1.3　重金属污泥的危害

1.3.1　重金属污染现状

重金属污泥含有大量的汞、铅、镉、铬、锌等有毒重金属，它具有易累积、不稳定、易流失等特点，属于危险废物，已列入我国《国家危险废物名录》（2008年8月实施）。

目前，重金属的污染状况令人担忧。重金属污泥是含重金属废水的“终态物”，虽然其量比废水要少得多，但由于废水中的汞、铅、镉、铬、铜、镍、锌、铁等重金属都转移到污泥中，重金属污泥对环境的危害要比含重金属废水严重。特别是含铬化合物属于国家一级危险废物，加上各企业仅简单处理，没有专业技术和专用设备，导致处理不彻底，流失性大。

目前，由于我国电镀行业存在厂点多、规模小、装备水平低及污染治理水平低等诸多问题，各种重金属污染扩散和流失可能性很大，单独处理和综合利用成本很高，大部分重金属污泥仍只是进行简单的土地填埋，有的甚至随意堆放。但其直接后果是污泥中的这些有害重金属在雨水淋溶作用下，将沿着污泥—土壤—农作物—人体的路径迁移，并且可能引起地表水、土壤、地下水的次生污染，危及生物链和人体健康，造成严重的环境破坏，同时也浪费了金属资源。我国电镀废弃物即电镀污泥堆放场附近的地下水污染最为突出，全国有35个城市的地下水重金属超标，超标率为3%～80%，上千口井因重金属超过饮用水卫生标准而报废。由于重金属污泥的处理与管理不善，发生过许多起重大的公害事件。以2009年一年为例，环保部接报的12起重金属、类金属污染事件，致使4035人血铅超标，182人镉超标，引发32起群体事件。2009～2010年全国发生的重金属污染事件见表1-3。

重金属污泥对地表水的污染覆盖面广，对企业生产、人类生活造成的影响巨大，限制了经济社会的可持续发展。目前我国水体重金属污染问题十分突出，江河湖库底质的污染率高达80.1%。2003年黄河、淮河、松花江、辽河等十大流域的流域片重金属超标断面的污染程度均为超Ⅴ类。2004年太湖底泥中总铜、总铅、总镉含量均处于轻度污染水平。黄浦江干流表层沉积物中Cd超背景值2倍，Pb超1倍，汞含量明显增加；苏州河中Pb全部超标，Cd为75%超标，Hg为62.5%超标。城市河流有35.11%的河段出现总汞超过地表水Ⅲ类水体标准，18.46%的河段总镉超过Ⅲ类水体标准，25%的河段有总铅的超标样本出现。由长江、珠江、黄河等河流携带入海的重金属污染物总量约为3.4万吨，对海洋水体的污染危害巨大。全国近岸海域海水采集样品中铅的超标率达62.9%，最大值超一类海水标准49.0倍；铜的超标率为25.9%，汞和镉的含量也有超标现象。大连湾60%测站沉积物的镉含量超标，锦州湾部分测站排污口邻近海域沉积物锌、镉、铅的含量超过第三类海洋沉积物质量标准。

国外同样存在水体重金属污染问题。如波兰由采矿和冶炼废物导致约50%的地表水达不到水质三级标准。据《洛杉矶时报》报道，有毒的化学物质正不断地逼近科罗拉多河，它使得1800万加利福尼亚居民的供水受到威胁，据查证，至少有1.08亿加仑（约410万立方米）被六价铬污染的溪流正在威胁着科罗拉多河，这也引起控制科罗拉多河输水道的城市水管区专家们的关注。

大部分的含重金属的工业固体废弃物在未经处理的情况下排放，对环境带来的后果是十分严重的。据统计，我国每年从以含铜、镍、锌等多组分混合污泥为主的电镀污泥中流失的各类重金属达几千吨以上。早在1983年联合国环境规划署就已将危险废物的污染控制问题列为全球重大环保问题，并且视其为当今全世界环境保护工作的三项主要任务之一。因此如何安全处理处置重金属污泥已经成为我国当前亟待解决的一项重大环境问题。

