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重金属水污染及治理 

发布时间:2015/06/19

  重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。对水质产生污染的重金属主要有汞、镉、铬、铅、钒和钴等。其中以汞的毒性,镉次之。此外,砷虽然不属于金属,但由于其毒性,故也将其归为重金属污染。水体中重金属污染物的来源十分广泛,最主要的是工矿企业排放的废物和污水。由于这些工厂排放的污染物数量大,分布范围广,因而受污染的区域很大,较难控制,危害严重。重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用,使它们失去活性,也可能在人体的某些器官中富集,如果超过人体所能耐受的限度,会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等,对人体会造成很大的危害,例如,日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染,等公害病,都是由重金属污染引起的。所以重金属污染是水质污染的重点防治对象。

  

  1、重金属污染成因及其特点

  

  1.1重金属污染特点

  

  重金属污染与有机污染物不同,不少有机化合物可以通过微生物降解,使有害性降低或解除。而重金属十分稳定,很难在环境中降解,水中重金属污染物可以通过食物链在生物体内逐步蓄积富集;或者被水中悬浮粒子吸附而沉入水底淤泥中。某些重金属,如无机汞,能够通过微生物转变为毒性更高的金属有机物,例如甲基汞。

  

  1.2重金属污染成因

  

  重金属的污染主要来源工业污染,其次是交通污染和生活垃圾污染,污染源主要有金属矿山、电池厂、仪表厂、颜料厂等。随着污染物的排放,重金属以单质或离子形态进入水体,由于重金属难以降解,通过食物链或者饮水进入生物体内,并在生物体中富集,在一定的部位或者特定的组织器官中达到一定浓度,造成对人体健康的危害。

  

  1.3鉴别方法

  

  含有重金属的废水往往是有色的。因为废水中一般含有铬酸盐、铜盐、铬盐、亚铁盐等等可溶性着色重金属盐以及硫化铜、硫化铁和硫化锆等不溶性着色重金属化合物,所以有色工业废水污染水体后,必然使水体外观发生明显变化。因此,可根据水体颜色变化或加深来判断水源已被严重污染。

  

  2、重金属中毒机理

  

  重金属进入人体,会和人体内的某些酶结合,抑制人体必须的蛋白质的合成,影响人体正常生理活动;或是抑制酶活性,影响人体内离子调节,改变蛋白质的结构,使蛋白质凝固、变形、失去活性;有些重金属还能影响神经系统,抑制和干扰神经系统功能。例如铅能硬气血红蛋白合成的障碍;汞可与蛋白质及酶系统中的巯基结合,抑制其功能,甚至使其失用于红细胞,影响红细胞膜稳定性,导致溶血;汞与体内蛋白结合后可由半抗原成为抗原,引起变态反应,引起肾病综合征。

  

  3、重要重金属污染物

  

  3.1汞

  

  汞是在常温下呈液态的金属,为银白色,易挥发。一般的无机汞盐都难溶于水、碱和稀的酸溶液,无机汞盐主要的价态为+1和+2两种,+1价常见化合物有氯化亚汞,+2价常见化合物有氯化汞。对自然界水体造成危害更大的则是有机汞化合物。由于无机汞化合物在一般情况下不溶于水,所以沉淀在水体的底部或淤泥中,单质的汞或者无机汞化合物被湖底淤泥中的微生物转变为有机汞化合物。重要的有机汞化合物主要有烷基汞、芳基汞和烷氧基-烷基汞。水体中单质汞和汞的化合物主要来源于杀虫剂、化肥、农药。

  

  汞污染公害事件最为严重的是日本水俣病事件。严重的汞污染事件首先导致鱼类、海生植物、海鸟大量死亡,然后猫"跳海自杀",并且出现了具有相似症状的病人,并影响我国沿海地区的人们的日常生活。水俣病事件是由于水俣镇的一家氮肥公司在生产氯乙烯与醋酸乙烯的过程中采用水银催化剂,大量含汞废水排入水中,严重污染了当地的生态环境。

  

  3.2镉

  

  镉是一种具有银白色光泽,柔软、延展性好且耐腐蚀的稀有金属。单质镉无毒,但镉化合物毒性强。含镉污染物主要来自电镀工业、冶金工业、颜料工业、杀虫剂等。

  

