土壤残余含水量 土壤氟污染及其危害_余大富.doc

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Ch艺 饥.a 通 才。 ,.GZ 1上0 1 了八359八 几l 舀n 舀上(19 6 9)JoHeywo .od,R.e才al.,全男。滚2 。 o 刀0感 .eL 云 te 无饥.e.1, .1、,ls o n了,MK.,Ne :、 o 。瓦饥 e.,2,31 (9 Lei1.378)( 1 974 ) 业e,CN.艺 ae.Z.,Pe 名 e艺公., 尹hy 蕊 。 了05(1920)8土壤氟污染 及危其 害余大 富 (中国 科 学院成 地 都 理究研 )所迄今 一.,1我国土壤 的氟污染工以氟 源业.附、土壤 氟污 染 述概近为 主,特别 是在 数量 多且 散 于分全 国 各 地 我 据们 和其 它 位单 西对南 涵义,接受 源氟外的土壤不 定一生发,的磷 肥 厂 附 近3 氟 染污因 一为定 限 量的氟 将 有 益 生 于 命 活士 动t 2,因 此 在 缺 氟地 区 少 氟量 进 人 壤 土.地无区 十 几个 磷 肥 附厂 地 近区 的调 查大绝多数 厂 附 或 沿近下 向风1一5 里公 范内围都不.异于 增 加 了 壤土中 的 微量营 元 素养 6,污 染 , 534.大氟量,同 程 度 地出 现土 了 氟 污壤染 发 土生氟污壤染,规模 大 较的钢, 进 人土壤 出 现 述 下 表征之 一 者 视 为可土 壤 氟, :铁厂 和炼 铝 (铝 制 品)厂 虽 为 数 较少 但 一(旦l土 壤 氟的 小 范围 异 常 富集 )其范 围磷肥比厂污 染围范并 现 出 呈由表 向层 逐 下减渐 少 的 剖面 化变趋 势; 远得氟多叫, , 7妇1.(2) 土 水壤 性溶 氟 绝 的 含 对 及其 在 量全 3一 0o sp.使用 含 氟 水 灌 溉 污 能可导 土致 壤积 累 氟 中的比 例 显 升著高 (未 污 染 的 正 常 土 壤 水 溶 性通氟 常量 含为但经 脱 氟 理处的 污 水 一 般 不 致 造 成 氟.四,L , ,); 3 )( 作对土壤的 染污、3 生 物长 发 育 受抑 到制, 收 物 获中 氟 残 留 量增 响因影素,向风、降水 等 级 土对 氟壤.高.染;(叻 局部 地 下 水出 现非 其 原它因 的 污氟2.污染 强的 程 度 度 显有著 影 下 风 响向比 上风向 土壤 染污严重 污染概况、降量水而大季性节明 显的.大 数多 土 氟壤 染污 事例 出 地、区 土 氟壤污 染 较 风向轻 响,倍如苏格某炼 铝兰厂斗下自于 炼铝 炼 钢厂 厂磷 酸 盐生产 和烧 砖制瓦 的 工厂 附 近 区地 以及 用 磷施 酸 肥盐料 的 土 地7英 里处土 壤含 量氟 对 为 土 照 的壤3上而 风图.向.英里处 已接就对近 照壤的土上.一例 苏 如格 炼铝 厂兰 捷克 斯 洛 伐 克 炼铝、含氟量了 ,4我们调 查到风了向 的 类似 厂影 国 蒙 美大拿 化 厂工 瑞士 伐地累区 的炼铝 、厂和酸盐磷工厂 、 抓O。 炼 铝厂 等周 围地 区 出”以地 . 形和植 被 对 源外 氟进 人 土壤 氟 和土1 从,壤 中 排 走 或 积 累的过 程 很 大 有 响 以影) 8,0现土 壤氟 污染 情的 都 况 已 报有 和速率)道的 响影.土壤土氟污 染 的 程度受 进 形氟 式 和 进 强 度氟(数 量J 据,料r资, 利 用地形 式的 响影也 很 显著 814 o o po, 3.此外,壤土f吕, 捷 斯克 洛伐 克炼 10 7.含 背氟 景 值 世在 界各 悬 殊 很 地大 ( 0一铝厂近土壤附 纳的接氟 为 年 . 斤/ 公顷公即四,见浓 常度为.5 0 一 o s o ppo), 美国宾 法 夕尼 地 区亚有 代 表 性 的 肥 施水P:q因此, 引起 各 土壤地 氟污 染 的 外 源 氟 添 量加平 (5 一 0 1公 0斤 增氟5 一 10p/ 公顷 年) 使 土 净壤显也然很是相不 的同m P 公/顷田年.