砷污染

简介

　　砷和它的化合物是常见的环境污染物。地壳中砷的丰度约为1.8ppm，岩石和土壤中砷的含量从小于1ppm至几百ppm。地面水的含砷量差异极大。砷的主要矿物有砷硫铁矿、雄黄、雌黄和砷石等，但多伴生于铜、铅、锌等的硫化物矿中。各类煤中砷含量为3～45ppm，在原油中小于1ppm。因此金属冶炼和燃料燃烧会把砷排入环境。砷主要用于农药，少量用于有色玻璃、半导体和金属合金的制造。砷不是人体的必需元素，但是由于所处环境中含有砷而成为人和动、植物的构成元素。全球每年从岩石风化的砷为6000～9000吨，从河流输往海洋的砷为19000吨；砷开采量为47000吨，因燃烧进入大气的为1500吨；人为活动加入循环的量大于天然的量。

主要来源

　　（1）砷化物的开采和冶炼。特别是在我国流传广泛的土法炼砷，常造成砷对环境的持续污染；

　　（2）在某些有色金属的开发和冶炼中，常常有或多或少的砷化物排出，污染周围环境；

　　（3）砷化物的广泛利用，如含砷农药的生产和使用，又如作为玻璃、木材、制革、纺织、化工、陶器、颜料、化肥等工业的原材料，均增加了环境中的砷污染量；

　　（4）煤的燃烧，可致不同程度的砷污染。

污染种类

　　对大气的污染

　　大气中砷含量为1.5～53微克/米3。砷的污染除岩石风化、火山爆发等自然原因外，主要来自工业部门。1974年S.米勒姆和T.斯特朗测定距某炼铜厂不同距离的飘尘中砷含量：3.2～3.8公里处为70ppm，不足0.6公里处为1300ppm。当地人的头发和尿中均检出高浓度的砷。含砷农药生产和砷的提炼也会造成局部地区大气的砷污染。

　　对水的污染

　　地面水中含砷量因水源和地理条件不同而有很大差异。据H.J.M.鲍恩估算，淡水为0.2～230微克/升，平均为0.5微克/升；海水为3.7微克/升。海洋中溶解的砷的形态主要是砷酸氢根和以甲基胂为主的有机砷化物。在海洋和土壤中，细菌可使砷甲基化成为甲基胂或二甲基胂。采矿和冶炼的废渣，冶金、化工、农药、染料和制革等部门的工业废水，地热发电厂的废水，均含有砷。美国W.H.杜鲁姆等于1971年取河川、湖泊水样727件，其中79%含砷量不足10微克/升，21%大于10微克/升，总样品中有2%大于50微克/升，最高的达1100微克/升。J.E.萨巴德尔和R.C.阿克斯特曼在1975年报道了新西兰的地热发电厂废水中含有较多的砷，废水排入河流，河水砷浓度高达0.25ppm。被砷污染的水无色，无味，透明度不变，可降低生化需氧量。污水中砷浓度如大于1毫克/升，会影响污水净化工程的净化效率。砷化合物在水中相当稳定，但如水温升高，沉积于河底的砷化合物会产生重新溶解的现象。砷对水生生物毒性很大。

　　对土壤的污染

　　天然存在含高浓度砷的土壤很少，一般每公斤土壤中含砷约为6毫克。被污染土壤中的砷来自含砷农药的施用，矿山、工厂含砷废水的排放以及燃煤、冶炼排出的含砷飘尘的降落。J.S.琼斯等人分析美国果园土壤，喷洒砷酸铅的砷含量为18～144ppm，未喷洒的为3～14ppm。牛因吃了喷洒这种农药的庄稼而死亡的事故多次发生。砷可以在土壤中积累并由此进入农作物的组织之中，砷对农作物产生毒害作用的最低浓度为3毫克/升。

　　环境标准

　　美国规定居民区大气中砷最高容许浓度为3微克/米3；车间空气中砷化氢最高容许浓度为0.3毫克/米3；饮水中砷最高容许浓度为0.05毫克/升，并建议达到0.01毫克/升。在欧洲，规定饮水中砷最高容许浓度为0.2毫克/升；苏联规定为0.05毫克/升（世界卫生组织的标准为0.01毫克/升）。中国规定饮用水中砷最高容许浓度为0.04毫克/升；地表水包括渔业用水为0.04毫克/升；居住区大气中砷日平均浓度为3微克/米3。

