土壤無機(jī)污染物中以重金屬比較突出,主要是由于重金屬不能為土壤微生物所分解,而易于積累。轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物,甚至有的通過食物鏈以有害濃度在人體內(nèi)蓄積,嚴(yán)重危害人體健康。
1 土壤重金屬污染的內(nèi)涵及特點(diǎn)
土壤重金屬污染是指土壤中重金屬元素含量明顯高于其自然背景值,并造成生態(tài)破壞和環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。
重金屬元素在化學(xué)中一般定義為相對密度等于或大于5.0的金屬,包括Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等45種元素。As是一種類金屬,但由于其很多性質(zhì)和環(huán)境行為都與重金屬元素類似,所以也將它歸入重金屬元素。一般來說,引起土壤重金屬污染的元素主要包括Zn、Cu、Cr、Cd、Pb、Ni、Hg、As等8種元素。
土壤重金屬污染的危害不僅僅取決于重金屬在土壤中的總量,還取決于其存在形態(tài)和各形態(tài)所占的比例,其中重金屬元素以水溶態(tài)、交換態(tài)的活性毒性大,殘存態(tài)的活性毒性小。離子交換態(tài)的重金屬在土壤環(huán)境中活性大毒性強(qiáng),易被植物吸收,也易被植物吸附、淋失或發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)為其他形態(tài)。如Cr6+在土壤中很穩(wěn)定,其毒害程度要比易被土壤吸附的Cr3+大100倍,甲基汞要比Hg的其它形態(tài)毒性要強(qiáng)。
由于重金屬元素本身所具有的特點(diǎn)和土壤環(huán)境的多介質(zhì)、多界面、多組分以及非均一性等特點(diǎn),決定了土壤重金屬污染具有以下特點(diǎn):隱蔽性和滯后性,不可逆性和長期性,區(qū)域性和嚴(yán)重性,治理難且周期長。
由于重金屬能進(jìn)入所有生態(tài)系統(tǒng)中,釋放到大氣圈、陸地圈、生物圈和水圈,對植物、動物和人類產(chǎn)生嚴(yán)重問題,特別是重金屬能在土壤和有機(jī)體中富集,在食物鏈中產(chǎn)生不可預(yù)見的結(jié)果。
2 土壤重金屬污染危害
對植物的危害
土壤中的重金屬會對植物產(chǎn)生一定的毒害作用,引起株高、主根長度、葉面積等一系列生理特征的改變。主要是因?yàn)槲盏街参矬w內(nèi)的重金屬能誘導(dǎo)其體內(nèi)產(chǎn)生某些對酶和代謝具有毒害作用和不利影響的物質(zhì),如H2O2、C2H2等類物質(zhì)。重金屬的脅迫有時會引起大量營養(yǎng)的缺乏和酶有效性的降低,較高濃度的重金屬含量有抑制植物體對Ca、Mg等礦物質(zhì)元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的能力。經(jīng)過Cd處理的小麥幼苗葉和根的生長明顯受到抑制,其莖和葉中富集的Cd量增加,F(xiàn)e、Mg、Ca和K等營養(yǎng)元素的含量下降。
對土壤動物的危害
隨著各種重金屬元素在土壤中的富集,對土壤動物的生存繁衍帶來了嚴(yán)重威脅。土壤重金屬含量對蚯蚓、線蟲等無脊椎動物數(shù)目、豐富度、生物數(shù)量和群體構(gòu)成等有直接影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)沙質(zhì)平原土壤蚯蚓數(shù)量明顯高于受重金屬污染的疏浚底泥土壤的蚯蚓數(shù)。
對土壤酶的危害
土壤酶是一種生物催化劑,是反映土壤肥力的一個敏感性生物指標(biāo),更能直接反映土壤生物化學(xué)過程的強(qiáng)度和方向。由于土壤酶活性易受土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和生物活性的影響,環(huán)境污染對土壤酶活性影響較大,可在一定程度上靈敏地反映出土壤的環(huán)境狀況。
對人體健康的危害
土壤尤其是表層土壤中的重金屬極易進(jìn)入人體,直接對人體健康造成威脅,當(dāng)人體攝入或吸入過量的Cd,會引起身體各器官一系列的病變,可引發(fā)以骨礦密度降低和骨折發(fā)生機(jī)率增加為特征的骨效應(yīng)。
Pb能導(dǎo)致包括人類在內(nèi)的各種生物的生殖功能下降、機(jī)體免疫力降低,當(dāng)人體內(nèi)血鉛質(zhì)量比達(dá)到600μg/g~800μg/g時會表現(xiàn)為頭暈、頭疼、記憶力減退和腹疼等一系列癥狀。
長期食用含Cr的食物,人體會出現(xiàn)不同程度的皮膚和呼吸道系統(tǒng)病變,并且出現(xiàn)潰瘍和炎癥。長期吸入Ni可以引起鼻癌、肺癌,并且可以引起接觸性皮炎、肺炎等病癥。
當(dāng)金屬Hg進(jìn)入人體后,可與體內(nèi)酶或蛋白質(zhì)中許多帶負(fù)電的基團(tuán)如巰基等結(jié)合,使能量生成、蛋白質(zhì)和核酸合成受到影響,從而影響細(xì)胞正常的功能和生長。
研究得出,癌的產(chǎn)生和發(fā)展與土壤環(huán)境中Sn元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān),居住在Sn元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的地區(qū)的人群癌癥死亡率較高。可見,土壤重金屬污染對人體產(chǎn)生**的危害。