛容”)。對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)，鉛中毒對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用是引起鉛中毒性腦病。慢性鉛中毒時(shí)周?chē)窠?jīng)也出現(xiàn)病癥,最嚴(yán)重的典型癥狀是由撓神經(jīng)損害引起的百對(duì)稱(chēng)性腕下垂。此外是伸肌無(wú)力。多數(shù)中度和重度鉛中毒病例常見(jiàn)到四肢無(wú)力、兩手握力減退,少數(shù)可見(jiàn)局部性皮膚觸覺(jué)和痛覺(jué)減退等。對(duì)于消化系統(tǒng)其典型癥狀是腹絞痛。
（3)生殖毒性與致畸作用。鉛中毒工人外周血淋巴細(xì)胞染色單體畸變率增加。流行病學(xué)調(diào)查表明,鉛對(duì)苯并芘誘發(fā)工人肺癌可能有協(xié)同作用。環(huán)境鉛污染引起鉛中毒癥狀:慢性中毒多在局部地區(qū)發(fā)生。其中毒癥狀主要有神經(jīng)衰弱癥候群、中毒性多發(fā)性神經(jīng)炎、中毒性腦病、間質(zhì)性腎炎或腎萎縮以及心肌損傷等。
2.3 鎘污染的來(lái)源和毒理作用
2.3.1 鎘污染的來(lái)源
環(huán)境中鎘污染的最主要來(lái)源是有色金屬礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)和冶煉排出廢氣、廢水和廢渣。煤和石油燃燒排出的煙氣。含鎘肥料的施用也是造成鎘污染的原因之一。此外,在電鍍、制造合金、焊料、顏料、電池、雷達(dá)、電視機(jī)熒光屏、半導(dǎo)體元件、照相材料、化肥、殺蟲(chóng)劑、塑料、槍械彈藥等生產(chǎn)中用做原料或催化劑,其在生產(chǎn)過(guò)程中可向環(huán)境排放出含鎘廢物。餐飲具和食品包裝也存在鎘污染。如在上釉的陶器中儲(chǔ)存食品,尤其酸性液體食品,可引起明顯的鎘污染。
2.3.2 鎘的毒理作用
日本神通川流域發(fā)生的骨痛病是由于神通川上游鋅礦冶煉排出的含鎘廢水污染了神通川,河水灌溉使鎘進(jìn)人稻田而被水稻吸收。鎘引起骨痛病的原因可能是由鎘對(duì)腎功能的損害使腎中維生素D的合成受到抑制,影響人體對(duì)鈣的吸收和成骨作用。同時(shí),鎘使骨膠原鏈上的羥脯氨酸不能氧化產(chǎn)生醛基,妨礙骨膠原的固化與成熟,從而導(dǎo)致骨骼軟化。鎘對(duì)胃腸粘膜有刺激作用,故口服鎘化物可引起嘔吐、腹瀉、休克和腎功能障礙,人在生產(chǎn)活動(dòng)中吸人大量的鎘煙塵和蒸氣也可引起急性中毒。
2.4 鉻污染的來(lái)源和毒理作用
2.4.1 鉻污染的來(lái)源
電鍍、皮革、制藥、研磨劑、防腐劑、顏料以及合成催化等方面鉻有廣泛的用途,生產(chǎn)中均可產(chǎn)生含鉻三廢。在生產(chǎn)中含鉻廢渣的堆放也是一個(gè)重要污染來(lái)源,含鉻廢渣任意堆放,雨水沖淋,大量鉻溶滲和流失,污染環(huán)境。
2.4.2 鉻的毒理作用
(1)急性毒性。鉻對(duì)局部有刺激、腐蝕作用,也可導(dǎo)致呼吸障礙。鉻對(duì)皮膚的急性毒性表現(xiàn)為鉻對(duì)皮膚的刺激和腐蝕作用所引起的急性皮膚糜爛及變態(tài)反應(yīng)皮膚炎。
(2)亞急性慢性毒性。鉻對(duì)人的慢性毒性作用，鉻經(jīng)呼吸道侵入,可引起鼻炎、咽炎、支氣管炎等。皮膚長(zhǎng)期接觸鉻化合物可引起接觸性皮炎或濕疹,多見(jiàn)于手背、腕、前臂等部位的紅斑、丘疹。對(duì)鉻過(guò)敏者,也見(jiàn)于非接觸部位。鉻還可引起皮膚潰瘍,又稱(chēng)“鉻瘡”。潰瘍可深達(dá)骨骼,愈合緩慢,愈合后可形成瘸痕或色素沉著。鉻酸霧還對(duì)眼結(jié)膜有刺激作用;可引起流淚;可刺激口腔、咽喉,可引起咽后壁干燥以致出現(xiàn)淡黃色小潰瘍等。長(zhǎng)期接觸鉻鹽粉塵或鉻酸霧,除損害皮膚外,還產(chǎn)生全身性影響。
（3）致癌變、致畸變、致突變作用。六價(jià)鉻和三價(jià)鉻均有致癌作用。目前世界公認(rèn)某些鉻化合物可致肺癌,稱(chēng)為鉻癌。
2.5 砷污染的來(lái)源和毒理作用
2.5.1 砷污染的來(lái)源
采礦、金屬冶煉、煤炭燃燒、含砷工業(yè)品(如陶瓷、制革、玻璃等)和含砷農(nóng)藥的各種砷化合物以粉塵、煙塵、廢氣和廢水等形式污染環(huán)境。
2.5.2 砷的毒理作用
（1）急性中毒。急性砷中毒較常見(jiàn),如誤食砷污染的食品、誤飲砷污染的飲料或誤服含砷農(nóng)藥等。
