鎘污染及其治理

1、鎘污染及其治理鎘污染及其治理鎘及其性質(zhì)鎘及其性質(zhì)鎘污染來源鎘污染來源鎘污染的危害鎘污染的危害土壤鎘污染的治理方法與措施土壤鎘污染的治理方法與措施4123一、鎘及其性質(zhì)首先發(fā)現(xiàn)鎘的是德國哥廷根大學(xué)化學(xué)和醫(yī)藥學(xué)教授斯特羅邁爾。他兼任政府委托的藥商視察專員。正是他在視察藥商的過程中，觀察到含鋅藥物中出現(xiàn)的問題，促使他在1817年發(fā)現(xiàn)了鎘。由于發(fā)現(xiàn)的新金屬存在于鋅中，就以含鋅的礦石菱鋅礦的名稱Calamine命名它為Cadmium，元素符號定為Cd，在元素周期表中名列第48位。由于鎘對人體具有很大的危害性，它亦被稱作“48號魔鬼” 鎘是銀白色有光澤的金屬，熔點320.9，沸點765，相對密度8.642

2、。有韌性和延展性。鎘在潮濕空氣中緩慢氧化并失去金屬光澤，加熱時表面形成棕色的氧化物層。高溫下鎘與鹵素反應(yīng)激烈，形成鹵化鎘。也可與硫直接化合，生成硫化鎘。鎘可溶于酸，但不溶于堿。鎘的氧化態(tài)為+1、+2。氧化鎘和氫氧化鎘的溶解度都很小，它們?nèi)苡谒幔蝗苡趬A。鎘可形成多種配離子，如Cd(NH3）、CdCl等?？捎枚喾N方法從含鎘的煙塵或鎘渣（如煤或炭還原或硫酸浸出法和鋅粉置換）中獲得金屬鎘。進(jìn)一步提純可用電解精煉和真空蒸餾。鎘主要用于鋼、鐵、銅、黃銅和其他金屬的電鍍，對堿性物質(zhì)的防腐蝕能力強(qiáng)。鎘可用于制造體積小和電容量大的電池。鎘的化合物還大量用于生產(chǎn)顏料和熒光粉。硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘用于制造光電

3、池。鎘不是人體內(nèi)必需的微量元素。人體內(nèi)的鎘主要通過食物、水和空氣而進(jìn)入體內(nèi)蓄積下來。鎘的毒性較大，當(dāng)環(huán)境受到鎘污染后，鎘在生物體內(nèi)富集，通過食物鏈進(jìn)入人體引起慢性中毒。鎘會對呼吸道產(chǎn)生刺激，長期暴露會造成嗅覺喪失癥、牙齦黃斑或漸成黃圈，鎘化合物不易被腸道吸收，但可經(jīng)呼吸被體內(nèi)吸收，積存于肝或腎臟造成危害，尤以對腎臟損害最為明顯。還可導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和軟化。中國規(guī)定：農(nóng)田灌溉水中含鎘最高容許濃度為0.005mg/L（GB5084-92）生活飲用水中含鎘最高容許濃度為0.005 mg/L（GB5749-85 ）地面水中含鎘的最高容許濃度為0.01mg/L工業(yè)廢水中鎘的最高容許排放濃度為0.1mg/L

4、2012年，廣西龍江河宜州拉浪碼頭前200米水質(zhì)重金屬超標(biāo)80倍，隨后檢測出重金屬鎘含量超標(biāo)，使得沿岸及下游居民飲水安全遭到嚴(yán)重威脅。事情已經(jīng)過去差不多3年了，但卻給當(dāng)?shù)卮迕駧砗芏辔：Α＿@些村民被重金屬污染，手腳畸形，甚至沒有了勞動能力，十分可憐。2013年5月23日，據(jù)中新網(wǎng)報道，廣東省食安辦公開了31批次鎘超標(biāo)大米名單。專家表示，土壤鎘污染是造成農(nóng)產(chǎn)品(7.31,-0.36,-4.69%)鎘超標(biāo)的主要原因。采礦、冶煉、農(nóng)業(yè)投入品濫用都可能造成土壤鎘污染。由此，事件的焦點完全從問題大米轉(zhuǎn)移到環(huán)境污染上，湖南取代了廣東，成為鎘超標(biāo)大米事件的主角。23日晚，廣東省食品安全委員會繼續(xù)公布調(diào)查結(jié)果