  镉是人体不需要的化学元素,随着年龄的增长,镉在人体中越积越多。镉在人体内的危害首先表现在镉会与人体中的某些蛋白质分子结合,降低和抑制许多酶的活性,影响蛋白质和脂肪的消化,引起高血压和心血管疾病。此外,镉中毒还会引起贫血、骨痛病等病症,并造成神经性损伤。这是因为镉对磷有很强的亲和力,可把骨质磷酸钙中的钙置换出来,骨骼缺少钙,自然就会变得疏松、松化,然后发生变形、骨折。此外,镉在人体内主要聚集在人的肾脏、肝脏和骨髓里,由于镉与锌伴生,所以可以置换锌,干扰那些需要锌的酶的功能,是人体得糖尿病、动脉性肾萎缩等疾病。镉对人体的危害不仅取决于镉的浓度,还与其与锌的相对比值有关。

  

  4、中国水环境重金属污染现状

  

  影响水质的重金属元素很多,而水体沉积物中的重金属的含量又受到多种因素的影响。例如,区域水文地质条件、土壤条件、水质酸碱特征、水体氧化特征、工业废水的排放等等。因此,不同水体常常存在不同的重金属污染。江西鄱阳湖地处中国中部,是中国的淡水湖,受江西德兴铜矿开采的影响,目前其沉积物中Pb、Cu、Zn、Cr、Cd、Hg含量均高于正常土壤背景值。其中,以Zn、Pb、Cu、Cr较为严重,这些重金属可以随着水体的活动而稀释出来,造成湖水重金属的含量明显增高。乐安江受德兴铜矿的影响,表层沉积物也受到重金属严重污染,主要超标重金属是Cu、孙、Pb等,沉积物生态风险性指数评价结果表明,乐安江沉积物具有潜在的生态危害性。浙江千岛湖湖底沉积物中,Cd、Hg、Zn的自然富集系数大于正常值的两倍,呈现Cd、Hg、严重污染的迹像。滇池水系也受到重金属污染,主要污染元素为Sn、Pb、Cr、Hg。四川凉山州大桥水库是一座大型综合利用工程,流域内无大中型工矿企业分布,工业污染源极少,监测结果表明,水体中仅铜元素超标,底泥中重金属检出项目较多,含量大体与上游背景值相近,主要是库区地壳矿物质背景条件偏高所致,而人为影响次要。风雨湖位于湖南省吉首市吉首大学新校区内,由于工业和生活污水的排放,大肠菌群已严重超标,但水样重金属离子均未超标。苏州河上海市区段,底泥呈现Cr和Cd污染状态,Cr污染尤为严重。广东省浈水河水体由于铅锌矿区的矿尾砂和矿区废水的排放,沉积物及悬浮物中Pb、Zn、Cd含量较高,并且对下游地区有污染隐患。条子河属于辽河水系,在吉林四平市内受工业和生活污水的污染较严重,底泥中污染的主要重金属为Cr、Pb、Cd、Cu。长江干流地区重金属污染尚不存在超标情况,但在某些支流地区仍存在重金属亏染,有的还比较严重,如江西境内铙河Cd和Pb超标;赣江Cd和Pb超标,靖江六价Cr为主要污染物,长江某些江段即使在丰水期仍有Hg轻度超标。现行的地面水环境质量标准,是以总锌、总镉、总铅的浓度来进行分类的,而造成水体污染的重金属有多种不同形态,并非水体中重金属的所有形态都具有毒性效应,所以对水体重金属化学形态及迁移转化的研究也同样具有非常重要意义。

  

  5、治理

  

  1)化学法:化学沉淀、电解、离子交换等。

  

  2)物理法:膜分离、活性碳和硅胶吸附等。

  

  3)生物法:生物絮凝、生物吸附、植物整治等方法。

  

  采用化学法、物理化学法都将残生污染转移,易造成二次污染,且对于大流域、低浓度的有害重金属污染难以处理。而生物法具有效果好、投资少及运作费用低、易于管理和操作、不产生二次污染等优点,日益受到人们的关注。

  

  6、结论

  

  1)重金属伴随污水排放进入水体,具有难降解、易富集、毒性强的特点。

  

  2)重金属通过食物链、饮水等途径进入人体,并在人体内富集。

  

  3)重金属主要通过破坏生物体内某些酶、蛋白质以及一些必需物质的结构,损伤神经组织危害人体及其他生物体的健康。

  

  4)通过生物法治理重金属水污染是符合当代社会发展的行之有效的手段。