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99/04/06 瀏覽次數 26414
重金屬對健康的危害

重金屬,顧名思義就是很重的金屬,那是多重呢?水的密度是 1 公克/立方公分,當金屬密度超過 5 公克/立方公分時,就稱作重金屬。臺灣法規所管制的土壤重金屬共有 8 種,分別是鎘、鉻、銅、汞、鎳、鉛、鋅和砷。人體內如果累積太多的重金屬,可能會導致一些大家耳熟能詳的疾病,例如痛痛病、烏腳病、水俁病等。這 8 種重金屬的危害性分別敘述如下。

鎘(Cadmium, Cd) 鎘是有劇毒的銀白色固體,土壤中的鎘非常容易被植物吸收,過量的鎘會使植物葉片變小或枯死。人體吸收過量的鎘會導致高血壓和腎臟病,並造成睪丸組織及紅血球的傷害,使人類或動物罹患前列腺癌、腎癌、睪丸癌等,也會導致胎兒畸形。

1950 年代,日本富山縣有一千多人罹患了一種怪病,患者的骨骼和關節變形,出現劇烈疼痛,其中有一百人左右因此死亡。經過十幾年的調查,終於在 1968 年確定是附近工廠排放出含鎘的廢水汙染了水田,當地農民長期食用被鎘汙染的稻米後,就得到這種舉世皆知的「痛痛病」。「痛痛病」沒有根治的方法,醫生只能以藥物減輕疼痛,患者一輩子都無法逃脫疼痛的糾纏。

1983 年,桃園縣觀音鄉大潭村的高銀化工廠排出含鎘廢水汙染了灌溉溝渠。隔年,附近的蘆竹鄉中福村也發現因基力化工廠汙染農田而產生鎘米,這就是臺灣的「鎘米事件」。

鉻(Chromium, Cr) 鉻是灰色的固體,對人體而言,鉻是一種必要的微量元素,可以降低血液中過高的葡萄糖,抑制糖尿病。但過量攝取六價鉻,有致癌的風險,急性可能使腎管狀細胞死亡,慢性可能使組織壞死或引發呼吸道癌。

銅(Copper, Cu) 銅是具紅色光澤的固體,若食入過多可能出現肝腫大、肝疼痛、黃疸等現象。銅是植物生長的必需微量元素之一,但高量銅會抑制植物對其他必需元素的吸收,植物因而變黃和生長緩慢。在農業上,銅溶液普遍做為殺菌劑或殺藻劑,例如在葡萄園常會噴灑「波爾多」,「波爾多」液就是一種含銅的殺菌劑。

汞(Mercury, Hg) 汞是有劇毒的銀白色液體,俗稱水銀,若經由皮膚吸收可能會危害神經系統,即所謂的「水俁病」,這種疾病是由於 1953 年在日本熊本縣水俁灣附近首先發現而得名。患者會出現驚嚇、兩眼斜視、吞嚥困難、抽搐、嘴巴張開卻不能說話等現象,有的小孩則會瞇著眼睛發出狂笑,症狀嚴重的會出現顫抖、精神不穩定、喪失記憶、肌肉衰弱、痙攣、麻痺等現象,並且很快就死亡。

鎳(Nickel, Ni) 鎳是銀灰色的固體,會刺激呼吸道,引起咳嗽和呼吸急促,長期會導致肺癌和鼻竇癌。鎳粉塵會刺激眼睛和皮膚,長期和皮膚接觸可能造成過敏發紅。植物受鎳毒害的症狀是生長遲緩,葉片出現黃化的現象,嚴重時根部生長會受到阻礙,莖葉呈現斑點而壞死。

鉛(Lead, Pb) 鉛是青白色、銀色或灰色固體,曾被報導會影響植物的光合作用、呼吸作用及作物產量。長期暴露在含鉛環境中的人,會出現食欲不振、噁心、口腔有金屬味、便祕、焦慮、貧血、疲倦、失眠、頭痛、神經過敏、口齒不清、胃痛、肌肉和關節疼痛等症狀。

鋅(Zinc, Zn) 鋅是具有藍白色光澤的固體,會刺激鼻子、喉嚨及眼睛,並使皮膚乾燥。吞食大量鋅粉可能造成胃炎和嘔吐,主要症狀是出汗、發抖、頭痛、發燒、口渴、肌肉酸痛、嘔吐、疲倦、咳嗽、流淚、眨眼、酸痛、皮膚乾燥等。