卷6期科学。1 7。兰 米尔 等 温 吸线附和 吸 附 公 式 的应 用 仅 二1.土 、壤 氟污 染化学 适于 浓 度低 ( 小 于土壤 固定0 6一.l毫克分.子F /一溶升土壤对 源 外氟 固的定2 据 1现有料,液 资) 非和灰石性 土壤 4, l一切浓度 过高 或 有含e-固 定机 制外 源氟的现象川,(和施 用 )石 灰 的 土 壤 将 导 氟 致 的沉 淀作 2 用 1utn,实 质上 土是壤 胶体 对氟离 子 . 41. 某在些 土 壤 上吸附 作用 可也用 F r 吸 附温线等 来描.述和氟化 物子分的 收作用吸的 物 理及 化学反 过 程应同 有 而 很 大差异 .、. 包 它 含极其复 杂等 人以中性ldh c i,仍 适于只低浓含 同不土 因组壤成.度 氟的溶液不洲o mu t ei ,P.MHun ga等 人根据 多 元回归 分 析 资 指料、 化氟物 溶 与液 土壤 中 经 常 出现 的 层 状硅 盐酸 6 1 和铝 铁氧化 物 进 行研 究后指 出,出 同类 土 壤吸 氟 量与 H 值p粘粒含 量;、有,氟离 子使、 机 碳和 无 定 形 铝(氧氢化 铝 含) 相量 关定形铝的相 性关强最 其次 p是H ,伊利这些 矿物 晶格 解 将体晶格 上的A 3 1 + Fe3十带诺 斯 的 两 种 同 不 质土性 对 氟壤的 附 量吸 与 无,进溶 液 并按下 式放释,o :H有与 机A碳J o ( 。2F几 H +)。, 6FM十1 M0F他们 还 明证,一F一从从 M 十 氏 几 直一接 代 晶取 格 H 作的用 虽3 A IF 6+ 2 3o MH相 性最关弱J5 1 量最汇.大, 5,7 118 p.H5 一 5 65. .间之吸 附 ,OFe+6 OH自然 态 状下伊 利 诺斯 土 的壤含 氟 81.O一. 17 量则大 大 赖依于 粘 含 粒 量 和p H值 然存在 却 是 非 常 要 的 作次用 形式 H. 不同 矿的 物在 不 同 浓度 的含 氟溶 液 中 吸 氟 能 力 相 差 大 很表 ()l,H 如i现圈发.,性氟中化 溶物液 与标它 也 是 致导 不组同准伊 石利不生反 发应但是 在,pH47 .的特:成 的土 壤 吸附 能 力差 的异 因 原之一 表1定 酸 反性 应条 下 件 可 发 生下 述形 式 的反 形式来说应 明即 22 : i A ( O H) (s ) 十仇,开 始一小时内 变化的可 用 换交反应种F 一这 拼架二一些 矿 物在 同 浓 度 不溶 液氟 中 的吸附 能 力 J 七 乏-A IZ( H o ,F (5 1)2 05) +2oH 饱 在 指 定和 平 的 液衡衣度 时对 泥对 氟 的 吸浆 履附 pH Z M g/L 4 M /gL S Mg 厂 lL 的值6170. 兰 米 尔常数 吸附 衡平 M g/ 毛 能 常力数l l/n g 小一时 后以 的变 化则 表现为 生 冰成 石 沉 晶 的淀 反 应形 式 即A1 2 ( )( 工)2(5 210 I3 + 6H o,灯 kg1 532 020 175 0211 0 1怡O竺( 80110222 4165)+26 aN+a3+ 2 13F 51( OH0丁.微1 0016 微0+15一 仇+NZA FI+ )646.2 2多 ()27050 70.580420 110840 20 1 78 0) 斗1( (3 3 33 ) 1 丁 考7 斗 00 丁 夕 4H 二O6.1 Hi 初的 这 研 个究进 步一说 明 了 氟与 土7 07 任0.12 00 壤 胶 体 ( 矿物 )上 的 复 的杂 反 过应 .程OH的接直取代 , 使原来87 。微 微微微 微313 00微微 3 2 600 08 .5微3 0 4 00的 矿物 解 体 而 生成新 化合 物两 间者 的 系关 同及时 也 明说,.6。