（2）慢性中毒。長(zhǎng)期持續(xù)攝入低劑量的砷化合物,尤其是吸入砷化合物粉塵者,經(jīng)過(guò)數(shù)月乃至數(shù)年、十幾年的砷蓄積而發(fā)生疾病,砷慢性中毒的某些癥狀是其特有的,但大部分癥狀是非特異性的,所以慢性砷中毒常常被忽略。在一定意義上,尿、頭發(fā)、指甲中的砷含量可指示砷中毒和體內(nèi)砷含量。
3 水體重金屬污染研究現(xiàn)狀
3.1 水體中重金屬存在形態(tài)及毒性研究
水體中不同形態(tài)的重金屬污染物對(duì)水體環(huán)境的危害程度有很大的差異,開(kāi)展水體中重金屬存在形態(tài)的研究,對(duì)于有效防治和治理水體重金屬污染物具有非常重要的意義。目前人們已經(jīng)對(duì)許多不同形態(tài)重金屬污染物的毒性做了大量研究,獲得了大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如人們經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)水體中重金屬污染物Cr6+對(duì)水生動(dòng)植物的毒性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Cr3+的毒性。Wageman和Barica在研究Cu對(duì)藻類(lèi)的毒性時(shí)發(fā)現(xiàn):Cu 的毒性主要由Cu2+、［CuOH+］和Cu(OH)2引起[1]。劉清等[2]從離子形態(tài)角度出發(fā),同時(shí)考慮游離和羥基絡(luò)合態(tài)的毒性,以及它們之間的毒性差異,通過(guò)數(shù)學(xué)方法擬合定義出活性態(tài)銅離子濃度,較好地反映了水體中銅的毒性。另外人們已經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)汞(如甲基汞)等物質(zhì)有非常大的危害性。例如1953~1961年期間影響日本南部水俁灣周?chē)鷿O民的神經(jīng)性疾病――水俁病就是由水體中的甲基汞引發(fā)的。
3.2 水體重金屬污染物的生物學(xué)效應(yīng)研究
重金屬對(duì)水體微生物和植物的生物學(xué)效應(yīng)研究很早就已經(jīng)廣泛展開(kāi),Kaplan等[3]研究表明,當(dāng)重金屬Cu進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)后,會(huì)發(fā)生諸如氧化、引入甲醛等變化,這些變化都會(huì)破壞葉綠體等胞內(nèi)器官,直接影響藻類(lèi)細(xì)胞的光合、呼吸作用和酶的活性,并抑制藻類(lèi)的生長(zhǎng)。閻海等[4]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,Zn、Cu和Mn能抑制月形藻的生長(zhǎng),3者的毒性大小順序?yàn)閆n>Cu>Mn。谷巍等[5]發(fā)現(xiàn),在相同處理?xiàng)l件下,Hg2+的毒性要比Cd2+強(qiáng),Hg2+對(duì)輪葉狐尾藻的致死濃度為1~2 mg/L,Cd2+的致死濃度為3~5mg/L。戴家銀[6]研究指出,重金屬Cu和Zn對(duì)真綢幼魚(yú)組織酶活性產(chǎn)生影響。Weir和Hine[7]報(bào)導(dǎo)了在含0.003g/L汞的水中,即可以檢測(cè)到汞對(duì)金魚(yú)的毒性效應(yīng)。Skerfivin等[8]研究發(fā)現(xiàn),凡是以含甲基汞的魚(yú)為食的人們,他們的染色體斷裂與汞在人體內(nèi)的含量具明顯相關(guān)性。水體中重金屬濃度增加以后,將對(duì)魚(yú)類(lèi)和水生浮游生物產(chǎn)生嚴(yán)重影響。Mcintosh和Kevern[9]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)水體中的重金屬銅的濃度達(dá)到3g/L 時(shí),水體中的枝角目蟲(chóng)和輪蟲(chóng)的數(shù)量就開(kāi)始減少。Maxfield等[10]研究指出,河水中重金屬含量的增加也導(dǎo)致魚(yú)和獵鳥(niǎo)發(fā)生中毒現(xiàn)象。目前人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,水體重金屬污染物的生物學(xué)效應(yīng)是多種多樣的。
3.3 水體重金屬污染物污染指示研究
