貴州土壤鉈污染及防治研究進(jìn)展

◇龍里縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 朱仁秀

貴州省標(biāo)準(zhǔn)化院 陳江博

黔西南濫木廠鉈礦化區(qū)河流沉積物中重金屬元素含量很高,其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)值得關(guān)注。鉈是一種重金屬元素，毒性較烈，是一種分散金屬，在生態(tài)中含量很低，但隨著人們對(duì)鉈礦的開(kāi)采與利用，巖石中的鉈向環(huán)境中遷移，然后通過(guò)食物鏈逐漸向人體富積，對(duì)公眾健康已經(jīng)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，因此土壤鉈污染治理和修復(fù)已經(jīng)是迫在眉睫。本文闡述了鉈在環(huán)境中的分布于遷移，并對(duì)其現(xiàn)狀、最新進(jìn)展和存在的問(wèn)題和防治對(duì)策進(jìn)行了綜述和探討，以推動(dòng)貴州省鉈污染土壤治理修復(fù)的進(jìn)一步研究，并為貴州鉈污染治理提供一些建議。

鉈（Tl）是一種白色、重而柔軟的金屬，應(yīng)用于各種行業(yè)[1-2]。貴州省黔西南州興仁縣回龍鎮(zhèn)濫木廠鉈礦床位于黔西南坳陷區(qū)，有300多年的開(kāi)采歷史，是報(bào)道的第一個(gè)獨(dú)立鉈礦床，自20世紀(jì)以來(lái)該地區(qū)已有400多人中毒，是鉈污染重災(zāi)區(qū)之一。本文旨在對(duì)鉈的毒性，分布、遷移及轉(zhuǎn)化進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)鉈的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，并且提出有效的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及治理技術(shù)。

1 鉈的介紹

1.1 鉈的化學(xué)性質(zhì)

鉈元素（Tl）T6s26p1，最外層有18個(gè)電子，形成化合物時(shí)可以+1和+3兩種價(jià)態(tài)出現(xiàn)[3]，屬分散元素，地殼中的含量約為十萬(wàn)分之三。具有親石和親硫兩重性，常共生在礦物和礦體中，且易揮發(fā)[4-7]。

1.2 鉈的生理毒性

鉈對(duì)人體的危害：其一般呈粉末狀或結(jié)晶狀進(jìn)入人體，與人體內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)合成難以解離的穩(wěn)定物質(zhì)，排泄相對(duì)緩慢，人體內(nèi)的鉈會(huì)阻斷人體對(duì)鉀的吸收，還會(huì)攻擊神經(jīng)系統(tǒng)、胃與腎臟。使人出現(xiàn)嘔吐、腹瀉、頭發(fā)脫落、四肢末端有灼熱感等癥狀[8]。鉈對(duì)植物的危害：其可抑制植物對(duì)鉀離子的吸收，從而抑制植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收[9]。植物鉈中毒會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)技能受損，小麥鉈中毒葉子會(huì)變黃并卷曲，株高低矮，大豆鉈中毒會(huì)使產(chǎn)量降低。

2 鉈在地殼巖（礦）石中的分布與遷移轉(zhuǎn)化

地殼中鉈的含量范圍為0.1～1.7 mg-kg-1，均值為0.7 mg-kg-1。過(guò)去有學(xué)者認(rèn)為分散元素不可能獨(dú)立成礦，但近年來(lái)的研究表明，鉈可獨(dú)立成礦。有親硫性和親石性的特征。沉積巖中鉈的含量：砂巖<頁(yè)巖<黏土巖，巖漿巖中鉈的含量：超基性巖<基性巖<中性巖<酸性巖<堿性巖，變質(zhì)巖中鉈的含量：榴輝巖<角閃石<千枚巖<片巖<片麻巖<絹云母。鉈是易淋濾元素，低pH（<3）和高溫有利于促進(jìn)巖石中的鉈向環(huán)境中遷移[10]。鉈極易溶于各種液體，可形成各種化合物向環(huán)境中遷移。

3 鉈在土壤中的分布與遷移轉(zhuǎn)化

污染土壤的Tl主要以殘留態(tài)和酸可交換態(tài)存在于Fe/Mn氧化物和有機(jī)質(zhì)中，影響鉈的遷移活動(dòng)性和生物可利用性的主要因素是土壤中鉈的化學(xué)形態(tài)及其在土壤中的存在方式。土壤中的鉈分為易遷移態(tài)與難遷移態(tài)。鉈的水溶態(tài)為易遷移態(tài)，但受某些因素影響，難遷移態(tài)的鉈也會(huì)向土壤遷移，這些因素包含酸堿度、溫度等[12]。

鉈于土壤中的含量特征表現(xiàn)為在不同性質(zhì)的土壤中鉈含量不同。在我國(guó)鉈的分布規(guī)律為從南到北逐漸降低，從東到西逐漸增大[13]。自然環(huán)境中，土壤中的鉈遷移速率很低，但會(huì)逐漸累積；鉈的活化遷移能力與土壤的pH值呈負(fù)相關(guān)性，隨著pH的降低，活化遷移性能力逐漸增強(qiáng)；鉈與土壤有機(jī)質(zhì)呈正相關(guān)，是因?yàn)橥寥烙袡C(jī)質(zhì)對(duì)鉈具有良好的吸附性能。

土壤中鉈的含量和化學(xué)性狀與土壤的pH、Eh、土壤組成和地質(zhì)地形等有關(guān)。Tl在土壤中遷移轉(zhuǎn)化是土壤Tl污染研究的重點(diǎn)。有研究表明：土壤的酸堿度對(duì)土壤鉈含量的影響較低，但在土壤呈堿性時(shí)，鐵錳及有機(jī)復(fù)合肥可抑制鉈的遷移[14]。

