黄金冶炼的污染

黄金冶炼污染物由于不同矿石中的各种物质含量不尽相同，且冶炼的方法颇多，所以带来的污染也不尽相同。但是其中都有些相同的。冶炼过程中的主要污染元素是硫（S）和神（As），涉及大气污染，水体污染，土壤污染等。一、硫（S）的污染：1硫硫又叫硫磺，黄色固体，能与氧、氢、卤素（除碘外）和大多数金属化合，化合价有 +2、+4、+6。硫在地壳中分布很广，含量丰富。各种矿物燃料都含硫，有色金属和黑色金属多为硫化物矿床。硫是构成蛋白质的基本元素，决定着蛋白质分子的立体构形。硫对环境的污染主要是指硫氧化物和硫化氢 对大气的污染以及硫酸盐、硫化氢对水体的污染。元素硫俗称硫磺，为黄色针状结品体或无固定形固体，有升华特性。硫在地壳中含量颇丰，在地球上分布广泛，煤炭、石油、天然气等矿物燃料和有色金属、黑色金属矿床乃至具有代谢功能的蛋白质分子中都含有硫。地球硫循环中最活跃的含硫化合物包括硫氧化物、硫化氢和硫酸盐类，以及作为地球生命载体的蛋白质。硫对环境的污染主要是指硫氧化物和硫化氢对大气的污染以及硫酸盐、硫化氢对水体的污染。元素硫俗称硫磺，为黄色针状结晶体或无固定形固体，有升华特性。硫在地壳中含量颇丰，在地球上分布广泛，煤炭、石油、天然气等矿物燃料和有色金属、黑色金属矿床乃至具有代谢功能的蛋白质分子中都含有硫。地球硫循环中最活跃的含硫化合物包括硫氧化物、硫化氢和硫酸盐类，以及作为地球生命载体的蛋白质。2硫化物：硫化物是主要的大气污染物。 硫对环境的污染主要是指硫氧化物和硫化氢对大气的污染以及硫酸盐、硫化氢对水体的污染。元素硫俗称硫磺，为黄色针状结品体或无固定形固体，有升华特性。硫在地壳中含量颇丰，在地球上分布广泛，煤炭、石油、天然气等矿物燃料和有色金属、黑色金属矿床乃至具有代谢功能的蛋白质分子中都含有 硫。地球硫循环中最活跃的含硫化合物包括硫氧化物、硫化氢和硫酸盐类，以及作为地球生命载体的 蛋白质性质各种矿物燃料（煤和石油等）都含有硫。硫在环境中大量以硫氧化物存在，还有部分以硫化氢和有机硫 （如硫醇、硫醚、二甲硫等）存在，并发生刺激性较强的恶臭污染。硫在大气中的主要污染物是二氧化硫、三氧化硫和硫酸盐，它们主要来自矿物燃料燃烧、含硫矿石冶炼和硫酸、磷肥生产等。全世界二氧化硫的人为排放量每年约 1.5亿吨，其中矿物燃料燃烧占70%以上。二氧化硫的排放源90%以上集中在北半球的城市和工业区，造成了这些地区的大气污染问题，如英国伦敦多次发生的烟雾事件，北欧、北美和中国西南地区的酸雨污染等。废水中主要的硫 污染物是硫酸盐和硫化氢，某些酸性矿水中含有大量硫酸盐。生活污水中的硫酸盐大量来自人类排泄物。土壤中的硫酸盐几乎不降解，通过淋洗作用进入地面水和地下水中。大气中的硫酸盐主要以固态颗粒物的形态存在，随降水降落或 重力沉降到土壤或水体中而引起酸化。硫酸盐颗粒物（又称气溶胶）和硫酸雾会使大气能见度降低，腐蚀金属材料和建筑物，它们的毒性比二氧化硫约高10倍，对人体、生物、物品等都有危害。海水具有良好的吸收二氧化硫的能力，由于海洋海水的高pH值和良好的碳酸盐缓冲能力，使海洋起着对大气二氧化硫的“吸收池”的作用。对大气的污染硫在大气中存在的形式主要有硫氧化物、硫酸盐、硫化氢和硫醇等。3硫氧化物污染主要是二氧化硫（SO2）和三氧化硫（SO3）的污染。SO2是重要的大气污染物，主要来自矿物燃料燃烧、含硫矿石冶炼和硫酸、磷肥生产等。