汞污染的来源及修复技术

吕博++赵玲双++刘赟妮++何家欢++田原++赵佐平

摘要 重金属汞的毒性很强，具有持久、生物富集、可长距离迁移等特点，这些特点导致了扩散快、顽固不易治理的汞污染。本文结合已有资料，概述了我国汞污染现状、污染来源及常见的污染修复技术及未来汞污染治理的发展趋势。

关键词 土壤；汞污染；来源；修复技术

中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）01-0188-01

20世纪60年代日本发生了“水俣病”事件，此次事件的罪魁祸首就是工厂排放的含汞废水，这种轰动世界的怪病让汞污染成为学术界研究的焦点[1]。据统计，仅1995年排放到大气中的汞总量就达4 000 t[2]，这些排入大气中的汞还会通过干湿沉降回归土壤，土壤不仅是汞污染的源头更是汞的汇总[3]。当土壤中的汞被农作物根系吸收转移至体内时，会引起农作物汞含量超标，人食用了含汞作物后会发生食物中毒，对人体造成危害。

1 汞污染现状

据报道，中国已受到汞、铅、镉等重金属污染的耕地面有2 000万hm2，约占总耕地面积的20%[4-5]。稻田本是人类活动最频繁的区域，郭雅玲等[6]在对福建铁观音茶园土壤中的重金属研究中发现，经水稻土改种的茶园中土壤汞含量远远高于其他土壤。张 倩等[7]也发现汞污染土壤对水环境也构成巨大威胁。随着工业的高速发展，人类的生产生活已经改变了地球表面的化学成分，破坏了重金属的正常物质循环，致使生态系统功能逐渐丧失。不仅如此，当人类食用被汞污染的食物后会产生甲基汞中毒，造成人体四肢麻木、记忆力减退、神经错乱，还会使孕妇腹中胎儿发育畸形。

2 汞污染的来源

2.1 土壤母体

母岩是土壤汞的重要来源之一，正常发育的岩石都含有汞，由于岩石的风化作用，全世界有超过800 t汞从岩石中释放，从岩石中释放的汞有很大一部分进入土壤环境。世界土壤的平均含汞量为0.03～0.10 mg/kg，我国的背景含量为0.038 mg/kg[8]。由于地域的差异，我国南北方土壤的含汞量有差别，汞在南方土壤中含量偏低，为0.032～0.050 mg/kg；在北方土壤中含量偏高，为0.17～0.24 mg/kg[9]。随着人口的持续增长和工业活动日渐频繁，人类以各种方式向土壤释放汞，为土壤汞来源增添了复杂性。

2.2 大气沉降

全球每年向大气中释放的汞含量为6 000～7 500 t，50%～75%由人为造成[10]，因干湿沉降，散发到大气中的汞约有93.7%回归于土壤，进入土壤中的汞在土壤中黏性物质的吸附作用下迅速被吸持和固定，富集在土壤表面，使土壤汞浓度超标。资料显示，每年由大气沉降进入农田的汞为3.54 g/hm2，约为灌溉污水输入汞的2倍[11]。而沉降到植物叶片上的重金属一部分在雨水的洗淋作用下进入土壤，一部分在植物表面积累而进入植物内部影响植物的正常发育。因此，控制进入大气中的汞，才有可能减少土壤中的含汞量。

2.3 人类生活

汞与人们日常生活息息相关，家中许多日用品都含有汞。1台血压计含汞50 g，若血压计不慎被打破将对环境和人体造成更大危害。荧光灯是日常生活中普遍使用的照明工具，1支管径为26 mm的荧光灯含汞20 mg，我国于1995年电池行业散失的汞达472 t[12]，大量含汞废电池、荧光灯被直接当作生活垃圾丢弃，将造成土壤的汞污染。因汞对皮肤由漂白作用，所以大多数化妆品中也含有汞，长期使用漂白、祛斑作用的化妆品也会引起汞中毒。汽车排放的尾气也伴随着汞污染，有研究表明，燃油中的汞元素是汽车尾气汞污染的源头[13]。