5、，在2013年的抽檢中，發(fā)現(xiàn)了120批次鎘超標(biāo)大米，其中由湖南廠家生產(chǎn)的多達(dá)68批次，涉事廠家來自湖南14個市州中的8個。 19301960年，日本富山縣神通川流域部分鎘污染，事源煉鋅廠排放的含鎘廢水污染了周圍的耕地和水源。2005年12月15日廣東省環(huán)保部門檢測發(fā)現(xiàn)，從孟洲壩電站斷面到高橋斷面全部超過標(biāo)準(zhǔn)，高橋斷面鎘超標(biāo)近10倍。2009年8月6日上午，湖南省瀏陽市鎮(zhèn)頭鎮(zhèn)雙橋村。以湘和化工廠為圓心向外500米延伸,周圍田野里的莊稼漸次呈現(xiàn)出深黃色、黃綠色、綠色三種不同顏色，曬在水泥地上的稻谷谷殼透著黃褐色，專家的調(diào)查意見是，已經(jīng)確認(rèn)了湘和化工廠是造成鎘污染的直接來源。鎘污染威脅湘江水質(zhì)骨痛病

6、患者二、鎘污染來源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,以及有金屬冶煉、電鍍和用鎘化合物作原料或觸媒的工廠。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。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，少量在大氣中長期懸浮。水體中鎘的污染主要來自地表徑流和工業(yè)廢水。工業(yè)廢水的排放使近海海水和浮游生物體內(nèi)的鎘含量高

7、于遠(yuǎn)海，工業(yè)區(qū)地表水的鎘含量高于非工業(yè)區(qū)。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)藥的鎘，可能會超過來自其他污染源的鎘。日本環(huán)境廳1971年調(diào)查了35個都、道、府、縣的117個含鎘地區(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)生骨痛病的水稻產(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。三、鎘

8、污染的危害 鎘是一種危險的環(huán)境污染元素。當(dāng)鎘進(jìn)人植物并積累到一定程度，就會產(chǎn)生毒害癥狀，表現(xiàn)出生長受到抑制、植株矮小、失綠、產(chǎn)量下降等癥狀。對植物的影響包括兩個方面： 其一影響其生長發(fā)育和產(chǎn)量 ; 其二影響品質(zhì)，表現(xiàn)在作物中的鎘含量與土壤可溶態(tài)鎘含量成極顯著正相關(guān) 。長期食用鎘污染食品，會導(dǎo)致慢性鎘中毒，身體積聚過量鎘損壞腎小管功能，造成體內(nèi)蛋白質(zhì)從尿中流失，形成軟骨癥（痛痛?。┖妥园l(fā)性骨折。鎘使人的染色體發(fā)生畸變-嚴(yán)重?fù)p傷Y因子，使出生的嬰兒多為女性。含鎘氣體通過呼吸道會引起肺炎、肺水腫、呼吸困難等；鎘通過消化道會出現(xiàn)嘔吐、胃腸痙攣、腹疼、腹瀉等癥狀，甚至可因肝腎綜合癥死亡。鎘進(jìn)入人體，形成

9、鎘硫蛋白，通過血液到達(dá)全身，蓄積于腎、肝中。腎臟是鎘中毒的靶器官。鎘危害 鎘是生物毒性最強(qiáng)的重金屬元素之一，在土壤中的化學(xué)活性強(qiáng)、毒性持久，容易通過食物鏈的富集作用危害人類健康。土壤重金屬鎘污染形勢十分嚴(yán)峻，2014年4月公布的全國土壤污染狀況調(diào)查公報顯示，鎘的點位超標(biāo)率最高，正式被確定為中國土壤的首要污染物，迫切需要有效的土壤鎘污染治理和控制技術(shù)。四、土壤鎘污染的治理方法與措施1、物理措施2、化學(xué)措施3、生物措施4、生態(tài)措施1 1、物理措施、物理措施 傳統(tǒng)的鎘污染土壤修復(fù)方法主要有排土、客土和深耕翻土等物理方法。就是去表層土并向污染土壤中加入大量干凈的土壤, 覆蓋在表層或混勻, 使污染物濃度

10、下降到臨界危害濃度以下或減少污染物與根系的接觸, 從而達(dá)到減輕危害的目的，這種物理措施被認(rèn)為是改良土壤的根本措施。 吳燕玉等在張士灌區(qū)調(diào)查土壤中鎘的含量, 發(fā)現(xiàn)77% 86. 6%土壤鎘積累在30 cm 以上的土層, 去表層土可使稻米中鎘含量降低50%。 缺點缺點：耗費大量資金、人力和物力, 排出的污染土壤又很容易引起污染, 而且土壤肥力會有所下降, 目前國內(nèi)很少有工程實施的報道。2 2、化學(xué)措施、化學(xué)措施 化學(xué)措施有兩種策略, 一是降低土壤鎘的溶解性, 減少其生物毒性和在植物體內(nèi)的積累; 二是利用酸性化學(xué)物質(zhì)或某些螯合劑增加土壤鎘的移動性, 通過灌溉或降水將表土層的鎘淋洗到底土層, 使耕作土