全世界SO2的人为排放量每年约1.5亿吨，矿物燃料燃烧产生的占70%以上。自然产生的SO2数量很少，主要是生物腐烂生成的硫化氢在大气中氧化而成。 SO3常和SO2一同排放，数量仅为SO2的1〜5%。SO3很不稳定，能迅速与水结合成为硫酸。SO2的排放源，90%以上集中在北半球的城市和工业区， 造成这些地区大气污染问题。英国伦敦曾多次发生由煤烟引起的大气污染的烟雾事件，这类烟雾被称为伦敦型烟雾。SO2在大气中一般只存留几天，除被降水冲洗和地面物体吸收一部分外，都被氧化为硫酸雾和硫酸盐气溶胶。硫酸盐在大气中可存留一个星期以上，飘移至 1000公里以外，造成远离污染源处的污染或广域污染。 SO2氧化为硫酸盐气溶胶的机制是很复杂的，大体可归纳为3种：①光化学氧化。在阳光照射下,SO2氧化为SO3,随即与水蒸气结合成硫酸，进而形成硫酸盐气溶胶。大气中的氮氧化物和碳氢化合物相互作用产生的氧化性自由基，也可氧化 SO2，称为间接光化学氧化，其氧化速率显著高于前者。②液相氧化。 SO2溶解在微小水滴中再氧化为硫酸。有锰、铁、钒等起催化作用的金属离子或强氧化剂臭氧 （O3）和过氧化氢（H2O2）存在时,氧化速率增大。③颗粒物表面反应,SO2被颗粒物吸附后再氧化。这种反应受湿度、pH值、金属离子等的影响。SO2氧化成的硫酸雾和硫酸盐称为二次颗粒物。这种颗粒物的粒径大部分在2微米以下。SO2是无色气体，具有刺激性气味。大气中SO2浓度达1〜5ppm时，会刺激呼吸道，可使气管和支气管的管腔缩小，气道阻力增大。SO2和飘尘具有协同效应，二者对人体健康的影响往往是不可分的（见二氧化硫污染对健康的影响）。慢性支气管炎患者在飘尘和 SO2的浓度超过500微克/米3条件下生活24小时,病情会恶化。成年人长期生活在飘尘浓度为100〜200微克/米3和SO2浓度为150〜200微克/米3条件下,可观察到呼吸系统疾病的症状。儿童比成年人更为敏感。高浓度SO2能使敏感的针叶树脱叶甚至枯死。树木长期接触 SO2,生长会减慢。地衣长期接触60微克/米3以下低浓底SO2,品种组成和分布会发生变化，从而导致生态系统的变化。SO2转变成的硫酸盐气溶胶散射阳光，使能见度降低。硫酸雾和酸性硫酸盐腐蚀金属、建筑材料和其他物品，并且造成酸雨。4硫化氢（H2S）污染H2S是带有臭鸡蛋味的有毒气体，很低的浓度（7微克/米3）即可被人们察觉。它主要由有机物腐败而产生 ，估计全世界每年进入大气的量约1亿吨。人为产生的硫化氢每年约300万吨，主要来源是牛皮纸浆厂、炼焦厂、炼油厂和人造丝厂。采用焚烧方法来控制H2S污染，实际上不过是把它转化为SO2排入大气。现在已有成熟的方法回收H2S,用以制造硫酸或元素硫。H2S在大气中存留时间只有几小时，很快就会氧化成 SO2。H2S有刺激性，能引起眼结膜炎,进入血液后部分与血红蛋白结合，生成硫化血红蛋白而使人出现中毒症状。在城市下水道和 污水处理厂曾发生工人H2S中毒死亡事例。H2S可使含铅颜料和铜变黑，还会侵蚀混凝土。5其他硫化物污染主要有甲硫醇（CH3SH）、二甲硫（CH3SCH3）、二甲二硫（CH3SSCH3）,因有强烈的臭味而被列为大气污染物。主要的排放源有炼油厂、石油化工厂、牛皮纸浆厂、农药厂等。对水体的污染硫化物一般不作为重要的水污染物。化学、纺织、煤气和造纸等工业有硫化物随废水排放。