重金屬污染水體的環(huán)境保護(hù)處理措施分析

李子鋒

（澳門(mén)科技大學(xué)環(huán)境研究院，廣東 佛山 528200）

在人類(lèi)正式進(jìn)入工業(yè)時(shí)代之后，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度越來(lái)越快，但是伴隨而來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題也成為對(duì)人類(lèi)生命健康威脅最大的存在。在我國(guó)的環(huán)境污染問(wèn)題當(dāng)中，工業(yè)重金屬污染儼然已經(jīng)成為最為嚴(yán)重的問(wèn)題。只有對(duì)工業(yè)重金屬污染問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)合理的處理，才能夠?yàn)槲覈?guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化的建設(shè)與發(fā)展打好基礎(chǔ)。之所以工業(yè)重金屬污染會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，主要與工業(yè)重金屬污染的隨意排放有關(guān)。對(duì)重金屬污染水體進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)部分重金屬具有較強(qiáng)的毒性，且有著較強(qiáng)的致癌性。只有對(duì)重金屬污染水利進(jìn)行有效的治理，加大環(huán)境保護(hù)處理力度，才能夠降低重金屬污染對(duì)人們身體健康的影響，為人們創(chuàng)造一個(gè)健康、舒適的生存環(huán)境。

1 重金屬污染水體的現(xiàn)狀

表1為我國(guó)水體中的重金屬標(biāo)準(zhǔn)。表2是我國(guó)部分水體的實(shí)際調(diào)查結(jié)果。結(jié)合表1和表2，可知我國(guó)當(dāng)前的水體污染問(wèn)題十分嚴(yán)重，已經(jīng)超過(guò)80%的江河湖庫(kù)遭到重金屬的污染，其中尤以鉛污染、銅離子污染、砷污染以及鉻污染最為嚴(yán)重。與其他毒性物質(zhì)相比，重金屬的隱蔽性更強(qiáng)、對(duì)于水體的污染時(shí)間更長(zhǎng)，且具有不可逆轉(zhuǎn)性，容易被生物富集，然后順著生物鏈擴(kuò)大污染范圍。例如，太湖底泥中存在TCu、TPb、TCd等物質(zhì)，且達(dá)到輕度污染水平。黃浦江干流表層沉積物中，存在著大量的Cd、Pb以及Hg等物質(zhì)。這些重金屬污染物質(zhì)，主要來(lái)源于以下幾種渠道[1]。

圖1 我國(guó)水體中的重金屬標(biāo)準(zhǔn)

圖2 我國(guó)部分水體重金屬污染調(diào)查情況

1.1 工業(yè)污染源的不合理排放

科學(xué)人員在化石燃料中，檢測(cè)出很多種類(lèi)的微量金屬，例如Ce、Hg、Pb、Cr等。所以化石燃料的燃燒，不僅會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，還會(huì)產(chǎn)生各種各樣的重金屬污染物。這些重金屬污染物，一部分會(huì)隨著煙塵進(jìn)入大氣、并在后期通過(guò)降雨流入土壤當(dāng)行；一部分會(huì)以殘?jiān)男问酱嬖?，并?duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生進(jìn)一步完善。

1.2 廢舊電池回收機(jī)制的不完善

近幾年來(lái)，在人們家用電器使用頻率逐漸提高的同時(shí)，產(chǎn)生的廢舊電池也越來(lái)越多。我國(guó)既是電池生產(chǎn)大國(guó)，也是電池消耗大國(guó)。但是，針對(duì)電池的回收機(jī)制卻始終沒(méi)有完善起來(lái)。廢舊電池中含有非常多的重金屬有毒物質(zhì)，例如Mn、Ni、Pb、Cr、Cd、Hg等。如果不對(duì)其進(jìn)行妥善的回收，使其隨意的泄露到環(huán)境當(dāng)中，將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

1.3 城市化進(jìn)程的推進(jìn)

在我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)當(dāng)中，高樓大廈的建設(shè)數(shù)量越來(lái)越多，由此而產(chǎn)生的建筑垃圾和生活垃圾越來(lái)越多。例如廢舊的日光燈管和高壓汞燈當(dāng)中，都含有大量的重金屬污染，棄之不用的不銹鋼器具也會(huì)產(chǎn)生一定的重金屬污染。如果通過(guò)垃圾分類(lèi)處理的方式，對(duì)其進(jìn)行妥善的回收，那么這些污染其實(shí)是可以避免的。