砷(砒霜,Arsenic, As) 砷是灰黑色的固體,過多的砷會抑制植物的生長,尤其根部最為明顯。砷是致癌物質,主要引發的症狀包含咳嗽、胸痛、角膜炎、眼皮浮腫、反胃、嘔吐、腹痛、痢疾、心律不整。台灣南部沿海某些地區居民發生「烏腳病」事件,主要和飲水中砷含量過高有關。發病初期患部因末梢血管栓塞、血流量減少,致使患部皮膚變為蒼白,然後變為紫紅色,最後變成黑色。在患病期間會出現發麻、發冷等症狀,最後產生潰爛、壞疽。

「烏腳病」最可怕的症狀是當患肢自動脫落或被切除後,仍會繼續惡化。很多病人發病初期症狀出現在腳趾,腳趾截肢後小腿又開始發病,小腿截肢後大腿又會出現病徵。如此接二連三地進行截肢,使病人身心都遭重創。烏腳病所產生的疼痛非常劇烈,往往使病人疼痛難忍,無法成眠,有些病人因無法忍受肉體的痛苦及精神上的折磨而厭世尋短。

重金屬從哪裡來

由於重金屬會對人體健康造成不良影響,因此了解重金屬從哪裡來,除了可以避免接觸這些汙染物外,更可以進一步採用適當的方式,減少重金屬在環境中的累積。

國外許多礦區附近會出現重金屬汙染,這些礦區的採礦活動會使重金屬飛散在空氣中造成土壤汙染。在使用含鉛汽油的年代,汽機車等交通工具所排放的廢氣會把鉛排放到空氣中,造成鉛在空氣中散布,如路旁種植一些可以食用的作物,鉛可能會累積在作物的葉片上,如果這些作物在食用之前清洗不完全,鉛就會進入人體中累積。

農業上會施用肥料增加作物的產量,或噴灑殺蟲劑、除草劑控制病害、蟲害和雜草,但這些藥劑可能含有各種不同種類的重金屬,過度使用會使重金屬累積在作物葉片上,下雨則把這些重金屬洗到土壤中,造成土壤重金屬含量增加。

銅和鋅是動植物生長的必需元素,飼養豬隻和家禽常會在飼料中添加銅和鋅,以促進這些動物的生長。若銅或鋅的添加量過高,或把沒有經過處理的糞便和尿液排放到環境中,會造成環境中銅或鋅的濃度增加。廢水的處理過程可以把水中的重金屬轉移到汙泥中,但這些汙泥若沒有妥善處理,也會導致重金屬進入環境而累積。

另一種最常見的重金屬來源是由水而來,工業廢水的非法排放,導致土壤和地下水受到汙染。臺灣許多地方的工廠會把廢水直接排入附近的排水溝,農民引用排水溝的水灌溉,水中的重金屬就直接進入農田的土壤中累積,導致許多農地受到重金屬汙染,尤其是需要許多灌溉水的水稻田情形最為嚴重。

農地的重金屬汙染

臺灣農地總面積大約是 85 萬公頃,約占土地總面積的 25%,受到重金屬汙染的農地占 0.05%,面積約 400 公頃。在這 400 公頃受重金屬汙染的農地中,主要的重金屬是鎳、銅、鉻及鋅。如果以行政區域來看,彰化縣受汙染農地面積約有 230 公頃,約占 60%;桃園縣受汙染農地面積 65 公頃,約占 20%;新竹市受汙染農地面積 36 公頃,約占 10%。

土壤受到重金屬汙染的原因,大多和用受汙染的水灌溉有關,如在這些受到汙染的農地中種植水稻,就容易發生種植出來的稻米鎘含量過高的問題,也就是「鎘米」。一旦發生鎘米問題,依照目前的法令,水稻田必須馬上休耕,政府機關會立即銷毀這些稻米,以避免「鎘米」流入市面。

處理汙染土壤的方法

如果土壤中重金屬的含量極高,可以直接把這些汙染的土壤開挖移走,再用乾淨的土壤回填。若是重金屬的含量比法規標準略高,則可以利用稀釋的原理,把表面土壤和較深的土壤混合,使整個土壤的重金屬含量降低,就如同較濃稠的果汁加水稀釋一般。但混合僅是降低含量,重金屬仍然存在於土壤中,重金屬的總質量並沒有改變。

