地球岩石圈内铅的丰度为16ppm。土壤中含铅量一般为16ppm左右,已耕作的土地的含铅量约为300ppm。由于铅早已被炼制出来并制成用品,因此铅对环境的污染已相当广泛。目前,由于把四乙基铅用作汽油的防爆剂,因而使大气里含有不少铅。土壤中的铅除天然本底外可能是由含铅的飘尘的降落,含铅的油漆等途径来的。
土壤中水溶性铅的浓度同样也受到土壤氧化还原电位和pH值的制约。水溶性铅的浓度随氧化还原电位和pH值的增大而逐渐减少。造成这种现象的原因是多方面的,但是以氢氧化铅Pb(OH)2和碳酸铅PbCO3形态而出现的铅沉淀,可能是支配土壤溶液中铅浓度的一个重要因素。
土壤的氧化还原电位不仅影响水溶性铅的溶度,而且还影响着植物对铅的吸收能力。例如,水稻对铅的总吸收量随着氧化还原电位和pH值的增加而相应地减少。
随着氧化还原电位和pH值的增加,水稻的根对铅的吸收也相应地减少。但是,当观察土壤的pH值对水稻幼苗中铅积累的作用时,发现pH值由8顺序降低到5时,水稻幼苗的铅积累相应地逐渐增加。因此,在酸性的土壤条件下,更有利于铅向水稻幼苗的迁移。据测定表明,土壤中含铅量为41ppm时,生长在其上的植物根部含铅量约为42ppm,茎叶含铅量约为6ppm。植物生长的速度越快,其茎叶的含铅量就会越少。
由上可以看出,如果能采取有效的农业技术措施,合理地调整土壤环境的氧化还原电位与酸度,就有可能影响铅在土壤环境中的行为,有可能减少植物对铅的吸收。
在天然水体中,铅的含量一般都比较低,其浓度约为0.001~0.01ppm,海水中的含铅量约在0.01ppm以下,河水中约为0.005ppm。
铅同其他重金属元素一样,也在水体中发生溶解和络合作用,吸附和沉淀作用。
铅化物在水体中的吸附作用,受水环境的pH值的制约。例如,胶体颗粒物三氧化二铝和二氧化硅能有效地吸附水体中的铅化物。但是,当水体的pH值逐步降低时,三氧化二铝和二氧化硅对铅的吸附作用却呈现出负吸附现象,这时铅被脱附,即从固体吸附物上解脱而释放到水体中。与此相反,当水体pH值较高时,则铅就被这些氧化物所吸附。
水环境的氧化还原特性对铅在水体中的状态有重要影响。一般天然水体并不完全处于氧化还原的平衡状态。在港湾和湖泊的水体中,与大气相接触的表层水,沉积物界面处的底层水,这两种水层的氧化还原电位有着显著的差异,并表现出较大的氧化还原电位梯度,同时,氧化还原还与水体的物理扩散因素及水生生物的扩散情况有关。在大多数水生环境中,正二价态的铅(Pb2+)是铅的稳定氧化状态。随着水环境氧化还原电位的pH值的变化,对铅离子状态没有多大影响,但影响铅化物的其他阴离子基团。
铅及其化合物对人体的毒性与铅化物在体液中的溶解度有关。铅化物的溶解度越大,就越容易被吸收,同时铅化物的粒径越小,也越易于吸收,因而对人体的毒性也就越大。
铅是目前最为广泛的污染元素,它可经吸入以及饮水和食物摄入人体。铅及其化合物对人体很多系统都有毒性作用,最突出的是对造血系统、神经系统以及肾脏的毒害。
铅对造血系统的作用主要是抑制血红素合成和溶血,由此造成贫血;铅对神经系统的毒作用主要累及大脑、小脑,也侵犯脊髓和周围神经,神经细胞损伤以小脑皮质为重,这种损伤的机理还不十分清楚;铅对肾的影响可见可逆性近曲小管功能失调,对小有机分子再吸收障碍等。此外,铅还可能导致血管痉挛等病变,诸如腹绞痛、铅中毒性脑病、神经麻痹等,都可能是由血管痉挛引起的。
目前,环境中的铅污染日益严重。越来越多的证据表明:慢性而长期地吸入铅,可引起一系列生理病理变化。即使摄入的铅的剂量不足以产生典型的临床症状,但对机体也有损害作用。如增加机体对感染的易感性,影响生殖与发育,造成女人的死胎、流产、早产、畸形以及婴儿精神痴呆等。
铅的最严重的危害可能是对儿童的慢性毒害作用。尤其重要的是儿童的大脑对铅损害的敏感性要比成人高得多。据调查,铅污染导致儿童智力低下,心理异常,学习成绩下降以及一些行为上的障碍。这个问题已引起广泛的社会注意。
考古学家曾发现,古罗马贵族的尸体上常有硫化铅的黑斑。经考证,原来古罗马贵族曾用铅做自来水管,水中溶解的氧与铅起化学反应,生成微溶于水的氢氧化铅。铅经饮食被摄入人体后,就取代骨中的钙而积存在骨骼中。人死后,尸体腐烂产生的硫化氢与骨骼中的铅形成硫化铅。在古罗马,贵族方可享用铅制品,如铅制器皿、妇女装饰品、加铅丹(Pb2O4)的葡萄酱等,这就使古罗马贵族受到铅的毒害。铅中毒除引起神经损害外,还会引起畸胎、流产和不育,即使婴儿长大,也是低能儿。由于铅的毒害,古罗马贵族的出生率低。有人认为,这对古罗马帝国的衰落有一定影响。据报道,蓄电池厂工人接触中等剂量铅蒸气一个月,发现细胞染色体断裂的畸变率增加。因此,铅的广泛污染确实值得注意。