砷污染

簡(jiǎn)介

　　砷和它的化合物是常見的環(huán)境污染物。地殼中砷的豐度約為1.8ppm，巖石和土壤中砷的含量從小于1ppm至幾百ppm。地面水的含砷量差異極大。砷的主要礦物有砷硫鐵礦、雄黃、雌黃和砷石等，但多伴生于銅、鉛、鋅等的硫化物礦中。各類煤中砷含量為3～45ppm，在原油中小于1ppm。因此金屬冶煉和燃料燃燒會(huì)把砷排入環(huán)境。砷主要用于農(nóng)藥，少量用于有色玻璃、半導(dǎo)體和金屬合金的制造。砷不是人體的必需元素，但是由于所處環(huán)境中含有砷而成為人和動(dòng)、植物的構(gòu)成元素。全球每年從巖石風(fēng)化的砷為6000～9000噸，從河流輸往海洋的砷為19000噸；砷開采量為47000噸，因燃燒進(jìn)入大氣的為1500噸；人為活動(dòng)加入循環(huán)的量大于天然的量。

主要來源

　?。?）砷化物的開采和冶煉。特別是在我國(guó)流傳廣泛的土法煉砷，常造成砷對(duì)環(huán)境的持續(xù)污染；

　?。?）在某些有色金屬的開發(fā)和冶煉中，常常有或多或少的砷化物排出，污染周圍環(huán)境；

　?。?）砷化物的廣泛利用，如含砷農(nóng)藥的生產(chǎn)和使用，又如作為玻璃、木材、制革、紡織、化工、陶器、顏料、化肥等工業(yè)的原材料，均增加了環(huán)境中的砷污染量；

　　（4）煤的燃燒，可致不同程度的砷污染。

污染種類

　　對(duì)大氣的污染

　　大氣中砷含量為1.5～53微克/米3。砷的污染除巖石風(fēng)化、火山爆發(fā)等自然原因外，主要來自工業(yè)部門。1974年S.米勒姆和T.斯特朗測(cè)定距某煉銅廠不同距離的飄塵中砷含量：3.2～3.8公里處為70ppm，不足0.6公里處為1300ppm。當(dāng)?shù)厝说念^發(fā)和尿中均檢出高濃度的砷。含砷農(nóng)藥生產(chǎn)和砷的提煉也會(huì)造成局部地區(qū)大氣的砷污染。

　　對(duì)水的污染

　　地面水中含砷量因水源和地理?xiàng)l件不同而有很大差異。據(jù)H.J.M.鮑恩估算，淡水為0.2～230微克/升，平均為0.5微克/升；海水為3.7微克/升。海洋中溶解的砷的形態(tài)主要是砷酸氫根和以甲基胂為主的有機(jī)砷化物。在海洋和土壤中，細(xì)菌可使砷甲基化成為甲基胂或二甲基胂。采礦和冶煉的廢渣，冶金、化工、農(nóng)藥、染料和制革等部門的工業(yè)廢水，地?zé)岚l(fā)電廠的廢水，均含有砷。美國(guó)W.H.杜魯姆等于1971年取河川、湖泊水樣727件，其中79%含砷量不足10微克/升，21%大于10微克/升，總樣品中有2%大于50微克/升，最高的達(dá)1100微克/升。J.E.薩巴德爾和R.C.阿克斯特曼在1975年報(bào)道了新西蘭的地?zé)岚l(fā)電廠廢水中含有較多的砷，廢水排入河流，河水砷濃度高達(dá)0.25ppm。被砷污染的水無色，無味，透明度不變，可降低生化需氧量。污水中砷濃度如大于1毫克/升，會(huì)影響污水凈化工程的凈化效率。砷化合物在水中相當(dāng)穩(wěn)定，但如水溫升高，沉積于河底的砷化合物會(huì)產(chǎn)生重新溶解的現(xiàn)象。砷對(duì)水生生物毒性很大。

