【正文】
的。它可以隨著食物鏈向上游傳播然后進(jìn)入到人類環(huán)節(jié)中,最后在人體內(nèi)富集,對(duì)人體造成傷害[19]。當(dāng)單質(zhì)汞遇到硫酸并和其發(fā)生反應(yīng)后會(huì)生成其對(duì)應(yīng)的硫化物,這種硫化物比較穩(wěn)定,有利于防止汞再次發(fā)生變化并阻止其產(chǎn)生遷移。如果氧氣含量較多,并且有比較充足的時(shí)間用來發(fā)生反應(yīng),硫化汞可以被氧化生成硫酸鹽以及亞硫酸鹽。汞也可以和某些元素結(jié)合以陰離子的狀態(tài)出現(xiàn),最為常見的如HgCl42 ,這種狀態(tài)下的汞很容易被電荷為正的離子吸附。當(dāng)汞以分子形式出現(xiàn)時(shí),如氯化汞,其特性也是容易被氫氧根形成的化合物吸附,特別是由Fe和Mn與氫氧根形成的化合物。因?yàn)镠gO2一般是非常難溶于水的,所以它長期會(huì)保持在土壤中并且成為土壤的一部分?;衔镄螒B(tài)的汞一般和土壤中的其他物質(zhì)會(huì)發(fā)生反應(yīng)的,這種不穩(wěn)定性導(dǎo)致了有單質(zhì)汞的生成,生成的單質(zhì)汞有部分是會(huì)散發(fā)到大氣中成為大氣的一部分,而沒有的散發(fā)的以及剩下的汞化合物還會(huì)繼續(xù)存在于土壤中,進(jìn)行緩慢的遷徙變化的過程。從上面的內(nèi)容我們可以知道,汞是很容易發(fā)生遷移的,它可以在水平和垂直兩個(gè)方向進(jìn)行擴(kuò)散,這使得這種有毒物質(zhì)很難被控制。 土壤向大氣的釋放(氣遷移)大氣中汞一般是地表中單質(zhì)汞變成氣體進(jìn)入到大氣中的。這可以理解為一種土壤自我凈化的過程。而土壤中單質(zhì)汞的來源是多種多樣的,最多的就是土壤本身具有的,另外的就是土壤中含有汞的化合物通過還原作用產(chǎn)生出來的單質(zhì)汞 [19]。在近年來,國際上相繼有不少科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室研究以及觀測(cè)出了土壤甲基汞的釋放的過程[20]。國外學(xué)者卡皮特[21]根據(jù)其有關(guān)實(shí)驗(yàn)得出用污泥改良的土壤其正常值分別在:11~22 pg/(m2h)和99pg/(m2h)左右。%:近年來研究表明土壤溫度[19,22]、汞含量[23]、陽光及吸微生物[24] 對(duì)地表單質(zhì)汞釋放向大氣有極大的影響作用。 徑流沖刷(水遷移)徑流沖刷土壤的時(shí)候就會(huì)帶走一定量的汞,國外的相關(guān)學(xué)者對(duì)此作了專門的研究 [25]。許多地區(qū)的土壤里面含有的汞和甲基汞會(huì)被流經(jīng)的河流帶走一定量,雖然這個(gè)一定量只會(huì)占據(jù)土壤本身的很小的部分而已,但這些量構(gòu)成了較遠(yuǎn)地區(qū)河流湖泊里汞含量的主要組成部分 [26]。 植物吸收(生物遷移 )大量的研究表明,隨著土壤污染的增加,植物含有汞的量以及濃度也會(huì)隨之增長[27,28]。植物不僅可以依靠葉子吸收空氣中汞,也可以通過根來吸取地下的汞,一般來說通過根吸收的汞會(huì)比通過葉子來吸收的多,這使得根的汞含量會(huì)比其他部位的要高一些。第三章 土壤汞污染的危害土壤中含有數(shù)量龐大的微生物,但是當(dāng)汞和其化合物的含量過高時(shí),會(huì)很大程度的抑制土壤微生物的活動(dòng)。這會(huì)使得土壤酶的活性下降十分顯著,然后進(jìn)一步使得土壤變得貧瘠,影響了植物生長,造成農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)都下降 [29]。汞及其化合物具有非常強(qiáng)大的生物毒性,汞存在的形態(tài)不同,所具有的毒性也不相同,其中含汞的有機(jī)物毒性最大 [30]。