農(nóng)村飲水工程水中硝酸鹽污染現(xiàn)狀、危害及脫除技術(shù)

姜坤

摘 要： 隨著硝酸鹽污染的日益惡化，水體中硝酸鹽污染問(wèn)題不容樂(lè)觀。根據(jù)使用方法的不同，硝酸鹽氮常規(guī)去除技術(shù)大體分為物理方法、生物脫氮法及化學(xué)還原法。利用一系列方法將水中的硝酸 鹽還原為氮?dú)馐撬邢跛嶂卫淼母痉椒ā?/p>

關(guān)鍵詞： 水硝酸鹽;污染現(xiàn)象;危害;脫除技術(shù)

Present Situation，Harm and Removal Technology of Nitrate Pollution in Rural Drinking Water Project

Jiang Kun

Yangshufang Street Office，Pulandian District，Dalian City，Liaoning 116200

【Abstract】With the worsening of nitrate pollution，the problem of nitrate pollution in water is not optimistic.According to the different methods used，the conventional removal techniques of nitrate nitrogen can be divided into physical methods，biological nitrogen removal methods and chemical reduction methods.Using a series of methods to reduce nitrate in water to nitrogen is the fundamental method to control nitric acid in water.

【Key words】water nitrate pollution hazard removal technology

【中圖分類號(hào)】R123 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.30.171

長(zhǎng)久以來(lái)地球上每年的固氮量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通過(guò)反硝化釋放的氮素量，從而導(dǎo)致硝酸鹽氮在地下水中的積累，使自然界的各種水體硝酸鹽大大超標(biāo)。

1 水中硝酸鹽污染現(xiàn)狀

世界范圍內(nèi)地下水硝酸鹽的污染已越來(lái)越嚴(yán)重。印度克什米爾地區(qū)的地下水調(diào)查中，夏季85% 的水樣，冬季 67% 的水樣硝酸鹽濃度都超過(guò)了世界衛(wèi)生組織的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) （50mg/L），污染主要來(lái)源于氮肥的大量施用。通過(guò)采集孟加拉國(guó)中、東部地區(qū)的地下水和河水水樣分析發(fā)現(xiàn)，在淺層和深層地下水中硝酸鹽濃度分別為中部最低為 0.10mg /L、最高為 75.12mg /L;西部最低為 0.10mg /L、最高 40.78mg /L。我國(guó)的情況也不容樂(lè)觀。在我國(guó)廣大的農(nóng)村及市郊，由于硝酸鹽易溶于水且無(wú)色無(wú)味，許多農(nóng)民長(zhǎng)期飲用已被嚴(yán)重污染的井水，并不知道其危害[1]。

2 水中硝酸鹽污染危害

水中硝酸鹽是在有氧環(huán)境下，各種形態(tài)的含氮化合物中最穩(wěn)定的氮化合物，亦是含氮有機(jī)物經(jīng)無(wú)機(jī)化作用最終階段的分解產(chǎn)物。硝酸鹽本身毒性很低，但是它進(jìn)入人體之后可以被還原為亞硝酸鹽，毒性加大，是硝酸鹽毒性的 11 倍。亞硝酸鹽的主要生物效應(yīng)就是將正常的血紅蛋白氧化為不具有輸送氧能力的，從而降低血紅蛋白給機(jī)體輸高鐵血紅蛋白送氧的能力。當(dāng)高鐵血紅蛋白濃度達(dá)到正常血紅蛋白濃度的10%以上時(shí)就會(huì)成為高鐵血紅蛋白癥（如黃萎癥等），出現(xiàn)皮膚紫紺、頭暈、惡心、心跳加速、呼吸困難、乏力、腹痛、腹瀉等臨床癥狀，更高濃度會(huì)引起窒息甚至死亡。嬰兒體內(nèi)的血紅蛋白更容易被亞硝酸鹽氧化為高鐵血紅蛋白，而且嬰兒體內(nèi)沒(méi)有高鐵血紅蛋白還原酶，所以更容易受到硝酸鹽或亞硝酸鹽的影響?？梢?jiàn)，受硝酸鹽污染后的地下水會(huì)以直接或間 接的方式危害人們的健康，所以世界各國(guó)對(duì)飲用水 中硝酸鹽的含量都確定了標(biāo)準(zhǔn)值。世界衛(wèi)生組織規(guī) 定飲用水中的 NO3—N<10mg/L ;我國(guó)生活飲用水衛(wèi) 生標(biāo)準(zhǔn) （GB5749-2006） 規(guī)定飲用水中的NO3—N濃度不得超過(guò)10mg/L。由于硝酸鹽會(huì)在水體中沉積并不斷地累積，所以水體中硝酸鹽污染問(wèn)題不容樂(lè)觀，必須采取有效 措施來(lái)控制、防治水體中硝酸鹽的污染。