　　對(duì)土壤的污染

　　天然存在含高濃度砷的土壤很少，一般每公斤土壤中含砷約為6毫克。被污染土壤中的砷來自含砷農(nóng)藥的施用，礦山、工廠含砷廢水的排放以及燃煤、冶煉排出的含砷飄塵的降落。J.S.瓊斯等人分析美國(guó)果園土壤，噴灑砷酸鉛的砷含量為18～144ppm，未噴灑的為3～14ppm。牛因吃了噴灑這種農(nóng)藥的莊稼而死亡的事故多次發(fā)生。砷可以在土壤中積累并由此進(jìn)入農(nóng)作物的組織之中，砷對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生毒害作用的最低濃度為3毫克/升。

　　環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)

　　美國(guó)規(guī)定居民區(qū)大氣中砷最高容許濃度為3微克/米3；車間空氣中砷化氫最高容許濃度為0.3毫克/米3；飲水中砷最高容許濃度為0.05毫克/升，并建議達(dá)到0.01毫克/升。在歐洲，規(guī)定飲水中砷最高容許濃度為0.2毫克/升；蘇聯(lián)規(guī)定為0.05毫克/升（世界衛(wèi)生組織的標(biāo)準(zhǔn)為0.01毫克/升）。中國(guó)規(guī)定飲用水中砷最高容許濃度為0.04毫克/升；地表水包括漁業(yè)用水為0.04毫克/升；居住區(qū)大氣中砷日平均濃度為3微克/米3。

危害情況

　　2004年12月15日，世界衛(wèi)生組織官員公布，全球至少有5000多萬人口正面臨著地方性砷中毒的威脅，其中，大多數(shù)為亞洲國(guó)家，而中國(guó)正是受砷中毒危害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。

　　有專家分析，市場(chǎng)上的部分食物可能存在嚴(yán)重的砷超標(biāo)問題。砷污染正向人們步步逼近，嚴(yán)重威脅著人們的健康和生命安全。在太原召開的改善水質(zhì)減輕砷中毒危害國(guó)際研討會(huì)上，這一數(shù)據(jù)的公布，立刻在社會(huì)各界引起了強(qiáng)烈的反響。近年來，有關(guān)重金屬污染的話題在環(huán)境保護(hù)中急劇升溫。中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所進(jìn)行的初步調(diào)查顯示，治理重金屬污染，尤其是砷污染，近乎到了刻不容緩的地步。“我國(guó)的很多省市都存在著不同程度的砷污染情況，北京也不例外，北京的砷污染可能比目前所了解的情況更為嚴(yán)重。”中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所環(huán)境修復(fù)中心主任、博士生導(dǎo)師、國(guó)家杰出青年基金獲得者陳同斌研究員說。北京部分農(nóng)產(chǎn)品，砷含量已近臨界值。關(guān)于“砷中毒”，用中國(guó)衛(wèi)生部疾控司改水處處長(zhǎng)劉家義在此次國(guó)際研討會(huì)上的話來說，就是“有劇毒的砒霜”。如果飲用水、空氣、食物中的含砷量超標(biāo)，就有可能引發(fā)砷中毒。“北京的個(gè)別區(qū)域也存在砷中毒問題，部分農(nóng)產(chǎn)品的砷含量已經(jīng)接近臨界值。”陳同斌說。

　　土壤中的重金屬污染致使許多地方的作物減產(chǎn)。砷在土壤中累積并由此進(jìn)入農(nóng)作物組織中。砷對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生毒害作用最低濃度為3mg/L，對(duì)水生生物的毒性亦很大。砷和砷化物一般可通過水、大氣和食物等途徑進(jìn)入人體，造成危害。元素砷的毒性極低，砷化物均有毒性，三價(jià)砷化合物比其他砷化合物毒性更強(qiáng)。砷污染中毒事件（急性砷中毒）或倒置的公害病（慢性砷中毒）已屢見不鮮。