另外一種處理方式是使受重金屬汙染的土壤經過稀酸清洗,把原本在土壤中的重金屬帶走,再用處理後的土壤回填。但這樣的處理方式可能會使土壤變成酸性,由於大部分的植物無法在酸性土壤中生長,經過酸清洗過後的土壤可能因此不適合繼續種植作物,必須再添加石灰提高酸鹼度,或添加肥料增加土壤養分。

臺北縣市、桃園縣、新竹市、苗栗縣、臺中縣市、彰化縣、南投縣、臺南縣市、高雄縣等縣市都執行過農地汙染改善工作,主要是採用把表面土壤和較深的土壤混合的方式來降低重金屬含量,處理面積約為 240 公頃,採酸清洗處理的面積較少,僅約 27 公頃。處理這些受到重金屬汙染的土壤,所花費的費用約 3 億元,平均每處理一公頃受重金屬汙染的土壤,所需的費用就高達新臺幣 110 萬元左右,「寸土寸金」用來形容處理重金屬汙染的土壤,似乎相當貼切。

以植物處理受汙染的土壤

田野中,常常可以看到休耕的稻田仍然有一大片的波斯菊或油菜花海。這些植物藉由根部吸收土壤裡的養分,再把根部吸收的養分輸送到植物各部位。不僅僅是養分,植物根部也會把一些汙染物吸收到體內,因此可以利用這個特性,把植物種植在受重金屬汙染土壤中,藉由根部吸收土壤中的重金屬。所吸收的重金屬被轉移到葉或莖中,再利用收割植物的葉或莖,達到移除土壤重金屬的目的。由於植物的根部會抓住土壤,這些受到汙染的土壤也不會因風吹或下雨而流失,可以避免重金屬汙染的範圍擴大。

適合種植在受重金屬汙染土壤中的植物,除了必須可以忍受重金屬的毒害,本身不會死亡或生長不良之外,植物體必須有龐大的根部,可以累積高含量的重金屬;可以快速地生長;較大型的植物可以移掉較多的重金屬。能累積高含量重金屬的植物種類相當多,一般常以「超級累積植物」來稱呼。到 2000 年為止,在世界各地所發現的超級累積植物約有四百多種。

假如這些植物的作用主要是穩定土壤,避免重金屬移動或土壤流失,植物必須有龐大的根系可以使重金屬汙染的土壤保持在原地。它們本身必須可以抵抗重金屬的毒害,而且重金屬不會在植物體中累積,或僅累積在植物根部而不往植物的地上部傳輸。經由植物對土壤重金屬的穩定效果,可以把重金屬留在土壤中,避免因大雨而使重金屬移動,造成汙染的範圍擴大。

要把受到重金屬汙染的土壤恢復到乾淨的程度,需要花費大量金錢,而費用大部分都用在開挖、運送土壤等,如果受汙染的土地面積十分廣闊,處理所需費用更是難以估計。由於植物可以直接種植在受汙染的土地上,不需要挖開或搬運土壤,因此利用植物處理受重金屬汙染的土壤,最大的優點是費用低廉,可以處理大面積的土地。根據估計,以植物處理每公噸受重金屬汙染所需的費用約在新臺幣 500 元以下,但如以其他方式處理每公噸受重金屬汙染的土壤,所需的費用約在新臺幣 5 千至 5 萬元之間。

這種技術不會影響土壤的性質,因此處理後的土壤可以繼續耕種,民眾的接受度高。若是累積在植物中的元素是其他動植物所需的,這些收割後的植物經過適當處理後,可以進一步再施用在土壤中,或用來餵食動物。

但是這些可以在汙染區生長的植物,通常生長十分緩慢,而且較一般植物矮小,若要靠這些植物把土壤中的重金屬移除,使土壤恢復到乾淨的程度,所需的時間通常較長,可能需要數年、數十年甚至數百年的時間。儘管有這些限制,這個技術仍廣泛地被開發與研究,以增加實用性。

由於化石能源有限,對於依賴能源進口的臺灣來說,替代能源或生質能源的開發與應用更顯得重要。臺灣受重金屬汙染的土地必須休耕,如果可以在休耕的受重金屬汙染的土地中種植能源作物,不但能達到汙染土地再利用的目的,更可以減少溫室氣體的排放。但這些能源作物種植在受重金屬汙染的土壤後,所生產的生質能源會不會含有重金屬,使用後是否會造成空氣汙染,則是在應用上必須注意的。
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