汞含量人體12mg,汞的致死劑量為120140mg。汞進(jìn)入人體的方式主要來自于飲用水、魚和蔬菜 [31] 。我們可以利用測(cè)量人體頭發(fā)中汞的含量的大小來判斷人體含有汞的量的多少 [32]。生活中常見的因無機(jī)汞而引發(fā)的中毒事件,其一般是由人體長期暴露在無機(jī)汞環(huán)境下造成的,中毒患者最常見的病情特征就是矩陣的顫動(dòng),牙齦有炎癥[31]。升汞就是生活中比較多見無機(jī)汞。氯化汞是易溶于水,其毒性較大,220mg致死劑量[33] 。當(dāng)人體誤吸了汞蒸氣就會(huì)引起中毒現(xiàn)象,一般會(huì)造成毛細(xì)血管、肺部以及神經(jīng)系統(tǒng)方面比較嚴(yán)重?fù)p害。升汞的攝入可以引起糜爛性胃炎、腎臟病變、循環(huán)系統(tǒng)停止?;颊咦铋_始出現(xiàn)的癥狀是口腔炎,牙齦也容易出血,總感覺口腔中帶有金屬的味道[34] 。汞及其化合物之所以能有這個(gè)大的危害是因?yàn)樗鼈兡芷茐募?xì)胞膜的功能,細(xì)胞不能獲取組織液中的營養(yǎng)物質(zhì),最后細(xì)胞就壞死了。如果這種情況是發(fā)生在腦部,那么就會(huì)對(duì)人體中樞神經(jīng)造成極大的破壞。并不是所有的汞及其化合物都會(huì)對(duì)人造成損傷而沒有好處的,例如少量甘汞就可以幫助人們實(shí)現(xiàn)利尿和排泄。通常情況下,汞是可以在人體中積累的。當(dāng)汞積累到了一定含量后就會(huì)對(duì)大腦的中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成損傷。[31]。小急性毒性表現(xiàn)除了金屬味,惡心等癥狀,還會(huì)出現(xiàn)行走困難、幻覺、行動(dòng)和刺痛、神經(jīng)衰弱不全麻痹或肢體震顫等癥狀[34]。土壤中汞的含量比較大的時(shí)候,不僅會(huì)使得植物體內(nèi)含有的汞會(huì)變多,更是會(huì)毒害植物。汞元素對(duì)植物是有很大的危害的。我國有關(guān)科學(xué)家曾用汞對(duì)水稻做過實(shí)驗(yàn)來研究汞對(duì)植物的危害[35]。 μg/mL的培養(yǎng)液來進(jìn)行水稻養(yǎng)殖工作,發(fā)現(xiàn)水稻的稻谷的產(chǎn)量比正常情況下的產(chǎn)量減少了,而且出現(xiàn)了相當(dāng)多的秕谷;當(dāng)把培養(yǎng)液汞的濃度提高十倍的時(shí)候,水稻根部出現(xiàn)了銹斑、壞死、發(fā)育不良的情況;當(dāng)把培養(yǎng)液汞的濃度提高百倍的時(shí)候,水稻葉子發(fā)黃變得干枯,水稻發(fā)育不良。 μg/g的土壤來進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)種植在這種土壤上的水稻并沒有收到影響,這說明了不同環(huán)境下的汞對(duì)植物的影響是不一樣的。此外,隨著植物品種的改變,對(duì)各種不一樣濃度汞條件的反應(yīng)也是不一樣的。例如大豆、玫瑰對(duì)汞蒸氣反應(yīng)非常明顯,而蘆葦、橡樹等就對(duì)汞蒸氣沒有明顯反應(yīng)。植物一般有兩種吸收汞的方式,一種是利用根吸取水分的同時(shí)吸收土壤里含有的汞,這部分吸收的汞一般是呈現(xiàn)離子或者單質(zhì)的形式。另外一種方式就是通過植物葉片的呼吸作用吸收掉空氣中含有的汞,這部分吸收的汞全是以汞蒸氣的形式存在的。通過植物的葉片吸收的汞可以轉(zhuǎn)移到別的部位而不是僅僅的存在葉子中,但是對(duì)于根部吸收的汞一般是僅存在于根部的,幾乎不會(huì)向上轉(zhuǎn)移到植物的其他部位。當(dāng)汞存在的方式發(fā)生變化的時(shí)候,對(duì)植物造成的影響是不一樣的。