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土壤的“砷”病
地球的皮膚
2015年11月09日什么是砷
砷(As)，位于化學(xué)元素周期表VA族，原子量為74.92，核電荷和電子數(shù)為33，電子結(jié)構(gòu)為3d10 4s2 4p3，電負(fù)性為2.20，離子半徑為0.58A(三價(jià)砷)和0.46A(五價(jià)砷)，共價(jià)半徑為L(zhǎng)21A(三價(jià)砷)。砷是變價(jià)元素，自然界中可以以0價(jià)、-3價(jià)、+3價(jià)和+5價(jià)。但在一般土壤環(huán)境中往往以+3和+5兩種價(jià)態(tài)為主存在。天然砷是由一種穩(wěn)定的同位素75As組成，可以由人工生產(chǎn)。砷的熔點(diǎn)為817 ，密度為5.78，其物理性質(zhì)類似金屬，具有光澤。且善于傳熱導(dǎo)電。故稱類金屬，只是比較脆，易被搗成粉末，其化學(xué)性質(zhì)類似磷。
砷對(duì)人體的危害
砷在自然界中廣泛存在，能被人和動(dòng)物攝入體內(nèi)，主要通過食物、飲用水和空氣及服用含砷藥物進(jìn)入生物體。砷是人體的組成元素之一，在人體天然微量元素的含量序列中，砷次于鐵、鋅、鉛和銅而居于第五位，當(dāng)人體攝入少量砷時(shí)，可以促進(jìn)新陳代謝。但人體攝入砷是有限度的。所以環(huán)境污染后砷通過食物、飲水和呼吸進(jìn)入人體，超過限量會(huì)引起人體砷中毒。目前已確定了砷的化合物具有致癌、致畸、致突變等性質(zhì)。砷中毒是以皮膚為主的全身性疾病，它可以危害人體的皮膚、呼吸、消化、泌尿、心血管、神經(jīng)、造血系統(tǒng)等，按其發(fā)病過程可分為急性和慢性中毒。急性中毒多為大量意外地接觸所致，主要損害胃腸道消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、皮膚和神經(jīng)系統(tǒng)。嚴(yán)重時(shí)可引起神經(jīng)異常、呼吸困難、心臟衰竭至死亡;慢性中毒可導(dǎo)致末梢神經(jīng)炎、皮膚癌、腸癌、肺癌等。
砷對(duì)土壤的危害
砷對(duì)土壤的危害主要表現(xiàn)在危害土壤微生物和土壤作物兩個(gè)方面。
砷對(duì)土壤微生物的危害表現(xiàn)在砷污染可以降低土壤中MBC和`MBN的含量，導(dǎo)致土壤中的微生物數(shù)量明顯降低。因?yàn)?，土壤中微生物?MBC)和微生物氮(MBN)的含量被用做衡量土壤質(zhì)量和污染的指標(biāo)，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)砷污染的土壤中，細(xì)菌和真菌的數(shù)量會(huì)降低3-5倍。另外，砷還可以與其它重金屬或化合物聯(lián)合作用影響土壤中的微生物，砷和其它重金屬的聯(lián)合污染可以改變土壤微生物種群多樣性，導(dǎo)致微生物種群多樣性降低，微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了不可逆的改變。
砷對(duì)土壤作物的危害主要是傷害作物根系、抑制根系的活性。主要從兩方面影響作物的生長(zhǎng)：一、影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育。砷對(duì)作物毒害的外觀癥狀十分明顯，表現(xiàn)為根條數(shù)減少，根系發(fā)褐、發(fā)黑，根重量、根體積下降，植株矮小，葉片失綠發(fā)黃，植株長(zhǎng)勢(shì)弱，生長(zhǎng)發(fā)育延遲，嚴(yán)重時(shí)不能開花結(jié)實(shí)，甚至死亡。