【doc】鉈的環(huán)境地球化學(xué)研究進(jìn)展及鉈污染的防治對策

1、鉈的環(huán)境地球化學(xué)研究進(jìn)展及鉈污染的防治對策第20引0卷5曹地質(zhì)論評GEOLOGICALREVIEWVo1.51N().2Mar.2005鉈的環(huán)境地球化學(xué)研究進(jìn)展及鉈污染的防治對策周濤發(fā),范裕,袁峰,張鑫,岳書倉合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,230009內(nèi)容提要:鉈是分散元素,具劇毒性,對環(huán)境危害嚴(yán)重.本文就國內(nèi)外近年來對鉈的生態(tài)危害,鉈在環(huán)境介質(zhì)如巖(礦)石,土壤,水體和動植物中的分布和遷移等方面的研究進(jìn)展和存在的主要問題進(jìn)行了綜述,初步提出了防治鉈污染的相關(guān)對策.關(guān)鍵詞:鉈;生態(tài)環(huán)境;環(huán)境地球化學(xué);防治對策在過去數(shù)十年中,重金屬元素的環(huán)境地球化學(xué)研究已開展了大量工作(Manjunathae

2、ta1.,2001;Prasadeta1.,2001;Astrom,2001;Hudsoneta1.,2001;Filellaeta1.,2002),但主要集中在對Hg,As,Cd,Cr,Cu,Pb,Zn,Co和Ni等元素的相關(guān)研究.作為重金屬和分散元素之一的鉈元素自1861年英國化學(xué)家WilliamCrookes(18321919)首先發(fā)現(xiàn),1862年首次提煉出金屬鉈以后,引起了許多領(lǐng)域?qū)W者廣泛研究的興趣.由于鉈是劇毒元素,因此鉈的毒理學(xué)和與鉈有關(guān)的疾病研究備受關(guān)注,鉈的環(huán)境地球化學(xué)方面的研究也逐漸被人們所重視(龍江平,1994;張寶貴等,1996,1997;聶愛國和龍江平,1997;顏文等

3、,1998;張興茂,1998;張忠等,1999;肖唐付等,2000;吳穎娟等,2000,2001;陳永亨等,2001).目前,鉈廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域(Downs,1993;周令治等,1994),但隨著鉈資源的需求量增大,其開發(fā)利用也引發(fā)了嚴(yán)重的環(huán)境污染.本文論述了鉈對生態(tài)環(huán)境的危害,并就國內(nèi)外近年來對鉈的環(huán)境地球化學(xué)等方面的研究進(jìn)展和存在的主要問題進(jìn)行綜述和分析,初步提出鉈污染的防治措施.1鉈的生態(tài)環(huán)境危害1.1鉈對人體的危害鉈屬高毒類,具有蓄積性,為強(qiáng)烈的神經(jīng)毒物.通常情況下,鉈對70kg成人的最小致死量為5080mg(Moeschlin,1980).成人每天鉈正常攝入量約0.056mg,每天

4、最高鉈允許攝入量為2mg(Sager,1998).如果環(huán)境介質(zhì)中鉈的含量接近或超過其閾值,就可能對人體健康和環(huán)境產(chǎn)生危害.如:水中鉈含量大于10×10就可導(dǎo)致人(畜)鉈中毒和造成環(huán)境污染.食用鉈含量超過0.3×10的植物可引發(fā)人體慢性鉈中毒(Bowen,1979),土壤中鉈含量超過1.05×10則不適合耕種(張淑香等,1998;CCME,1999).鉈對人體的危害主要表現(xiàn)為急性鉈中毒和慢性鉈中毒.急性鉈中毒主要發(fā)生在皮膚接觸或口服鉈鹽后.主要癥狀有(楊克敵,1995;黃覺斌等,1998):神經(jīng)系統(tǒng)癥狀,下肢特別是足部痛覺過敏是鉈中毒周圍神經(jīng)病的早期表現(xiàn),隨后則表現(xiàn)

