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1、镉 (cadmium)专题,陈颖雯 何洁琼 曹斌,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 2,镉 (Cd),镉（Cd）是元素周期表第48号元素，位于第五周期与锌汞组成的IIB族（锌分族）属亲硫元素，自然界主要以硫化物形式存在于闪锌矿中。 镉作为原料或催化剂用于生产塑料、颜料和试剂；用于镉的抗腐蚀性及耐磨擦性，也是制造原子核反应堆用控制棒的材料之一。 镉不是人体必须元素，对人体有害，在自然界中含量很低，大气中镉含量一般不超过0.003mg/m3
2、，水中不超过10mg/L，土壤中不超过0.5mg/kg。镉对环境的污染主要是对土壤的污染。,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 3,镉污染的提出与案例,痛痛病 发生在1931 年日本富山县神通川流域，患者神经痛、骨痛、骨骼软化萎缩，并多处骨折。 女儿村 福建省清流县高坂村的水井中镉量特别高，从迁入起的20多年间，全村不生男孩，成了名副其实的女儿村。 地方性镉污染事件 1983 年台湾省桃园县观音乡大潭村高银化工造成镉米，大潭村里的人，纷纷
3、罹患了怪病。 广东省大宝山矿的开采排放了大量含有重金属的污水，长期的农田灌溉造成了重金属在土壤中不断累积，土质被破坏，农作物产量逐年下降。 台湾省云林县虎尾镇镉米事件起因是一家色料厂排放含镉污水至附近河流。,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 4,镉污染的提出与案例,湖南省安化县烟溪镇因为开采原七一五矿区主要受到相当严重的镉污染，被污染土地的镉含量平均值为4. 61毫克/ 公斤，稻谷镉含量平均值为1. 29 毫克/ 公斤，均超过国家标准几
4、倍甚至几十倍，为当时全国103 个镉污染单位中最严重者之一。 整个矿区被污染的稻田为1422 亩，大部分山土不能种植粮食作物，种植的茶、果、林木也受到不同程度的污染；当地9 条溪河鱼虾绝迹，其水源成了既不能饮用也不能灌溉的毒水，河床岩石全部为赤红色，河里流淌着红色的毒水；当地可利用的集雨面积从原来的12. 26 平方公里减少到现在的3. 26 平方公里，矿区内37 个村民小组共1726 户、8138 人陷入了“有土不能挖、有田不能耕、有水不能喝”的悲惨境地，6 个村都沦为贫困村。严重的镉污染使得当地成为多种病症病发区。何家、抱龙两村因此致死的有8 人!,Dec 2005, Presented
5、by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 5,镉污染的提出与案例,日本痛痛病(itai-itai disease)发生地,痛痛病(itai-itai disease)患者病状,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 6,镉污染的提出与案例,地方性镉超标 台湾省大潭村及中福村的稻米和稻田土壤中镉的含量，发现比日本发生“痛痛病”的地方高
6、出很多。 广东珠江三角洲多目标地球化学调查项目公布，镉污染面积占调查面积45.71%，普遍超过农产品限量标准的临界浓度，最高可达17 倍。 山东省肥城市肖家店村的土壤、蔬菜以及人畜均不同程度地受到剧毒元素的污染，使该村成为“癌症村”。 职业性镉危害事件 2003 年11 月广东惠州超霸厂加工部粉房直接接触镉粉30 多名工人中有20 余人血镉超标。,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 7,镉污染的提出与案例,高银化工公司排出废水致使 大潭村
7、的地下水遭严重镉污染,政府派消防车送水供应村民,村民因为镉污染就医所花费的 医药费单据堆积如山,污染后仍有不少村妇在溪边洗衣服,村名手持户口簿在小杂货铺前领取 蔬菜赔偿费，每人每天5元,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 8,镉污染状况,镉的世界产量从1925 年开始逐年增加，到1980年达5万t 左右。我国在1981年排入水域的镉约为204t。2000年镉的污水排放达770t之多，而1t 未经处理的废水可污染20t清洁水，所以这种污染是
8、很严重的。 我国也有几个典型的环境镉污染区，如贵州赫章铅锌矿镉污染区，江西大余、浙江温州、沈阳张士灌区镉污染区等，这些地区环境镉污染或者是由于矿冶资源的私挖乱采,或者是由于含镉污水的无组织排放。,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 9,镉污染状况,我国有11 个省市、25 个地区镉的污染耕地达14 万亩之多， 所产含镉粮中镉的含量在1.325.43mgkg-1（我国稻米含镉卫生标准为0.2mgkg-1），受镉污染水的灌溉区人民每人每日镉摄