11、壤得到凈化。 楊景輝研究表明, 施用磷酸鹽類物質(zhì)可使重金屬鎘形成難溶性的磷酸鹽。 李明德等通過人工模擬污染、盆栽試驗的方法,研究了海泡石對鎘污染土壤的改良效果, 結(jié)果表明海泡石能顯著促進(jìn)空心菜的生長, 抑制空心菜對鎘的吸收, 降低空心菜植株內(nèi)鎘的濃度同時, 由于海泡石具有很大的表面積和較大的吸附量, 可降低土壤鎘的有效性, 海泡石可作為鎘污染土壤的改良劑。 優(yōu)缺點優(yōu)缺點：化學(xué)措施操作簡便, 在污染不太嚴(yán)重的地區(qū)能獲得良好的改良效果, 但在比較嚴(yán)重的污染地區(qū), 采用化學(xué)措施則很難將作物可食部分的鎘含量降低到可以接受的水平3 3、生物措施、生物措施 利用某些特定的動植物和微生物可以較快地吸走或降解

12、土壤中的污染物達(dá)到凈化土壤的目的。 成杰民等研究蚯蚓、菌根相互作用對鎘污染土壤中黑麥草生長及土壤中鎘生物有效性的影響, 結(jié)果表明, 在鎘污染的土壤上, 引進(jìn)蚯蚓顯著增加了黑麥草地上部的生物量, 接種菌根不僅能促進(jìn)黑麥草對鎘的吸收, 而且還能促進(jìn)鎘從植物根部向地上部轉(zhuǎn)移, 由于接種蚯蚓可以提高菌根的侵染率, 所以二者具有促進(jìn)鎘向地上部轉(zhuǎn)移的協(xié)同作用, 這對于重金屬污染土壤的生物修復(fù)具有十分重要的意義。 蘇德純等認(rèn)為油菜溪口花籽有較強(qiáng)的耐鎘特性和吸收鎘的能力, 是一種可用于修復(fù)鎘污染土壤的超積累種質(zhì)資源。 劉云國等研究表明, 象月季花等花卉植物對重金屬鎘具有很強(qiáng)的富集作用, 在試驗觀測期間, 植物

13、平均每天吸收鎘1.7576 mg/ L, 且生長發(fā)育良好, 也可以作為鎘污染生物整治的植物, 而且不進(jìn)入食物鏈, 不會對人體產(chǎn)生危害。 吳雙桃研究表明, 美人蕉在含鎘5 mg/ kg 的土壤中生長2 個96月, 可從土壤中帶走大量的鎘。 有試驗表明, 龍葵對鎘的富集特性符合鎘超積累植物的基本特征,是鎘污染土壤植物修復(fù)的一種新材料, 在鎘污染環(huán)境的修復(fù)方面具有良好的應(yīng)用前景。印度芥（gai）菜4 4、生態(tài)措施、生態(tài)措施 生態(tài)措施不刻意追求對環(huán)境作根本性改造或改良, 而是充分利用生物( 植物) 的抗逆基因, 使生物最大限度地適應(yīng)污染環(huán)境, 以降低環(huán)境對生物的脅迫作用, 在協(xié)調(diào)生物與環(huán)境的相互關(guān)系中

14、獲取符合需求的產(chǎn)品和生產(chǎn)效益。 生態(tài)措施的最終目標(biāo)是實現(xiàn)污染土地的安全與高效的農(nóng)業(yè)利用。例如通過控制土壤水分狀況, 使土壤作物有一個較為穩(wěn)定的滯水期, 可以減少鎘進(jìn)入植物體內(nèi)的含量; 使用有機(jī)肥, 增加土壤有機(jī)質(zhì)有利于改良土壤結(jié)構(gòu), 可以促進(jìn)土壤中鎘形成硫化物; 在鎘污染土壤區(qū)選擇種植耐鎘污染的作物, 以降低鎘污染的危害, 或改變耕作制度, 在重度鎘污染區(qū)種植非食用植物; 而在治理比較困難的情況下, 改變土地的使用類型, 將其改為建筑用地, 綠化用地等非農(nóng)用地。 總結(jié) (1)土壤鎘污染控制措施應(yīng)從源頭抓起,以防為主,一方面阻禁一切鎘污染的渠道,另一方面發(fā)展清潔工藝,減少污染或不污染土壤。一旦土壤遭到污染,應(yīng)積極應(yīng)對,提出切