該方面的研究包括兩個(gè)基本內(nèi)容,一是水體受到重金屬污染指示研究;二是重金屬造成水體污染程度大小的指示研究。人們習(xí)慣以重金屬污染物在水體中的絕對(duì)含量多少表示水體受重金屬污染的程度,目前越來(lái)越多的人建議使用一些植物和水體微生物數(shù)量及活性變化特征作為重金屬對(duì)水體造成污染大小的指示[11,12]。Navrot等[11]研究表明,生物體組織中的Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的濃度可以用來(lái)監(jiān)測(cè)這些重金屬元素在水中的含量。Haug等[12]利用海草中重金屬元素的濃度對(duì)挪威海峽水中的重金屬污染進(jìn)行了比較科學(xué)地評(píng)估。
4 重金屬污染對(duì)人體健康的影響
4.1 重金屬對(duì)人體的毒害程度
（1)與其濃度有關(guān)。重金屬在人體內(nèi)總蓄積量未超過(guò)其閾值時(shí),即使長(zhǎng)期存在也不會(huì)產(chǎn)生危害。如對(duì)甲基汞敏感人群而言,只有體內(nèi)蓄積達(dá)90mg時(shí)才出現(xiàn)發(fā)音障礙,而到170mg時(shí)則聽(tīng)覺(jué)喪失。
(2)與其化學(xué)形態(tài)有關(guān)。主要原因在于人體各器官對(duì)不同形態(tài)的重金屬蓄積量不同,無(wú)機(jī)汞(HgCl2)導(dǎo)致腎損傷與肝損害,而有機(jī)汞CH3Hg+、(CH3)2Hg則能產(chǎn)生特異性的腦神經(jīng)障礙,這就是因?yàn)榧谆自谀X中蓄積,而無(wú)機(jī)汞在腦中的蓄積甚微。
(3)與其侵入途徑有關(guān)。經(jīng)口腔誤食金屬汞后,消化道的吸收量微乎其微,故其毒性甚小;若經(jīng)呼吸道吸入汞蒸汽時(shí),因肺泡可吸收相當(dāng)多的汞蒸汽,故汞蒸汽呈強(qiáng)烈的毒性。
(4)與其半衰期有關(guān)。重金屬在機(jī)體內(nèi)的生物半衰期的長(zhǎng)短也影響到對(duì)人體危害程度的不同,半衰期長(zhǎng)就意味著在體內(nèi)的殘留時(shí)間長(zhǎng),濃度增高快,容易達(dá)到閾值濃度而顯現(xiàn)出毒性。
(5)取決于重金屬間的相互作用。重金屬之間既有累加作用,也有拮抗作用,還有相乘作用,若聯(lián)合作用產(chǎn)生的總效應(yīng)等于單獨(dú)效應(yīng)之和時(shí)稱(chēng)為累加作用,小于單獨(dú)效應(yīng)之和時(shí)稱(chēng)為拮抗作用,大于單獨(dú)效應(yīng)之和時(shí)稱(chēng)為相乘作用。
4.2 微量重金屬元素與人體健康的關(guān)系
微量重金屬元素與人體生命過(guò)程有著密切關(guān)系。雖然在體內(nèi)的含量非常微小。但生理功能獨(dú)特。能夠調(diào)節(jié)肌體內(nèi)的生物酶活動(dòng)。促進(jìn)宏量元素在體內(nèi)的運(yùn)輸。參與激素的合成等。在新陳代謝中起著十分重要的作用。
研究表明,通過(guò)這些微量重金屬元素相互影響,相互作用。參與體內(nèi)多種酶的合成。能增強(qiáng)機(jī)體的防御功能,提高免疫力,減少疾病。研究發(fā)現(xiàn):銅離子在膠原蛋白和彈力蛋白的合成中起著重要作用,它多以銅藍(lán)蛋白的形式存在。妊娠婦女如銅不足,則羊膜和毛膜發(fā)育不良,胎膜脆性增加,彈力下降,導(dǎo)致胎膜在孕期不能夠承受日漸增大的壓力而破裂,對(duì)母子造成不利影響;糖尿病人體內(nèi)重金屬元素釩和鉻處于缺乏狀態(tài)。釩和鉻均具有胰島素樣作用。
4.3 重金屬污染對(duì)人體健康的影響
過(guò)量的重金屬大多都能抑制生物酶的活性,破壞正常的生物化學(xué)反應(yīng)。重金屬通過(guò)空氣、水、食物等渠道進(jìn)入體內(nèi)。進(jìn)入人體的重金屬不再以離子形式存在。而是與體內(nèi)有機(jī)成分結(jié)合成金屬絡(luò)合物或金屬螯合物,從而對(duì)人體產(chǎn)生危害。機(jī)體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核糖能與重金屬反應(yīng),維生素、激素等也能與重金屬反應(yīng)。由于產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)使上述物質(zhì)喪失或改變了原來(lái)的生理化學(xué)功能而產(chǎn)生病變。另外重金屬還可能通過(guò)與酶的非活性部位結(jié)合而改變活性部位的構(gòu)象。或與起輔酶作用的金屬發(fā)生置換反應(yīng),致使酶的活性減弱甚至喪失,從而表現(xiàn)出毒性。
