话说水环境重金属污染

1 08化本 王斯源 080900008 成绩

话说水环境重金属污染

摘要：水环境金属污染污染课题是普遍关注的，本文对我金属污国的水环境染污染现状、研究概况、防治对策进行了总结与评述。

关键词：环境科学；水体重金属污染现状；研究现状；防治对策

0.引言

由于自然资源的开发及废弃物重返水环境，在许多国家和地区，已经超出自然水体的自净能力，造成了严重的水环境污染。因此，水环境污染已成为世界各国普遍关注的课题。重金属污染是水环境污染的一个重要方面。随着工农业的发展，包括重金属在内的大量污染物排人河流，造成了水质日益恶化，也带来了一系列严重后果。为了控制和治理水体重金属污染，保护人类生存环境，国内外开展了大量的研究工作。本文对我国水环境重金属污染作些介绍。

1.中国水环境重金属污染现状

影响水质的重金属元素很多，而水体沉积物中的重金属的含量又受到多种因素的影响。例如，区域水文地质条件、土壤条件、水质酸碱特征、水体氧化特征、工业废水的排放等等。因此，不同水体常常存在不同的重金属污染。江西鄱阳湖地处中国中部，是中国最大的淡水湖，受江西德兴铜矿开采的影响，目前其沉积物中Pb、Cu、Zn、Cr、Cd、Hg含量均高于正常土壤背景值。其中，以Zn、Pb、Cu、Cr较为严重，这些重金属可以随着水体的活动而稀释出来，造成湖水重金属的含量明显增高[1]。乐安江受德兴铜矿的影响，表层沉积物也受到重金属严重污染，主要超标重金属是Cu、孙、Pb等，沉积物生态风险性指数评价结果表明，乐安江沉积物具有潜在的生态危害性[2]。浙江千岛湖湖底沉积物中，Cd、Hg、Zn的自然富集系数大于正常值的两倍，呈现Cd、Hg、严重污染的迹像[3]。滇池水系也受到重金属污染，主要污染元素为Sn、Pb、Cr、Hg[4]。四川凉山州大桥水库是一座大型综合利用工程，流域内无大中型工矿企业分布，工业污染源极少，监测结果表明，水体中仅铜元素超标，底泥中重金属检出项目较多，含量大体与上游背景值相近，主要是库区地壳矿物质背景条件偏高所致，而人为影响次要[5]。风雨湖位于湖南省吉首市吉首大学新校区内，由于工业和生活污水的排放，大肠菌群已严重超标，但水样重金属离子均未超标[6]。苏州河上海市区段，底泥呈现Cr和Cd污染状态，Cr污染尤为严重[7]。广东省浈水河水体由于铅锌矿区的矿尾砂和矿区废水的排放，沉积物及悬浮物中Pb、Zn、Cd含量较高，并且对下游地区有污染隐患[8]。条子河属于辽河水系，在吉林四平市内受工业和生活污水的污染较严重，底泥中污染的主要重金属为Cr、Pb、Cd、Cu[9]。长江干流地区重金属污染尚不存在超标情况，但在某些支流地区仍存在重金属亏染，有的还比较严重，如江西境内铙河Cd和Pb超标；赣江Cd和Pb超标，靖江六价Cr为主要污染物，长江某些江段即使在丰水期仍有Hg轻度超标[10]。现行的地面水环境质量标准，是以总锌、总镉、总铅的浓度来进行分类的，而造成水体污染的重金属有多种不同形态，并非水体中重金属的所有形态都具有毒性效应，所以对水体重金属化学形态及迁移转化的研究也同样具有非常重要意义。