危害情况

　　2004年12月15日，世界卫生组织官员公布，全球至少有5000多万人口正面临着地方性砷中毒的威胁，其中，大多数为亚洲国家，而中国正是受砷中毒危害最为严重的国家之一。

　　有专家分析，市场上的部分食物可能存在严重的砷超标问题。砷污染正向人们步步逼近，严重威胁着人们的健康和生命安全。在太原召开的改善水质减轻砷中毒危害国际研讨会上，这一数据的公布，立刻在社会各界引起了强烈的反响。近年来，有关重金属污染的话题在环境保护中急剧升温。中国科学院地理科学与资源研究所进行的初步调查显示，治理重金属污染，尤其是砷污染，近乎到了刻不容缓的地步。“我国的很多省市都存在着不同程度的砷污染情况，北京也不例外，北京的砷污染可能比目前所了解的情况更为严重。”中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心主任、博士生导师、国家杰出青年基金获得者陈同斌研究员说。北京部分农产品，砷含量已近临界值。关于“砷中毒”，用中国卫生部疾控司改水处处长刘家义在此次国际研讨会上的话来说，就是“有剧毒的砒霜”。如果饮用水、空气、食物中的含砷量超标，就有可能引发砷中毒。“北京的个别区域也存在砷中毒问题，部分农产品的砷含量已经接近临界值。”陈同斌说。

　　土壤中的重金属污染致使许多地方的作物减产。砷在土壤中累积并由此进入农作物组织中。砷对农作物产生毒害作用最低浓度为3mg/L，对水生生物的毒性亦很大。砷和砷化物一般可通过水、大气和食物等途径进入人体，造成危害。元素砷的毒性极低，砷化物均有毒性，三价砷化合物比其他砷化合物毒性更强。砷污染中毒事件（急性砷中毒）或倒置的公害病（慢性砷中毒）已屡见不鲜。

　　在英国曼彻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，因使用含砷中和剂，引起12100多人中毒，130人因脑麻痹而死亡。典型的慢性砷中毒在日本宫崎县吕久砷矿附近，因土壤中含砷量高达300～838mg/kg，致使该地区小学生慢性中毒。日本岛根县谷铜矿山居民也有慢性中毒患者。我国规定居民区大气砷的日平均浓度为3μg/m3，饮用水中砷最高容许浓度为0.04mg/L，地表水包括渔业用水为0.04mg/L。

　　孟加拉国的砷污染更是被世界卫生组织称为“历史上一国人口遭遇到的最大的群体中毒事件”。据2009年11月报道，孟加拉国可能有两百万人集体砷中毒，且已经造成多人丧命，未来将有更多人因此失去生命，堪称人类史上最大的中毒案。孟加拉国挖掘许多池塘作为养殖鱼类与储水灌溉用，科学家发现，这些池塘是居民集体砷中毒的罪魁祸首。研究指出，祸首就是数万个人工池塘。孟加拉国当局挖掘这些池塘，并以挖出的泥土防洪。科学家很早即知，这些砷来自孟加拉国全境、数百万个以低科技挖掘的“管状深井”的井水。讽刺的是，这些井多数是靠国际援助机关开凿而成。据孟加拉国政府估计，大约有三千万人饮用含砷量超过50ug/L的水源。但是，如果按世卫组织推荐的10ug/L的临时标准计算，则这一数据将超过七千万。政府根据2001年的实地调查结果估计，每10万口管井中大约有40%-50%受到砷污染。有些乡镇的这一数据甚至高达80%-100%。现在的问题是，原本未受污染的一些管井仍在不断遭受污染。[1]孟加拉国砷浓度最高的井水约有50年历史，同时砷这种有机碳一旦经过微生物新陈代谢，会让砷从沉积物释放出来，且很快就能从地表渗入地底。美国麻省理工学院哈维领导的研究团队在蒙西甘吉区研究15.5平方公里内的地面与地下水流动模式，并以天然示踪剂与3D计算机模型追踪来自稻田与池塘的水，测量这两处的有机碳将砷从泥土与沉积物释放出来的能力。刊登在《自然地球科学》的研究建议，“将饮用水井挖得比池塘还要深，或是在稻田挖浅井，即能减轻问题的严重性。”在孟加拉，几乎所有人都知道很多管井受到了污染，但他们仍然继续饮用这些井水。政府官员无奈地说：“早些时候，在确定一口管井受到砷污染后，我们会在它涂周围涂上红色，并告诉人们不要饮用，但并未对它进行封锁。后来，由于没有其他水源，人们只好又开始饮用。此外，由于砷无色无味，而且不会引起象发烧或疼痛那样的急性症状，所以人们——尤其是儿童——仍然继续饮用。”[1]2010年，医学期刊《柳叶刀》报告称，孟加拉国7700万人因饮用水被砷污染而面临危险。过去十年间，研究人员对孟加拉国首都达卡Araihazar区近1.2万人的跟踪调查发现，20%以上的死亡者似乎都是由被砷污染的井水引起的。据估计，由于20世纪70年代一次灾难性运动的误导，孟加拉国有3500万至7700万的人口已经逐渐受到砷污染的水的侵害。当时，为了给村民提供清洁无菌的生活用水，该地区开挖了数百万口管井。许多管井的底部不慎探进土壤表层，而土壤表层中天然产生的砷含量非常高