3 脫除水中硝酸鹽的主要技術(shù)

根據(jù)使用方法的不同，硝酸鹽氮常規(guī)去除技術(shù)大體分為物理方法、生物脫氮法及化學(xué)還原法

3.1 物理法脫除水中硝酸鹽.物理方法主要有膜分離法 （ 電滲析、反滲透 ） 和離子交換法等。電滲析是一種較新的膜處理方法，它以直流電場(chǎng)作為驅(qū)動(dòng)力，可將電解質(zhì)離子組分從水溶液和其他不帶電組分中分離出來(lái)。反滲透是另一種膜法水處理技術(shù)，利用壓力使原水通過(guò)半透膜，只有水分子能穿過(guò)半透膜，其它溶質(zhì)分子則被截留。反滲透對(duì)硝酸根離子無(wú)選擇性，但各種離子的脫除率與其價(jià)數(shù)成正比。因此從人類健康、成本費(fèi)等方面考慮，膜法的實(shí)用性較差[2]。

3.2 生物法脫除水中硝酸鹽

自然界中存在的某些微生物對(duì)污染物有一定的降解作用，但是這個(gè)降解過(guò)程通常較慢，在實(shí)際的水處理過(guò)程中難以得到運(yùn)用。研究表明：在地下水環(huán)境中，一定的條件下，存在著反硝化作用。實(shí)質(zhì)是在缺氧狀態(tài)下硝酸鹽氮作為脫氮菌呼吸鏈的末端電子受體 而被還原為 N2O 或 N2 的過(guò)程。硝酸鹽氮的生物修復(fù)技術(shù)就是在人為的作用下，強(qiáng)化自然界水體中的反硝化作用，根據(jù)進(jìn)行去除的場(chǎng)所可以分為原位生物脫氮技術(shù)和異位生物脫氮技術(shù)。

3.3 化學(xué)還原法脫除水中硝酸鹽

化學(xué)方法去除地下水中硝酸鹽的原理是通過(guò)加入還原劑，首先將硝酸鹽氮還原為亞硝酸鹽氮，繼而進(jìn)一步還原為氮?dú)饣虬钡?/p>

3.3.1 活潑金屬還原法.活潑金屬還原法是以鐵、鋁、鋅等金屬單質(zhì)為還原劑，在堿性環(huán)境中將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽或氨氮。鐵還原法是目前研究最多的技術(shù)。

3.3.2 催化還原法 由于金屬鐵或二價(jià)鐵等還原硝酸鹽的條件難以控制，易產(chǎn)生副產(chǎn)物，所以人們?cè)O(shè)法從中加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生，近年來(lái)出現(xiàn)了催化 還原硝酸鹽的方法。催化還原法是指以氫氣、甲酸 等為還原劑，在反應(yīng)中加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，以提高反?yīng)速度、減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生，將硝酸鹽還原成氮?dú)?。這一工藝原理受到密切關(guān)注，并被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的飲用水脫硝工藝[3]。

參考文獻(xiàn)

[1] 張維理，田哲旭，張寧，等.我國(guó)北方農(nóng)用氮肥造成地下水硝酸鹽污 染的調(diào)查 [J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，1995，1（2）： 80- 87.

[2] 王正祥，高賢彪，李明悅，潘潔，于彩虹.天津市水體硝酸鹽污染 調(diào)查與空間分布研究 [J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28（3）：592-596.

[3] 李勝業(yè)，金朝暉，金曉秋，等.還原鐵粉反應(yīng)柱去除地下水中硝酸鹽 氮的研究 [J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，23（6）：1203-1206.