32 1008土对壤外源 也 受 反体应2氟. 的定固 不 仅与 壤 组土 成有 系的关H土 壤 p氟中的 转移 和净 ,化的 显值著 响影,土壤 固相存 在 的 氟 化 矿() 物 吸和 态附 处氟 于相稳定 状对 态 壤氟中 的活性 有关 .固 定 能力 mri。 尽 土 管壤固定 氟 的 反 应 过 -它程 们 的 迁移 大大 依 赖于,比较 复 杂 但许 多 情 况 下 可应用 米兰 尔( na L ,g土 的壤 水分状 况 和 水 动 力 过 程 同 时 也与土 ,) 吸 附 等温 线 描来述 其 固 定 行为 并 用,一般可说 来 响 影 吸 附能 ,51 7 兰 1米 尔 附吸方 程式来 计 算 应 反达 到 平 衡 时的 21固 定 能 力 即最 大吸 附量 周. 1 2的力 因素 都 影将响 土 壤 氟 活的 性 9 ,1.水 是 土 壤 化 学氟反 应必 不可 少 的 件条,.龙.环境.科学.3卷期很多 情 况 下 它本 也身 是 一 种反 应 物动水力 提 了土 高 壤氟 的活 ,性加 石 人 膏(硫 酸钙 ) , ,过 程则 是土 壤氟 生发 质性 实 化 的 根 本净 动后 土壤水溶 性明氟降低 这是 由显于强弱 酸碱盐 起 了引土 壤p 力.土 壤p H 在值大很程度 上决了土定壤氟.H N 和a含量 降 低 +.因而 J 0的活性比2针p对H 的 影 响日 本 者提 出,学更多的 氟重新 转 人 吸附 态 网的氟的活 强于性 氟物化淀沉了 一土壤个可溶性 氟在存状的态假图定t gl .酸性土壤 中被无定 铝形附成 络吸离子态,(c +a) Z,大量 动活氟性将 c a被, Z十但 若加 石 灰 人牢固地 固 定 下来,因可使土 而中活壤性的水强溶性 含氟,. 降低 2量一 3 倍 壤 中氟 的 净 土化 是与氟 的活 和性 迁 移 作用 紧 联密系 的 种氟 运一动 过 程、,. 了除在水 参. 下 与 物的理 化 学净 外 化 包还 括 由 植 物 土和 动壤物吸收、集富和 移的出生物化作净用 、三1.土壤氟 污染危害的植物从 土 中壤 收 吸氟 目前尚未 完 全 弄 植 清物 吸 收.收机吸制 土 壤 氟 的机 制1一图些 研 究 提者出 植 物 吸 收 ,土壤可 溶 性 氟 的存 在 状 及态 转其 2 化 氟1 与 收 吸铝的 数 量呈 高度 相 关 正1 2 ,、川.茶他们 土 壤一 中些 性 强 或活 与 氟有 亲强 和 的力元 素 的 存在 对土 壤 氟的活 性(从 而 对 其 迁移, 树 吸川收 也 氟与吸 收 铁 和锰 呈 正相关 认 为,2 ) ,)F 一 A1络合 体 ( AF2 +I和A F扮 是氟 进I1 转化 )有 明显影 响 表明 .,R.c h hbr aa等人研 的,究人 植物 体并 发 运生转 的 主要 形 态 图(, ,.图和N a+使 更的多附吸态氟转人溶液 因而 ( 尸叠 轰、刀.3 ,黔决F Z习飞、,AIF 图2)茶 吸 收树土 壤 氟 的 机 制 假 设 ( 图)影响 素面因.包括植物 本 身 和 土 壤 两方、 23科 42 ,; 的有吸氟力种,弱.据 资 料 l,在 同样各 种 植物 理 生生 态 特性 的差异 导致 吸 ,.盆栽 实 验 条 件下 > 玉米 氟 力吸大小 为 水 稻 > 大豆能力的氟 显不同明的有吸氟种力强,如茶签6期科学.。招。 物植吸 氟数量 与 土壤水 溶 氟 性含量 呈 直 线 长增 壤, 5 甚2至 抵了消危害由 此 可 以看出 危害 度浓 甚至连种 植 节季 和 育生, 5 .或正 相关4 .,土 壤 溶水 性 氟则 受土 , 2 ,也 受 种 因 多 素 约 阶段都制影有 响稻晚产 1减4 略 有增 产IL; 为2 , 仅 声np,.,pH值和 其它 多因许素影 响0. 乳冻2 51.0据报5 0多.