2.4 污水灌溉和污泥施肥

由于社会工业化的迅速发展，产生的大量工业废水排入河道，使用于农田灌溉的河水中含有许多汞、镉等重金属，用被重金属污染的水灌溉农田后会造成土壤重金属污染[14]。现阶段，汞已经将我国3.2萬hm2的耕地污染，土壤环境质量汞的一级标准值为0.15 mg/kg，天津被污水灌溉的耕地汞含量为0.292 mg/kg[15]，北京东郊被污水灌溉的耕地汞含量已达到0.076～4.550 mg/kg，已远远超过标准值。污泥因其中含有大量营养物质（氮、磷、钾等）而被普遍用于农田施肥，污泥改良提高了资源利用率，实现了物质循环，但因污泥中大多含有汞等重金属，长期污泥回填会导致土壤中汞富集，而使农作物体内汞含量增加，人食用了汞污染的农作物后出现汞中毒。据报道，施加城市污泥的土壤表面汞浓度可达0.08～1.10 mg/kg[16]。

3 土壤汞污染修复技术

3.1 物理化学技术

热处理技术可用于吸收土壤中易挥发性污染物，对土壤汞污染的修复十分有效，向土壤中通入热蒸汽或用变频加热土壤即可使废物析出土壤。张 倩等[17]在用热解吸的化学处理方法处理土壤中的汞时，在370 ℃时可将土壤中汞降至1 mg/kg，处理率高达95.73%；电动修复技术是为土壤外加直流电场，使土壤中的重金属在电场的作用下向一极移动而对汞进行工程化收集的技术；施用调节剂法通常是指添加抑制剂法，可向土壤中添加碳酸钙、过磷酸钙等抑制剂降低土壤中可给态汞而抑制农作物对汞的吸收，从而减少汞对人体的伤害。

3.2 植物修复技术

植物修复技术是通过植物吸收、植物固定和植物挥发来减除土壤中的污染物。植物修复不仅廉价而且对吸收重金属十分有效，美国已利用此技术做过大量试验并证明此方法效率高[18]。我国研究表明，加拿大杨、红树等植物对汞有很大的吸收及储存能力，加拿大杨对汞的积累吸收可达6 779.11 μg/株。同时，植物修复所用时间也与土壤污染程度有关，若使原始浓度为82 mg/kg的土壤的汞含量恢复到0.039 mg/kg，苎麻需在稻田里生长86年，而在旱田却只需10年。

3.3 微生物修复技术

微生物修复是利用生物的吸附和转化作用，使毒性较大的重金属转化为相对稳定的毒性小的物质，从而减少土壤污染。微生物修复技术花费低、效果好，加之微生物数量巨大，因此该技术也得到了大力推广。李梦杰等[19]在研究裂褶菌菌株对受汞污染的土壤的修复效果过程中发现，裂褶菌菌株可使土壤中汞浓度大大降低。但是，现阶段利用的微生物都是从受污染土壤中分离获得的，一般耐受能力强，能在土壤中长期生存，当将其施入土壤时可能会造成土壤生态失衡，产生二次污染，这也是微生物修复土壤技术有待解决的问题。

3.4 矿物修复技术

矿物修复土壤被称为物理修复、化学修复和生物修复之后的第四大修复土壤手段，作为一种新兴的技术，在去除土壤中的汞等重金属问题上发挥了很大作用。任丽英等[20]研究表明当土壤中添加铁铝氧化物和铁锰氧化物后，14 d内，土壤中的汞分别降低了94.60%和88.69%。由此可见，这2种氧化物可有效吸附土壤中的汞。

4 结语

目前，我国了解几种主要的土壤汞污染源，且掌握了一定的处理技术，但我国汞污染防治工作人存在许多问题：一是土壤汞处理技术还相当不成熟，防治技术严重落后于发达国家，汞污染源头判断不清，目前全国和行业的汞污染排放统计数据不完全，只能依赖于国外的数据模型；二是相关法律和监管缺失，还未建立统一正规的汞污染检测网，信息不完全、透明度不高；三是民众和企业的环保意识不强，这更加剧了土壤汞的污染。因此，更有必要做好土壤汞污染的防治及修复工作。

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