【技术交流】土壤及其化学污染：铅污染及其毒性

【技术交流】土壤及其化学污染：铅污染及其毒性

铅污染是目前土壤无机污染中较为严重而且广泛存在的问题。长期暴露于低浓度铅污染环境可以严重的影响儿童的成长和神经功能，包括智力发育。铅中毒可以导致智力迟钝，学习成绩不佳以及青少年犯罪。

过去(不幸的是现在许多发展中国家仍然使用含铅汽油)，铅释放主要来自于化石燃料的燃烧。一般来说，靠近主要交通要道的土壤中铅含量很高。当一个地方成为主要城市中心时土壤铅含量也会上升。城市内部的居民通常生活在铅污染土壤的周围。一般来说建筑物下风向土壤中的铅积累量比较高，这主要是由于随风携带的颗粒物通常会降落到这里。

另外，由于1970年之前的建筑物使用含铅油漆。来自油漆表面的碎片，小薄片以及灰尘将铅散布到周围，然后大部分逐渐进入土壤。在干操的天气条件下，土壤颗粒被吹散，携带着铅变成灰尘降落到地板和窗台上。哪怕植物没有通过根部吸收铅，含铅污染的灰尘也可能会进入到叶片和果实中。

食用果园结出的含铅果实以及呼吸着含有铅污染的尘土是铅进入到人体中的两种不同方式。然而最严重的方式，至少对孩子来说，是手-口活动——即摄入灰尘(专栏1.1)。孩子常常会把手放进他们的嘴里(图1)，这样，存在于房屋的表面的含铅灰尘以及铅污染的户外游乐场所便是儿童铅暴露的重要来源。不过，儿童常常洗手可以显著的降低这种潜在的毒性暴露。

美国环境保护署制定了房屋土壤铅含量标准：儿童游玩场所的空地土壤铅含量400mg/kg(ppm)、庭院中裸露空地的铅含量为1200ppm。如果土壤中铅含量超过这些标准时，就需要进行治理。

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图1 手-口活动是儿童铅中毒的主要方式。城市土壤中铅主要来自汽车尾气以及旧油漆积累（照片由R.Weil提供）

20世纪70年代以来，政府实施的主要项目目标是减少油漆(禁止生产含铅染料，已经存在的染料需要销毁或者密封)，饮用水以及食物(禁止水管焊接以及食物罐中含有铅)中铅的暴露。结果显示，美国儿童中血液样品的平均含铅量从1970年的0.18mg/L降至1994年0.03mg/L。一般来说，低于6岁的儿童血液中铅含量超过10mg/L时会对其健康造成威胁，然而，土壤中的铅含量并没有相似的规定。

美国环境保护署报告指出在美国(尤其在中心城市)约有100万儿童血液(超过0.1mg/L)中的铅含量严重超标。生活在贫困农村家庭的儿童不仅受到铅污染土壤的影响，而且他们的饮食中还缺少可以降低铅毒害的营养元素磷和钙。

目前家庭中保护孩子免受土壤铅影响的措施有:

● 挖掘和移动污染土壤；

● 将大量未受污染的土壤与之混合；

● 固定土壤中的铅使其不能进入到孩子的饮食或造尘风中。

将土壤从房屋周边除掉的花费较高，将土壤中的铅固定或许也没有必要。相对而言，在污染土壤表层覆盖一层厚厚的未污染表土或一个木甲板人行道的方法较为实用。草坪维护的较好的话可以阻止灰尘的形成以及土壤对铅的吸收。

另外，将含有铅的染料去除可能代价比较高而目相对用难，因此，在含铅油漆表面重新粉刷一层新的油漆就可以减少铅暴露。

图2 对高铅污染土壤添加1%P的原位修复能有效降低铅的生物有效性。喂食处理后的土壤的猪血液中铅含量较低[图来自Ryan等(2004)]

植物修复手段还没有发展到能有效去除土壤中铅污染的程度，然而，改变土壤中的铅的形态使其不具有生物有效性却是可行的。

研究表明(图2)磷(肥料)可以将具有生物有效性的铅化合物转化成相对惰性非生物有效性形式。磷酸根离子(PO43-)有效地与土壤溶液中的Pb结合形成不溶矿物，主要是邻氯氟铅矿[PB5 (PO4)3OH,CI,F]。研究人员将这种措施应用在美国密苏里乔普林市的一个熔炼厂，这里的土壤从19世纪80年代至20世纪60年代均受到铅污染，平均Pb浓度高达2400mg/kg。

通过在土壤中施入约土重1%的磷量(为正常施肥的500~1000倍)，经过32个月后，分别将磷处理以及未处理的土壤取样并以不同剂量给适龄猪食用(消化系统跟人类相似)。测定发现喂食磷处理土壤的猪血液内铅浓度比对照组低很多(图2)。试验表明尽管磷处理的铅依然留在土壤中，但是它能够降低铅对儿童的伤害。