2．水环境重金属污染研究概况

对水环境熏金属污染的研究，各国科学家开展了多方面的工作，近年来的研究重点包括以下几个方面：

2.1由对水中溶解态重金属的研究转向对悬浮物沉积物中结合态重金属的研究 2 水环境中重金属存在形态包括溶解态(溶解于河水中)和颗粒态(存在于悬移质中的悬移态及存在于表层沉积物中的沉积态)。水环境中的重金属存在于水相中甚微，绝大部分均结合于颗粒物中。排入水体的重金属污染物，由于各种物理、化学过程，迅速由水相转入固相，首先吸附于悬浮物中，而悬浮物在随水流运动过程中，逐步转移为沉积物。大量的研究也表明，在受重金属污染的水体中，水相中重金属的含量很低，即使接近污染物排放口，水中重金属的含量也不高。而且随机性很大，常受排放状况与水力学条件影响，含量分布往往无规则。沉积物中重金属的含量比相应水相中的重金属含量高得多，常常得到积累，并表现出较明显的含量分布规律性。因此，对沉积物进行研究常可反映水系受污染的状况。近年来，沉积物分析已经成为一个新的领域，成为追踪内陆和沿海水体人为污染影响的重要途径。

2.2由对重金属的总量研究转向其化学形态的研究

不同金属，不同的形态对生物的作用是不同的，往往只是金属的某种形态或某几种形态才会被生物所吸收，对生物造成危害。另一方面，水中的重金属离子在一定条件下，有相当多的一部分会进人沉积物，而在条件变化时，它们又会从沉积物重返水相。在此过程中重金属离子反应进行的方式和程度，皆取决于水体和沉积物中金属的形态、水质条件、沉积物组成和环境因素等。因此，研究水体中重金属的化学形态及转化规律。对于弄清水体污染状况，采取有效的污染控制措施非常必要。研究水体中重金属存在形态的方法主要是Tessier等人提出的逐级化学提取法。水体中颗粒态重金属的存在形态可分为离子交换态、碳酸盐(又称颗粒有机碳particulate organic ear．bon，POC)结合态、铁锰水合氧化物(FeOOH、MnOOH)结合态、有机硫化物(又称酸可挥发性硫化物，acidvolatile suhide，AVC)结合态及残渣态。其中离子交换态和碳酸盐结合态易被生物吸收，铁锰水合氧化物结合态对生物有潜在有效性，而后两种形态较稳定，不易被生物吸收利用引至在水中，大部分重金属的溶解度随水中PH值的增加而明显减少[11]。

2.3研究水体重金属的迁移转化过程

重金属在水体的迁移转化过程几乎包括水体中各种已知的物理、化学及生物过程，这些过程同时发生，综合作用。其中，重金属在水体中的迁移、吸附与释放十分重要。

2.3.1水溶态重金属的迁移能力分析

水溶态的金属，直接随水流往下迁移，所以它迁移最快，迁移也最远。如果水中几种金属元素含量都很高，则迁移能力与它们与水中溶解度有关。

2.3.2水中重金属的吸附

研究水体重金盾吸附的模式包括Henery型、Langmuir型和Freundlich型。对水中重金属的吸附有较大影响的因素包括泥沙粒度、温度、PH值等。一般泥沙粒径越小，吸附量及吸附速度越大；温度升高，吸附速度增大，解吸速度减少；PH位升高，吸附速率增大，解吸速率减少。其它影响因素还包括水体泥沙浓度、泥沙存在方式、矿化度等[12,13]。

2.3.3底泥中重金属释放

对于底泥中重金属释放影响最大的因素是pH值及氧化还原电位E，pH值与E以一定的地质地理条件为背景，在正常情况下，具有一定的稳定性，需要指出这种稳定性只是相对的，实际上，底泥中的重金属在天然条件下也能释放，但是酸性条件下更易释放，碳酸盐结合态的金属pH变化最敏感，pH降低时会释放出来。有机硫化物结合态金属较稳定，一般情况下不易释放，但能被氧化而释放。残渣态金属包含在矿物晶体中，最稳定，很难释放。除此之外， 3 对释放影响较大的因素还有泥沙浓度、颗粒粒径、沉积物污染浓度、温度、有机质等。邬建中等[8]对浈水水体的重金属迁移与吸附特性进行了研究(1996)，结果表明，浈水河水体的Pb、Zn、Cd以悬浮物中含量为主，重金属迁移与水土流失有关，因此防止水土流失是减少污染物扩散的重要措施。

