水環(huán)境中汞污染研究概述

梁麗萍 王泰云（成都理工大學(xué)，四川 成都 610059）

一 水環(huán)境汞來(lái)源

巖石和含汞礦物的風(fēng)化分解，將汞帶入環(huán)境，這是汞的天然來(lái)源。釋放出來(lái)的汞呈游離原子和化合物的形式，而且一般生成很難溶解的硫化汞，也可緩慢地經(jīng)水中強(qiáng)氧化劑作用、逐漸形成氯化汞、硫酸汞和自然汞等。其中大部分是隨著河水的懸浮物進(jìn)人海洋。

汞(Hg)是一種劇毒重金屬元素，具有很強(qiáng)的遷移能力及生物活性。大氣是一個(gè)重要的Hg儲(chǔ)庫(kù)，對(duì)Hg的全球生物地球化學(xué)循環(huán)來(lái)說(shuō)具有重要意義。對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)而言，大氣、河流、湖泊、沉積物和水生生物之間以及水生生物鏈內(nèi)部都可能發(fā)生汞的遷移轉(zhuǎn)化。大氣汞進(jìn)入到水體之后可發(fā)生甲基化反應(yīng)，生成神經(jīng)毒素甲基汞(MMHg)。MMHg能隨食物鏈富集放大，有可能對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境造成威脅。

二 汞的危害

汞有幾種不同的化學(xué)形態(tài)，包括元素汞、有機(jī)汞和無(wú)機(jī)汞。其中有機(jī)形態(tài)的甲基汞毒性最強(qiáng)，主要是在環(huán)境中通過(guò)微生物活動(dòng)形成，可在有機(jī)體中蓄積，進(jìn)而在整個(gè)食物鏈中形成生物累積和放大。由于廣泛而較大量的使用汞及其化合物后，含汞物質(zhì)通過(guò)各種途徑進(jìn)入水體或大氣中產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。而汞用一般生化方法難以降解，因此它們?cè)谧匀画h(huán)境中能長(zhǎng)期存在，并且會(huì)通過(guò)食物鏈等危及人類(lèi)健康。人體對(duì)汞暴露會(huì)引起大腦、神經(jīng)、腎臟和肝臟損傷，甚至?xí)鸹杳院退劳觯瑫r(shí)，即使低濃度的甲基汞也會(huì)對(duì)人類(lèi)和哺乳類(lèi)動(dòng)物的神經(jīng)發(fā)育帶來(lái)不利影響。從病理上分析，汞的蒸汽吸入體內(nèi)后經(jīng)肺泡膜的擴(kuò)散作用進(jìn)入血液中，金屬汞先在紅血球和肝細(xì)胞內(nèi)氧化成二價(jià)汞離子，又透過(guò)血液細(xì)胞膜而分布到全身再送到各器官組織，極易在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝及腎內(nèi)蓄積，或與甲基結(jié)合為劇毒的甲基汞［(Hg(CH3)2]而積存于大腦之中，產(chǎn)生慢性中毒。只要有少量汞離子進(jìn)入人體血液中，就會(huì)很容易與腎細(xì)胞中的蛋白質(zhì)牢固結(jié)合，具有抗原性，引起變態(tài)反應(yīng)，從而使腎功能遭受破壞引起腎病綜合癥。但遺憾的是直到近代，金屬汞都被認(rèn)為在環(huán)境中是穩(wěn)定的，因此，廢棄的金屬汞只被簡(jiǎn)單地埋于地下或直接排入水體中。近來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，雖然汞比起其他金屬來(lái)是相當(dāng)不活潑的，但它很易揮發(fā)，并易通過(guò)皮膚吸收，在體內(nèi)氧化成有毒化合物，從而影響人體健康。

三 含汞廢水處理方法

1 化學(xué)沉淀

化學(xué)沉淀法包括兩種，即凝聚沉淀法和硫化物沉淀法。凝聚沉淀法是將含汞廢水調(diào)節(jié)成pH在8-10，利用鋁鹽或鐵鹽的形成的絮體吸附廢水中的汞，并與汞共沉淀析出。硫化物沉淀法是在pH為9-10，利用汞離子能與S2-形成溶解度極低的 HgS沉淀來(lái)降低含汞廢水中的汞離子濃度。

2 離子交換法

離子交換法一般利用大孔的交換器（一般用的是離子交換樹(shù)脂）去除廢水中的汞，離子交換樹(shù)脂通常包括強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂或者是具有選擇性的螯合型的樹(shù)脂。離子交換法是一種非常有潛力的含汞廢水處理方法，能有效地處理汞離子濃度在 100 mg/L 以下的含汞廢水。離子交換法具有除汞效果好、不會(huì)產(chǎn)生二次污染且工藝流程簡(jiǎn)短，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。在強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂方面，晨光化工研究院研發(fā)出D679 陰離子交換樹(shù)脂，經(jīng)一級(jí)處理后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的含汞污水（0.05 mg/L）經(jīng)過(guò)本離子交換樹(shù)脂螯合處理后，能達(dá)到 0.001 mg/L 以下。

3 電解法

電解法的基本原理是將含汞廢水置于直流電解槽中，通電電解。汞離子將在陰極還原并沉積。這種方法能將汞離子濃度降到 0.005 mg/L 以下。該方法操作簡(jiǎn)單，處理效率高，但是其缺點(diǎn)也較為明顯：處理過(guò)程中容易形成汞蒸氣，造成二次污染，而且耗電大，投資高。

4 還原法

金屬還原法處理含汞廢水就是利用某些金屬（屑或粉）能夠從廢水中置換出汞離子，例如鐵、銅、鋅、鋁等等，因?yàn)檫@些金屬都具有毒性小而電極電位又低的特點(diǎn)，這些金屬中以鐵、鋅效果較好，因?yàn)槠鋬r(jià)格低，溶液損失少，并且反應(yīng)速率較快。但是此方法適用于成分單一的含汞廢水，而且汞殘留量高，需要結(jié)合其他方法使用。

5 溶劑萃取法

溶劑萃取法的使用非常有局限性，僅適用于廢水中汞離子含量很低的情況。三異辛胺的二甲苯溶液是通常采用的溶劑，能夠有效地將汞離子以HgCl42-形式萃取出來(lái)，再在水溶液中進(jìn)行反萃取。有文獻(xiàn)報(bào)道，用高分子胺溶劑作為萃取劑對(duì)廢水進(jìn)行處理，可以脫除溶液中99%以上的汞。

6 吸附法

吸附法的核心是具有大表面積吸附劑，通常會(huì)將吸附劑處理成多孔的固體吸附劑，找到一種經(jīng)濟(jì)、有效地吸附劑是本方法的關(guān)鍵。

7 微生物處理法

微生物處理法應(yīng)用藻類(lèi)、細(xì)菌、真菌等對(duì)汞離子的吸附作用，近年來(lái)藻類(lèi)、細(xì)菌、真菌等一批生物吸附劑的出現(xiàn)引起了廣大科研工作者的極大興趣。Brady等使用藻類(lèi)和死細(xì)菌細(xì)胞來(lái)處理10mg/L以上的含汞廢水，能將水中汞離子濃度降到0.05 mg/L以下。