5、為典型的多發(fā)性周圍神經(jīng)病.脫發(fā),表現(xiàn)為一束束脫落,可呈斑禿,也可成為全禿.例如,1996年5月,天津市東麗區(qū)一裝卸公司6名裝卸工人在裝卸完鋁礬土后,無一例外竟都發(fā)生大量脫發(fā),經(jīng)診斷為急性鉈中毒,后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)運(yùn)載車車廂四壁存在鉈鹽.對肝,腎,心臟損害嚴(yán)重.與急性鉈中毒相比,慢性鉈中毒對人體的危害更大.慢性鉈中毒主要發(fā)生在典型的鉈礦區(qū),含鉈礦石選礦廠和冶煉廠,發(fā)電廠(燃含鉈煤)等附近.鉈在礦坑廢水和冶煉廢水中高度聚集,進(jìn)而污染土壤,食用這些土壤上種植的蔬菜瓜果或飲用受鉈污染的水導(dǎo)致慢性鉈中毒(Lukaszewskieta1.,1996;Kaplan注:本文為國家自然科學(xué)基金資助項目(編號40272

6、048),安徽省自然科學(xué)基金資助項目(編號01045202),安徽省優(yōu)秀青年科技基金資助項目(編號04045063)和南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項目(編號O9一O3一l0)的成果.收稿日期:20040421;改回日期:20041211;責(zé)任編輯:章雨旭.作者簡介:周濤發(fā),男,1964年生.1986年于長春地質(zhì)學(xué)院地質(zhì)礦產(chǎn)普查專業(yè)獲學(xué)士學(xué)位,1989年和1993年于合肥工業(yè)大學(xué)礦床學(xué)專業(yè)分別獲碩士和博士學(xué)位.現(xiàn)為合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師.主要從事礦床學(xué),巖石學(xué),地球化學(xué)和資源的經(jīng)濟(jì)環(huán)境評價等方面的教學(xué)和科研工作.電話:05512901525;Em

7、ail:tfzhou182地質(zhì)論評andMattigod,1998;肖唐付等,2000).選礦廠和發(fā)電廠附近空氣粉塵中的鉈含量高,被人體吸入后也會導(dǎo)致鉈中毒.慢性鉈中毒的突出特點(diǎn)是早期診斷難度大,容易被忽視,因鉈具有蓄積性,往往滯后發(fā)病.慢性鉈中毒的主要癥狀(崔明珍,1992;楊克敵,1995):神經(jīng)損害,早期表現(xiàn)為雙下肢麻木,疼痛過敏,很快出現(xiàn)感覺,運(yùn)動障礙;視力下降,可見視網(wǎng)膜炎,球后視神經(jīng)炎及視神經(jīng)萎縮,可表現(xiàn)為毛發(fā)脫落.致畸和致突變性.例如,1958年,貴州興仁縣一村莊中大批村民頭發(fā)迅速脫光,持續(xù)三年,發(fā)病人數(shù)逐年遞增,共有60名病人在三年內(nèi)相繼死亡.流行病學(xué)調(diào)查證實(shí)為來自于附近的濫木

8、廠汞鉈礦床引起的慢性鉈中毒.1.2鉈對動植物的危害Siegel等(1976)研究指出了在生物過程中KTl體系的重要性.在植物中,鉈與鉀有相互拮抗作用,受鉈污染植物中的鉈均與鉀的傳輸有關(guān)(張忠等,1999;黃麗春等,1995,1996),一旦鉈取代了生物體內(nèi)的鉀,植物就會受到巨大危害.鉈污染土壤中,小麥長勢低矮,葉子發(fā)黃和卷曲,大豆的單位畝產(chǎn)量降低(Kaplanetal,1990).馬其頓共和國的Allchar礦床附近的厥類植物中鉈含量很高,食用該植物的奶牛鉈中毒,使其產(chǎn)奶量下降并導(dǎo)致部分奶牛死亡(Zyka,1971).LeungandOoi(2000)通過對小白鼠進(jìn)行鉈中毒組織病理學(xué)研究發(fā)現(xiàn),

