泥土重金属传染钻研与治理近况

高太忠  李景印

（河北科技大学环境科学与工程系，，克拉玛依 050018）

提要  对泥土重金属传染钻研和治理步骤近况进行了介绍；；涉及的具体内容蕴含泥土重金属元素布景值，，化学按时炸弹的概念，，泥土环境与人类健康和物理、、、化学、、、生物治理步骤。

泥土作为环境的重要组成部门，，不仅提供人类生计所需的各类营养物质，，并且接受来自工业和生涯废水、、、固体废料、、、农药化肥及大气降尘等物质的传染。重金属以其在泥土中难降解、、、毒性强、、、拥有堆集效应等特点受到科学家们的宽泛关注。自70年代以来，，它一向是多学科钻研的活跃领域。本文拟对泥土重金属传染钻研与治理予以会商。

1  泥土重金属元素布景值钻研

对泥土元素布景值方面的钻研，，30年来国内外做了大量的工作。1961年美国地质调查局(GC)在美国大陆本土发展布景值的调查工作，，1984年颁发了《美国大陆泥土及其地表物质中的元素浓度》专项汇报；；1988年完玉成河山壤布景值的钻研工作，，共分析近50个元素。日本于1978~1984年在全国领域内发展了表土和底土元素布景值调查，，共测定了As、、、Cd、、、Cr、、、Cu、、、Mn、、、Ni、、、Pb和Zn等8种元素，，并提出元素布景值暗示步骤。

我国于70年代中期发展泥土元素布景值钻研。1982年国度科委将泥土布景值调查钻研列入“六五”重点科技攻关课题；；1986年再次将其列为“七五”重点科技攻关课题，，先后对除台湾省以外的省（区）所有泥土类型的元素布景值进行了调查，，分析元素60余个；；后来出版了《环境布景值数据手册》^[1]、、、《中河山壤元素布景值》^[2]等专著。

2  “化学按时炸弹”概念的提出

近年来，，环境界球化学最凸起的进展是提出了“化学按时炸弹”(Chemical Time Bomb)^[3]新概念；；О词闭ǖ侵富镏试谀嗤林胁恍荻鸭，，终于使泥土接受能力达到极限。这时若增长少量投入就会使原被泥土中固定的化学物质大量开释，，造成无法清算的严重灾害。另一种类型的化学按时炸弹是由于气象和泥土利用的扭转，，使泥土接受能力大幅度降落，，导致按时炸弹提前“引爆”。

化学按时炸弹钻研的内容蕴含：：：各类可能引发化学按时炸弹的有害物质的起源、、、迁徙蹊径和方式；；分歧环境中各类泥土、、、岩石和沉积物的接受能力，，影响接受能力和贮存容量的各类成分；；分歧类型按时炸弹引发的特点和危：：Φ男灾；；分歧环境中各类化学按时炸弹的领域、、、规模：：凸Ψ虺叨；；化学按时炸弹监控及预测的步骤及其利用的指标；；对化学按时炸弹过程仿照及模型的成立等等。由于化学按时炸弹拥有从部门到区域以至全球的各类规模，，因而不仅要钻研部门的“热点”，，并且要进行全局战术钻研。不仅要钻研泥土中，，并且要钻研各类沉积物、、、地表水、、、地下水及大气中的化学物质尤其是有害物质的迁徙、、、累积和分配关系等。

1995年，，谢学锦院士和刘东生院士在北京香山科学会议第46次学术会商会上，，主持会商了化学按时炸弹问题^[4]。早在1992年，，谢学锦院士从钻研中国按时炸弹的全局高度，，提出了“环境界球化学监控与动态地球化学图”钻研打算，，得到国度环保局等部委的支持；；该打算在全国领域设立600个监控点，，采集地表和深部泛滥平原沉积物，，分析40~70个元素及其它参数，，并打算以每10 a为1周期进行1次采集分析，，以期获得中国陆地环境变动的陆续纪录。现已绘制出50余种元素在地表与深部（反映大规模工业化前的情况）含量变动的地球化学图^[5]。这对于监控和预测化学按时炸弹很有意思。我国在此项钻研中居于世界当先水平。

３  泥土（次生）环境与人类健康

60年代以来，，日本^[6]查明“骨痛病”、、、“水俣病”的成因，，引起了世界列国确把稳，，使环境与人类健康的关系逐步被人们所意识。泥土是食品链中的一个重要环节。人和动植物处所病盛行区与泥土气象带有亲昵的关系。

我国发展环境与人类健康（处所病）的钻研工作较晚。70年代中期对克山病进行了环境界球化学钻研。现已查明我国黑龙江、、、吉林、、、内蒙古和辽宁等14个省区有克山病散布？？？松讲∈且恢植∫蛭疵、、、慢性病程的处所性心肌病。钻研发现克山病重要散布在棕、、、褐土系及其相邻的过渡泥土中，，而向草原、、、荒漠土带和红、、、黄泥土带削减和隐没。谭建安等^[7]通过对我国重要克山病发病区和西北、、、东南两个非病带进行系统调查，，证实我国存在低Se带，，这个呈东北至西南走向的低Se带的散布刚好与克山病的地理散布相一致。：：橐堤赖^[8]在钻研克山病的过程中，，发现微量元素Mo与克山病的发病之间有某种联系。