1.3.2　重金属危害特点

（1）低浓度致毒特性　水和大气中含有低浓度，甚至微量的重金属，即可产生毒性效应，毒性最大的是汞，其次是镉、铅、铬等，这些重金属只要很微小的量即可产生明显的毒性效应，一般重金属产生毒性的范围是1～10mg/L，毒性较强的Hg和Cd等产生毒性的浓度范围是0.01～0.1mg/L。大剂量重金属离子进入机体可引起急性中毒，使人常出现呕吐、腹痛、腹泻等消化道症状，并且造成肝、肾及中枢神经系统的损害。但日常进入人体的重金属元素由于浓度低，故多产生慢性中毒。

（2）具有累积作用和长期性　多数重金属元素累积在生物体内，其生物半衰期都较长。生物从环境中摄取重金属可以通过食物链的生物放大作用，在较高级的生物体内成千万倍地聚集起来，最后通过食物链在人体的某些器官中累积起来，造成慢性中毒，导致部分器官受损，然后波及全身。此外，重金属的危害的累积作用还在于其长期性，重金属在环境中累积的初期，如重金属随雨水渗入地表水中，会在藻类和底泥中累积，被鱼和贝壳体表吸附，产生食物链浓缩。重金属的污染不易为人们察觉，而一旦毒害作用比较明显地表现出来，就难以消除。重金属的危害具有长期性，即其对动植物或人体的累积性危害往往需要较长的时间才能显现出来。

（3）具有不可降解性和不可逆转性　重金属以各种化学状态或化学形态存在，在进入环境或生态系统后就会存留、累积和迁移，不会被生物降解成无毒无害物质。此外，重金属污染基本上是一个不可逆转的过程，主要表现在两个方面：一是重金属进入土壤环境后，很难通过自然循环从土壤环境中消失或稀释；二是对生物体的危害和对生态系统结构与功能的影响不易恢复。

（4）毒性可变性　重金属在不同的环境条件下，可以不同的价态存在，并且相互转化。不同价态的重金属,毒性也不相同。某些重金属可在微生物或外界环境条件的作用下变成毒性更强的化合物，对人和生物造成极严重的威胁。如汞在甲基钴胺素存在下能转化为毒性更大的甲基汞，甲基汞通过食物链进一步累积，进入人体后又很难代谢出去，聚集在肝、肾和脑中，损害人的神经系统，因此对人类健康的危害巨大。

1.3.3　重金属污泥中各类重金属的危害

重金属污泥中对人体毒害最大的有汞、镉、铬、铅、锌等。这些重金属通常具有急性或慢性毒性，它们以各种方式毒害人体和其他生物体，直接或间接引发某种疾病。有的是“三致”物质，即致癌、致畸、致突变，对环境有持久危险性。几乎每种重金属元素都有不同的毒性反应与表现。

1.3.3.1　重金属元素毒性的致毒机理

当重金属及其化合物进入人体后，不再以离子的形式存在，而是与人体内的有机成分配合成金属配合物和金属螯合物，从而对人体产生毒害。人体内可与重金属离子发生反应的物质很多，如蛋白质（氨基酸）、核酸、儿茶酚胺、维生素、激素等微量活性物质和含氧脂肪酸、磷酸、糖等。这些物质与重金属离子作用生成金属配合物和金属螯合物后，使它们丧失或改变原来的生理生化功能而引起代谢紊乱。重金属物质还可以通过与酶的非活性部位结合而改变活性部位的构造，或与起辅酶基作用的金属发生置换反应，致使酶的活性减弱甚至丧失，从而表现出毒性。酶蛋白有许多功能基团（如巯基、氨基、羟基、羧基等）形成酶的活性中心。这些基团大多位于活性中心以内，也有的位于活性中心以外，但都是酶分子中与活性有关的必需基团。这些必需基团与有毒重金属元素结合或受到破坏后，酶的活性即被抑制。许多重金属元素（如砷、汞、镉）因易与硫结合而与体内酶系统的巯基具有很强的亲和力。但是不同的有毒重金属元素可抑制不同的巯基酶，或虽然作用于同一种酶但可产生不同程度的毒害作用。

