淺析水體重金屬污染的危害及對(duì)策

仇藝

【摘 要】水是人類賴以生存的基本物質(zhì)，如何有效的對(duì)水體中過量的重金屬的進(jìn)行科學(xué)的治理，成為了當(dāng)今環(huán)境保護(hù)工作者研究的熱點(diǎn)問題和十分緊迫需要解決的任務(wù)。分析了水體重金屬污染的危害，提出了水體重金屬污染的治理對(duì)策，以期尋求更加安全和經(jīng)濟(jì)的方法來處理重金屬水體，以減少或消除重金屬在環(huán)境中的積累，具有重大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義。

【關(guān)鍵詞】水體；重金屬；污染；危害；對(duì)策

水是人類賴以生存的基本物質(zhì)，是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)水資源的需求量也越來越大，但同時(shí)水資源的污染問題也日益嚴(yán)重，重金屬污染已成為一種常見的水污染。水體重金屬污染來源廣泛，主要來自電鍍業(yè)、機(jī)械加工業(yè)、礦山開采業(yè)、鋼鐵業(yè)、造紙業(yè)、有色金屬冶煉業(yè)等工業(yè)活動(dòng)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活垃圾等排放的水體。所謂重金屬污染，一般是指比重大于4或5的金屬，如汞（Hg）、鉛（Ph）、鐵（Fe）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、砷（As）、銅（Cu）、鈷（Co）、鎳（Ni）等金屬通過各種途徑進(jìn)入到環(huán)境中，對(duì)環(huán)境造成危害[1]。隨著人們對(duì)環(huán)境、健康的日益重視，面對(duì)日益短缺的水資源，保護(hù)水環(huán)境、防止水污染、治理水污染已經(jīng)成為全人類達(dá)成的共識(shí)。因此，如何對(duì)水體中過量的重金屬進(jìn)行科學(xué)、有效的治理，成為了當(dāng)今環(huán)境保護(hù)工作者研究的熱點(diǎn)問題和十分緊迫需要解決的任務(wù)。筆者現(xiàn)結(jié)合多年的工作實(shí)踐，將水體重金屬污染的危害及對(duì)策分析介紹如下，以期尋求更加安全和經(jīng)濟(jì)的方法來處理水體重金屬污染問題，以減少或消除重金屬在環(huán)境中的積累，具有重大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義。

1.水體重金屬污染的危害

重金屬是典型的無機(jī)有毒物質(zhì)，在水體中不能被微生物降解，只能以不同的價(jià)態(tài)在水、底質(zhì)和生物之間遷移轉(zhuǎn)化（某些重金屬在微生物的作用下可轉(zhuǎn)化為金屬有機(jī)化合物，產(chǎn)生更大的毒性），發(fā)生分散和富集作用，當(dāng)它們?cè)谒w中積累到一定的限度時(shí)，就會(huì)對(duì)水體一水生植物一水生動(dòng)物系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害，并可能通過食物鏈影響到人類的自身健康[2]。重金屬污染具有高毒性、持久性、難降解性等特點(diǎn)，即使?jié)舛群苄?，也可能造成危害，?dāng)生物體內(nèi)重金屬積累到一定程度后就會(huì)出現(xiàn)受害癥狀，導(dǎo)致生理受阻、發(fā)育停滯，甚至死亡。重金屬對(duì)人體健康的危害是多方面、多層次的，其毒理作用主要表現(xiàn)在影響胎兒正常發(fā)育、造成生殖障礙、降低人體素質(zhì)等。秦俊法[3]等研究表明，水體鉻污染不僅可引起水生生態(tài)變化，嚴(yán)重的水污染使水生生物死亡，輕度的水污染也影響生物的生長，而且可引起人體腎、肺、肝、骨和生殖效應(yīng)以及癌癥。

2.水體重金屬污染的治理對(duì)策

傳統(tǒng)的重金屬水體處理技術(shù)包括化學(xué)沉淀法、絮凝沉淀法、氧化還原法、碳吸收法、離子交換法、蒸發(fā)法、膜處理法等，然而這些傳統(tǒng)技術(shù)都存在一定程度的局限性，普遍存在著處理效率低、運(yùn)行條件嚴(yán)、處理費(fèi)用高以及會(huì)產(chǎn)生二次污泥污染等問題，因此開發(fā)和研究水體重金屬污染高效、實(shí)用的處理方法是當(dāng)前治理水體重金屬污染的關(guān)鍵所在。筆者現(xiàn)將3種新型處理技術(shù)介紹如下：

