重金屬?gòu)U水污染及其處理方法研究

李海芹，王 靜

（1.江蘇虹善工程科技有限公司，江蘇 蘇州 215000；2.昆山市鹿城環(huán)保技術(shù)有限公司，江蘇 昆山 215300）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)化的不斷推進(jìn)，工業(yè)污染物的排放日益增多，使得生態(tài)環(huán)境遭到不同程度的破壞，直接或間接地危害人類(lèi)的健康和其他生物的生存。工業(yè)污染包括重金屬污染和有機(jī)化合物污染。有機(jī)化合物污染對(duì)自然的危害性較小，容易降解；重金屬污染卻很難降解，對(duì)生態(tài)環(huán)境危害極大。因此，人們必須綜合運(yùn)用各種污水處理方法，解決重金屬?gòu)U水污染問(wèn)題。

1 重金屬污染的來(lái)源

重金屬?gòu)U水產(chǎn)生的途徑比較廣泛，廢水中重金屬的種類(lèi)、含量也不盡相同，這是由不同的生產(chǎn)行業(yè)決定的。重金屬?gòu)U水污染主要來(lái)自礦山、冶煉、電解、電鍍、農(nóng)藥、醫(yī)藥、油漆、顏料等企業(yè)排出的廢水，工業(yè)廢水的亂排亂放、過(guò)度排放和沒(méi)有及時(shí)處理導(dǎo)致自然水體被污染。當(dāng)前，工業(yè)發(fā)展的多樣化導(dǎo)致污染排放物的多樣化，加大了污染處理的難度。重金屬不能分解破壞，人們只能轉(zhuǎn)移它們的存在位置和轉(zhuǎn)變它們的物理和化學(xué)形態(tài)[1]。例如，經(jīng)化學(xué)沉淀處理后，廢水中的重金屬?gòu)娜芙獾碾x子形態(tài)轉(zhuǎn)變成難溶性化合物而沉淀下來(lái)，從水中轉(zhuǎn)移到污泥中；經(jīng)離子交換處理后，廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)移到離子交換樹(shù)脂上，經(jīng)再生后又從離子交換樹(shù)脂轉(zhuǎn)移到再生廢液中。

2 重金屬污染的危害

2.1 重金屬污染給人體帶來(lái)的危害

重金屬污染對(duì)人體的危害包括直接危害和間接危害，直接危害主要途徑為飲用被污染的水源，水源中的重金屬會(huì)抑制人體內(nèi)的酶，造成細(xì)胞質(zhì)中毒，損傷人體神經(jīng)，嚴(yán)重?fù)p傷人體的解毒器官，造成急性中毒等[2]。間接危害主要途徑為被重金屬污染的水源通過(guò)灌溉，污染農(nóng)田、蔬菜、果園等。此外，重金屬也可在藻類(lèi)和底泥中積累，被魚(yú)和貝類(lèi)體表吸附，它們最終會(huì)通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，危害人體健康，造成人體缺乏各種維生素和其他必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使得人體免疫力低下，易生病，增加?jì)胗變夯蔚娘L(fēng)險(xiǎn)。

2.2 重金屬對(duì)水生植物的危害

重金屬通過(guò)污水排放污染自然水體，同時(shí)污染和損傷水中植物，主要表現(xiàn)在抑制植物的光合作用和呼吸作用，減少植物酶的活性，造成植物生長(zhǎng)遲緩，最終導(dǎo)致植物萎縮死亡。例如，水生植物羊角、月牙藻受重金屬鋅的影響較為明顯，綠藻容易受重金屬鎘的影響，這會(huì)造成光合作用下降，誘導(dǎo)硝酸還原酶的活性，破壞抗氧化防御系統(tǒng)。

2.3 重金屬污染對(duì)水生動(dòng)物的危害

重金屬污染水體后，對(duì)水生動(dòng)物生存產(chǎn)生直接的、較為嚴(yán)重的損害，影響水生動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育和新陳代謝。例如，過(guò)高濃度的重金屬，會(huì)造成海水中的魚(yú)類(lèi)中毒，使其身體呈現(xiàn)掙扎狀，繼而死亡；水體中鉛、鋅、銅含量較高，會(huì)引發(fā)烏龜胚胎發(fā)育畸形。此外，水中的重金屬還會(huì)造成水生動(dòng)物基因突變，影響后代的繁衍和發(fā)展。

3 重金屬?gòu)U水污染的處理方法

總體來(lái)說(shuō)，重金屬?gòu)U水污染的處理有兩種方法，一是從源頭上解決水污染排放問(wèn)題，禁止工業(yè)企業(yè)排放含有過(guò)量重金屬的廢水，避免水體產(chǎn)生重金屬污染；二是加強(qiáng)污水處理工藝的研究，投入高成本、高技術(shù)，引進(jìn)高端設(shè)備和專(zhuān)業(yè)人才，從而減少水體中重金屬的含量。下文就第二種方法進(jìn)行具體細(xì)分和研究。