試驗(yàn)證明銅具有抗生育作用,釩及其化合物也有一定的生殖毒性,尤其是造成男性的性腺毒性而影響生殖能力。鉛對(duì)親代生殖生理和生殖器官的功能也具有極大危害。因此,銅、鉛、鉻等重金屬是造成人類(lèi)生殖障礙的重要致病因子之一[14]。
5 結(jié)語(yǔ)
隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,重金屬污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重。重金屬污染,不同與其它類(lèi)型污染,具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和不可逆轉(zhuǎn)性等特點(diǎn)。重金屬可直接對(duì)環(huán)境中的大氣、水、土壤造成污染,致使土壤肥力下降、資源退化、作物產(chǎn)量品質(zhì)降低,并且在土壤中不易被淋濾,不能被微生物分解,有些重金屬元素還可以在土壤中轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物。在遭受污染的土壤中種植農(nóng)產(chǎn)品或是用遭受污染的地表水灌溉農(nóng)產(chǎn)品,能使農(nóng)產(chǎn)品吸收大量有毒、有害物質(zhì)。由此形成土壤―植物―動(dòng)物―人體之間的食物鏈,使其毒性不斷積累增大,危害人們的身體健康。
進(jìn)入大氣、水體和土壤等各種環(huán)境的重金屬,均可通過(guò)呼吸道、消化道和皮膚等各種途徑被人和動(dòng)物吸收。當(dāng)這些重金屬在人和動(dòng)物體內(nèi)積累到一定程度時(shí),即會(huì)直接影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、生理生化機(jī)能,直至引起死亡。而且重金屬性質(zhì)以及環(huán)境條件的不同,影響和危害的程度也不同,因此重金屬的污染毒害作用復(fù)雜而且影響較大。
應(yīng)加強(qiáng)管理,堅(jiān)決杜絕工業(yè)“三廢”的排放,規(guī)劃城市垃圾的堆放,嚴(yán)格控制含有重金屬的化肥、農(nóng)藥的使用;提高全民素質(zhì)、增強(qiáng)環(huán)保意識(shí),只有人人都意識(shí)到其危害,從我做起、從一點(diǎn)一滴做起,才能從根本上消除污染源;推行清潔生產(chǎn)工藝,嚴(yán)格控制重金屬污染物的排放;注重重金屬污染的毒理研究,弄清其在大氣、水、土壤等環(huán)境中存在形態(tài)、遷移與轉(zhuǎn)化規(guī)律以及在環(huán)境、人和動(dòng)植物體內(nèi)的毒性作用,為防治污染和保護(hù)人體健康提供理論依據(jù)。
お
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Research Status of Heavy Metal Pollution in Waters and its Effects on Human Health
Yu Xiaoli1,Liu Qiang2
（1.Xinmi Encironmental Protection Bureau,Zhenzhou 452370,China;2.Zhengzhou Coal
Industry Design & Research Co.,Ltd.,Zhenzhou 450007,China）
第2篇
一、國(guó)內(nèi)水體的重金屬污染現(xiàn)狀
中國(guó)水體重金屬污染問(wèn)題十分突出，江河湖庫(kù)底質(zhì)的污染率高達(dá)80.1%。黃河、淮河、松花江、遼河等十大流域的流域片，重金屬超標(biāo)斷面的污染程度均為Ⅴ類(lèi)；太湖底泥中TCu、TPb、TCd 含量均處于輕度污染水平；黃浦江干流表層沉積物中，Cd超背景值2倍、Pb超1倍；蘇州河中，Pb全部超標(biāo)、Cd為75%超標(biāo)、Hg為62.5%超標(biāo)。
城市河流有35.11%的河段出現(xiàn)THg超地表水Ⅲ類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)，18.46%的河段TCd超過(guò)Ⅲ類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)，25%的河段TPb有超標(biāo)的樣本出現(xiàn)。由長(zhǎng)江、珠江、黃河等河流攜帶入海的重金屬污染物總量約為3.4萬(wàn)t，對(duì)海洋水體的污染危害巨大。在全國(guó)近岸海域海水采樣的樣品中，Pb的超標(biāo)率達(dá)62.9%，最大值超一類(lèi)海水標(biāo)準(zhǔn)49.0倍。大連灣60%測(cè)站沉積物的Cd含量超標(biāo)，錦州灣部分測(cè)站排污口鄰近海域沉積物Cd、Pb的含量超過(guò)第三類(lèi)海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
