汞污染的來源及修復技術

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，具有持久、生物富集、可長距離遷移等特點，這些特點導致了擴散快、頑固不易治理的汞污染。本文結合已有資料，概述了我國汞污染現狀、污染來源及常見的污染修復技術及未來汞污染治理的發展趨勢。

關鍵詞 土壤；汞污染；來源；修復技術

中圖分類號 X53 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）01-0188-01

20世紀60年代日本發生了“水俁病”事件，此次事件的罪魁禍首就是工廠排放的含汞廢水，這種轟動世界的怪病讓汞污染成為學術界研究的焦點[1]。據統計，僅1995年排放到大氣中的汞總量就達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]。當土壤中的汞被農作物根系吸收轉移至體內時，會引起農作物汞含量超標，人食用了含汞作物后會發生食物中毒，對人體造成危害。

1 汞污染現狀

據報道，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現，經水稻土改種的茶園中土壤汞含量遠遠高于其他土壤。張 倩等[7]也發現汞污染土壤對水環境也構成巨大威脅。隨著工業的高速發展，人類的生產生活已經改變了地球表面的化學成分，破壞了重金屬的正常物質循環，致使生態系統功能逐漸喪失。不僅如此，當人類食用被汞污染的食物后會產生甲基汞中毒，造成人體四肢麻木、記憶力減退、神經錯亂，還會使孕婦腹中胎兒發育畸形。

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，正常發育的巖石都含有汞，由于巖石的風化作用，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入土壤環境。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]。隨著人口的持續增長和工業活動日漸頻繁，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，散發到大氣中的汞約有93.7%回歸于土壤，進入土壤中的汞在土壤中黏性物質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。資料顯示，每年由大氣沉降進入農田的汞為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入土壤，一部分在植物表面積累而進入植物內部影響植物的正常發育。因此，控制進入大氣中的汞，才有可能減少土壤中的含汞量。

2.3 人類生活

汞與人們日常生活息息相關，家中許多日用品都含有汞。1臺血壓計含汞50 g，若血壓計不慎被打破將對環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年電池行業散失的汞達472 t[12]，大量含汞廢電池、熒光燈被直接當作生活垃圾丟棄，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

由于社會工業化的迅速發展，產生的大量工業廢水排入河道，使用于農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田后會造成土壤重金屬污染[14]?，F階段，汞已經將我國3.2萬hm2的耕地污染，土壤環境質量汞的一級標準值為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到0.076～4.550 mg/kg，已遠遠超過標準值。污泥因其中含有大量營養物質（氮、磷、鉀等）而被普遍用于農田施肥，污泥改良提高了資源利用率，實現了物質循環，但因污泥中大多含有汞等重金屬，長期污泥回填會導致土壤中汞富集，而使農作物體內汞含量增加，人食用了汞污染的農作物后出現汞中毒。據報道，施加城市污泥的土壤表面汞濃度可達0.08～1.10 mg/kg[16]。

3 土壤汞污染修復技術

3.1 物理化學技術

熱處理技術可用于吸收土壤中易揮發性污染物，對土壤汞污染的修復十分有效，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]在用熱解吸的化學處理方法處理土壤中的汞時，在370 ℃時可將土壤中汞降至1 mg/kg，處理率高達95.73%；電動修復技術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行工程化收集的技術；施用調節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汞而抑制農作物對汞的吸收，從而減少汞對人體的傷害。

3.2 植物修復技術

植物修復技術是通過植物吸收、植物固定和植物揮發來減除土壤中的污染物。植物修復不僅廉價而且對吸收重金屬十分有效，美國已利用此技術做過大量試驗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6 779.11 μg/株。同時，植物修復所用時間也與土壤污染程度有關，若使原始濃度為82 mg/kg的土壤的汞含量恢復到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 微生物修復技術

微生物修復是利用生物的吸附和轉化作用，使毒性較大的重金屬轉化為相對穩定的毒性小的物質，從而減少土壤污染。微生物修復技術花費低、效果好，加之微生物數量巨大，因此該技術也得到了大力推廣。李夢杰等[19]在研究裂褶菌菌株對受汞污染的土壤的修復效果過程中發現，裂褶菌菌株可使土壤中汞濃度大大降低。但是，現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，能在土壤中長期生存，當將其施入土壤時可能會造成土壤生態失衡，產生二次污染，這也是微生物修復土壤技術有待解決的問題。

3.4 礦物修復技術

礦物修復土壤被稱為物理修復、化學修復和生物修復之后的第四大修復土壤手段，作為一種新興的技術，在去除土壤中的汞等重金屬問題上發揮了很大作用。任麗英等[20]研究表明當土壤中添加鐵鋁氧化物和鐵錳氧化物后，14 d內，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，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還相當不成熟，防治技術嚴重落后于發達國家，汞污染源頭判斷不清，目前全國和行業的汞污染排放統計數據不完全，只能依賴于國外的數據模型；二是相關法律和監管缺失，還未建立統一正規的汞污染檢測網，信息不完全、透明度不高；三是民眾和企業的環保意識不強，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工作。

5 參考文獻

[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.土壤污染與我國農業環境保護的現狀、理論和展望[J].土壤通報，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技術研究進展[J].生態學報，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、氟的環境質量現狀分析[J].中國生態農業學報，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汞的溫度效應[J].環境科學研究，2012，25（8）：870-874.

[8] 王新，周啟星.土壤Hg污染及修復技術研究[J].生態學雜志，2002，21（3）：43-46.

[9] 劉玉榮.不同農田生態系統土壤汞的初步研究[D].武漢：華中農業大學，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.陸地生態系統中的重金屬[M].北京：中國環境科學出版社，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及影響因素分析[J].安徽師范大學學報，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].生態學雜志，2011，30（5）：944-950.

[14] 全國土壤普查辦公室.中國土壤[M].北京：中國農業出版社，1998：1016-1018.

[15] 張學詢，王連平，宋勝煥.天津污灌區土壤、作物重金屬污染狀況的研究[J].中國環境科學，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汞的溫度效應[J].環境科學研究，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[J].環境工程學報，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汞的吸附作用研究[J].環境科學學報，2014，32（3）：749-753.