二、土壤污染和疾病
土壤是人类生活环境的基本因素之一,是生物圈的重要组成部分。土壤
(soil)是指地球陆地表层的疏松部分,由岩石风化和生物作用形成,是由矿物质、有机质、水分和空气等组成的复杂综合体。人类的衣、食、住、行都直接或间接地与土壤密切相关。土壤是一切废弃物的容纳场所,在土壤中经过复杂的生物转化和迁移,最终被矿化而成为土壤的组成部分。土壤的构成和性状,能影响微小气候,改变大气的成分。土壤中的元素,可通过水、食物和空气进入人体,影响正常生理功能。由此可见土壤保持良好卫生状态的重要意义。
(一)土壤污染
土壤污染(soil pollution)可分两大类:一类是生物污染,包括各种病原体,另一类是有毒化学物质,包括各种有毒元素及放射性物质等。
- 土壤污染的来源
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工业废水和生活污水污染:这种形式的污染又称水型污染。这些废水未经处理,进入土壤,污染物一般集中于表层,但随污水灌溉的量和时间的延长,某些污染物可由上而下的扩散、迁移到土壤深层,以致污染地下水。废水中的污染物很复杂,可含有各种有毒化学物,如铅、汞、镉、铜、锌、氟、砷、有机磷农药、石油、洗涤剂、放射性物质以及病原菌和寄生虫卵等, 是土壤污染主要的来源。
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城市垃圾和工业废渣的污染:这种形式的污染,又称固体废弃物型污染。土壤作为主要容纳场所,其容纳量有一定限度,若排放量过大或处理方式不当,均可造成污染,成为蚊蝇孳生地、污染水源、恶化空气、破坏农田和植被等。
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大气污染物的污染:这种形式的污染,称大气污染型。大气中的污染物自然沉降、或随降水而降落进入土壤。不同类型的厂矿排放到大气中含有汞、镉、铅、砷、锰、苯并(a)芘等毒物的烟尘进入土壤,此外,SO2、氮氧化物等酸性气体可能随着气象条件的变化而形成酸雨,酸雨的影响范围更大。酸雨的污染已达到令人不安的严重程度,破坏土壤肥力、大片植林受损, 毁灭湖泊中的水生生物,造成生态系统的破坏。
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其他:目前在农业生产中广泛使用农药、化肥也是造成土壤污染的主要因素,特别是一些在土壤中残留期长的农药,大量化肥,可造成许多有毒物质在土壤中积累。施用未经无害化处理的人畜粪便,是造成土壤被致病微生物和寄生虫污染的主要原因。
- 土壤污染的特点 土壤被污染后,常表现出以下特点:
- 影响的综合性:污染的土壤不仅直接造成组成、结构和理化与生态特
性的破坏,而且可以污染农作物、水体而对人发挥间接的影响。通常可检查对农作物、水体的影响,来判断土壤污染的严重程度。
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危害的长期性:土壤污染后到造成人类健康危害的后果,常常要经过一个较长的时间,使人不易察觉。如日本神通川地区痛痛病的出现和确诊,
是经过了数十年才弄清楚的。因为含镉废水污染土壤、迁移到水稻、并在人体中蓄积达到致病的浓度是需要时间的。
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污染物变化的复杂性:污染物在土壤中的转化、迁移过程甚为复杂,
不仅取决于污染物的理化特性,而且更受土壤的理化特性、微生物组成以及气象条件的影响。重金属进入土壤后,有的被吸附、有的被络合成难溶络盐, 可长期存在土壤中。有机化合物如有机氯农药 DDT 等,在土壤中也分解缓慢。土壤一旦被污染,消除污染的过程需很长时间。
(二)土壤污染对健康的危害
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生物污染的危害 随人畜粪便、动物尸体及医院废弃物的污染,病原微生物可进入土壤并在土壤内生存一定时间,如沙门菌可存活 35~70 天,志贺菌存活约 1 个月,霍乱弧菌可存活 8~16 天,痢疾杆菌存活 22~142 天,肠道病毒存活 2~4 个月等。钩虫、蛔虫等蠕虫生活史的一个环节在土壤中。通过直接接触或污染食物、饮水而传播疾病。钩端螺旋体病、炭疽病等动物疾病也可经土壤传播给人。被有机废弃物污染的土壤,是蚊、蝇孳生和鼠类繁殖的场所,在流行病学上也有重要意义。