例 多如,加人10 op卿氟 可使道 常土壤 正水溶性氟 仅中总为 的氟,8 但同浓度样的氟 反早稻使盐 土中 该值 为 比氟 . ,68 7多碱 土为, 1. 2 4仁 务6某虽然 小 麦 显著 产 减的 加氟 度浓些 植物 养 营 元 素如磷 可抑 制水 稻 从 壤土吸 收5 2 但 不影响 小 吸麦 氟. 然而使 小 麦 生 育 前 期显 著 受害 20 op,;能大硼 大促植进的浓 度却 高 达3. 51m 2 P.5 物吸收壤 土氟对牲和畜 人体的 响影,2.土壤氟 染污对 物的作危害与大气 污 染 不氟 同:,土壤氟 污 染 不 接 作用 直 牲 于畜 和 人体产 生 不 影 利的响事例 .危特点害和症状 障碍过 程 要主现表 为 累量减积少, 、 , 它 能 通但 过 饮水 和食 物 对 链牲 畜 人 体健和 康 国南我、土壤氟 污染对作 的危物害慢性 累是积生性 理(l生 育 前 期千 物质 ), ,4 5低比 1 22北方都 有粮因和食,蔬 菜 富含 氟 (来 自 壤土 而 导 致)地 方 性 氟中毒 成期 熟粒谷产 降量,气贵州 西部 某 些 地 区 居 民从 粮 食和8(2 分 ) 孽 减 少分壁 穗 率 降成 低 川 (; )3 伤害 营菜,蔬、茶 叶摄中氟量 平均 9 2为.克 毫7 2天.F一/人养吸 组 织 和 光收 合 成组 织氟 污 染 的 某 症些 匕状”,.出 现 类 似于 大 气 些某 植如水.物天个 高达别克毫F一/人,我东 国后年,北 某高区氟 内,居民改低饮氟水夕8 一 用作和 残 部 留 位的差 异 8 2 来,由于 食用 当 地 生 产 食的料 少 年 儿 童非 (具氟 中毒 的成史人) 仍 发生 比较 重严的釉斑齿闭又据 国资料外、,稻从根吸收的 氟易 于 运 转 到叶 片 累 起 但积 根通常 仍 氟是残 留量 最 高 的 部 位。 ”.*,苏联磷某酸 盐厂附 近土壤工一,般 来说作 的 物 实籽 氟含 量是比 低较仁的, ,5,受氟 污染后 使牧草致蔬 菜和含氟增量 进高而 造 成 用食此 种牧 草 的 奶牛 所 牛产奶 中 氟含 量增高 从而 为 成 厂 区 近附氟 中 毒 因之病牲 畜 人 和施 加休 不 影利 响四、. 在氟植物 体 内 累 积最 多的 位 不 部一定 是其 受害严重最人发现.,一、最 显 明的氟 害 作 用 位部,.这有些 事 例 以 证可明土 氟壤 经 食由 物 链确 对能,小 麦秸杆氟残留 量随土壤水 溶 氟性的增而加 呈直型增加 加甚微,但线籽 粒氟量则 含增, 麦 小 物作受 氟 最害明 显 的部 位 是却结.语粒 减产籽著 秸杆显减 不明 产显 且其减产而 5J 料资不有具 计学意 统 2义研 究 土壤 氟污 的 目染的在 于 认识 其 污染和 害危机 理害革 .,预防其发 生、消除 减轻其 或危,危害度浓A,.iS n gh等 以人苏 打 土进行 、预 防 的重 在点 取于消 或 弱削 污 其染 源 对于 已 遭 或受正 在 受遭 污氟染 的土 壤.盆栽麦小试 验氟临 界浓 度 是起引小麦减 的土壤产 水性溶2 p2这在很大程 上度决于 工取 业过 程的 工 改艺.卿,低于水它稻 大更大 低,5 2 于萝 卜 首 (6蓓 0P m )氟害 临界 浓度 L 和 62则 . 设应法 减 轻或 消 除 危 害其 用作个 面 人 方采 取一 手 人 些工 措施:这可 两从 危害 度浓 的另 一 义涵是 源外 氟添加 量 与是一 加土速 作物 出 氟现害 的关 加系入20 op mP”l.H.H如i24p酸 性 向 土中 壤 的氟 净 作化用,二 降低土壤 是氟生物 活的.氟 (含 溶 水性氟 .脚) 引 起玉,性生物 即可用性利米减 产t; AS gnh等 在人交性换为 3钠多 0氟 起水引稻 减 产在而2 5P m I,净化 作用大大 依赖水 是于 个需要一 着考重 虑因的素 *.,因而水洗 氟以 土 壤上的加 人 产 .5 0即 m.