我國的相關(guān)學(xué)者利用同等狀態(tài)下的無機(jī)以及有機(jī)汞對(duì)同等狀態(tài)下的水稻作出了對(duì)比研究,研究發(fā)現(xiàn)其危害程度為:HgCl2>HgO>HgS。HgS不易被水稻吸收。此外同濃度的同種汞化合物在不同的環(huán)境中對(duì)植物的毒害作用也是不完全相同的。第四章土壤汞污染的生物修復(fù)由于汞在土壤中的多樣性,使土壤汞污染的控制難度加大。當(dāng)然,對(duì)于任何污染,消除污染源是最有效的方式,但是實(shí)際上是沒有這種可能性的,只能漸漸的使其減少罷了。對(duì)于沒有受到汞污染的土壤要做好預(yù)防工作。綜上所述,我們可以把土壤汞污染的生物修復(fù)分為以下幾個(gè)方面生物修復(fù)技術(shù)是利用一些生物的生活習(xí)慣來適應(yīng)和改善污染的。自然界一般是通過植物和微生物修復(fù)兩種方式來改善被破壞的土地。微生物修復(fù)一般是通過其生命活動(dòng)中的自然而然的改變周圍的土壤環(huán)境。這些活動(dòng)包括細(xì)胞代謝、氧化還原反應(yīng)以及吸收轉(zhuǎn)運(yùn)等。目前,研究人員對(duì)微生物修復(fù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,但應(yīng)用比較慢。植物修復(fù)技術(shù)在全球得到了迅速而廣泛的應(yīng)用,是世界上的應(yīng)用和發(fā)展[36]。 植物揮發(fā)修復(fù)一些研究人員按照元素汞的揮發(fā)特性,利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將植物接收的土壤中汞在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的汞。然后,通過蒸騰的樹葉。為了達(dá)到整治汞污染土壤的目的。美國學(xué)者M(jìn)eagher,組建了汞還原酶和有機(jī)汞裂解酶的基因表達(dá)載體,試驗(yàn)得到了抗汞和使汞揮發(fā)的轉(zhuǎn)基因植物一擬南芥。提高轉(zhuǎn)基因植物對(duì)汞的接收能力,對(duì)有機(jī)汞裂解酶和汞還原酶轉(zhuǎn)化擬南芥,發(fā)現(xiàn)非轉(zhuǎn)基因擬南芥對(duì)比,轉(zhuǎn)基因擬南芥耐有機(jī)汞增加50倍,并能有成效的轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)汞,降低了汞毒性,而且甲基汞和其他有機(jī)汞化物的抗汞能力顯著增長[37]。研究人員將汞還原酶基因轉(zhuǎn)入楊樹,轉(zhuǎn)基因植物能在高達(dá)500 ugkg1的汞土壤中正常生長,與非轉(zhuǎn)基因白楊對(duì)比,汞揮發(fā)量增長了10倍。除了以上兩種轉(zhuǎn)基因植物,汞還原酶和有機(jī)汞裂解酶基因也成功地轉(zhuǎn)移到了芥菜和煙草?,F(xiàn)在,對(duì)轉(zhuǎn)基因的研究工作都匯集在香蒲,研究野生稻,水稻秸稈和其他濕地植物。雖然氣態(tài)元素汞的毒性比離子汞及有機(jī)汞,但氣態(tài)單質(zhì)汞向大氣的排放量仍然會(huì)出現(xiàn)新的情況。汞在以氣體形態(tài)的大氣,和大氣環(huán)流在全球污染物的傳輸,所以政府制定相關(guān)的條令來節(jié)制人類活動(dòng)對(duì)大氣汞排放,并在轉(zhuǎn)基因植物中的汞揮發(fā)污染土壤的使用,雖然能實(shí)現(xiàn)對(duì)污染土壤的修復(fù)的目的,但這可能導(dǎo)致汞污染新問題。研究顯示,高生物量和根系發(fā)達(dá)的樹木,也能夠從土壤中提取重金屬,如柳樹和楊樹,能夠成為一種十分好的廉價(jià)的重金屬污染土壤植物修復(fù)原料。一些學(xué)者使用了人工誘導(dǎo)的植物提取方法,進(jìn)行了對(duì)汞污染土壤研究的整治。