二、水體中重金屬污染的來(lái)源
（一）工業(yè)污染源排放
據(jù)研究，煤、石油中含有Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金屬，因此，火力發(fā)電廠排放的廢氣和汽車(chē)排放的尾氣中含有大量的重金屬，隨煙塵進(jìn)入大氣，其中10%～30%沉降在距排放源十?dāng)?shù)公里的范圍內(nèi)。據(jù)估算，全世界約有1600t/a的Hg通過(guò)煤和其他石化燃料的燃燒而排放到大氣中。另外，電鍍、機(jī)械制造業(yè)仍是重金屬污染的一大來(lái)源。
（二）廢舊電池的污染
《中國(guó)環(huán)境報(bào)》記者王婭于1999年12月9日?qǐng)?bào)道，1998年中國(guó)電池的產(chǎn)量以及消費(fèi)量高達(dá)140億節(jié)，占世界總量的1/3，每年報(bào)廢的數(shù)百億節(jié)廢電池絕大部分沒(méi)有回收，廢電池中含有大量的Hg、Cd、Pb、Cr、Ni、Mn等重金屬有害物質(zhì)，泄漏到環(huán)境中，造成了極大的污染和危害。1節(jié)1號(hào)廢干電池可使1㎡的土地失去利用價(jià)值，1粒紐扣電池可污染600m3的水。
三、水體重金屬污染的危害
（一）對(duì)水生植物的影響
在水生生態(tài)系統(tǒng)及水生食物鏈中，作為其它浮游動(dòng)物的食物及氧氣來(lái)源，藻類(lèi)占據(jù)著重要位置。楊紅玉和王煥校報(bào)道Cd能破壞某些綠藻的葉綠素，引起光合作用下降，還對(duì)斜生柵藻和蛋白核小球藻呼吸作用產(chǎn)生影響，抑制蘋(píng)果酸脫氫酶活性。重金屬對(duì)水生植物的毒害作用主要表現(xiàn)在改變運(yùn)動(dòng)器的細(xì)微結(jié)構(gòu)，抑制光合作用、呼吸作用和酶的活性，使核酸組成發(fā)生變化，細(xì)胞體積縮小和生長(zhǎng)受到抑制等。
（二）對(duì)水生動(dòng)物的影響
重金屬進(jìn)入水體后，將對(duì)水生動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、生理代謝過(guò)程產(chǎn)生一系列的影響。海水重金屬離子（Cr6+）含量超過(guò)一定濃度便會(huì)引起文昌魚(yú)中毒，使其身體漸成彎曲狀而死亡。
（三）對(duì)人體健康的危害
重金屬對(duì)人體的危害，一方面通過(guò)直接飲用造成重金屬中毒而損害人體健康；另一方面，間接污染農(nóng)產(chǎn)品和水產(chǎn)品，通過(guò)食物鏈對(duì)人體健康構(gòu)成威脅，并造成土壤的二次污染。
重金屬能抑制人體化學(xué)反應(yīng)酶的活動(dòng)，使細(xì)胞質(zhì)中毒，從而傷害神經(jīng)組織，還可導(dǎo)致直接的組織中毒，損害人體解毒功能的關(guān)鍵器官——肝、腎等組織。
四、水體重金屬污染的防治對(duì)策
（一）對(duì)水體重金屬污染的源頭控制
一旦水體被污染，將會(huì)對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的影響，并且對(duì)污染水體的凈化將耗費(fèi)大量的人力、物力。因此，首先要采取源頭控制的對(duì)策，預(yù)防水體的污染。一方面加強(qiáng)法制建設(shè)，依法管理水資源，另一方面查明污染源，對(duì)排污總量加以限制，遏制水污染不斷惡化的趨勢(shì)，對(duì)采礦點(diǎn)、冶金部門(mén)等，更要嚴(yán)格監(jiān)督、管理和控制，同時(shí)改革生產(chǎn)工藝，不用和少用毒性大的重金屬，采用合理的工藝流程，科學(xué)管理和操作，減少重金屬用量和隨廢水流失量，加強(qiáng)以流域?yàn)閱卧乃Y源管理和水源地保護(hù)。
（二）對(duì)水體重金屬污染的修復(fù)
1.河流稀釋法
稀釋是改善受污染河流的有效技術(shù)之一，通過(guò)稀釋?zhuān)軌蚪档臀廴疚镌诤恿髦械南鄬?duì)濃度，從而降低污染物質(zhì)在河流中的危害程度。但是，應(yīng)用這種方法必須要有充足的外來(lái)水源，同時(shí)還要考慮外來(lái)水流量與河流流量比例，判斷河流沿岸的生態(tài)狀態(tài)，可以調(diào)用的水量以及河流水力負(fù)荷允許的變化幅度等。
