工業(yè)排放廢水中金屬元素與濁度的相關(guān)性分析

陳 燁

蘇州市吳江環(huán)境監(jiān)測站

1 引言

工業(yè)排放的廢水中具有大量的懸浮物質(zhì)、膠狀物質(zhì)等，并且根據(jù)工業(yè)產(chǎn)品的不同會攜帶一定量的金屬元素，存在的形態(tài)也有所差別。廢水中的金屬元素具有較高的絡(luò)合能力和沉淀能力，可以與水體中不同的有機物結(jié)合在一起而形成絡(luò)合物，表現(xiàn)出更加復雜的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，從而對水體的濁度造成一定影響。為此，我們需要探討工業(yè)排放廢水中金屬元素與濁度的相關(guān)性，并以此為基礎(chǔ)有效治理工業(yè)廢水，在滿足工業(yè)生產(chǎn)的前提下，降低工業(yè)排放廢水對水體污染的程度。

2 工業(yè)排放廢水中金屬元素與濁度的相關(guān)性分析實驗

2.1 實驗材料和設(shè)備

實驗樣本選擇某工業(yè)區(qū)內(nèi)排放的廢水，經(jīng)測定廢水中含有多種金屬元素，樣本選取后不需做任何處理，同時要保證廢水在采集過程中沒有摻雜進任何藥劑成分。實驗設(shè)備主要有濁度儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，濁度儀用來測量工業(yè)排放廢水的濁度，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀用來測定工業(yè)排水廢水中的金屬含量。

2.2 實驗操作流程

在采集完工業(yè)排放廢水以后，實驗人員需要將未經(jīng)任何處理的廢水樣本直接放入恒溫容器中進行冷藏保存，恒溫容器的溫度設(shè)置為4℃。實驗采集水樣的總時間為一年，水樣采集間隔為一周，即每個月都需要進行一次工業(yè)排放廢水中的金屬含量測量和濁度測量，并繪制兩者的相關(guān)性曲線。

2.3 實驗結(jié)果

利用上述方式進行的實驗操作，可以準確地分析低溶度金屬元素和高濃度金屬元素與水體濁度的相關(guān)性。通過分析低濃度金屬元素與廢水濁度的相關(guān)性曲線，可以看出金屬元素的含量與水體濁度之間存在著相關(guān)性。高濃度金屬元素與廢水濁度之間也存在著相關(guān)性。由此可見，工業(yè)排放廢水中金屬元素與濁度之間的相關(guān)性較好，可以通過水體濁度指標去反映出工業(yè)排放廢水中的金屬元素含量水平。由實驗結(jié)果可以推斷出工業(yè)排放廢水濁度升高的主要原因是因為廢水中含有大量的金屬元素，金屬元素在與水體中的有機物結(jié)合以后會形成絡(luò)合物，絡(luò)合物屬于大分子物質(zhì)，會導致水體中的沉淀離子釋放到廢水中，從而造成廢水濁度升高。

3 工業(yè)排放廢水中主要的金屬污染

工業(yè)排放廢水中如果金屬元素的含量超標，不但會對水體和周邊的土壤等造成直接污染，并且重金屬元素會隨著自來水管道被輸送到用戶家中，如果金屬離子直接進入人體的話，輕則導致人出現(xiàn)嘔吐、腹痛以及腹瀉等不良反應(yīng)，重則會對人體的肝臟、腎臟以及中樞神經(jīng)等造成不可逆的損傷，影響人體的身體健康。為此，需要對工業(yè)排放廢水中金屬元素的含量進行準確的測量，將其控制在可排放的濃度范圍內(nèi)，進而降低工業(yè)廢水對生態(tài)環(huán)境、人類與動植物的影響。工業(yè)排放廢水中主要的金屬元素包括鉻元素、鎘元素以及銅元素等，工業(yè)排放廢水中金屬元素的種類與我國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展情況有直接關(guān)系，是我國工業(yè)生產(chǎn)類型與技術(shù)發(fā)展決定的，需要做出準確的檢測，以此才能制定有效的應(yīng)對措施。