9、鉈中毒的小白鼠血液中肌氨酸酐濃度顯著提高,使其活動遲緩,鉈主要富積在小白鼠的腎中,其次是回腸,胃和肝中,導(dǎo)致腎細(xì)胞壞死,腎功能顯著下降,并據(jù)此推測鉈對其他動物也有類似的影響.2鉈的地球化學(xué)性質(zhì)鉈(T1)在自然界中大多數(shù)情況下為一價,少數(shù)情況下為三價,因?yàn)橐粌r鉈的電離勢僅為6.106eV,而三價鉈的電離勢則為29.63eV,由于鉈的地球化學(xué)參數(shù)與IA族堿金屬K,Rb很相近,它們在結(jié)晶化學(xué)和地球化學(xué)性質(zhì)上十分相似,因此,在成巖作用過程中,鉈表現(xiàn)出親石性質(zhì).但同時鉈又是親硫元素,尤其在低溫?zé)嵋毫蚧锍傻V的高硫環(huán)境中,鉈表現(xiàn)出強(qiáng)烈的親硫性,其地球化學(xué)性質(zhì)與Hg,As,Cu,Pb,Zn等親硫元素相似,故

10、鉈常以微量元素形式進(jìn)入方鉛礦,黃鐵礦,閃鋅礦,輝銻礦,黃銅礦,雄黃和雌黃等礦物中.在表生條件下,鉈除了形成表生鉈礦物如硫酸鉈礦等外,還以進(jìn)入石膏,水綠礬,明礬石等表生礦物中.鉈元素親石和親硫的兩重性,使其在地殼中高度分散,并控制了鉈在地殼中的分布以及在不同地質(zhì)過程中的地球化學(xué)行為.但在特殊條件下,鉈也可以富集成礦并形成獨(dú)立的鉈礦物.3鉈的環(huán)境地球化學(xué)研究進(jìn)展3.1鉈在巖(礦)石中的分布和遷移目前的相關(guān)研究主要集中在不同巖石,礦石中鉈的分布和次生過程中鉈的地球化學(xué)行為.鉈在地殼中平均含量很低(0.45×10),主要在低溫鉈,鉛,鋅,銻,汞,砷等礦床,卡林型金礦及沉積錳礦,鹽礦和多金屬礦

11、床內(nèi)富集(Slohodaneta1.,1993;張寶貴等,1996;陳永亨等,2001).如馬其頓Allchar礦床中鉈礦石儲量大于1×10t,鉈品位大于0.1(Slobodaneta1.,1993).各類巖石中,鉈在酸性巖,堿性巖,粘土巖,頁巖和一些變質(zhì)巖中含量相對較高,通常是克拉克值的58倍(Heinrichseta1.,1980;劉英俊,1984).一些沉積地層中鉈的含量相當(dāng)高,可以看作鉈成礦的初步預(yù)富積(Hofmann,1994;張忠等,1999).總體上,對鉈在各種巖石和礦石中的分布和賦存狀態(tài)已有較深入的研究(DeAlbuquerandShaw,1972;Heinrichs

12、eta1.,1980;KruppandSeward,1987;Jankovic,1989;張寶貴等1996,1997;張忠等1999;陳代演等,1999,2OOO).次生過程中,鉈是易淋濾元素(張寶貴等,1997),含鉈巖石和硫化物礦床在次生氧化作用下向環(huán)境中釋放大量鉈(DeAlbuquerandShaw,1972).Calderoni等(1985)研究了意大利南部Roccamonfina富鉈堿性火山巖在風(fēng)化過程中鉈的地球化學(xué)行為,發(fā)現(xiàn)鉈和鉀在風(fēng)化過程中關(guān)系密切,同時被活化進(jìn)入地下水.含鉈黃鐵礦的蘋果酸淋濾實(shí)驗(yàn)證實(shí)鉈的遷移速度較快(王正輝等,2000;龍江平,1994;吳穎娟等,2000,20