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化学性污染的危害 工业“三废”污染经常会带来各种有毒化学物质, 特别是镉、铅、铜、铬等重金属毒物,造成后果较严重。兹举例如下:
- 镉污染:含镉的工业废水,未经处理进行农田灌溉,可在农田土壤中不同程度的蓄积,土壤中的镉有水溶性和非水溶性两种,前者易被农作物吸收,后者则不易被吸收,但两者可随环境条件的改变而相互转化:如土壤的pH 值偏酸性时,镉的溶解度高,在土壤中易于移动;土壤呈碱性时,镉不易溶解,作物难以吸收。稻谷、蔬菜等农作物可从土壤中吸收、浓集可溶性镉。日本发生的痛痛病就是长期食用含镉大米引起的慢性镉中毒。长期摄入小剂量镉,可引起以肾小管损害为主的肾功能及形态障碍,表现为低分子蛋白尿和蛋白尿,尿中磷酸盐、氨基酸和糖增加;肾小管上皮细胞由退化到坏死、管腔扩大、间质纤维化等;肾功能受损后引起的维生素 D 代谢障碍,进而影响了钙代谢及骨骼的病变。本病多发生在 40~60 岁的妇女,男性病例较少, 患者主要症状是疼痛。开始是劳累时腰、背疼痛,继而发展至肩、脚、膝、髋关节等部位,休息后消失。随病情加重,可发展至全身关节疼痛,关节活动受限制,多发性病理骨折等。
合理处理工业废水是防止镉污染的关键问题,一旦造成污染,消除镉污染是比较复杂和困难的。曾研究过吸附法、离子交换法、化学沉淀法消除土壤镉污染,但实际应用尚需进一步研究。
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铅污染:自然条件下土壤含铅量在 2~200μg/g(平均为 10μg/g)。污染主要来自有色金属冶炼等工业废气、废水和废渣,应用含乙基铅汽油的交通工具废气也是一个重要污染源。美国某些城市住宅区土壤含铅约 1696μ g/g,商业区土壤含铅约 2413μg/g,可见铅污染的严重。已有报道证明城市居民的血铅、尿铅较农村居民为高。铅对儿童智力发育的影响及对肾的损害, 尤其引起学者们的广泛注意。
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其他:含汞废水污染土壤后,在土壤微生物的作用下可被甲基化,毒
性增大。石油工业废水可造成土壤的多环芳烃积累,并可影响地下水源。
(三)土壤的卫生防护原则
- 工业废渣治理 工业废渣主要来自燃料燃烧和冶金、化学、石油化工等工业。工业废渣的特点是产量大,种类繁多,化学成分复杂,常含有难以降解的重金属毒物。如生产金属铬时产生的铬渣,热处理、选矿过程中产生的含氰废渣,冶金化工等产生的含汞、镉、砷等废渣。
目前对工业废渣的处理主要是综合利用,进行回收和处理。例如火力发电站,烧煤锅炉所产生的煤灰渣,可以用作制砖、水泥、混凝土的原料,以及填洼造地等;炼铁的高炉渣可用做混凝料、水泥、铁路道渣等。利用废渣填洼造田、种植作物、制造建筑材料时,应经有关部门鉴定无害后才可使用, 以防残毒危害。
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粪便、垃圾无害化处理 人畜粪便、生活垃圾要经过有效的无害化处理,才能排放或利用。粪便处理要点是利用堆肥、发酵、沼气法等多种办法, 以杀灭其中的寄生虫卵和致病微生物,消除传染疾病的危险性,并保持其肥料价值。
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污水处理 含有毒污染物的工业废水,必须有效地净化、回收后才可排放;医院污水含有许多致病微生物,应经专门消毒处理。如利用污水灌溉, 则应符合我国《农田灌溉用水水质标准》的要求,以防止对土壤、水源及农作物的污染。
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合理施用农药和化肥 对毒性大并在土壤中残留期长的农药、化肥,应控制使用范围和用量;同时大力发展高效低毒、低残留的新品种农药和化肥。