3.1 含鉻工業(yè)廢水

金屬鉻作為一種重金屬，是工業(yè)廢水中最常見的一種有毒金屬元素，其毒性較高，并以三價鉻和六價鉻的形式存在去自然界中。六價鉻對于人體和動物具有一定的毒害作用，人或者動物在飲用了含有六價鉻的水源后，體內(nèi)的氧會與六價鉻發(fā)生反應(yīng)而形成鉻酸鹽或者重鉻酸鹽，從而對人體的組織器官造成損傷。有研究表明，六價鉻對金魚具有毒性效應(yīng)，六價鉻可以導致金魚的鰓小葉細胞大量解體。致使金魚的鱗片脫落壞死。同時，隨著六價鉻濃度的增加，金魚的鰓組織會受到嚴重的損傷。另外，通過DNA加合物研究可以發(fā)現(xiàn)，金屬鉻元素與鈣元素具有一定的相似性，鉻元素會對人體內(nèi)與鈣相關(guān)的信號傳導系統(tǒng)進行干預(yù)，從而對人體機能造成損傷。

3.2 含鎘工業(yè)廢水

含鎘工業(yè)廢水主要來源于金屬冶煉企業(yè)、電鍍企業(yè)以及使用含鎘化合物作為原料的企業(yè)。金屬鎘在自然界中的存在形式主要有兩種，一種是無機離子形態(tài)，一種是有機結(jié)合形態(tài)，也就是說自然界中同時存在無機鎘和有機鎘。含鎘工業(yè)廢水的主要危害在于會引起水生生物器官的氧化性損傷，含鎘工業(yè)廢水對人體的損傷主要表現(xiàn)在影響體內(nèi)酶的活性，同時會對人體的內(nèi)分泌系統(tǒng)造成干擾，導致人的內(nèi)分泌失調(diào)。有研究以烏賊粉為來源，對有機狀態(tài)的鎘與離子狀態(tài)的Cd2+進行生物毒理及代謝作用對比，結(jié)果表明這兩種不同狀態(tài)下的鎘元素在生物肌肉中出現(xiàn)再積累的現(xiàn)象不是特點顯著，也沒有發(fā)生鎘元素對水中生物的毒害作用以及Cd累及放大現(xiàn)象。因此，可以認為工業(yè)排放廢水中的鎘元素在會在水中生物體內(nèi)積累，但是其可食用部分鎘元素的積累現(xiàn)象幾乎沒有。

3.3 含銅工業(yè)廢水

金屬銅在生物體內(nèi)均有存在，是生物體所必需的一種微量金屬元素，在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、骨骼和結(jié)締組織的形成方面均起到重要作用。但是，如果生物體內(nèi)的金屬銅離子含量超過限制濃度以后，則會造成金屬銅中毒，對于水生生物而言，銅中毒會對其正常的生長、生殖造成嚴重影響，同時會降低生物體體內(nèi)的酶活性。有研究表明，工業(yè)排放廢水中金屬銅的含量會對生物的生長造成巨大影響，水體中銅的濃度超標會抑制水生生物的生長性能和蛋白質(zhì)效率。同時當水體中的銅濃度超過水生生物的閾值時，會導致水生生物的溶酶體膜出現(xiàn)破裂，并釋放出大量的水解酶，進而導致水生生物的肝組織出現(xiàn)壞死問題。人體在飲用了銅濃度超標的水源或者使用了受污染的水生生物以后，也會發(fā)生不同程度的機體損傷。

3.4 含鉛工業(yè)廢水

鉛是一種可以在動物組織和人體中積累的一種有毒金屬元素，其主要來源與油漆、蓄電池、冶煉以及化妝品等產(chǎn)業(yè)。鉛可以通過表皮、消化道或者呼吸道等多個器官進入體內(nèi)，如果含量超標就會導致人體出現(xiàn)貧血癥、腎損傷以及神經(jīng)機能失調(diào)等毒性效應(yīng)，易受傷害人群為小孩、老人以及免疫力差的人群。鉛對水中生物的安全濃度為0.16ml/l，在進行農(nóng)作物灌溉的過程中，如果灌溉用水中鉛的濃度含量在0.1-4.4mg/l 范圍內(nèi)時，農(nóng)作物成熟后會有明顯的鉛含量增加問題，使得農(nóng)作物變成有毒食品，會導致食用者急慢性中毒。人體內(nèi)鉛含量應(yīng)該在0.1ml/l，如果超過這個含量指標，就容易引起人體貧血、損傷神經(jīng)系統(tǒng)以及腎臟等。所以，要控制好工業(yè)排放廢水中鉛元素的含量，做好排放前的含量檢測與處理工作，以此達到正常排放標準。討論工業(yè)排放廢水中金屬元素與濁度的相關(guān)性可以簡化金屬元素檢測流程，提高檢測效率與質(zhì)量，同時可以降低金屬元素檢測成本。