13、01;姚志健等,1994).地球化學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)表明(龍江平,1994),低pH值(<3)和溫度升高有利于巖石,礦石中鉈的活化,遷移,即使在低溫條件下,鉈也有很高的溶解性.鉈在流體中可能呈氯,硫,砷配合物遷移,ETlCl一是鉈在水溶液中遷移富集的主要形式之一(DeAlbuquerandShaw,1972),氯對鉈的遷移與富集有重要作用(張寶貴等,1996).Ashley(1991)研究還證實(shí),鉈的有機(jī)配合物可能是鉈遷移富集的另一種形式.在貴州濫木廠汞鉈礦床附近的鉈污染是鉈從巖,礦石中遷移到環(huán)境中的典型實(shí)例,該地農(nóng)民土法采礦,在河水中淘洗礦砂以收集朱砂,并在河中及兩岸堆積了大量廢棄的礦

14、石,礦石中含鉈硫化物被氧化,生成硫酸鉈第2期周濤發(fā)等:鉈的環(huán)境地球化學(xué)研究進(jìn)展及鉈污染的防治對策183等可溶鉈鹽,使鉈進(jìn)入水體.經(jīng)測定,河水中含鉈量高達(dá)0.052(Xiao,2001),人畜飲用河水,鉈中毒由此產(chǎn)生.3.2鉈在土壤中的分布和遷移鉈在不同類型土壤和土壤剖面中的分布以及遷移規(guī)律研究是目前鉈環(huán)境地球化學(xué)相關(guān)研究的重點(diǎn).鉈在土壤中的分布主要受土壤來源,pH,Eh,土壤溶液的離子強(qiáng)度,有機(jī)質(zhì),粘土礦物和FeMn氧化物等多種因素共同制約(Kabata,1991;Xiao,2001).許多學(xué)者還認(rèn)為,土壤中鉈的含量與土壤中粘土礦物的粒度以及腐殖質(zhì)含量有明顯的相關(guān)關(guān)系.齊文啟等(1992)發(fā)現(xiàn)

15、在中國一些土壤中鉈與土壤中有機(jī)質(zhì)含量具明顯的正相關(guān)性,Mermut等(1996)則發(fā)現(xiàn)一些土壤中鉈含量與粘土含量成負(fù)相關(guān).垂向上,各土層中的含鉈量存在差異,通常表土的含鉈量較高,深層土壤與土壤下伏的基巖中含鉈量低(顏文,1998;陳永亨等,2001).Lehn等(1987)通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)土壤中可交換Tl的比例隨土壤粒徑的減小而顯著上升.鉈從灰塵或水體進(jìn)入土壤后,活動性大大降低(CataldoandWildung,1978).大量工作表明,土壤中鉈的存在形態(tài)主要有水溶態(tài),硅酸鹽結(jié)合態(tài),硫化物結(jié)合態(tài)和有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)(LehnandSchoer,1987;Sager,1998;顏文,1998).水溶態(tài)的

16、鉈在土壤溶液中以Tl,Tl"和以ET1C1等鹵素配合物及以so*4,AsO2的配合物形式存在(張寶貴等,1997;張興茂,1998;張忠等,1999),水溶態(tài)的鉈可直接被植物吸收,易被淋溶人土壤深層或隨淋溶液遷移;硫化物結(jié)合態(tài)的鉈易氧化分解,釋放出可交換性鉈并發(fā)生遷移;而硅酸鹽結(jié)合態(tài)的鉈被嵌在Si0四面體層晶格中,通常不能移動.但在特定條件下(酸度,溫度,氧化還原條件適宜時),非水溶態(tài)存在的鉈也會向深層土壤或地下水活化遷移(龍江平,1994).含鉈礦床周圍被污染的土壤中鉈的含量顯著升高(Tremeleta1.,1997),而使用含鉈化肥(主要是鉀肥)也會增加土壤中鉈含量(Mermut