防止污染措施

　　防治砷污染应该狠抓源头，从污染源抓起。

　　土壤中的重金属污染致使许多地方的作物减产

　　1、加强环境监测，建立重点地区空气、水等流体中的砷污染预报机制，同时加强重点地区的土壤中砷的监测，解决好高砷地区人畜用水及农业灌溉用水问题；

　　2、加强含砷矿藏及其冶炼过程的管理，取缔土法炼砷的工厂，冶炼砷的工厂和其它冶金工厂的“三废”必须达标排放，对高砷煤采取强制性脱砷处理，从根本上降低空气中砷含量；

　　3、加强含砷化工产品管理，特别要加强对含砷农药和医药的监管，要加强这些毒性药物的使用常识培训，最大程度减少人为中毒情况的发生。

　　4、避免砷进入食物链，是防治砷污染的关键。

　　面对如此严峻的砷污染形势，要减轻砷中毒危害、开展有效防治并非易事。在太原召开的国际研讨会通过了《关于水质和砷含量问题的太原宣言》，与会的71位学术专家和机构代表就改善水质、减少砷中毒危害提出了具体建议。陈同斌认为，与水中砷污染的治理相比，土壤砷污染的治理还要困难得多。他建议，防治砷污染，首先不要将高砷水用来灌溉，其次不要让在受到砷污染的土壤上种植的植物进入食物链。对于已经受到污染的土壤，可以用植物来进行环境修复。“蜈蚣草就是一种修复效果很好的植物”。他告诉记者，蜈蚣草吸收土壤中砷的能力比其他植物高出几万倍、甚至10万-20万倍。“也就是说，种其他植物花上万年才能吸收的砷，种蜈蚣草一年就可以被吸收了”。之后，将种植的蜈蚣草收获并进行安全处理后，即可将其污染物去除。“避免砷进入到食物链中，这是特别需要注意的一个问题”。

　　一旦出现砷污染，需要及时的治理，以防止出现更大范围的危害，以保障广大人民群众的生命健康安全。砷污染治理的方法主要有化学方法、物理方法和生物方法：

　　化学方法：是指用化学试剂使砷变为人体难以吸收的砷化合物，如，在含砷废水中投加石灰、硫酸亚铁和液氯(或漂白粉)，将砷沉淀，然后对废渣进行处理，也可以让含砷废水通过硫化铁滤床或用硫酸铁、氯化铁氢氧化铁凝结沉淀等。

　　物理法：主要是让含砷污水通过特殊的过滤器，使砷富集起来变废为宝，如，活性炭过滤法等。

　　生物方法：主要是指在砷污染的土壤或水体中种植能吸收砷的植物，以达到吸收砷的目的，如美国科学家最近发现了一种蕨类植物可吸收污染土壤中的砷。