1.3.3.2　各类重金属的危害

（1）汞的危害　汞主要危害人的神经系统，使脑部受损，造成汞中毒脑症引起的四肢麻木、运动失调、视野变窄、听力困难等症状，重者心力衰竭而死亡。中毒较重者可以出现口腔病变、恶心、呕吐、腹痛、腹泻等症状，也可对皮肤黏膜及泌尿、生殖等系统造成损害。在微生物作用下，甲基化后毒性更大。

（2）镉的危害　镉的化合物毒性很大，蓄积性也很强，是严重的污染性元素。镉可在人体中累积引起急、慢性中毒，急性中毒可使人呕血、腹痛，最后导致死亡。镉中毒通常表现为肺障碍和肾功能不良，破坏骨骼，致使骨痛、骨质软化、瘫痪。长期过量吸收镉主要损害肾小管而干扰肾脏近端肾小管对蛋白质的吸收。长期吸入镉可损害肾和肺，引起肺气肿、肺纤维化。镉还是致癌物，可引起肺癌、前列腺癌及肾癌。

（3）铬的危害　对人体造成危害的主要是六价铬化合物，铬属于国家一级危险废物，为吞入性毒物/吸入性毒物，对皮肤、黏膜、消化道有刺激性和腐蚀性，易被人体吸收。它可通过消化道、呼吸道、皮肤及黏膜侵入人体，致使皮肤充血、糜烂、溃疡、鼻穿孔，使人患皮肤癌，也可在肝、肾、肺积聚。通过呼吸，空气中含有的不同浓度铬酸酐可导致不同程度的沙哑、鼻黏膜萎缩，严重时还可导致鼻中隔穿孔和支气管扩张等。经消化道侵入时，可引起呕吐、腹疼。经皮肤侵入时，会产生皮炎和湿疹。

（4）铅的危害　铅主要对神经系统、造血系统和肾脏造成危害，可引起贫血、脑缺氧、脑水肿，出现运动和感觉异常等症状。铅和铅的化合物都是有毒的，人体长期与低剂量的铅接触，例如，随饮水、食物等进入消化道的铅，经汽车尾气排入大气中，随空气进入呼吸道的有机铅等，虽然无明显的临床症状和体征出现，但仍可损伤机体的神经系统和免疫系统以及红细胞、骨骼、肾脏等器官的功能，引发末梢神经炎，出现运动和感觉障碍。

此外，进入人体的低剂量的铅，还可损害骨髓造血系统，引起贫血。当进入人体的铅过量时，就会引起人铅中毒。铅中毒可严重危害大脑，使神经介质及神经传导有关的酶性变化，引起神经和行为异常，如铅性脑病和周围神经病。铅中毒还可能引起肠胃绞痛、失眠、麻痹、恶心、疲倦、血细胞减少等。

（5）锌的危害　锌是人体及许多动物的必需元素之一。但是摄入过量的锌则会有不利的影响。据有关文献报道，饮用水中锌浓度达10～20mg/L时，有致癌作用。若吸入大量的氧化锌烟尘后，可引起锌中毒，产生金属烟雾热。这是一种类似疟疾的、可以自行缓解的发热。具体表现是起坐时全身无力、头疼、咽喉发干、口内有金属味和胸部有压迫感，有时还伴有恶心、呕吐、腹痛、肌肉酸痛、咳嗽、气短等症状。此外，吸入氧化锌烟尘后，还会引起严重的呼吸道刺激症状，继以严重的支气管炎、呼吸困难、缺氧和面皮青紫，可并发成肺炎。