瑞典學(xué)者Wang和Greger研究發(fā)覺柳樹的根可以富集大量的汞,與其他植物對(duì)比,如豌豆、小麥、紫花苜蓿和油菜等,都沒有被分散到大氣中去。而且,柳樹中的汞一半以上積累在根細(xì)胞壁,%%的汞將移動(dòng)到地面的植物[38]。在土壤中加入碘,可以使柳樹對(duì)汞的吸收能力提高,在8倍的汞濃度前增長了汞的濃度。因此,雖然柳樹不可以成為一個(gè)理想的植物提取汞污染的土壤,但因?yàn)槠浯笮蜕镔|(zhì)和發(fā)達(dá)的根源,可以用來對(duì)土壤中汞的固化。 植物提取修復(fù)植物提取技術(shù)和最佳維修廠的應(yīng)用,并在很大水平上是依靠于超富集植物來完成的,到目前截至,還沒有一個(gè)汞富集植物報(bào)告。因此,汞超富集植物選擇和搜索,是技術(shù)成長的關(guān)鍵。近來,新西蘭學(xué)者M(jìn)oreno等使用人工誘導(dǎo)技術(shù),豆類和芥末誘導(dǎo)劑對(duì)汞的吸收能力進(jìn)行了研究,芥菜加人工誘導(dǎo)劑,可以有效地接受汞礦尾礦。在人工誘導(dǎo)劑量硫代硫酸氨添加條件,其根源和汞含量部分的汞含量比對(duì)照植株相應(yīng)部分增長了6倍,和硫代硫酸鈉的混合物,還可以增長植物中汞的濃度。人工誘導(dǎo)劑量硫代硫酸鈉能加強(qiáng)汞的活性,硫代硫酸汞和汞的化合物的反應(yīng),有些可被植物吸收使用,有用并可以遷移,在一些高倍濃縮在地面上。試驗(yàn)表明,當(dāng)尾渣中添加5 hm2/g硫酸鈉,植物可以吸收每茬25g金屬汞。而且還發(fā)現(xiàn),引導(dǎo)植物吸收的汞的同時(shí),它也激活土壤中的汞的汞量大的有些將經(jīng)過一片土壤界面排放到空氣中,經(jīng)過研究證明,試驗(yàn)場(chǎng)大氣排放約500克,占試驗(yàn)田中除汞量的95%。所以,修復(fù)人工誘導(dǎo),因?yàn)榧尤胝T導(dǎo)植物激活,一片土壤界面汞的揮發(fā)成汞去除的主要路徑,植物提取的汞量,僅占總汞的去除率20%。這種方法致使大量的元素汞被排放到大氣中。目前,周圍的汞污染修復(fù)的土壤有了許多修復(fù)技術(shù)。此中,固化穩(wěn)定化技術(shù)和熱脫附技術(shù)屬于經(jīng)常使用的技術(shù)應(yīng)用,植物修復(fù)技術(shù)、納米技術(shù)、屬于近幾年新興的修復(fù)技術(shù)。目前,單一修復(fù)技術(shù)已漸漸被各類修復(fù)技術(shù)所代替,基因工程技術(shù)等新興技術(shù)的應(yīng)用慢慢成熟[39]。在許多發(fā)達(dá)國家,固化穩(wěn)定化技術(shù)已被工程應(yīng)用的熱分析技術(shù)逐漸成熟,在工程應(yīng)用中逐漸施展作用。但是對(duì)于目前的中國來說,由于現(xiàn)代化發(fā)展時(shí)間短暫,資金和政策不夠成熟,使我國的修復(fù)技術(shù)明顯落后于西方發(fā)達(dá)國家,具體表現(xiàn)為單一修復(fù)技術(shù)、修復(fù)設(shè)備落后、修復(fù)工藝簡單、成功修復(fù)案例較少,這些問題嚴(yán)重制約了土壤修復(fù)技術(shù)的發(fā)展。因此,開發(fā)一種短周期的維修修理技術(shù),良好的穩(wěn)定性和低成本,增加設(shè)備的維修,成為我國在維修領(lǐng)域中需要完成的工作。目前還存在以下問題:(1)一般植物抗汞低,植物去除汞污染的使用將由耐力有限;(2)當(dāng)然現(xiàn)在全球上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過400種不同的重金屬超富集植物尚未發(fā)現(xiàn)汞富集植物;(3)揮發(fā)性氣體元素汞的植物葉片、汞進(jìn)入大氣在地球循環(huán),導(dǎo)致汞污染的新情況;(4)土壤溶液中汞的含量通常很低,最重要的是不活躍的化學(xué)狀況。