废水中主要的硫化物是硫酸盐和硫化氢。由于人类活动，天然水体中的硫含量不断增多。例如，美国伊利湖中的硫酸盐含量，从1850年到1967年以每10年增加2毫克/升的速率增多。河水中的硫估计约40%来自人类活动。6硫酸根SO序污染SO片普遍存在于各种水体中，是经常测定的水质指标之一。天然水中的SO片主要来自矿物盐类的溶解和有机物的分解。某些工业废水如酸性矿水中含有大量 SO片。生活污水中的SO片主要来自人类排泄物。土壤中的硫酸盐几乎是不降解的，通过淋洗作用进入地表水和地下水中。大气中的硫酸盐随雨水降落，是地面水和土壤中硫酸盐的重要来源。饮用水中硫酸盐含量过多可使人腹泻，一般规定不得超过250毫克/升。工业用水中的SO片是生成锅炉水垢的重要阴离子。SO片在硫酸盐还原菌的作用下可转化为 H2S。7硫化氢污染H2S在水中含量为0.5毫克/升时即可觉察出它散发的臭气。地表水中一般很少含H2S,如果发现，大多可判断为受废水污染。废水中的有机物含硫，在缺氧条件下可生成H2S。无机的硫化物或硫酸盐在缺氧条件下也可还原生成H2S。人造丝厂、硫化颜料厂、煤气发生站等的废水中，每升废水中的硫化氢含量可达数十到数百毫克。在有氧条件下,H2S可发生化学氧化。硫磺细菌和硫化细菌可把 H2S转化为SO片或硫。水中的H2S分子可以电离成为HS-、S2-等形态，各种形态所占的比例同水的pH值有关。当pH值较低时,H2S含量高，易散发臭味。pH值较高时，多以S2-的形态存在。 含H2S的水除发臭外，对混凝土和金属都有侵蚀破坏作用。作为生活饮用水或工业用水的水源，水中的H2S应完全去除。水中H2S含量超过0.5〜1.0毫克/升，对鱼类就有毒害。二、神（As）污染1神及其化合物神污染是指由神或其化合物所引起的环境污染。神和含神金属的开采、冶炼，用神或深化合物作原料的玻璃、颜料、原药、纸张的生产以及煤的燃烧等过程，都可产生含神废水、废气和废渣，对环境造成污染。大气含神污染除岩石风化、火山爆发等自然原因外，主要来自工业生产及含神农药的使用、煤的燃烧。含神废水、农药及烟尘都会污染土壤。神在土壤中累积病由此进入农作物组织中。神和神化物一般可通过水、大气和食物等途径进入人体，造成危害。元素神的毒性极低，神化物均有毒性，三价神化合物比其他神化合物毒性更强。神和它的化合物是常见的环境污染物。地壳中神的丰度约为1.8ppm，岩石和土壤中神的含量从小于1ppm至几百ppm。地面水的含神量差异极大。神的主要矿物有神硫铁矿、雄黄、雌黄和神石等 ，但多伴生于铜、铅、锌等的硫化物矿中。各类煤中神含量为3〜45ppm，在原油中小于1ppm。因此金属冶炼和燃料燃烧会把神排入环境。神主要用于农药，少量用于有色玻璃、半导体和金属合金的制造。神不是人体的必需元素，但是由于所处环境中含有神而成为人和动、植物的构成元素。全球每年从岩石风化的神为 6000〜9000吨，从河流输往海洋的神为19000吨；神开采量为47000吨，因燃烧进入大气的为1500吨；人为活动加入循环的量大于天然的量。2污染种类对大气的污染大气中神含量为1.5〜53微克/米3。砷的污染除岩石风化、火山爆发等自然原因外，主要来自工业部门。 1974年S.米勒姆和T.斯特朗测定距某炼铜厂不同距离的飘尘中神含量：3.2〜3.8公里处为70ppm,不足0.6公里处为1300ppm。当地人的头发和尿中均检出高浓度的神。