在旱景观干或地 性 氟 中方 毒辑专 含钠 度 7 务 土壤 只加 0 若人加 一量P定ZO, 就 导 致水 稻,减危浓度害大提大高 转 自西引安 医学 院附 二 属院 编: , (9 二 )p 419 19 夕年 ,.科学 La3卷o e.明6 ,.盐碱 区土尤 重 其,要.与之 相 的关在 质地粘 重, 9wr e noeG il ip25n5te.al,.月。乞 2.。公8.名通了.的, 土 壤 上掺 沙 的 措施水 性又弱.将 大有大于氟利净 8的,化 因 为 粘 比砂土 土 固 定 的 作氟用 强 而透.妞 ) , , 1 ,0 孔 庆生环 境 科学 54 7( 1 8 91 ) , 1, 环境 科 学 中国 科 学院 成都 地理 研究 (所197 )9,. .(2(19 8 0)2,13许 因 素 可多 以 低 降 土壤氟 生 物 的 活性例如在苏 打碱土上 施用石膏 用石 灰Co Z十.121 3HC.H n注iA .,o 夕乙二, da公,e1 (1 i50.).15。 。(1,9 75 )ee,.B.oweret, l艺 51乞103 (3 ).,115,在性酸土上施 (91 41 了 115R.6)7Chharbaetalo5 0公 5 1;.。月。 注。Jo44两 种 措施 能 调 节 土 既壤p H 使 之接,(1J.),3.31( 9 80 )伽 】eut近或 趋 向性中又可 活性强使离的子氟 态与acA.T.i七ta.,J.5 0滚乙 5 。.2乞8(4 ).石 64形 成溶难性的. F:沉 淀而被 固定来下,1 ( 9 7 )7.16 护从而大降 大低壤土液溶中活性强 的化物氟的 2M 且u a9 ng e t la (,6 6 )61 1 9(6 5 ) .,0名 .21 5。乞.S e.o,了刃厂门。浓度因此17J,A.1.,om ueti e.tol.j2 5乞 0 沉5.5。 ,.注。.,2.,各 的地 区 域环 境条 件 和 影 因响素 不 同,应 根 据当 地的土 氟壤 染 污 土和 地 利用. (料 2)2 4 7 (1 890 ) 1 乙d 7 4 1 8 乞 艺 4 1 (了 )7 17 9 下( ) , 1 日本 壤 上肥 学料 摊韶洲 山 田 秀 和 部 共服,生 ,., S。,3 20 21! 22 21 月 2月【234( 197 9 ) 1( 97.,特 征分别制定出切实可行的防治 措施落 参艺乙 风 32 5艺 乙d,79,).48,8253.1( 977),.考文献 ,. ,b d262(1 7 97 ),物 生植态学 译 丛 某A山,第二集一.9,科学出 版 社,1, 759.1匕 Lr . 二.0 r r L几r r.1j. J,.1 e7 8 5 1461 叶兆杰 等环 坡 染与污 防 治l 1( 1 8 ) 9 0 , 1 夏 宁 区生 卫 疫 防等站 ,地方 性 病 的 防氟 治 , 7人民 卫生 出版 社 1 9 6 , 7 ,刘 纪 昌环 境科 ,学 2 9 ( 197 9 ),. 登. 量微 元素 瑞 境科 学特 益,020崖 ,类冈2(,16,害株 式 社 会2 6印n97.917 9云a1( 9)hg . .e乙,55 0坛 1e 5 公。, ee,1 8290大余富 Eid,环 科境学 丛 刊l F ,乙,4,43,tor a. 祝。,艺e de,11 ( ,i)1 1(98 0 () 917 8) 12,.26.AShglh etla0公 25。 二。 , ee12 7 。 竺8,芍.(19 7 9 )2 7 郭 青 2,.R( 1) 8 2(1 799 丁)俊 清国 中 环境 科 学 创 刊 7 号( 1 8) 9 1 , 植 物 生 态学 译 ,丛第 二 集,8 科 学出版 社 1 97 5.L5ava d二 oa亡Z 万 l、 落。e ,己 ,叼 光9明 日 报 t 79 年 , , 植物生理 译 丛 第 集二2 8 ,7