17、,1996).近年來,除出現(xiàn)職業(yè)的鉈中毒事件外,也相繼發(fā)生了一些由于工業(yè)含鉈廢水或天然高鉈地區(qū)污染水源或土壤而導(dǎo)致的慢性鉈中毒實(shí)例(廖自基,1992;張淑香等,1998).因此,土壤鉈污染的研究引起了重視.周代興和李汕生(1982)通過淋慮試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在土壤中加入一定量的石灰后,農(nóng)作物吸收Tl量下降,并且隨加入石灰量的增加,農(nóng)作物吸收Tl量有減少的趨勢;顏文等(1998)開展了Tl污染土壤的室內(nèi)土柱風(fēng)化淋濾試驗(yàn)研究,得出了與周代興和李汕生(1982)所觀察到的相同的結(jié)果,即在Tl污染土壤中加入某些堿性物質(zhì)以改變土壤的酸度,可降低Tl的活化遷移能力,從而在一定程度上有效控制Tl的進(jìn)一步污染.3.3

18、鉈在水中的分布和運(yùn)移相關(guān)研究集中在水中鉈的分布形式及其控制因素.鉈在礦坑廢水和冶煉廢水中高度聚集(Lukaszewskieta1.,1996:KaplanandMattigod,1998;肖唐付等,2000;RalphandTwiss,2001),礦化區(qū)附近的河流湖泊中鉈的含量也具有高的異常值.肖唐付等(2000)研究了濫木廠地區(qū)各種水體中鉈的含量,認(rèn)為礦化區(qū)廣泛存在的源于采礦活動而暴露于地表的尾礦和受人為擾動的礦區(qū)地下水是水環(huán)境中毒害金屬元素的最主要來源,尾礦及礦山廢物在地表風(fēng)化淋濾作用下釋放出大量金屬(包括鉈)進(jìn)入地表水體.鉈在自然水體中有+1和+3N種價態(tài),Kaplan等(1998)討論

19、了水溶液中Tl一的行為,并運(yùn)用地球化學(xué)軟件GEOCHEMPC(Parkereta1.,1995)模擬了Tl一和Tl卜在自然界各種水體中分布情況,發(fā)現(xiàn)鉈在海水,河水,地表水中以Tl形式為主(占溶解性鉈的6896),而在富含膠體和有機(jī)質(zhì)的水體如湖水,沼澤水中則鉈主要為Tl形式(占溶解性鉈的53619/5).Lin和Nriagu(1999)通過研究指出,水溶液中Tl的物相受多種因素控制,十分復(fù)雜.Zitko(1975)和Sager(1994)研究后認(rèn)為Tl的一價化合物穩(wěn)定性很高,不易沉淀,而Tl的三價化合物不穩(wěn)定,易沉淀,同時指出溫度升高會導(dǎo)致鉈在水中的活動性加大.Vink(1996)繪制了Tl的E

20、hpH圖解(圖1),結(jié)果表明,幾乎所有EhpH區(qū)域都被Tl所占據(jù),而只在極氧化和堿性條件才有TlO.和TlO的存在,而Tl只在極氧化和酸性條件下才可能存在.說明在自然表生條件下,Tl是一個很活潑的元素,這與經(jīng)驗(yàn)所觀察到的含鉈硫化物礦床氧化過程中鉈易于分散的事實(shí)一致.一些學(xué)者(Mullereta1.,1990;Bidoglioeta1.,1993;Kaplaneta1.,1998)發(fā)現(xiàn)鉈在水體中另一種重要形式為吸附相,水環(huán)境中礦物水界面的反應(yīng)對調(diào)節(jié)Tl的地球化學(xué)循環(huán)起著重要的作用.螯合物和錳結(jié)核等對鉈的富集和沉淀起一定的控制作用.Bidoglio等(1993)利用X射線吸收光譜研究了吸附于氧化錳

21、(8一MnO)表面上的Tl的電價形成機(jī)制,認(rèn)為礦物一水界面氧化狀態(tài)的改變可能會大大改變Tl的地球化學(xué)行為.表面氧化作用使得Tl一Tln反應(yīng)和Tl化合物沉淀并降低鉈的活動速率,從而導(dǎo)致Tl184地質(zhì)論評的局部積聚.pH圖1TlsH()體系的EhpH圖解(據(jù)Vink,1996)Fig.1EhpHdiagramofTlSH0system(afterVink.1996)圖解計算條件;溫度25¨c,壓力101325Pa,總?cè)芙忏B活度為2×10,總?cè)芙饬蚧疃葹?00×106Diagramwascalculatedfortemperatureof25C,totalpressur

