陆地环境监测

 

一、元素定义
中文名称:锌
外文名称:Zinc
别名:亚铅粉
化学式:Zn
相对原子质量:65.39
化学品类别:金属单质
管制类型:粉状管制
二、元素简介
1、理化性质
锌是一种化学元素,它的化学符号是Zn,它的原子序数是30,是一种浅灰色的过渡金属。锌(Zinc)是第四"常见"的金属,仅次于铁、铝及铜,不过地壳含量最丰富的元素前几名分别是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁。外观呈现银白色,在现代工业中对于电池制造上有不可磨灭的地位,为一相当重要的金属。
锌是一种蓝白色金属。密度为7.14克/立方厘米,熔点为419.5℃。在室温下,性较脆;100~150℃时,变软;超过200℃后,又变脆。锌的化学性质活泼,在常温下的空气中,表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜,可阻止进一步氧化。当温度达到225℃后,锌氧化激烈。燃烧时,发出蓝绿色火焰。锌易溶于酸,也易从溶液中置换金、银、铜等。锌在自然界中,多以硫化物状态存在。主要含锌矿物是闪锌矿。也有少量氧化矿,如菱锌矿,如菱锌矿和异极矿。
2、来源与用途
   锌的单一锌矿较少,锌矿资源主要是铅锌矿。中国铅锌矿资源比较丰富,全国除上海、天津、香港外,均有铅锌矿产出。产地有700多处,保有铅总储量3572万吨,居世界第4位;锌储量9384万吨,居世界第4位。
锌主要用于钢铁、冶金、机械、电气、化工、轻工、军事和医药等领域。世界上锌的全部消费中大约有一半用于镀锌,约10%用于黄铜和青铜,不到10%用于锌基合金,约7.5%用于化学制品,约13%用于制造干电池,以锌饼、锌板形式出现。国际铅锌研究组预测,2004年全球锌消费量会比2003年的985万吨,增长4.8%,2005年将再增长4.3%,预计2005年中国将占世界锌消费总量的四分之一,它的消费增长的部分原因是镀锌钢用量的增长。相比之下,美国可能只占全球锌需求的十分之一。 
三、在环境中的表现形式及存在方式
锌对鱼类和水生动物的毒性比对人和温血动物大很多倍。锌在土壤中富集,会使植物体中也富集而导致食用这种植物的人和动物受害。用含锌污水灌溉农田对农作物特别是小麦影响较大,会造成小麦出苗不齐,分蘖少,植株矮小、叶片萎黄。过量的锌还会使土壤失去活性,细菌数目减少,土壤中的微生物作用减弱。我国规定生活饮水的锌含量不得超过1.0mg/L,工业废水中锌及其化合物的最高排放浓度为5.0mg/L,车间空气中氧化锌的最高容许浓度为5.0mg/L。
1)对大气的污染
金属锌本身无毒,但在焙烧硫化锌矿石、熔锌、冶炼其他含有锌杂质的金属的过程中,以及在铸铜过程中产生的大量氧化锌等金属烟尘,对人有直接的危害。美国在1968年排放到大气中的锌量为159922吨,其中约有30%来自锌的冶炼加工,30%以上来自钢铁生产,18%来自废物的焚烧。其他如橡胶轮胎的磨损以及煤的燃烧也是大气锌污染的原因。
2)对水体的污染
锌不溶于水,但是锌盐如氯化锌、硫酸锌、硝酸锌等,则易溶于水。碳酸锌和氧化锌不溶于水。全世界每年通过河流输入海洋的锌约为 393万吨。由采矿场、选矿厂、合金厂、冶金联合企业、机器制造厂、镀锌厂、仪器仪表厂、有机合成工厂和造纸厂等排放的工业废水中,含有大量锌化合物。在温度为30~50℃的情况下,工业电解液中的锌离子以Zn(H2O)或Zn(H2O)的形式存在。废水中常见的锌的羟基络合物有 Zn(OH)+、Zn(OH)以及Zn(OH)2·H2O,因此废水中锌的浓度为 Zn2+与上述四种络合物之和。氢氧化锌沉淀的最适pH值为 9~10,当pH值升高时,沉淀物将重新溶解。废水中的 Zn2+能用中和法处理的最低浓度极限值为 10-7克离子/升。锌对鱼类和其他水生生物的毒性比对人和温血动物大许多倍。
3)对土壤的污染
土壤中的锌可分为水溶态锌、代换态锌、难溶态锌(矿物中的锌)以及有机态锌。土壤中的锌来自各种成土矿物。风化的锌以 Zn2+形态进入土壤溶液中,也可能成为一价络离子Zn(OH)+、ZnCl+、Zn(NO3)+等,有时则形成氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐和硫化物沉淀。锌离子和含锌络离子参与土壤中的代换反应,常有吸附固定现象。锌在土壤中的富集,必然导致在植物体内的富集,这种富集不仅对植物,而且对食用这种植物的人和动物都有危害。用含锌污水灌溉农田对农作物特别是对小麦生长的影响较大,会造成小麦出苗不齐,分蘖少,植株矮小,叶片发生萎黄。对植物起作用的锌主要是代换态锌。过量的锌还会使土壤酶失去活性,细菌数目减少,土壤中的微生物作用减弱。(陈延钦)