9、取量量低区是5080g、中等区为260g，镉高含量为558864g（冶炼区），而正常区（对照区）居民的摄入量一般只有1823g，WHO 建议每人每日暂允许的镉摄入量为小于71g。,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 10,镉污染区与非污染区的比较,表1污染区与非污染区居民亚健康状况比较,表1的样本来源：根据所测的土壤和水源中镉含量，选择重污染区的2个村，其平均地面水镉含量为0.0117mg/L，农田土壤镉含量为0.8291mg/kg；在非
10、污染区抽取1个与污染区自然地理状况、生活习惯相近的自然村作为对照，其平均地面水镉含量为0.0007mg/L，农田土壤镉含量为0.0115mg/kg；以各村中年龄15岁的全部村民作为调查对象。,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 11,镉污染区与非污染区的比较,表2污染区、非污染区年龄性别死亡率(),Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Env
11、ironmental Chemistry Page 12,镉污染区与非污染区的比较,表3污染区主要死因/死亡率及死因构成,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 13,镉污染的来源,镉在自然界为分散元素，而非成矿元素。常伴生于其它有色金属矿物中，尤其是含锌矿物中，镉以杂质状态存在。镉的自然污染来源主要有火山、泥石流等的自然地质运动。 通常，镉的人为污染源主要来自工业上采矿、选矿、有色金属冶炼、电镀等排放的“三废”；农业上含镉污水的灌溉以及含镉
12、污泥施用等以及交通运输业汽车排放的尾气也含有镉。 土壤、水体中的镉污染主要来自工业、农业所排放的含镉废水及废渣；空气中的镉污染主要来自含镉矿的开采和冶炼，煤、石油的燃烧以及城市垃圾、废弃物的燃烧、汽车尾气等均可造成大气镉污染。,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 14,镉的背景值,在世界范围内，未污染土壤中镉的含量不是很高，大致在0.010.7mg/kg，平均为0.5mg/kg。在中国，土壤镉的背景值为0.097mg/kg。 我国地域辽阔
13、，土壤类型众多，致使土壤镉的背景呈现一定的差异。从全国土壤背景值调查结果来看，我国地带性土壤中以石灰土的镉背景值最高，达到1.115mg/kg；其次为磷质石灰土，达到0.751mg/kg；镉背景值较低的土类有砖红壤、赤红壤和风沙土，均在0.06mg/kg 以下。 在长江河源地区，环境中镉的背景值在0.5g/L 左右。,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 15,镉国家标准,食品中镉限量卫生标准 GB15201-94,中国规定： 农田灌溉水中
14、含镉最高容许浓度为0.005mg/L（GB5084-92） 生活饮用水中含镉最高容许浓度为0.01 mg/L（GB5749-85 ） 地面水中含镉的最高容许浓度为0.01mg/L 工业废水中镉的最高容许排放浓度为0.1mg/L。,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 16,镉的迁移转化,含镉废水被排入环境； 镉污染水体及土壤； 镉被庄稼作物吸收； 镉分布在庄稼作物各部分； 人摄入高镉庄稼作物； 危害肾功能和骨密度及生殖系统,Dec 2005
15、, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 17,镉的迁移转化（水）,水体中胶体物质对Cd的吸附作用 (1)黏土矿物对Cd的吸附 一种是离子交换吸附机制，即黏土矿物的微粒通过层状结构边缘的羟基氢和OM基中M+离子以及层状结构之间的M+离子，与水中的重金属离子交换而将其吸附。这个过程也可用下式示意： AOH + Me2+ AOMe + H+ (或M+) 另一种机理是重金属离子先水解，然后夺取黏土矿物微粒表面的羟基，形成羟基配合物而被吸附： Me2+ + n H2O
16、 Me(OH)n(2-n)+ n H+ AOH + Me(OH)n(2-n)+ AMe(OH)n+1(1-n)+,Dec 2005, Presented by Chen Yinwen, He Jieqiong, Cao Bin Cadmium in Environmental Chemistry Page 18,镉的迁移转化（水）,水体中胶体物质对Cd的吸附作用 (2) 水合金属氧化物对Cd离子的吸附 一般认为，水合金属氧化物对重金属离子的吸附过程是重金属离子在这些颗粒表面发生配位化合过程，可用下式表示： nAOH + Men+ (AO)n Me + n H+ (3) 腐殖质对Cd离子的吸附 腐殖质（Hum）微粒对重金属离子的吸附，主要是通过它对金属离子的螯合作用和离子交换作用来实现。腐殖质的离子交换机理可用下式表示：,