2.1藻類生物吸附法

藻類的細(xì)胞壁由多糖、蛋白質(zhì)和脂類組成，具有較大的表面積和粘性，帶一定的負(fù)電荷，可提供氨基、酰氨基、羰基、醛基、羥基、硫醇、硫醚、咪唑、磷酸根和硫酸根等官能團(tuán)與金屬離子結(jié)合，對(duì)許多金屬具有較強(qiáng)的富集能力。利用藻類吸附回收重金屬離子的技術(shù)是目前國內(nèi)外研究較多的一種處理水體重金屬元素污染的新方法，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。應(yīng)用藻類生物吸附法處理重金屬水體具有應(yīng)用范圍廣泛、高效實(shí)用、經(jīng)濟(jì)簡便、高選擇性、吸附劑易、成本低、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)。并且即使在低濃度下重金屬可以被選擇性的去除，可對(duì)特定金屬進(jìn)行選擇性去除。藻類吸附機(jī)理主要包括離子交換、表面絡(luò)合反應(yīng)和特殊基團(tuán)的靜電吸附等。

陳志勇[4]等用多細(xì)胞藻海帶處理含Cu2+、Ni2+水體，結(jié)果表明在適宜的條件下，海帶對(duì)Cu2+、Ni2+的去除率分別為95.17%、97.23%。Mohamed[5]等研究發(fā)現(xiàn)，死亡藍(lán)藻比活體對(duì)Cd2+和Mn2+的吸附量更高。王憲[6]等研究發(fā)現(xiàn)，褐藻Au2+、Ag+、Cu2+、Ni2+的吸附能力強(qiáng)。

2.2電化學(xué)法

電化學(xué)法是近年發(fā)展起來的頗具競爭力的重金屬水體處理方法，被稱為清潔處理法，備受國內(nèi)外關(guān)注。所謂電化學(xué)法是是指應(yīng)用電解的基本原理，使水體中重金屬離子在陽極和陰極上分別發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使重金屬富集，從而去除水體中重金屬，并且可以回收利用，具有處理效果好、運(yùn)行成本低、產(chǎn)生污泥量少、自動(dòng)化程度高、易于操作管理和能同時(shí)去除多種污染物等優(yōu)點(diǎn)。電化學(xué)法是集氧化還原、分解和沉淀為一體的處理方法，包括電凝聚、電氣浮、電解氧化和還原等多種凈化過程。用的電化學(xué)處理工藝有電凝聚法、磁電解法、電滲析法、電還原法、內(nèi)電解法、絡(luò)合一超濾一電解集成技術(shù)等[7]。

2.3農(nóng)業(yè)廢棄物吸附法

采用農(nóng)業(yè)廢棄物吸附去除水體中重金屬離子，既有原料價(jià)廉易得、工業(yè)操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，而且可解決廢水廢渣的環(huán)境污染以及回收再利用的問題，達(dá)到以廢治廢的目的，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義，近年來，各種農(nóng)業(yè)廢棄物對(duì)水體中重金屬離子的去除效果得到了廣泛的研究。目前，國內(nèi)外研究使用的農(nóng)業(yè)廢棄物主要有稻殼、麥麩、甘蔗渣、鋸屑、堅(jiān)果殼、棉籽殼、廢茶葉、玉米芯、甘蔗渣干等，這些物質(zhì)具有巰基、氨基、酰胺基、鄰醌和羥基等各種官能團(tuán)，這些官能團(tuán)對(duì)重金屬離子都具有很強(qiáng)的親和力。如Faraizadeh[8]等利用麥麩和黑米殼等谷物類農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)它們?cè)谒w對(duì)Pb存在很強(qiáng)的吸附性。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]陳志勇，李德周，孫俊永，李寧等.多細(xì)胞藻海帶對(duì)Cu2+、Ni2+的吸附性能研究[J].信陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，16（4）：413-415.

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[6]王憲，何園，鄭盛華.褐藻對(duì)電鍍水體中Au2+、Ag+、Cu2+、Ni2+生物吸附-解吸作用[J].華僑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，29（1）：22-25.

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[8]Farajzadeh，M.A.，Monji，A.B.Adsorption characteristics of wheat bran towards heavy metal cations[J].Sep.Purif.Techno1.，2004，38：197-207.