1.4 污染物質(zhì)之間的遷移

土壤、大氣以及水體之間的重金屬污染是可以相互遷移和轉(zhuǎn)化的，進(jìn)而使得重金屬污染問(wèn)題更加嚴(yán)重、更加復(fù)雜。首先，土壤重金屬污染，會(huì)使得水體重金屬污染問(wèn)題更為嚴(yán)重。工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中產(chǎn)生的廢渣，如果不經(jīng)過(guò)處理就隨意的堆放到場(chǎng)地中，一旦遇到降雨天氣，其中的重金屬污染物就會(huì)滲入土壤當(dāng)中，進(jìn)而對(duì)地下水造成污染。其次，大氣沉降也會(huì)使水體重金屬污染更為嚴(yán)重。例如，含鉻廢氣進(jìn)入大氣當(dāng)中，就會(huì)形成氣凝膠。在大氣沉降的作用下，氣凝膠就會(huì)進(jìn)入水體，使水體遭到重金屬污染[2]。

2 重金屬污染水體的危害

目前，我國(guó)的重金屬污染水體問(wèn)題已經(jīng)十分嚴(yán)重。根據(jù)重金屬污水低排放渠道，可以將我國(guó)重金屬污染水體劃分為以下幾大類(lèi)：第一礦產(chǎn)資源開(kāi)采重金屬污染、第二工業(yè)生產(chǎn)重金屬污染、第三民用生活重金屬污水、第四農(nóng)藥重金屬污水等。另外，在自然條件下，地質(zhì)風(fēng)化作用的存在，也會(huì)導(dǎo)致重金屬污染問(wèn)題的出現(xiàn)。如果不對(duì)這些渠道的重金屬污染水體進(jìn)行及時(shí)的治理，那么將會(huì)對(duì)水生植物、水生動(dòng)物以及人體健康產(chǎn)生極大地危害。

2.1 重金屬污染水體對(duì)水生植物的危害

運(yùn)用自由基傷害理論分析，可以明確重金屬污染物對(duì)于水生植物的健康生長(zhǎng)有著很大的危害。一般情況下，很多酶促反應(yīng)和低分子華和我都會(huì)自動(dòng)發(fā)生氧化反應(yīng)，并生成大量的活性氧。水生植物的進(jìn)化，還會(huì)形成酶系統(tǒng)，由SOD、CAT、POD酶組成，可以對(duì)活性氧進(jìn)行有效的清除。酶系統(tǒng)可以對(duì)水生植物體內(nèi)過(guò)多的活性氧進(jìn)行及時(shí)、有效的清除，并將自由基代謝維持在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)水生植物細(xì)胞進(jìn)行保護(hù)，使其不受或者少受活性氧的傷害。另外，水生植物內(nèi)的重金屬，還可以大幅度提升活性氧的產(chǎn)生速率和膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物的含量，進(jìn)而增強(qiáng)活性氧自由基的產(chǎn)生速度，超出水生植物清除活性氧的能力范圍，讓水生植物出現(xiàn)嚴(yán)重的細(xì)胞損傷。所以，重金屬對(duì)水生植物的危害，主要表現(xiàn)在以下幾方面：第一對(duì)水生植物的健康生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制、第二對(duì)水生植物的呼吸作用和光合作用產(chǎn)生干擾、第三對(duì)植物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力進(jìn)行抑制、第四對(duì)蛋白質(zhì)和酶的活性進(jìn)行改變、第五對(duì)細(xì)胞的膜透性產(chǎn)生改變[3]。

2.2 重金屬污染水體對(duì)水生動(dòng)物的危害

一般情況下，水生動(dòng)物的食物來(lái)源是水藻和浮游生物，而重金屬對(duì)水生動(dòng)物的危害，主要是對(duì)水生動(dòng)物的食物鏈產(chǎn)生影響，使重金屬在水生動(dòng)物體內(nèi)富集。例如，王召根對(duì)Cu2+和Cd2+對(duì)泥蚶的毒害作用產(chǎn)生了影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Cu2+和Cd2+的離子濃度越高，泥蚶受到的毒害作用就越大，其生存率就月底。且Cu2+的毒害作用比Cd2+大。另外，李華還對(duì)重金屬對(duì)淡水魚(yú)的毒害情況進(jìn)行了研究，對(duì)重金屬在淡水魚(yú)體內(nèi)的富集情況進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Cd在淡水魚(yú)肌肉內(nèi)的富集最最多，其次是淡水魚(yú)的腮絲、腎臟、肝臟，最后是淡水魚(yú)的血液。水生動(dòng)物在呼吸過(guò)程中，也會(huì)通過(guò)腮，增加體內(nèi)重金屬的富集量。淡水魚(yú)的身體表面與水體接觸，也會(huì)在滲透交換作用下增加體內(nèi)的富集量[4]。