4 鉈在水中的的分布與遷移轉(zhuǎn)化

鉈主要通過(guò)兩種途徑進(jìn)入水體，第一種：其化合物通過(guò)風(fēng)化作用進(jìn)入地下水或地表徑流；第二種：其露天礦石經(jīng)過(guò)雨水淋洗或開(kāi)采過(guò)程中排放的工業(yè)廢水使其進(jìn)入地下水或地表徑流。一般水中的鉈含量極低，但在鉈礦區(qū)即貴州濫木廠地區(qū)，周邊水域中鉈含量較高，其原因?yàn)殂B礦在開(kāi)采中通過(guò)風(fēng)化作用和淋洗作用進(jìn)入水體，導(dǎo)致濫木廠地區(qū)周邊水域鉈含量超標(biāo)，周邊村落飲用水源受污染，直接導(dǎo)致鉈中毒人數(shù)明顯增多。飲用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水兩種途徑是濫木廠研究區(qū)水體中鉈的富集所造成的潛在環(huán)境危害的體現(xiàn)[15]。在水體中，鉈有Tl+和Tl3+兩種存在方式，一價(jià)Tl+易溶于水，故在水體中的主要遷移方式為一價(jià)Tl+，其化合物隨著水流進(jìn)入地下水與地表徑流遷移，污染飲用水源與農(nóng)田，間接危害人體健康。

由表1可知，濫木廠汞鉈礦區(qū)礦鉈的含量為：坑水>溪水>井水>泉水，可能原因?yàn)榈V區(qū)內(nèi)含鉈礦石經(jīng)過(guò)風(fēng)化作用和林濾作用使鉈進(jìn)入水體。實(shí)驗(yàn)證明，在酸性條件下，F(xiàn)e3+將Tl+氧化成為T(mén)l，可通過(guò)黃鐵礦廢渣的水解、絮凝沉淀和吸附協(xié)同作用去除水中的鉈。

表1 水體中鉈的含量

5 鉈在植物中的分布與遷移轉(zhuǎn)化

植物自身不含鉈，鉈主要根部是從土壤富集而來(lái)。在自然環(huán)境中，土壤與水體中的鉈含量都極低，故自然環(huán)境中的植物體內(nèi)的鉈含量極低，然而礦區(qū)附近的土壤與水體都受到污染，鉈含量較高，生長(zhǎng)于其上的植物長(zhǎng)年累月吸收土壤與水體中的鉈，導(dǎo)致體內(nèi)鉈含量增高。

有研究顯示，不同植物對(duì)鉈的富集程度顯示出明顯的差異。對(duì)鉈富集程度由低到高的植物依次為野生草本植物＜灌木＜喬木＜蕨類植植物，其中蕨類植物對(duì)鉈富集程度最高。同一種植物不同器官對(duì)鉈的富集程度也不相同，其表現(xiàn)為果實(shí)和塊莖＜莖＜根和葉，在蔬菜中數(shù)蓮花白較高[18-19]。蔬菜中鉈含量平均值約是農(nóng)作物種子中鉈含量平均值的90倍[20]。

6 鉈在大氣中的分布與遷移轉(zhuǎn)化

大氣中的鉈污染主要來(lái)源于揚(yáng)塵、燃煤排放、工業(yè)粉塵、汽車(chē)尾氣等[22]。鉈在開(kāi)采過(guò)程中會(huì)以氧化物或其他化合物的形式進(jìn)入大氣[23]。鉈及其化合物會(huì)隨氣流遷移，并隨時(shí)沉降到地表[24]。其在環(huán)境介質(zhì)中的遷移轉(zhuǎn)化是一個(gè)及其復(fù)雜的循環(huán)過(guò)程，其環(huán)境遷移行為模式可用圖1表示。因?yàn)殂B的許多化合物都具有具很高的揮發(fā)性，所以在大氣中一般以氣態(tài)的形式存在。鉈是環(huán)境的“化學(xué)定時(shí)炸彈”，對(duì)人類和環(huán)境的隱患很大。

圖1 鉈在環(huán)境介質(zhì)中的遷移轉(zhuǎn)化循 環(huán)

7 結(jié)語(yǔ)

（1）貴州的鉈污染只存在于局部。

（2）目前，對(duì)于貴州地區(qū)鉈的研究主要集中在地礦學(xué)，關(guān)于土壤等的研究較少，對(duì)于土壤中的鉈還需要近一步的研究。

（3）貴州的鉈污染主要是來(lái)自于礦區(qū)的水，如降雨沖刷、地下水的流動(dòng)和資源的開(kāi)采、選礦及冶煉的廢水、廢氣還有廢渣的堆放。所以，在對(duì)鉈進(jìn)行開(kāi)采時(shí)產(chǎn)生的廢水應(yīng)進(jìn)行處理之后再排放，以減少對(duì)環(huán)境的危害。

（4）現(xiàn)階段，該地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水和飲用水中的鉈是造成鉈中毒的主要因素之一，所以，應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)灌溉水質(zhì)檢測(cè)，避免飲用該地區(qū)的地下水。停止在鉈污染土壤上種植糧食作物，在土壤中大量施加有機(jī)肥，抑制鉈的轉(zhuǎn)移。

（5）利用客土法治理土壤中鉈污染會(huì)造成二次污染，仍具進(jìn)入植物體的可能，因此此法不適用治理貴州地區(qū)鉈污染。

（6）利用淋濾法治理貴州土壤鉈污染，也存在濾液的處理問(wèn)題，需進(jìn)一步研究。