含神农药生产和神的提炼也会造成局部地区大气的神污染。对水的污染地面水中含神量因水源和地理条件不同而有很大差异。据 H.J.M.鲍恩估算，淡水为0.2〜230微克/升，平均为0.5微克/升；海水为3.7微克/升。海洋中溶解的神的形态主要是砷酸氢根和以甲基肿为主的有机神化物。在海洋和土壤中，细菌可使神甲基化成为甲基肿或二甲基肿。采矿和冶炼的废渣 ，冶金、化工、农药、染料和制革等部门的工业废水，地热发电厂的废水，均含有神。美国 W.H.杜鲁姆等于1971年取河川、湖泊水样727件，其中79%含神量不足10微克/升，21%大于10微克/升，总样品中有2%大于50微克/升，最高的达1100微克/升。J.E.萨巴德尔和R.C.阿克斯特曼在1975年报道了新西兰的地热发电厂废水中含有较多的神，废水排入河流，河水神浓度高达0.25ppm。被神污染的水无色，无味，透明度不变，可降低生化需氧量。污水中神浓度如大于 1毫克/升,会影响污水净化工程的净化效率。神化合物在水中相当稳定，但如水温升高，沉积于河底的神化合物会产生重新溶解的现象。神对水生生物毒性很大。对土壤的污染天然存在含高浓度神的土壤很少，一般每公斤土壤中含神约为 6毫克。被污染土壤中的神来自含神农药的施用，矿山、工厂含神废水的排放以及燃煤、冶炼排出的含神飘尘的降落。 J.S.琼斯等人分析美国果园土壤，喷洒神酸铅的神含量为18〜144ppm，未喷洒的为3〜14ppm。牛因吃了喷洒这种农药的庄稼而死亡的事故多次发生。神可以在土壤中积累并由此进入农作物的组织之中，神对农作物产生毒害作用的最低浓度为 3毫克/升。3危害情况2004年12月15日，世界卫生组织官员公布，全球至少有5000多万人口正面临着地方性神中毒的威胁，其中，大多数为亚洲国家，而中国正是受神中毒危害最为严重的国家之一。有专家分析，市场上的部分食物可能存在严重的神超标问题。神污染正向人们步步逼近，严重威胁着人们的健康和生命安全。在太原召开的改善水质减轻神中毒危害国际研讨会上，这一数据的公布，立刻在社会各界引起了强烈的反响。近年来，有关重金属污染的话题在环境保护中急剧升温。中国科学院地理科学与资源研究所进行的初步调查显示，治理重金属污染，尤其是神污染，近乎到了刻不容缓的地步。“我国的很多省市都存在着不同程度的神污染情况，北京也不例外，北京的神污染可能比目前所了解的情况更为严重。”中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心主任、博士生导师、国家杰出青年基金获得者陈同斌研究员说。北京部分农产品，神含量已近临界值。关于“神中毒”，用中国卫生部疾控司改水处处长刘家义在此次国际研讨会上的话来说，就是“有剧毒的砒霜”。如果饮用水、空气、食物中的含神量超标，就有可能引发神中毒。“北京的个别区域也存在神中毒问题，部分农产品的神含量已经接近临界值。”陈同斌说。土壤中的重金属污染致使许多地方的作物减产。神在土壤中累积病由此进入农作物组织中。神对农作物产生毒害作用最低浓度为3mg/L，对水生生物的毒性亦很大。神和神化物一般可通过水、大气和食物等途径进入人体，造成危害。元素神的毒性极低，神化物均有毒性，三价神化合物比其他神化合物毒性更强。神污染中毒事件（急性神中毒）或倒置的公害病（慢性神中毒）已屡见不鲜。