　　在英國(guó)曼徹斯特因啤酒中添加含砷的糖，造成6000人中毒和71人死亡。

　　日本森永奶粉公司，因使用含砷中和劑，引起12100多人中毒，130人因腦麻痹而死亡。典型的慢性砷中毒在日本宮崎縣呂久砷礦附近，因土壤中含砷量高達(dá)300～838mg/kg，致使該地區(qū)小學(xué)生慢性中毒。日本島根縣谷銅礦山居民也有慢性中毒患者。我國(guó)規(guī)定居民區(qū)大氣砷的日平均濃度為3μg/m3，飲用水中砷最高容許濃度為0.04mg/L，地表水包括漁業(yè)用水為0.04mg/L。

　　孟加拉國(guó)的砷污染更是被世界衛(wèi)生組織稱為“歷史上一國(guó)人口遭遇到的最大的群體中毒事件”。據(jù)2009年11月報(bào)道，孟加拉國(guó)可能有兩百萬人集體砷中毒，且已經(jīng)造成多人喪命，未來將有更多人因此失去生命，堪稱人類史上最大的中毒案。孟加拉國(guó)挖掘許多池塘作為養(yǎng)殖魚類與儲(chǔ)水灌溉用，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這些池塘是居民集體砷中毒的罪魁禍?zhǔn)住Ｑ芯恐赋?，禍?zhǔn)拙褪菙?shù)萬個(gè)人工池塘。孟加拉國(guó)當(dāng)局挖掘這些池塘，并以挖出的泥土防洪?？茖W(xué)家很早即知，這些砷來自孟加拉國(guó)全境、數(shù)百萬個(gè)以低科技挖掘的“管狀深井”的井水。諷刺的是，這些井多數(shù)是靠國(guó)際援助機(jī)關(guān)開鑿而成。據(jù)孟加拉國(guó)政府估計(jì)，大約有三千萬人飲用含砷量超過50ug/L的水源。但是，如果按世衛(wèi)組織推薦的10ug/L的臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，則這一數(shù)據(jù)將超過七千萬。政府根據(jù)2001年的實(shí)地調(diào)查結(jié)果估計(jì)，每10萬口管井中大約有40%-50%受到砷污染。有些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的這一數(shù)據(jù)甚至高達(dá)80%-100%。現(xiàn)在的問題是，原本未受污染的一些管井仍在不斷遭受污染。[1]孟加拉國(guó)砷濃度最高的井水約有50年歷史，同時(shí)砷這種有機(jī)碳一旦經(jīng)過微生物新陳代謝，會(huì)讓砷從沉積物釋放出來，且很快就能從地表滲入地底。美國(guó)麻省理工學(xué)院哈維領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在蒙西甘吉區(qū)研究15.5平方公里內(nèi)的地面與地下水流動(dòng)模式，并以天然示蹤劑與3D計(jì)算機(jī)模型追蹤來自稻田與池塘的水，測(cè)量這兩處的有機(jī)碳將砷從泥土與沉積物釋放出來的能力?？窃凇蹲匀坏厍蚩茖W(xué)》的研究建議，“將飲用水井挖得比池塘還要深，或是在稻田挖淺井，即能減輕問題的嚴(yán)重性。”在孟加拉，幾乎所有人都知道很多管井受到了污染，但他們?nèi)匀焕^續(xù)飲用這些井水。政府官員無奈地說：“早些時(shí)候，在確定一口管井受到砷污染后，我們會(huì)在它涂周圍涂上紅色，并告訴人們不要飲用，但并未對(duì)它進(jìn)行封鎖。后來，由于沒有其他水源，人們只好又開始飲用。此外，由于砷無色無味，而且不會(huì)引起象發(fā)燒或疼痛那樣的急性癥狀，所以人們——尤其是兒童——仍然繼續(xù)飲用。”[1]2010年，醫(yī)學(xué)期刊《柳葉刀》報(bào)告稱，孟加拉國(guó)7700萬人因飲用水被砷污染而面臨危險(xiǎn)。過去十年間，研究人員對(duì)孟加拉國(guó)首都達(dá)卡Araihazar區(qū)近1.2萬人的跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，20%以上的死亡者似乎都是由被砷污染的井水引起的。據(jù)估計(jì)，由于20世紀(jì)70年代一次災(zāi)難性運(yùn)動(dòng)的誤導(dǎo)，孟加拉國(guó)有3500萬至7700萬的人口已經(jīng)逐漸受到砷污染的水的侵害。當(dāng)時(shí)，為了給村民提供清潔無菌的生活用水，該地區(qū)開挖了數(shù)百萬口管井。許多管井的底部不慎探進(jìn)土壤表層，而土壤表層中天然產(chǎn)生的砷含量非常高