2.化學(xué)混凝、吸附法
許多重金屬在水體溶液中主要以陽(yáng)離子的形態(tài)存在，升高水體pH值，能使大多數(shù)重金屬生成氫氧化物沉淀或其它離子沉淀。因此，向被重金屬污染的水體中施加石灰、碳酸鈣等物質(zhì)，均能降低重金屬對(duì)水體的危害程度。另外，不溶性的淀粉黃酸酯（ISX）與廢水中的重金屬離子可以形成溶度積很小的粒狀沉淀；單寧含量高的農(nóng)產(chǎn)品殘?jiān)窕ㄉず秃移し郏哂袕娜芤褐形礁吆抗年?yáng)離子能力，梧桐落葉可吸附重金屬銅、鎳和鉻。
3.離子還原、交換法
離子還原法是利用一些容易得到的化學(xué)還原劑，將水體中的重金屬還原，形成難以污染的化合物，從而降低重金屬在水體中的遷移性和生物可利用性，以減輕重金屬對(duì)水體的污染危害。離子交換法是利用重金屬離子交換劑與污染水體中的重金屬物質(zhì)發(fā)生交換作用，從水體中把重金屬交換出來(lái)，達(dá)到治理目的。經(jīng)離子交換處理后，廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)移到離子交換樹(shù)脂上，經(jīng)再生后又從萬(wàn)方數(shù)據(jù)離子交換樹(shù)脂上轉(zhuǎn)移到再生廢液中。
第3篇
關(guān)鍵詞：重金屬污染；城市環(huán)境；汽車(chē)尾氣排放；工業(yè)三廢；生活垃圾
中圖分類(lèi)號(hào)：X131 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374(2011)28-0125-03
伴隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市重金屬污染問(wèn)題已經(jīng)引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。重金屬污染的主要來(lái)源是工業(yè)污染，此外還有交通污染和生活污染等，簡(jiǎn)而言之，主要是工業(yè)“三廢”的任意排放，汽車(chē)尾氣的排放和日常生活垃圾中重金屬的污染。重金屬污染的主要影響是對(duì)大氣、土壤和水體等帶來(lái)了很?chē)?yán)重的污染，危害了人的健康。針對(duì)這種污染現(xiàn)狀，應(yīng)該減少或切斷重金屬污染源，控制土壤和水體的重金屬污染，減輕對(duì)于人體健康的危害。
一、城市重金屬污染的現(xiàn)狀及具體問(wèn)題
(一)地面揚(yáng)塵中重金屬超標(biāo)，空氣質(zhì)量變差
由于汽車(chē)尾氣的排放，很多重金屬顆粒進(jìn)入空氣中，如鉛、汞等。此外城市土壤也受到了嚴(yán)重的重金屬污染，導(dǎo)致了地面揚(yáng)塵直接被人們呼吸進(jìn)體內(nèi)。針對(duì)顆粒物來(lái)源的有關(guān)分析表明，在重慶，城區(qū)道路的地面揚(yáng)塵對(duì)大氣TSP的貢獻(xiàn)比為5％～13％，長(zhǎng)春空氣顆粒物的來(lái)源中土壤占到36.7％。北方地區(qū)的春季容易刮大風(fēng)，每年沙塵暴天氣常常發(fā)生。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)沙塵暴發(fā)生時(shí)，來(lái)自土壤的元素和離子的濃度會(huì)迅速增加，主要污染的重金屬元素Pb，zn，cd，cu在沙塵暴發(fā)生期問(wèn)的濃度會(huì)比平時(shí)高3～12倍，而且TSP和PMl0的質(zhì)量濃度相當(dāng)高，顯而易見(jiàn)，通過(guò)這樣的數(shù)據(jù)分析，我們能夠認(rèn)知到地面揚(yáng)塵中的重金屬超標(biāo)，導(dǎo)致空氣質(zhì)量變差，進(jìn)而通過(guò)人們的呼吸進(jìn)入人體，給健康帶來(lái)了很大的隱患和威脅。
(二)土壤重金屬含量過(guò)高，城市郊區(qū)的蔬菜不合格
郊區(qū)土壤重金屬含量過(guò)高的主要源頭就是城區(qū)，城區(qū)龐大的交通量帶來(lái)的尾氣污染和大量的工廠的“三廢”排放一定程度上也影響了郊區(qū)土壤重金屬含量。郊區(qū)是城市蔬菜食品的最主要的供給點(diǎn)，由于郊區(qū)土壤受到了污染，蔬菜食品中的重金屬含量也會(huì)上升。一些蔬菜中某些重金屬含量甚至已經(jīng)超出了上百倍，而這也是癌癥患者越累越多的原因之一。2003年烏魯木齊市蔬菜重金屬含量的調(diào)研表格，如下：