在英国曼彻斯特因啤酒中添加含神的糖，造成 6000人中毒和71人死亡。日本森永奶粉公司，因使用含神中和剂，引起 12100多人中毒，130人因脑麻痹而死亡。典型的慢性神中毒在日本宫崎县吕久神矿附近，因土壤中含神量高达300〜838mg/kg，致使该地区小学生慢性中毒。日本岛根县谷铜矿山居民也有慢性中毒患者。我国规定居民区大气神的日平均浓度为 3Mg/m3，饮用水中神最高容许浓度为0.04mg/L，地表水包括渔业用水为0.04mg/L。孟加拉国的神污染更是被世界卫生组织称为“历史上一国人口遭遇到的最大的群体中毒事件”。据 2009年11月报道，孟加拉国可能有两百万人集体神中毒，且已经造成多人丧命，未来将有更多人因此失去生命，堪称人类史上最大的中毒案。孟加拉国挖掘许多池塘作为养殖鱼类与储水灌溉用，科学家发现，这些池塘是居民集体神中毒的罪魁祸首。研究指出，祸首就是数万个人工池塘。孟加拉国当局挖掘这些池塘，并以挖出的泥土防洪。科学家很早即知，这些神来自孟加拉国全境、数百万个以低科技挖掘的“管状深井”的井水。讽刺的是，这些井多数是靠国际援助机关开凿而成。据孟加拉国政府估计，大约有三千万人饮用含神量超过 50ug/L的水源。但是，如果按世卫组织推荐的10ug/L的临时标准计算，则这一数据将超过七千万。政府根据 2001年的实地调查结果估计，每10万口管井中大约有40%-50%受到神污染。有些乡镇的这一数据甚至高达80%-100%。现在的问题是，原本未受污染的一些管井仍在不断遭受污染。[1]孟加拉国神浓度最高的井水约有50年历史，同时神这种有机碳一旦经过微生物新陈代谢，会让神从沉积物释放出来，且很快就能从地表渗入地底。美国麻省理工学院哈维领导的研究团队在蒙西甘吉区研究 15.5平方公里内的地面与地下水流动模式，并以天然示踪剂与3D计算机模型追踪来自稻田与池塘的水，测量这两处的有机碳将神从泥土与沉积物释放出来的能力。刊登在《自然地球科学》的研究建议，“将饮用水井挖得比池塘还要深，或是在稻田挖浅井，即能减轻问题的严重性。”在孟加拉，几乎所有人都知道很多管井受到了污染，但他们仍然继续饮用这些井水。政府官员无奈地说：“早些时候，在确定一口管井受到神污染后，我们会在它涂周围涂上红色，并告诉人们不要饮用，但并未对它进行封锁。后来，由于没有其他水源，人们只好又开始饮用。此外，由于神无色无味，而且不会引起象发烧或疼痛那样的急性症状，所以人们一一尤其是儿童一一仍然继续饮用。” [1]2010年，医学期刊《柳叶刀》报告称，孟加拉国 7700万人因饮用水被神污染而面临危险。过去十年间，研究人员对孟加拉国首都达卡Araihazar区近1.2万人的跟踪调查发现，20%以上的死亡者似乎都是由被神污染的井水引起的。据估计，由于20世纪70年代一次灾难性运动的误导，孟加拉国有 3500万至7700万的人口已经逐渐受到神污染的水的侵害。当时，为了给村民提供清洁无菌的生活用水，该地区开挖了数百万口管井。许多管井的底部不慎探进土壤表层，而土壤表层中天然产生的神含量非常高。4防治措施防止污染的措施防治神污染应该狠抓源头，从污染源抓起。1、 加强环境监测，建立重点地区空气、水等流体中的神污染预报机制，同时加强重点地区的土壤中神的监测，解决好高神地区人畜用水及农业灌溉用水问题；2、 加强含神矿藏及其冶炼过程的管理，取缔土法炼神的工厂，冶炼神的工厂和其它冶金工