3 水环境重金属污染的防治对策

水体重金属污染的日趋严重已引起全社会的关注。现在除严格控制各种污水的排放外，另一项重要工作就是采取有效措施治理、净化被污染的水体，并实现废水的再生回用。目前常用的废水净化处理技术主要有三类，即物理处理法、化学处理法和生物处理法。

3.1物理和化学方法

传统的处理重金属污水的物理和化学方法很多。包括沉淀法、螯合树脂法、高分子捕集剂法、天然沸石吸附法、膜技术、活性炭吸附工艺、离子交换法等[14]。另外还有电解法、氧化还原法和铁氧体法等。它们虽然具有净化效率高、周期较短等优点，但是也各有缺点，如螯合树脂不能通过毒性检验，因此在食品工业和饮用水处理中被禁止使用；膜法的选择性小，排出较高浓度的水需进一步处理；并且这些方法大多流程长、操作麻烦、处理费用较高[15]。

3.2生物处理法

由于常规水处理方法有投资大、成本高、工艺复杂等缺点，以及重金属污染物在水中浓度低等特点，中外学者已研发出一种有效、低廉且简便易行的水质净化方法—— 生物处理法。国外Groudeva等对用生物修复水体的重金属污染作了最新的综述。国内，吴涓等[15]概述了重金属生物吸附的研究进展，进行处理的生物材料，可以是藻类，还可以是发酵工业中的废弃菌丝体、细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等。Prakasham等报道了根霉对六价Cr的吸附。泥炭冬青属的栎屑等经试验证明都可做生物吸剂。水生植物凤眼莲、香蒲、芦苇、水芹菜等也可以吸收积累水体中的重金属元素，净化水质[16]。湿地植物也是一类很重要的材料[17]。印度芥菜苗可以通过根瘤过滤、积聚重金属。此外海藻去除水溶液中的Cd也已有报道。水体有害重金属的生物修复技术有着广泛、低廉的原材料及很好的前景。

除此之外，减少外源性重金属的进入，对严重污染的戚泥的治理，进行水体生态修复重建，开展丰树造林，也可以有效地预防和治理水体重金属污染。

4．结束语

国内外水体重金属污染具有普遍性和严重性。重金属污染物进入水生生态系统后，影响水生植物细胞膜透性、物质代谢、光合作用、呼吸作用，水生动物器官机能、胚胎发育，造成神经伤害以及人体病变、危害儿童健康等。针对以上情况，应高度重视水体的重金属污染，并采取水体重金属污染源头控制和工程治理（包括物理、化学、生物处理方法）相结合的防治对策。在这些防治方法中，由于生物处理法具有成本低、简便，不会带来新的污染等优点，因而具有广阔的前景。不过，对于修复的生物，其生物量的增加、生长周期的缩短、积累的机理等方面还有待进一步研究。

参考文献

[1] 吕兰军．鄱阳湖重金属污染现状调查与分析[J]．人民长江,1994，25(4)：32—38

[2] 何孟常，王子健，汤鸿霄．乐安江沉积物重金属污染及生态风险性评价[J]．环境科学，1999，20(1)：7—10

[3] 韩伟民，胡水景，金卫,等．干岛湖水环境质量调查与保护时策[J]．湖泊科学，1996，8(4):8-12 4 [4] 金相灿．中国湖泊水库环境调查研究[M]．北京：中国环境出版社，1990．

[5] 裴新．大桥水库水质的预测分析IJl．四川水利，1997．18《6)：18—22．

[6] 陈义光，苏峰，姚俊.等．风雨湖水体污染监测研究[J]．湖北农学院学报，2001．21(1)：46—49．

[7] 裘祖楠，姚振淮，漆德瑶．苏州河底泥中铬和镉污染的特性、评价和治理[J]．上海环境科学，1996．15(12)：21—24．

[8] 邬建中，黄爱珠．浈水水体的重金属迁移与吸附特性[J]．人民珠江．1996，(1)：45—48．

[9] 严登华,邓建,金达,等．四平市条子河底泥中重金属特性研究[J]．水土保技通报，2000．20(5)：28—30．

[10] 张毅．刘晓英．田博之,等．母亲河水质调查与分析[J]．化学世界，2000．(5)：227—230．