3.5 含汞工業(yè)廢水

汞元素及其化合物都是含有劇毒的物質(zhì)，可以在人體組織器官中積累，如果金屬汞進入人體的血液中，并跟隨血液輸入人體大腦組織以后，會在大腦組織中逐漸積累，積累到一定含量后即會對大腦組織造成實質(zhì)傷害。另外，汞元素也會有一部分轉(zhuǎn)移到人體的腎臟器官，加大腎臟的負荷壓力，損傷腎臟。含汞工業(yè)廢水的來源主要是儀表廠、貴金屬冶煉廠、化妝品制造廠等，如果工業(yè)廢水未經(jīng)有效處理就將水排入河流的話，其中的汞元素濃度就會超標，進入水源后的汞離子會經(jīng)過反應(yīng)轉(zhuǎn)化為有機汞，有機汞的毒性更大，會經(jīng)過食物鏈直接進入人體組織，引起人體全身中毒。天然水源中的汞含量很低，通常在0.1μg/l，正常人體中的汞含量在5～10微克/升范圍內(nèi)，容易引起汞中毒的人群大多為女性，尤其是準媽媽，另外就是愛吃海鮮的人。如果發(fā)生急性汞中毒，可能會引發(fā)肝炎或者血尿。

3.6 含鎳工業(yè)廢水

鍍鎳工業(yè)、金屬加工業(yè)以及機器制造業(yè)排放的廢水中經(jīng)常會含有金屬鎳，鎳可以在土壤或者水中富集，使用鎳超標的水進行農(nóng)作物灌溉或者土壤中鎳含量超標，都會使得農(nóng)作物吸收到土壤中的鎳，鎳含量最高的農(nóng)作物是綠色蔬菜，另外煙草中的鎳含量也十分高，可以達到1.5ppm～3.0ppm。鎳對水稻等農(nóng)作物的毒性作用臨界點為20ppm，如果超過這個臨界點就會導致農(nóng)作物帶有毒性，人類在食用含鎳大米或者其他農(nóng)副產(chǎn)品的過程中就會發(fā)生金屬鎳中毒。

4 含有金屬元素的工業(yè)排放廢水治理對策

4.1 制定和完善工業(yè)廢水排放標準

現(xiàn)階段，隨著我國工業(yè)化的高速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)業(yè)獲得了良好的發(fā)展機遇，部分企業(yè)會為了追求短期的經(jīng)濟收益而犧牲環(huán)境，違規(guī)作業(yè)并將未處理，或者未達到排放標準的工業(yè)廢水直接排放到水體中，進而造成嚴重的水體污染。為此，國家環(huán)保部門要根據(jù)現(xiàn)階段我國工業(yè)廢水排放的實際情況，制定和完善工業(yè)廢水排放標準，不斷提高廢水排放標準，加強對工業(yè)廢水中金屬元素的監(jiān)測與處理，采取先進的監(jiān)測水段，利用先進的監(jiān)測設(shè)備，以此提高監(jiān)測效率與質(zhì)量。同時，國家各級政府要與環(huán)保部門聯(lián)合在一起，出臺嚴格的工業(yè)廢水排放標準和相關(guān)的法律法規(guī)等，對違法排放含金屬廢水的行為進行及時的制止，并給予其一定的懲罰，例如罰金、停產(chǎn)整頓等。國家有關(guān)部門需要針對不同的產(chǎn)業(yè)制定針對性的工業(yè)廢水排放標準，對工業(yè)企業(yè)實施個性化管理，對工業(yè)生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的金屬污染進行專項防治，通過制定規(guī)范和法律法規(guī)完善去加強工業(yè)廢水排放管理，提高工業(yè)廢水排放的管理水平。與此同時，國有要擴大重金屬污染的危害宣傳，要充分利用現(xiàn)有的媒體平臺。