22、eof1O132SPa,totalthalliumspeciesactivityof2×100andtotalsulfurspeciesactivityof200×1003.4鉈在動,植物和人體中的分布規(guī)律鉈在人體和動,植物中的分布規(guī)律及鉈對生物危害機(jī)理的研究已廣泛開展(Douglaseta1.,1990;Mulkeyeta1.,1993;Mooreeta1.,1993;Mascoloeta1.,1999;聶愛國和龍江平,1997;黃覺斌等,1998).研究證實(shí),鉈在含鉈礦床附近的植物中富集,并主要分布在根和葉中,其次為莖,果實(shí)和塊莖中.鉈污染區(qū)植物調(diào)查顯示(Zyka,19

23、71;Alluseta1.,1987;Sager,1998;Leblanceta1.,1999;陳代演等,1999;張忠等,2000),植物含鉈量高低依次為:喬木>灌木>野生草本植物.不同植物對鉈的富集程度有很大差異(Anderson,1999),野生植物中鉈富集程度以蕨類植物較高,德國Hohenheim大學(xué)的學(xué)者研究證實(shí)(Andersoneta1.,1999),鉈在小麥特別是蕓苔類植物中富集,建議不要在污染的土壤上種植這類植物.法國學(xué)者(Tremeleta1.,1997)所做的相關(guān)研究證實(shí),在蔬菜(特別是包心菜,蓮花白)中鉈的含量可達(dá)20×10(干重),

24、而在油菜中鉈的含量則高達(dá)40×10.Logan等(1984)研究發(fā)現(xiàn),Tl遠(yuǎn)比Tl抖容易被植物根吸收,因?yàn)門l可以在植物新陳代謝過程中替代K,而Tl只能通過離子交換和擴(kuò)散作用進(jìn)入植物根系.張忠等(1999,2000)分析了濫木廠汞鉈礦床附近家禽(雞和豬)各種器官中鉈的含量,發(fā)現(xiàn)雞毛和雞骨中鉈含量較雞各種器官中明顯偏高,而豬各種器官中鉈含量相差不大,在同一數(shù)量級范圍變化,據(jù)此認(rèn)為雞毛中鉈含量可作為判別雞各種器官中鉈含量的指示標(biāo)志.鉈可由食物鏈,皮膚接觸,飄塵煙霧進(jìn)入人體,通過呼吸道,消化道和皮膚吸收,進(jìn)入血液后分布于全身的組織器官,易透過血腦屏障(陳永亨等,2001).鉈對組織器官的親

25、和能力依次為:腎>睪丸>肝>脾>前列腺>毛發(fā).人體鉈中毒后,無論是急性還是慢性,其血,尿,毛發(fā)中鉈含量均較正常人顯著升高,慢性鉈中毒患者還表現(xiàn)為指(趾)甲的含鉈量較高(張忠等,1999;黃麗春等,1995).鉈中毒患者的尿,發(fā),大便,指甲的鉈含量分析顯示,以頭發(fā)含鉈最高,其次為指甲,大便和尿.研究表明,部分鉈被排出體外,其余部分則在內(nèi)臟中富集.根據(jù)村民尿液中鉈含量高低可以初步區(qū)別鉈礦區(qū)不同程度汞鉈病患者:Tl>1000×10,100×10.1000×10和<100&#

26、215;10分別為重汞鉈病患者,輕汞鉈病患者和非汞鉈病者(張寶貴等,1997).3.5鉈在大氣中的運(yùn)移鉈的化合物多數(shù)具高揮發(fā)性,故鉈在冶煉過程中能以氣態(tài)形式在大氣中運(yùn)移,鉈在焙燒時有60%7O進(jìn)入焙燒煙塵.T1F的沸點(diǎn)只有298C,鉈氣態(tài)遷移的主要形式是T1F,其次是被硫磺細(xì)粒吸附,以氣溶膠形式遷移(張興茂,1998).在工作場所空氣中,鉈的凝聚和分解的氣溶膠濃度較高,易導(dǎo)致工人職業(yè)性鉈中毒.同時,Cheam等(2000)發(fā)現(xiàn)在一些煤礦和火力發(fā)電廠周圍的水體中鉈高度富積,推測鉈可能以氣態(tài)形式遷移進(jìn)入水體.目前,對在資源利用過程中鉈對生態(tài)環(huán)境的影響,尤其是城市工業(yè)排氣過程中,鉈對居民健康和城市生