防止污染措施

　　防治砷污染應(yīng)該狠抓源頭，從污染源抓起。

　　土壤中的重金屬污染致使許多地方的作物減產(chǎn)

　　1、加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)，建立重點(diǎn)地區(qū)空氣、水等流體中的砷污染預(yù)報(bào)機(jī)制，同時(shí)加強(qiáng)重點(diǎn)地區(qū)的土壤中砷的監(jiān)測(cè)，解決好高砷地區(qū)人畜用水及農(nóng)業(yè)灌溉用水問題；

　　2、加強(qiáng)含砷礦藏及其冶煉過程的管理，取締土法煉砷的工廠，冶煉砷的工廠和其它冶金工廠的“三廢”必須達(dá)標(biāo)排放，對(duì)高砷煤采取強(qiáng)制性脫砷處理，從根本上降低空氣中砷含量；

　　3、加強(qiáng)含砷化工產(chǎn)品管理，特別要加強(qiáng)對(duì)含砷農(nóng)藥和醫(yī)藥的監(jiān)管，要加強(qiáng)這些毒性藥物的使用常識(shí)培訓(xùn)，最大程度減少人為中毒情況的發(fā)生。

　　4、避免砷進(jìn)入食物鏈，是防治砷污染的關(guān)鍵。

　　面對(duì)如此嚴(yán)峻的砷污染形勢(shì)，要減輕砷中毒危害、開展有效防治并非易事。在太原召開的國(guó)際研討會(huì)通過了《關(guān)于水質(zhì)和砷含量問題的太原宣言》，與會(huì)的71位學(xué)術(shù)專家和機(jī)構(gòu)代表就改善水質(zhì)、減少砷中毒危害提出了具體建議。陳同斌認(rèn)為，與水中砷污染的治理相比，土壤砷污染的治理還要困難得多。他建議，防治砷污染，首先不要將高砷水用來灌溉，其次不要讓在受到砷污染的土壤上種植的植物進(jìn)入食物鏈。對(duì)于已經(jīng)受到污染的土壤，可以用植物來進(jìn)行環(huán)境修復(fù)。“蜈蚣草就是一種修復(fù)效果很好的植物”。他告訴記者，蜈蚣草吸收土壤中砷的能力比其他植物高出幾萬倍、甚至10萬-20萬倍。“也就是說，種其他植物花上萬年才能吸收的砷，種蜈蚣草一年就可以被吸收了”。之后，將種植的蜈蚣草收獲并進(jìn)行安全處理后，即可將其污染物去除。“避免砷進(jìn)入到食物鏈中，這是特別需要注意的一個(gè)問題”。

　　一旦出現(xiàn)砷污染，需要及時(shí)的治理，以防止出現(xiàn)更大范圍的危害，以保障廣大人民群眾的生命健康安全。砷污染治理的方法主要有化學(xué)方法、物理方法和生物方法：

　　化學(xué)方法：是指用化學(xué)試劑使砷變?yōu)槿梭w難以吸收的砷化合物，如，在含砷廢水中投加石灰、硫酸亞鐵和液氯(或漂白粉)，將砷沉淀，然后對(duì)廢渣進(jìn)行處理，也可以讓含砷廢水通過硫化鐵濾床或用硫酸鐵、氯化鐵氫氧化鐵凝結(jié)沉淀等。

　　物理法：主要是讓含砷污水通過特殊的過濾器，使砷富集起來變廢為寶，如，活性炭過濾法等。

　　生物方法：主要是指在砷污染的土壤或水體中種植能吸收砷的植物，以達(dá)到吸收砷的目的，如美國(guó)科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)了一種蕨類植物可吸收污染土壤中的砷。