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1.1 土壤中砷、镉、汞等高毒害重金属普遍受到关注
环境标准制定过程中指标筛选的一个重要依据是污染物的健康与环境效应。比如,污染物的致死剂量水平、致癌效应、急性毒性效应以及在不同环境介质中的分布传输等。因此,一些毒性较大、又在环境中经常被检出的污染物通常被选为“环境优控污染物”。通过对表 1 所列的这些国家和地区的土壤环境标准中重金属指标比较发现,砷、镉、汞这三种元素在所有国家和地区的土壤标准中均被列为其中的重金属指标,成为全球关注的重金属污染物。澳大利亚土壤环境标准还分别对有机汞和无机汞制定了标准。这三种元素的共同特点是对人体健康与生态环境都具有极高的毒害性。砷和镉均被国际癌症研究机构( IARC)定为1 类致癌物质,即确定对人体具有致癌作用的物质。砷污染已经成为全球性问题,目前有70 多个国家1.4 亿人受到饮用水砷污染威胁,中国也是砷污染较为突出的国家之一。土壤砷可被水稻吸收并在籽粒中富集,导致食物链污染,危害人体健康。
土壤镉污染主要来源于工矿业“三废”排放、磷肥和有机肥施用等。1955 年至1972 年发生在日本富山县神通川流域的骨痛病事件就是由于当地农田土壤受到炼锌厂污水污染,产生大量“镉米”被当地居民食用,成为20 世纪世界闻名的公害事件之一,也因此使土壤镉污染问题成为全球关注的重要环境问题之一。世界卫生组织(WHO)制定稻米镉标准为0.4 mg˙kg-1,我国更严格,定为0.2 mg˙kg-1。目前我国南方土壤镉污染以及由此引起的稻米镉污染问题已经凸显。
汞虽被定为2B 类致癌物质,即可能对人体具有致癌作用的物质。但汞具有较强的神经毒性,且能够在全球范围内迁移,因此受到普遍关注。汞成为全球关注的污染物开始于20 世纪50 年代日本的“水俣病”事件。同时,在常温常压下,汞可以通过气态形式长距离传输,其中土壤和其他陆地生态系统汞挥发对大气汞的传输具有重要贡献。Mason 和Sheu 估计,全球陆地生态系统每年汞排放量达1600 Mg˙a-1 以上,与每年人为汞的排放量2200 Mg˙a-1 相当。除上述三种元素外,铅、铬、镍在土壤环境标准的重金属指标中出现频率也较高,上述国家和地区中这三种元素均只有一个国家没有列入,我国的土壤环境质量标准中也制定了这三种元素的标准。其中,铬(Ⅵ)和镍均为1 级致癌物质,铅为2A 级致癌物质(对动物具有致癌性,对人体可能致癌),儿童铅中毒等铅污染事件频发,使环境铅污染越来越受到关注。
1.2 不同价态和形态的铬、汞分别制定标准值
重金属的生物毒性不仅与其总量有关,而且主要由其在介质中的形态分布决定。因此目前对重金属毒性关注的重点集中到确定重金属的活性形态及其影响。重金属的形态包括化合态、价态、结构态和结合态等。通过表 1 可以看出,一些国家和地区在制定土壤环境标准时,已经考虑了污染物不同形态和价态的差异,并分别制定了标准。大多数发达国家和地区的土壤环境标准中均制定了六价铬限值,也有一些制定了三价铬和总铬的限值。如表 2 所示,以同一保护目标为基础,六价铬的标准要远远低于三价铬和总铬的标准,因此从环境意义而言,控制六价铬的污染更为重要。特别是由于六价铬在土壤中以CrO42-、HCrO4- 或Cr2O72- 等形式存在,不容易被土壤颗粒吸附,因而极易向下迁移进入地下水。而对于汞,由于引起水俣病的主要为烷基汞,因此日本、荷兰、澳大利亚等国也确定了有机汞的限值,并且与无机汞和总汞相比,其限值也要小些( 表 2 ) 。Qiu 等对贵州汞矿区污染土壤和谷物中甲基汞分析发现,稻米对甲基汞具有很强的生物富集性,因此对人体健康的风险更大。
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