通過上述原因,這使得人們追求新的方向來增強(qiáng)和改善汞污染的植物清除能力。所以,在一些具有奇特的地質(zhì)和長久的汞污染區(qū)域的汞礦開拓,加速對(duì)超富集植物的選擇與重金屬的耐受機(jī)制的鉆研和開拓植物體和提高轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境安全性評(píng)價(jià)技術(shù)體系,加速土壤的植物提取技術(shù)的研究和開辟的汞污染,具有重要的科學(xué)探索工作定義。結(jié)論綜上所述,土壤汞污染對(duì)人類生活環(huán)境的危害是比較嚴(yán)重的,所以要加強(qiáng)其防治工作。我們應(yīng)該呼吁社會(huì)各界人士和各方政府的大力支持做好宣傳工作,這樣可以使治理環(huán)境事半功倍。在我們前面有很多前輩為了土壤中汞污染的修復(fù)付出了很多青春和汗水,我們應(yīng)該向他們這種不怕辛苦努力向前堅(jiān)持不懈的精神學(xué)習(xí)。這樣我們才會(huì)做出成績,為全球土壤汞污染的治理作出貢獻(xiàn),為全球人民造福。致謝在畢業(yè)論文的寫作當(dāng)中感激張瑞卿老師的輔導(dǎo)在本次論文設(shè)計(jì)過程中,感激我的學(xué)校,給了我學(xué)習(xí)的機(jī)緣,在學(xué)習(xí)中,老師從選題引導(dǎo)、論文框架到細(xì)節(jié)點(diǎn)撥,都給以了詳盡的指導(dǎo),提出了很多珍貴的建議。感激全部授我學(xué)業(yè)的老師,沒有這些年學(xué)習(xí)的知識(shí),我就沒有豐厚的知識(shí)儲(chǔ)備來完成這篇論文。真誠地請(qǐng)列位老師對(duì)我的論文進(jìn)行批評(píng)指正,使我能實(shí)時(shí)完善論文的不夠之處。參考文獻(xiàn)[1]何江華,魏秀國,陳俊堅(jiān),—蔬菜中重金屬Hg的含量及變化趨勢(shì)[J].土壤與環(huán)境,2001,(4):267269.[2]牟樹森,[J].重慶環(huán)境科學(xué), 1997,(01):510.[3]王立輝,鄒正禹,張翔宇,[J].現(xiàn)代化工,2015,(05):4347.[4]徐蘊(yùn),2006,17(3):8586[5] Xu J, Bravo A G, Lagerkvist A, etal. Sources and remediation techniques for mercury contaminated soil[J]. Environment International,2015,74:4253.[6] 馮新斌,[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào),1997, 32(4):105108.[7] Wang J, Feng X, Anderson C W N, etal. Remediation of mercury contaminated sites A review[J]. Journal of Hazardous Materials, 2012, 221222(4): 118.[8] 張超,仇廣樂,[J].生態(tài)學(xué)志,2011,30(5): 865873.[9]戴前進(jìn),馮新斌,[J].地質(zhì)地球化學(xué),2002,30(4):7579[10][J].化工礦產(chǎn)地質(zhì),2003(1):4149[11][J].黑龍江環(huán)境通報(bào),2001,25(3):9799[12]黨民團(tuán),[J].應(yīng)用工,2005,34(7):394396[13] L INDQV IST O, et a1. Mercury in the Swedish environment[J].Wa