根據(jù)上表的分析得知，污染嚴(yán)重程度已經(jīng)嚴(yán)重超出了國(guó)家的安全標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)人們的生活健康帶來(lái)了很大的隱患。
(三)水體的重金屬污染，對(duì)于城市水體環(huán)境造成很大的威脅
城市水體是居民生活和生產(chǎn)的基礎(chǔ)，對(duì)于城市自身環(huán)境的調(diào)節(jié)也具有重要的作用。然而大量的工業(yè)用水、生活污水排入了城市水體，導(dǎo)致了城市水體的重金屬積累越來(lái)越多。一些專(zhuān)家針對(duì)長(zhǎng)江沿岸的近水域中沉降物的污染元素含量進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)近岸水域沉降物中某些重金屬污染物的含量水平相對(duì)較高，超國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的0.7～68.3倍，此外沉降物中的沉淀物污染輕于懸浮物。其污染順序?yàn)椋簔n、Pb、cd、cu、Ni、As、co、V、Ti、cr、Fe、Mn，其中zn的污染最嚴(yán)重。此外一些專(zhuān)家針對(duì)廣州城市水體和上海濱岸的水體沉積物中的重金屬進(jìn)行了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)上海濱岸潮灘表層沉積物中cu、Pb、zn和cr的平均含量均遠(yuǎn)高于當(dāng)?shù)睾袜徑K州河中沉積物的各種重金屬元素的背景值，它們分別是背景值的5、2、4和3倍，這些元素中zn的污染毫無(wú)疑問(wèn)是最為嚴(yán)重，同時(shí)廣州城市水體中重金屬含量也是zn的最高，然后依次為cu、cr和Pb。顯而易見(jiàn)，我國(guó)的大中型城市的水體重金屬含量均超標(biāo)，污染現(xiàn)象嚴(yán)重，對(duì)城市水體環(huán)境造成很大的威脅。
二、城市重金屬污染治理的對(duì)策及具體應(yīng)用
(一)嚴(yán)格控制工業(yè)“三廢”排放，減少和切斷重金屬污染源
工業(yè)“三廢”即廢水、廢氣、廢渣，它們含有大量的重金屬元素，當(dāng)排入道環(huán)境后，會(huì)在人、植物和動(dòng)物的體內(nèi)富集，從而對(duì)環(huán)境和人的健康造成一定程度的危害。針對(duì)廢水、廢氣和廢渣中重金屬的排放問(wèn)題，工廠必須采取一定的處理方案。首先，針對(duì)于工業(yè)廢水中重金屬的處理，通常會(huì)采用中和沉淀法、硫化物沉淀法和鐵氧體法三種化學(xué)沉淀的方法。工廠應(yīng)該積極引進(jìn)這些科學(xué)的方法進(jìn)行廢水的綜合治理，避免這些廢水進(jìn)入城市水體中，對(duì)于城市的水體環(huán)境造成污染。其次，工業(yè)生產(chǎn)中排放的含Pb、As等重金屬的廢氣，工廠可以采用橢圓式噴淋吸收塔和雙塔式噴淋吸收設(shè)備，用氧化劑及堿液吸收的治理方法，在排放出去之前做一些凈化處理，分理出重金屬元素，避免排入空氣中，形成顆粒狀污染物，對(duì)城市居民的健康造成威脅。最后，對(duì)于在工業(yè)生產(chǎn)中含重金屬的廢渣的處理，應(yīng)該采用堿石灰、粉煤灰、活性炭和有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬元素廢渣來(lái)進(jìn)行一定的吸附，以防止工業(yè)廢渣中的重金屬元素會(huì)在土壤里擴(kuò)散和遷移，給城市的土壤造成嚴(yán)重污染，特別是郊區(qū)的一些工廠，應(yīng)該對(duì)于工業(yè)廢渣的處理有嚴(yán)格的流程。眾所周知，城市的蔬菜食品主要是郊區(qū)供給的，控制好重金屬對(duì)郊區(qū)農(nóng)田的污染意義重大。如果土壤中重金屬元素的含量超標(biāo)，會(huì)在蔬菜食品中富集，進(jìn)而進(jìn)入人體，帶來(lái)健康威脅。我國(guó)很多的工業(yè)區(qū)的環(huán)境監(jiān)制工作存在很多的缺陷，對(duì)于工廠廢水、廢氣、廢渣的監(jiān)管力度不夠，導(dǎo)致了很多工廠隨意排放，使城市的重金屬污染程度越來(lái)越嚴(yán)重。對(duì)于一些工廠的“三廢”處理設(shè)備落后和缺失的，有關(guān)部門(mén)應(yīng)該強(qiáng)制工廠進(jìn)行安裝和完善。只有嚴(yán)格控制工業(yè)“三廢”的排放，減少和切斷重金屬污染源，才能維持城市環(huán)境的良性發(fā)展，減少人們的健康威脅。