2.3 重金屬污染水體

重金屬富集在人體內(nèi)的渠道主要有三種：第一呼吸系統(tǒng)、第二消化系統(tǒng)、第三與皮膚接觸。一般情況下，Zn2+、Cu2+都是人體當(dāng)中最重要的微量元素之一。其雖然在人體內(nèi)的含量非常少，但是卻對(duì)人體健康有著積極的影響。如果其含量過(guò)多，那么久胡對(duì)人體健康產(chǎn)生反作用。例如，20世紀(jì)50年代，日本發(fā)生了“水誤病”。究其原因，就是重金屬汞對(duì)當(dāng)?shù)氐乃w造成了嚴(yán)重的污染。人體通過(guò)食物鏈，在體內(nèi)富集了大量的汞，并使得神經(jīng)中樞系統(tǒng)遭受到了嚴(yán)重的傷害。另外，在同一時(shí)間，日本人長(zhǎng)期引用含鎘的水或者食用含鎘的大米，也出現(xiàn)了嚴(yán)重的“骨痛病”。三價(jià)鉻是人體當(dāng)中必不可少的微量元素，但是六價(jià)鉻就是一種含有劇毒的物質(zhì)，通過(guò)以上三種渠道富集在人體內(nèi)，就會(huì)對(duì)人體的身體健康產(chǎn)生影響[5]。

3 重金屬污染水體的環(huán)境保護(hù)處理措施

3.1 物理吸附法

這是一種最常見(jiàn)的重金屬污染水體的處理方法，主要是以多孔性物質(zhì)為吸附劑，將其置于被重金屬污染的水體當(dāng)中，對(duì)重金屬進(jìn)行吸附?；钚蕴康谋砻娣e非常大，所以吸附能力也較強(qiáng)，已經(jīng)成為近幾年來(lái)最主要的吸附劑。但是，活性炭的應(yīng)用缺點(diǎn)為不具有較好的再生能力，處理效果也不好。對(duì)此，科研人員也研發(fā)出來(lái)很多種類(lèi)的吸附劑，例如樹(shù)脂基吸附劑、煤灰吸附劑等。這些吸附劑的吸附效率相對(duì)較高，應(yīng)用前景也十分廣闊[6]。

3.2 離子交換法

這也是一種非常不錯(cuò)的重金屬污染出來(lái)方法，可以保證處理后的水質(zhì)質(zhì)量，并且處理效率較高、金屬資源可回收。其主要原理是通過(guò)離子交換樹(shù)脂將污水中的重金屬離子交換處理，進(jìn)而降低或者清除水體重點(diǎn)重金屬離子。目前，最常見(jiàn)的離子交換劑主要有三種：第一陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、第二陰離子交換樹(shù)脂、第三整合樹(shù)脂等。需要注意的是，這種方法的應(yīng)用成本較高，且稍有不慎，離子交換樹(shù)脂就會(huì)失效[7]。

3.3 生物絮凝法

這是一種借助微生物新陳代謝產(chǎn)生絮凝沉淀，最后達(dá)到重金屬去除效果的方法。常用的微生物主要由三種：第一霉菌、第二細(xì)菌、第三放線(xiàn)菌。這種方法在處理Cu、Ni、Zn等重金屬污染物方面，可以獲得相對(duì)理想的效果，所以在工而已重金屬污染水體的治理中有著廣泛的應(yīng)用。表1為生物絮凝法對(duì)Cu、Ni、Zn的處理效果對(duì)比。

表1 微生物絮凝法處理效果

3.4 生物膜修復(fù)法

這是一種起源于美國(guó)20世紀(jì)60年代的廢水處理技術(shù)，將生物處理技術(shù)與膜技術(shù)進(jìn)行了充分的結(jié)合。這種技術(shù)可以在較小的空間內(nèi)，利用微生物降解污染物、利用超濾膜對(duì)污染物進(jìn)行分離，所以針對(duì)重金屬污染水體的治理效果比較理想。2006年，日本又發(fā)明了一種新型移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器，可以在不需要回洗反應(yīng)器的情況下，對(duì)低濃度廢水進(jìn)行快速清理。目前，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在中水回用、糞便廢水處理、工業(yè)廢水處理等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于工業(yè)污染源的不合理排放、廢舊電池回收機(jī)制的不完善、城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)以及污染物質(zhì)之間的遷移作用，使得我國(guó)現(xiàn)階段的水體遭到重金屬物質(zhì)的嚴(yán)重污染。重金屬污水的存在又對(duì)水生植物、水生動(dòng)物以及人體健康產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。對(duì)此，我們不僅要借助物理吸附法、離子交換法、生物絮凝法等方法進(jìn)行污水中重金屬物質(zhì)的去除，還要不斷的創(chuàng)新污水中重金屬的去除方法，提升我國(guó)環(huán)境保護(hù)力度。