27、態(tài)的影響的研究仍十分薄弱.4鉈污染預(yù)防和治理措施由于鉈的環(huán)境背景值通常較低,鉈污染容易被人們所忽視,鉈污染的預(yù)防和治理的相關(guān)研究還較為薄弱,尚未引起重視.大量研究業(yè)已說明鉈對生態(tài)環(huán)境的危害是十分嚴(yán)重的,鉈污染地區(qū)的土壤,水體和農(nóng)作物中鉈的含量常常是鉈污染標(biāo)準(zhǔn)的幾百至上一/,)c山第2期周濤發(fā)等:鉈的環(huán)境地球化學(xué)研究進(jìn)展及鉈污染的防治對策185千倍,對人類健康和生活產(chǎn)生較大威脅.同時,一些地區(qū)的(如遼寧省)土壤和水體中鉈含量逐年遞增,即將成為鉈污染區(qū)(顏文,1998).因此,對鉈污染的預(yù)防和治理已經(jīng)刻不容緩.4.1鉈污染的預(yù)防措施鉈污染主要來源有(含)鉈礦床,礦山廢水,含鉈工業(yè)生產(chǎn)廢水,大氣中鉈

28、沉降以及含鉈化肥等.對鉈污染的預(yù)防措施主要有:(1)對(含)鉈礦床的開采,選礦過程進(jìn)行嚴(yán)格控制.降低可能產(chǎn)生含鉈廢石和廢水生產(chǎn)量.對礦山含鉈廢石進(jìn)行處理,防止鉈進(jìn)入水體.對鉈生產(chǎn)企業(yè)的工業(yè)廢水集中進(jìn)行處理,去除鉈后再進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放.含鉈礦床的開采,選礦和加工企業(yè)應(yīng)遠(yuǎn)離城市和人口密集區(qū).(2)對產(chǎn)生含鉈煙塵的冶煉廠,發(fā)電廠的煙囪加裝過濾網(wǎng)以及鉈回收裝置,降低煙塵中鉈的含量,阻隔含鉈煙塵直接排入大氣,并對這些企業(yè)附近大氣中的鉈含量進(jìn)行監(jiān)控.(3)在鉈高背景值地區(qū)進(jìn)行普查,對暴露在地表的巖石單元釋放鉈的潛力進(jìn)行評價,確定鉈從巖石遷移進(jìn)入水,土壤,植物等環(huán)境介質(zhì)的潛力.建筑工程(如道路等)應(yīng)避開含鉈高的

29、地區(qū)和地質(zhì)體.同時,減少直至停止嚴(yán)重鉈污染區(qū)糧食和蔬菜等的種植.(4)加強(qiáng)對接觸含鉈物質(zhì)工作人員的勞動保護(hù).因慢性鉈中毒不易被發(fā)現(xiàn),對工作場所進(jìn)行勞動保護(hù),對工作人員應(yīng)及時定期進(jìn)行體檢.此外,還應(yīng)減少含鉈化肥的生產(chǎn)量等.4.2鉈污染的治理措施目前關(guān)于鉈污染和治理的環(huán)境地球化學(xué)的研究主要集中在水體和土壤方面.對于已被鉈污染的水體,主要治理措施有:利用鉈易被"海綿吸附體"吸附的性質(zhì),在被污染水體中加入MnO(固)等吸附劑,降低鉈的活動速率并使其沉淀.低溫,氧化和堿性條件下,鉈從一價向三價轉(zhuǎn)化,可在污染水體中加入氧化劑和堿性物質(zhì)(如石灰等),并注意控制溫度,降低鉈活動性.對已經(jīng)鉈

