汞没有任何生物学功能,是环境中毒性最强的重金属之一。汞也是一种全球性污染物,可在大气和食物链中持久存在,并可远距离迁移,对人类和高等生物具有强烈的神经毒性和致畸、致癌、致突变性。世界土壤中汞的平均含量为0.03~0.1毫克/千克,欧洲未污染的土壤表层中汞含量为0.02~0.1毫克/千克,中国土壤汞背景值为0.065毫克/千克(算术平均值)和0.040毫克/千克(几何平均值)。1956年日本水俣湾出现的水俣病便是由于食用了被甲基汞污染的海产品所致。
农用地土壤汞污染
- 英文名称
- mercury contamination of farmland
- 所属学科
- 农业资源与环境
混汞采金和汞冶炼等是产生环境汞污染重要的矿山活动,其过程中产生的废水、废气和废渣导致大量的金属汞、可溶态汞和气态汞进入环境。农用地土壤中汞的来源有:①母岩母质。土壤中的汞含量主要来自母岩母质。不同类型的岩石中汞含量依次为:黏土岩(0.1~1毫克/千克)>基性岩(0.09毫克/千克)>酸性岩(0.08毫克/千克)>碳酸岩(0.04毫克/千克)>超基性岩(0.01毫克/千克)。②大气干湿沉降。大气中的汞通过干湿沉降进入土壤后,被土壤迅速吸附或固定,富集于表层土壤,引起土壤汞含量升高。③人为排放。人类工农业生产活动排放汞而造成土壤汞含量升高,如汞矿开采区和金矿开采区等周边的农用地土壤,都由于矿山开采致使土壤汞含量显著升高。
农用地土壤存在汞污染的区域有:①汞矿周围。如贵州万山、务川、滥木厂汞矿周围农用地土壤汞含量显著高于全球土壤总汞的背景值。②其他矿物开采及化工厂周围。如辽宁葫芦岛市锌冶炼和氯碱厂周边农用地土壤中汞含量明显高于未受污染地区。③垃圾焚烧厂、燃煤电厂下风口农用地土壤汞含量高于上风口。④污灌区。如山西太原污灌区农用地土壤遭受了不同程度的汞污染。汞矿区、混汞采金区和部分有机化工厂周围农用地土壤已达严重汞污染程度,而垃圾填埋场、有色金属冶炼厂、燃煤电厂、污灌区周围农用地土壤已受到轻度的汞污染。
农用地土壤汞污染对植物的毒害主要表现为:影响种子萌发和幼苗生长;抑制细胞分裂;破坏细胞膜结构影响水分和离子代谢;破坏叶绿体结构影响光合作用;活性氧增多引起细胞氧化损伤;影响基因的表达,降低细胞内可溶性蛋白等。此外,农用地土壤中的汞及其化学物造成的危害还包括:影响微生物活动降低土壤中酶活性,进而影响农作物产量和质量;汞挥发进入大气,影响大气环境;汞通过地表径流等进入水体,影响水体环境,进一步影响水生生物;通过食品摄入或大气吸入影响陆生动物健康,最终通过食物链等威胁人类健康。
对于轻度-中度汞污染的土壤,实施以化学钝化、低富集品种农作物选种、水肥调控等为主的安全利用措施,以降低土壤汞的生物有效性,降低农产品中的汞含量,保证农产品质量安全。土壤汞的钝化措施是施用可以降低土壤汞有效性的钝化材料(如:硒、硫化亚铁、膨润土等)。高挥发性的汞还可以采用植物挥发技术,即:植物吸收土壤中汞后,汞在植物体内经过一系列反应转化为毒性较小的单质汞排放到大气中。在实际中可以利用基因工程技术,如将汞还原酶(merA)和有机汞裂解酶(merB)转入植物体内以增加植物对汞的耐受力及挥发能力。此外,也可以利用抗汞微生物将土壤中的有机汞或无机汞转化为具有挥发性的单质汞,从而达到降低土壤中汞含量的目的。
对于重度汞污染的土壤,必须停止种植可食用农作物,改种非食用的农作物(如能源植物、纤维植物等)。严重汞污染的土壤则需要退耕还林还草,或者将重度汞污染土壤转换成为非农业土地。
汞污染的农用地土壤也可以采取修复措施进行治理。为避免修复过程对农业土壤的肥力造成严重破坏,只能选择一些对土壤肥力破坏小的、比较温和的修复技术,如:植物提取技术、化学淋洗技术(采用温和的淋洗剂),也可以采用客土技术以彻底更换受污染的表层土壤。