自然含量约8ppm(百万分之一),土壤8~10ppm,海水4.5ppm,淡水0.01ppm,生物有机体10ppm。硼的人工开采量大于自然循环量。进入大气的硼,40%来自煤的燃烧,火山喷发的蒸汽中含硼较多。工业中,硼对大气的污染一部分来自制造火箭燃料的工厂,作为其燃料的硼烷,其毒性比其他硼化合物要高得多。由于硼化合物有较高的水溶性,故大部分硼易进入水体而使水体受污染,其中来自洗涤剂、农药和肥料的占有较大比例。
硼污染
人类生活和生产活动中排放的硼及其化合物进入环境并超过环境质量标准限值或造成生物生态危害影响的现象。
- 英文名称
- pollution by boron
- 所属学科
- 环境科学
硼是一种非金属元素,位于第2周期第ⅢA族。天然存在的硼由两种稳定的同位素硼-10(19.78%)和硼-11(80.22%)组成。硼有无定形和结晶形两种单质,无定形硼为棕黑色或黑色粉末;结晶形硼为乌黑色或银灰色有光泽,硬度与金刚石相近。环境中以化合态存在。硼的化合物广泛用于金属冶炼、玻璃、医药、原子能技术、火箭燃料及洗涤剂的生产等方面。
职业暴露,经皮肤或口入均引起危害。慢性症状是长期腹泻。用硅钙硼浓缩物制造硼肥(粉尘浓度5~58毫克/米3)的工人,有食欲不振及恶心现象。随着粉尘中硼含量增加,SiO2引起的纤维化作用使炎性反应加速,饮用含硼2~4毫克/升水的人中有胃液酸度降低、粪便中肠激酶活性下降等现象。长期应用含硼制剂会引起皮炎、贫血、胃溃疡、脱发等症状。硼是作物的必需元素,土壤水溶性硼小于0.2ppm易出现开花而不结实现象,增至0.8ppm有明显的增产效果,大于5ppm出现硼中毒症状。
在pH=8以下的天然水中,硼主要以硼酸形式存在;如pH上升到8以上,硼酸逐渐转变为硼酸根离子。淡水中含硼7~500微克/升,平均值为15微克/升。海水中含硼量较高,平均值为4.44毫克/升。由于硼化合物有较高的水溶性,大部分进入水体。
硼是生物特别是植物必需的营养元素,如含量过高又会使作物中毒。土壤溶液中硼对作物有益的浓度和使作物中毒的浓度,两者之差很小。例如硼浓度为0.05~0.1毫克/升时,对许多作物来说都是必要的和安全的;而当硼浓度为0.5~1毫克/升时,对硼敏感的作物来说过量。这是用含硼污水灌溉时必须注意的。城市土壤的含硼量在逐渐升高。作物吸收硼,如同吸收其他元素一样,首先是吸收土壤溶液中的硼。溶液中的硼与土壤颗粒表面吸附的硼处于平衡状态,溶液中的硼含量减少,吸附态的硼就被释放到溶液中。土壤中的黏土矿物、铁、铝、硅等的氧化物都可吸附硼。土壤对硼的吸附,取决于溶液中硼的浓度、土壤体系的pH和单位重量土壤颗粒表面活性吸附点的数目。在pH为9时,土壤吸附的硼最多。城市土壤的含硼量在逐渐升高。污水灌溉的土壤曾发生因含硼过多而使农作物中毒的情况。土壤中过量的硼可用清洁的水淋溶去除。
《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2022)生活饮用水水质非常规指标中硼的限值为0.5毫克/升。《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)集中式生活饮用水地表水源地特定项目硼的标准限值为0.5毫克/升。《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2021)规定农田灌溉用水水质选择性控制项目硼的标准值为≤1毫克/升(对硼敏感作物)、≤2毫克/升(对硼耐受性较强的作物)和≤3毫克/升(对硼耐受性强的作物)。
根据样品中硼含量的不同,硼的分析测试方法分为常量分析法和微量分析法。常量分析法主要为容量分析法;微量分析法主要有分光光度法、单扫示波极谱法、离子选择电极法等。《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)规定地表水中硼的分析方法为姜黄素分光光度法和甲亚胺-H分光光度法。
扩展阅读
- 《环境科学大辞典》编辑委员会.环境科学大辞典.北京:中国环境科学出版社,1991.
- 杨海云,李海民,孟瑞英.微量硼的分析方法比较.盐湖研究,2005,13(4):58-60,66.