30、污染的土壤,主要治理方法有:工程治理方法,根據(jù)鉈在土壤剖面和不同類型土壤中的分布特征,改變鉈污染土壤的物理性質(zhì)進(jìn)行治理,主要方法有:客土,即在污染的土壤上加入未污染的新土;換土,即將已污染的土壤移去,換上未污染的新土;翻土,將污染的表土翻至下層;去表土,將污染的表土移去等(鄭喜砷等,2002).植物治理方法,結(jié)合污染區(qū)情況,利用鉈超富集植物的特性,種植能容忍和超量積累鉈的植物,如中亞灌木(BiscuteIIaLaevigate)和屈曲花科植物(Iberisintermedia)(Andersoneta1.,1999),來清除土壤中可交換態(tài)鉈.化學(xué)治理方法:在鉈污染土壤中加入改良劑,改變鉈在土壤

31、中的存在形式,使其固定,降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性.如加入石灰等堿質(zhì)改變土壤的pH值,降低鉈的化學(xué)活動性.農(nóng)業(yè)治理方法,因地制宜的改變耕作管理制度,在污染土壤上不種植進(jìn)入食物鏈的植物(如包心菜,油菜等),不施用含鉈化肥.5結(jié)束語鉈的環(huán)境地球化學(xué)研究在取得上述進(jìn)展的同時,仍存在以下突出問題:對鉈在表生環(huán)境中的富集機(jī)理,遷移轉(zhuǎn)換規(guī)律,致毒途徑和效應(yīng)等的認(rèn)識還處于初級階段;對鉈污染的預(yù)防和治理這一重要領(lǐng)域的理論和實(shí)驗(yàn)研究還有待加強(qiáng);鉈資源利用的環(huán)境效應(yīng)研究尚處在對個別礦區(qū)的環(huán)境生態(tài)評價,表現(xiàn)中毒現(xiàn)象調(diào)查分析及初步實(shí)驗(yàn)研究階段(周代興和李汕生,1982;崔明珍,1992;齊文啟等,1992;

32、黃麗春等,1995,1996;張寶貴等,1996;張忠等,1999;肖唐付等,2000).開展鉈礦化區(qū)鉈的環(huán)境地球化學(xué)效應(yīng)研究涉及了地球科學(xué),環(huán)境科學(xué)和生態(tài)科學(xué)的許多前沿領(lǐng)域,具有重要的科學(xué)意義和巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益(周濤發(fā),1999).世界上重要的鉈礦床有馬其頓共和國的Allchar礦床,瑞士Wallis地區(qū)的Lengengbach礦床(Jankovic,1989),法國HuatesAlpes地區(qū)的JasRoux礦床(Tremeleta1.,1997),美國內(nèi)華達(dá)州卡林礦床(Ikramuddineta1.,1986)等.我國含鉈礦床比較多,鉈資源豐富,如貴州興仁濫木廠汞鉈礦床(陳代演,2000

33、),云南南華砷鉈礦床(張忠等,1999)和安徽香泉獨(dú)立鉈礦床.等.隨著鉈礦床和含鉈資源開發(fā)活動不斷拓展,帶來的環(huán)境鉈污染愈來愈嚴(yán)重.研究和評價自然過程以及礦床開采過程中鉈等有毒元素的遷移,轉(zhuǎn)化,富集及其對生態(tài)環(huán)境的影響,深入開展含鉈資源利用過程中鉈污染的防治研究,減少和防止資源開發(fā)地區(qū)鉈中毒的發(fā)生及其對生態(tài)環(huán)境的危害,開展鉈礦化區(qū)的環(huán)境地球化學(xué)負(fù)效應(yīng)及其防治對策研究,是今后一段時間內(nèi)的相關(guān)研究的重點(diǎn).注釋.吳明安,涂蔭玖,汪祥云,等.2000.江北過渡帶金銀等礦產(chǎn)找186地質(zhì)論評2005年礦研究.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局.參考文獻(xiàn)陳代演,王華,任大銀,鄒振西.1999.鉈的地球化學(xué)與找礦的若干問題討論

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