(二)減少汽車(chē)尾氣的排放，鼓勵(lì)清潔能源的應(yīng)用
伴隨著城市的不斷發(fā)展，汽車(chē)也逐年遞增，同時(shí)汽車(chē)尾氣的排放量也猛增。汽車(chē)尾氣主要的重金屬元素就是Pb，過(guò)去，車(chē)用汽油是以四乙基鉛作為防爆劑的，即含鉛汽油，在汽車(chē)行駛過(guò)程中，排放的尾氣中會(huì)含有較高濃度的鉛，給人們的健康帶來(lái)了嚴(yán)重的危害。從1999年7月1日開(kāi)始，國(guó)家明確規(guī)定要在全國(guó)范圍內(nèi)禁止使用含鉛汽油，由含鉛量為0.013g/L以下的無(wú)鉛汽油來(lái)代替。但是隨著汽車(chē)越來(lái)越多，汽車(chē)尾氣的排放量也大大增加，重金屬元素對(duì)于空氣的污染依然嚴(yán)重。
針對(duì)汽車(chē)尾氣中重金屬元素對(duì)于空氣的污染，應(yīng)該采取一定的治理途徑：第一，就是最有效和最終的途徑，即改變汽車(chē)的動(dòng)力。比如說(shuō)，開(kāi)發(fā)代用的燃料汽車(chē)以及電動(dòng)汽車(chē)等。這種途徑能夠在一定程度上使汽車(chē)只產(chǎn)生很少氣體或者不產(chǎn)生。第二，改善現(xiàn)有的燃油質(zhì)量和汽車(chē)動(dòng)力裝置。采用改善燃燒室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)更加高效的發(fā)動(dòng)機(jī)、提高燃油的質(zhì)量、開(kāi)發(fā)新能源等都能使汽車(chē)的尾氣污染程度降低。第三，也就是現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用的汽車(chē)尾氣的凈化技術(shù)。通過(guò)采用先進(jìn)的機(jī)外凈化技術(shù)來(lái)對(duì) 汽車(chē)在行駛中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行凈化來(lái)減少一定的污染，此外，在汽車(chē)的排氣系統(tǒng)中來(lái)安裝凈化裝置，采用物理的和化學(xué)的方法減少尾氣的重金屬污染物，主要分為催化器、熱反應(yīng)器和過(guò)濾收集器等。實(shí)驗(yàn)表明，甲醛樹(shù)丁醚也具有很好的抗爆性，作為汽油的摻合劑，不僅不含鉛元素，還能降低其他碳?xì)湮锏呐欧拧Ｔ诎l(fā)達(dá)城市和地域，倡導(dǎo)和鼓勵(lì)人們乘坐公共交通出行，從汽車(chē)數(shù)量上面來(lái)減少尾氣的排放量，防止其中的重金屬元素在空氣中形成顆粒物，污染空氣，并沉降在地面，污染土壤。
(三)生活垃圾應(yīng)該分類(lèi)處理，避免重金屬對(duì)土壤和水體污染
人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中的各種垃圾，也不同程度的含有重金屬成分。比如說(shuō)武漢市幾種垃圾成分中重金屬的含量，如下表：
顯而易見(jiàn)，電池中含有大量的重金屬元素zn。因此對(duì)于日常垃圾，我們應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的類(lèi)處理，來(lái)防止重金屬對(duì)城市土壤和水體造成一定的污染。如果生活垃圾中的Hg、cd、cr等重金屬含量超標(biāo)時(shí)，應(yīng)該將生活垃圾進(jìn)行分類(lèi)收集，將印刷制品、電池、塑料包裝物、塵土與其他的垃圾進(jìn)行分開(kāi)存放。處理垃圾時(shí)，應(yīng)檢查Hg、cd、cr等重金屬元素的含量是否超標(biāo)，只有在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的情況下，才可進(jìn)行堆肥、填埋和焚燒處理，不然就要單獨(dú)處理。此外，政府應(yīng)當(dāng)制定相關(guān)城市生活垃圾分類(lèi)的法規(guī)，明確配套的實(shí)施細(xì)則，建立完善的立法體系，創(chuàng)建真正意義上的仲裁機(jī)構(gòu)，明確相關(guān)法律的責(zé)任，同時(shí)加大相關(guān)宣傳力度，提高公民的垃圾分類(lèi)的意識(shí)。由此看來(lái)，生活垃圾應(yīng)該分類(lèi)處理，避免重金屬對(duì)土壤和水體污染，在收集、運(yùn)輸和處理過(guò)程中，要加大相應(yīng)的垃圾分類(lèi)力度，確保垃圾中的重金屬成分能合理的回收和處理，降低重金屬對(duì)于城市的污染程度。