3.1 沉淀和絮凝

顧名思義，沉淀就是通過(guò)靜置，將水中的大顆粒污染物和水分離，或者在水中加入硫化物沉淀劑，加速水和污染物的分離，然后篩選、過(guò)濾出大顆粒污染物，達(dá)到初步處理水污染的目的，這是最簡(jiǎn)單、成本較低的一種方法，它和沉淀都屬于物理方法。絮凝也是較為簡(jiǎn)單、常規(guī)的污水處理方法，通過(guò)在水中加入絮凝劑進(jìn)行污染物和水的分離。操作方法同沉淀，該方法核心就在于絮凝劑的材料，普通的選用鐵鹽和鋁鹽做絮凝劑，木質(zhì)素磺酸鹽是一種改進(jìn)后的絮凝劑。人們可以在絮凝劑中加入羧酸基、磺酸基等基團(tuán)，改進(jìn)絮凝劑的效果，使得絮凝效果更加明顯[3]。

3.2 吸附法

吸附法是利用多孔性固態(tài)物質(zhì)吸附水中污染物來(lái)處理廢水的一種常用方法，主要有三種具體的操作方法。第一種是活性炭吸附，活性炭分為很多種，包括顆?；钚蕴?、粉狀活性炭、活性炭纖維、炭分子篩、含碳的納米材料。根據(jù)不同的污染處理需求，人們可選擇不同類(lèi)型的活性炭，這種方法較早用于污水處理，是一種較為成熟的方法。第二種為礦物吸附劑，人們將改進(jìn)后具有吸附功能的天然礦物用于污水處理，目前運(yùn)用較為普遍的是膨潤(rùn)土改良后的鈣基膨潤(rùn)土等[4-5]。第三種是天然吸附劑，常用的吸附材料包括利用懸浮交聯(lián)和復(fù)合制備得到的殼聚糖樹(shù)脂吸附劑和殼聚糖活性炭復(fù)合吸附劑[6]。

3.3 離子交換法

離子交換法是一種化學(xué)處理方法，常見(jiàn)的化學(xué)處理方法還包括反滲透法、電解法、膜分離法等，但是這些方法成本高，操作困難，極易產(chǎn)生二次污染，所以本文重點(diǎn)探討離子交換法。離子交換法運(yùn)用離子交換樹(shù)脂和螯合樹(shù)脂與水中的重金屬離子進(jìn)行交換，達(dá)到去除水中重金屬離子的效果。其中，離子交換樹(shù)脂和螯合樹(shù)脂是以泥炭、木質(zhì)素、纖維素等為原材料制成的，可去除水體中的重金屬離子。離子交換樹(shù)脂和螯合樹(shù)脂的區(qū)別就在于螯合樹(shù)脂多了一種優(yōu)點(diǎn)，即有機(jī)試劑的高選擇性。離子交換纖維具有比表面積大、傳遞距離短、吸附和解吸速度快等優(yōu)點(diǎn)，是一種新型纖維狀吸附與分離材料，引入磺酸基團(tuán)的強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換纖維，最大Pb2+吸附容量可達(dá)105.5 mg/L[7]。

3.4 微生物法

微生物法是指利用人為培養(yǎng)和訓(xùn)練后的細(xì)菌、真菌等微生物，清除水中的重金屬離子。在優(yōu)化的條件下，微生物通過(guò)生物還原反應(yīng)將重金屬離子還原或吸附成團(tuán)沉淀，然后將形成的沉淀清除。此外，形成沉淀的細(xì)菌、真菌等可以利用鹽酸或EDTA等處理解吸，還可以用氫氧化鈉溶液恢復(fù)其吸附能力[8]。微生物吸附技術(shù)由于清潔環(huán)保、未來(lái)基因技術(shù)的發(fā)展等因素，應(yīng)用和發(fā)展前景非常廣泛。

3.5 植物和動(dòng)物修復(fù)法

植物修復(fù)法是利用綠色植物的吸收、吸附和轉(zhuǎn)移等方式，實(shí)現(xiàn)水中重金屬污染的轉(zhuǎn)移和清除。其主要應(yīng)用的植物包括鳳眼蓮、水芹菜、香蒲、蘆葦、香根草等，通過(guò)特定的植物來(lái)轉(zhuǎn)移和治理重金屬污染，不會(huì)對(duì)特定的植物造成損傷，也不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響。該種方法具有環(huán)保、成本較低、易于操作等特性，在世界范圍內(nèi)獲得了較為廣泛的應(yīng)用。

動(dòng)物修復(fù)法的特定動(dòng)物包括水體底棲動(dòng)物中的貝類(lèi)、甲殼類(lèi)、環(huán)節(jié)動(dòng)物等，如三角帆蚌、河蚌。這些動(dòng)物對(duì)水體中的重金屬具有富集作用，可達(dá)到凈化水中重金屬的目的。但此法處理周期長(zhǎng)，成本高，可選擇的動(dòng)物品種較少，因此應(yīng)用范圍較窄。

4 結(jié)語(yǔ)

重金屬?gòu)U水的治理過(guò)程是一個(gè)漫長(zhǎng)而艱辛的過(guò)程，既不是一蹴而就的，也不是一帆風(fēng)順的。但是，這并不意味著人們可以消極應(yīng)對(duì)，人們要積極發(fā)揮主觀能動(dòng)性，為重金屬污水的治理貢獻(xiàn)一份力量，這樣才能實(shí)現(xiàn)重金屬污水的治理，才能實(shí)現(xiàn)山清水秀、人與自然和諧共處。

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