80年代，，陈家其^[9]进行了区域环境与癌的钻研。我国长江三角洲天然地理前提比力复杂，，肝癌殒命率的区域差距极度显著。对区域泥土、、、水和粮食中微量元素Mo、、、Cu、、、Zn与肝癌的关系进行的钻研了局批注：：：该地域泥土中Cu、、、Zn含量较高，，而粮食中Cu、、、Zn也较高；；而Mo却与之相反，，在泥土含Mo较高的处所，，粮食中Mo含量却较低；；泥土含Mo较低的处所，，粮食中含Mo却较高。这与三角洲地域多种元素相对富集等地理环境特点有关。

对河南、、、山西等地的食道癌发病区钻研批注，，病区泥土中Cu、、、Zn、、、V和Zr等元素含量高。由此可见，，微量元素失调与区域性肿瘤的高发病率之间存在显著的关系。

90年代，，我国对砷中毒（地砷病）与环境的关系进行了钻研。云南、、、贵州、、、湖南、、、新疆、、、台湾已有这方面的报道。最近，，汤洁^[10]、、、王敬华^[11]等人对内蒙古、、、山西等As中毒进行了钻研，，揭示了天然和报答作用能将环境中的As开释出来，，提高水的毒性，，加剧As中毒的产生并导致癌症高发。

除上述钻研外，，近20 a来我国还对处所性甲状腺肿、、、处所性氟病、、、大骨节病等与环境的关系进行了系统钻研，，获得了大量的钻研成就，，很多成就拥有国际当先水平。

4  泥土重金属传染治理步骤

泥土重金属传染治理蹊径重要有两种：：：一是扭转重金属在泥土中的存在状态，，使其由活化态转变为不畸形；；二是从泥土中去除重金属，，以使其存留浓度靠近或达到布景值^[12]。

4.1  物理及物理化学步骤

常选取的物理及物理化学步骤有热解吸法、、、电化学法和提取法等。对于挥发性的重金属，，例如，，汞，，选取加热的步骤能够将其从泥土中解吸出来，，当达到肯定体积时再回收利用。用此项技术治理后，，泥土中汞的浓度可达到布景值（1 mg/L）^[13]。对于渗入性不高，，传导性较差的粘性泥土中的Cu、、、Cr、、、As，，凭据电流能粉碎金属—泥土键的道理，，可利用电化学的步骤予以去除。Brewster等曾用铁板作阳极，，凭据电解产生的亚铁离子经氧化后可产生水合铁氧化物的道理，，创制适当的前提，，使地下水中的重金属与水合铁氧化物形成共沉淀而将重金属去除。通过扭转两极电压节制亚铁离子浓度，，使处置过的水中的重金属离子浓度达到排放尺度^[14]。

提取法分为冲刷法、、、洗土法和浸滤法等；；这几种步骤的道理一样，，都是利用试剂和泥土中的重金属作用，，形成溶化性的重金属离子或金属—试剂络合物，，最后从提取液中回收重金属，，并循环利用提取液^[15]。近年来的钻研批注，，理论活性剂利用其吸附作用对泥土中的某些重金属阳离子拥有优良的解吸成效，，从而达到去除的主张。理论活性剂的分子愈大，，对重金属阳离子的解吸成效愈显著。但由于其对环境产生影响，，目前趋向于利用易降解、、、无毒性的生物理论活性剂。生物理论活性剂种类较多，，它们对分歧重金属拥有各自的专一性，，并且在传染泥土中能自觉循环利用^[16]，，因而拥有优良的利用远景。

美国曾利用淋滤法和洗土法成功地治理了8种重金属（Cd、、、Cu、、、Hg、、、Cr、、、Ni、、、Ag、、、Pb和Tb）传染的泥土，，选取的提取剂为酸性溶剂，，并参与氧化剂、、、还原剂及络合剂。

4.2  生物学步骤

生物学步骤重要是利用特殊植物和微生物往来除泥土中的重金属或降低重金属的毒性。一些拥有特定生理机制的植物可对重金属吸附富集或与重金属结合天生不具生物活性的化合物，，从而去除重金属或降低重金属的毒性^[17]。

对于重金属传染的泥土，，可采取种植非食用植物或抗传染且能富集重金属的植物的步骤去除泥土中的重金属^[18]。收成植物时连根拔起也能够达到去除重金属的主张。

利用微生物对某些重金属的吸收、、、沉积、、、氧化和还原等作用，，减小植物摄取，，从而降低重金属的毒性^[19]。目前环境科学钻研中最活跃的领域之一就是使用遗传基因工程等生物技术来造就对重金属拥有降毒能力的微生物，，借此解除重金属对泥土的传染。

除上述两种步骤之外，，还能够使用农业工程技术，，例如，，使用改进剂，，扭转耕作制度，，扭转作物种类和肥料种类，，翻耕或换土，，以及向泥土中参与粘合剂以固定重金属，，在肯定水平上能去除泥土重金属或降低其毒性。在这方面，，曹仁林^[20]、、、青长乐^[21]、、、蒋崇菊^[22]等人曾进行过有益的钻研，，并收到了预期的成效。