4.2 加強工業(yè)廢水的金屬元素檢測與監(jiān)督

為了有效提高對工業(yè)廢水的排放管理，國家需要積極推進市場準入制度的建立，一方面要通過完善行業(yè)準入制度去提供工業(yè)企業(yè)的質(zhì)量和環(huán)保意識，另一方面要不斷加強工業(yè)廢水的金屬元素檢測與排放監(jiān)督，通過采取有效的措施針對工業(yè)廢水的排放進行動態(tài)的檢測，及時反饋工業(yè)廢水排放情況，上傳工業(yè)廢水中的金屬含量，進而可以及時實施工業(yè)廢水金屬濃度超標的防治手段。例如，可以在主要的工業(yè)企業(yè)廢水排放口處或者主要河流的匯集處建立動態(tài)檢測站，對水體的濁度進行動態(tài)檢測，以此有效推斷水體中的金屬含量。與此同時，國家環(huán)保部門以及工商部門等要定期實施聯(lián)合執(zhí)法，要對轄區(qū)內(nèi)主要的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)進行隨時走訪和不定期抽查，制定嚴格的工業(yè)廢水排放檢查方案，檢測工業(yè)排放廢水中重金屬的實際含量，對于重金屬含量超標的工業(yè)廢水要禁止排放，并對企業(yè)做出處罰，責令其停產(chǎn)整改，做好工業(yè)廢水自處理，在排放廢水前對其中包含的重金屬離子進行有效去除，進而提高工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的綠色性與環(huán)保性。

4.3 加強工業(yè)廢水的金屬離子處理

目前，針對工業(yè)廢水的金屬離子處理有很多中方式，常用的有化學沉淀法、物理吸附法、電解法等。其中，物理吸附法需要在水體中添加特定的金屬吸附劑，以此將水體中存在的特定金屬離子吸附起來，并跟隨吸附劑一同被回收。物理吸附法具有處理效果好、處理成本低等特點，是目前應(yīng)用比較廣泛的一種廢水處理方式。金屬吸附劑主要為天然礦物、工業(yè)生產(chǎn)的堿浸殘渣等副產(chǎn)品以及聚乙烯硅一聚乙烯胺等有機復合材料。另外，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，目前興起了一種生物吸附法，具有吸附劑易得、吸附效率高、經(jīng)濟成本等特點，普遍應(yīng)用在低濃度金屬廢水處理中。納米材料、電化學法以及化學替代法等新型的重金屬廢水處理方法也逐漸獲得了廣泛的應(yīng)用，尤其是納米材料處理重金屬廢水，可以充分發(fā)揮出納米材料表面積大，吸附密度高、吸附能力強等特點，并且該技術(shù)在應(yīng)用過程中可以適用于多種重金屬，是未來工業(yè)廢水重金屬污染的主要處理方式之一。但是，其在應(yīng)用過程中也存在一些不足，主要是沒有形成規(guī)?；c產(chǎn)業(yè)化，需要不斷研究與發(fā)展。

4.4 控制污染源，減少金屬污染物的排放

要想有效的控制工業(yè)廢水中的金屬污染物排放，就必須要控制好污染源，減少金屬污染物的排放，將工業(yè)廢水的污染扼殺在源頭。首先，各個工業(yè)企業(yè)要不斷提高自己的生產(chǎn)工藝水平，及時更換老舊、低效的生產(chǎn)設(shè)備，以此提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)的效率與質(zhì)量，減少金屬元素的排放。其次，工業(yè)企業(yè)要加強自身的工業(yè)廢水排放自查、自檢力度，要利用先進的儀器設(shè)備和檢測技術(shù)手段對工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的工業(yè)廢水進行實時的檢測，并采用科學的處理方式對工業(yè)廢水進行預(yù)處理，直到滿足廢水排放標準后才可進行排放。最后，工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)要積極響應(yīng)國家的號召，引進先進的生產(chǎn)設(shè)備與工藝技術(shù)等，提高工業(yè)生產(chǎn)過程中的環(huán)保性，降低工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重金屬污染，以此減少工業(yè)廢水中重金屬的含量。同時需要結(jié)合企業(yè)自身的生產(chǎn)實際，認清生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的重金屬污染問題，并采取積極、有效的措施進行應(yīng)對，提高重金屬污染廢水的處理能力，將工業(yè)廢水重金屬污染控制在廠區(qū)范圍內(nèi)，控制住污染源的擴散。

5 結(jié)論

綜上所述，工業(yè)排放廢水中金屬元素與濁度具有一定的相關(guān)性，可以通過測量水體的濁度去預(yù)測和分析工業(yè)廢水中金屬元素的含量，提高工業(yè)廢水檢測效率與質(zhì)量。另外，工業(yè)企業(yè)要正確地認識含有金屬元素的工業(yè)廢水對生態(tài)環(huán)境和生物造成的影響，并熟悉常見的工業(yè)廢水金屬污染物，采取有效的對策進行工業(yè)廢水治理，以此降低工業(yè)廢水中金屬污染物的濃度，減少工業(yè)廢水對生態(tài)和生物造成的影響。