砷降低禾谷類作物的穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、有效穗數(shù)和千粒重等，進(jìn)而造成產(chǎn)量減少。砷抑制作物種子萌發(fā)，造成發(fā)芽率、根系活力降低，芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)受抑，且砷污染越重，受抑制情況也越嚴(yán)重。二、影響作物的生理代謝。在水分代謝方面，砷會(huì)引起作物葉面蒸騰下降，阻礙作物中水分的輸送，從根部向地上部的水分供給受到抑制。在呼吸和能量代謝方面，線粒體是細(xì)胞呼吸及能量供應(yīng)的場(chǎng)所，而砷對(duì)線粒體的呼吸有明顯的抑制作用，砷酸鹽可減弱線粒體氧化磷酸化反應(yīng)。在碳代謝方面，葉綠體是作物把無機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳的場(chǎng)所，砷毒害能使作物的葉綠素含量隨土壤中的砷含量增高而降低，莖葉蔗塘酶活性下降，因而使光合作用受抑制，營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化失調(diào)，生長(zhǎng)不良，根重、莖葉重隨之下降。砷毒害還能使作物種子萌發(fā)期a-淀粉酶活性降低，且隨砷含量的增強(qiáng)而降低，導(dǎo)致水稻幼苗碳代謝紊亂。
土壤“砷”病途徑
土壤環(huán)境中砷的來源是多方面的，包括自然源和人為源。
自然源主要是地質(zhì)巖石中的砷，它決定了砷的地區(qū)性平均豐度，還包括某些含砷的特殊礦床， 它的存在和開采可以引起局部地區(qū)砷的地球化學(xué)異常。不同類型的巖石和礦物的含砷量相差很大，決定了在不同母質(zhì)發(fā)育的土壤的含砷量，也決定了土壤環(huán)境中水系和生物體系的含砷量。在環(huán)境中地球化學(xué)分異形成的自然本底值的基礎(chǔ)上，
人為源是由于人類的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，直接或間接地將砷排放到土壤中，增加了砷的含量，甚至造成不可逆轉(zhuǎn)的砷污染。其中工業(yè)來源有半導(dǎo)體，金屬的冶煉，以及砷作為工業(yè)原料的制造業(yè)，采礦業(yè)會(huì)隨著采礦和冶煉過程，造成大氣、土壤、沉積物和地下水的污染，從而導(dǎo)致土壤中的砷的含量很高，還有木材保護(hù)劑的應(yīng)用和石油、煤炭的燃燒等，都是土壤環(huán)境中砷的來源。農(nóng)業(yè)來源有含砷的化合物殺蟲劑、消毒液、殺菌劑、除草劑和飼料添加劑的施用，還有磷肥的施用，因?yàn)榱追手泻榱恳话阍?0~50mg/kg，高的可達(dá)幾百mg/kg，主要是磷礦石含量高所致。
現(xiàn)在，愈來愈多的土壤地區(qū)遭受了砷污染，患上了“砷”病。砷污染及其危害己逐漸成為一個(gè)世界性突出的環(huán)境問題。目前世界上受砷危害的國家主要有孟加拉國、印度、智利、泰國、美國和中國。據(jù)報(bào)道，孟加拉國64個(gè)區(qū)中有41個(gè)區(qū)發(fā)生砷中毒事件，中毒人數(shù)高達(dá)3000萬~7000萬。在印度西孟加拉邦16個(gè)區(qū)中有7個(gè)區(qū)發(fā)現(xiàn)砷中毒，面積遍及37493km3。日本政府己將砷中毒與鉛中毒、水誤病、骨痛病等嚴(yán)重污染病相并列，宣布為第四公害病。我國的貴州、內(nèi)蒙、山西、臺(tái)灣、湖南、廣西等地區(qū)砷危害嚴(yán)重。近年來我國又出現(xiàn)多起砷污染和砷中毒事件。
？砷病極其恐怖且危害性極大。砷病的蔓延，不容忽視。因此，拯救土壤刻不容緩，請(qǐng)大家共同采取措施，解決“砷”病，還給土壤一個(gè)健康的狀態(tài)，也還給我們自己一個(gè)健康的家園。