环境中重金属污染物的迁移与转化研究
重金属污染是当前环境问题中的一大难题，对人类健康和生态环境造成了严重威胁。为了探索和理解重金属污染物在环境中的迁移与转化规律，科学家们进行了大量的研究。本文将针对重金属污染物的迁移途径、影响因素以及转化过程展开探讨。
1. 迁移途径
重金属污染物在环境中的迁移主要通过以下几种途径：
1.1 土壤迁移：重金属通过地下水和土壤孔隙水的流动迁移到地下水中，进而进入河流、湖泊等水体，形成水环境的污染。
1.2 大气迁移：重金属通过颗粒物悬浮在空气中，通过降雨沉降到地表，导致土壤和水体的污染。
1.3 水体迁移：重金属可以直接溶解在水中，通过水流迁移到其他地方，并对水生生物造成直接毒害。
1.4 生物迁移：重金属通过生物体的吸收、积累和迁移，从而进入食物链，对生物体造成间接毒害。
2. 影响因素
重金属污染物的迁移与转化受到多种因素的影响，包括但不限于以下几个方面：
2.1 pH值：土壤和水体的酸碱度对重金属的迁移和转化有重要影响。低pH值条件下，重金属更容易释放并迁移至地下水中。 2.2 有机质含量：有机质对重金属的吸附、解吸和转化起着重要作用。有机质含量高的土壤和水体能够有效地限制重金属的迁移和转化。
2.3 土壤类型：不同类型的土壤具有不同的吸附和保持能力，影响重金属在土壤中的迁移和转化速率。
2.4 温度和湿度：温度和湿度的变化可导致土壤和水体中重金属的溶解度和迁移速率发生变化。
2.5 微生物活动：微生物在环境中的活动可以促进重金属的转化和迁移，包括还原、氧化和沉积等过程。
3. 转化过程
重金属污染物在环境中经历多个转化过程，包括溶解、沉降、吸附、解吸、络合等。这些转化过程对重金属的迁移和生物有效性起着重要作用。
3.1 溶解：重金属在水中可以以溶解态存在，溶解度与温度、酸碱度、络合等因素有关。溶解态的重金属可以直接对生物体造成毒害。
3.2 沉降：重金属通过颗粒物和悬浮物的沉降进入土壤和水体中，从而影响环境的质量。
・５０・ 中国环境管理 ２０１３年第５卷第６期
重金属在水体中的化学状态、危害及其
防治对策
欧异斌 刘忠义 娄敏’ 秦普丰’
（１．湖南农业大学资源环境学院，长沙４１ Ｏ１２８；２．湖南省环境保护厅，长沙４１ ００１ ９）
【摘要】本文对目前研究最多的汞、铬、镉、铅和砷等重金属，详细分析了它们在水体中的迁移转化、价态变 化、吸附与解吸附作用、吸附和共沉淀作用等动态过程；简要地阐述五种重金属对水体的污染给人体 带来的危害；重点讨论了对水体重金属污染采取控制与消除土壤污染源、含重金属工业废水的排放和
生物修复技术等防治对策。
【关键词】重金属；７９４￣；化学状态；危害；防治对策
中图分类号：Ｘ５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—６２５２（２０１３）０６—００５０—０４
引言
重金属指比重大于４或５的金属，约有４５种，如
铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钨、钼、金、
银等。目前，研究最多的重金属是汞、镉、铬、铅和
砷等。可溶性重金属元素包括：铅、镉、汞、砷等。这
些重金属同样存在于人体内，比如锌、镉、铜、铅等，
是人体的必需元素。凡事都有一个量的问题，任何东
西一旦超过正常的量，它必然给环境或人体造成不良
影响。因此，这些重金属又是重要的环境污染物，对
环境的污染具有潜在的危险Ｉ生。本文重点讨论汞、铬、
镉、铅和砷等重金属在水体中的化学状态、对人体的
危害及其防治对策。
１．重金属在水体中的化学状态［１】
１．１水体中汞的化学状态
水体中的无机汞可随着水的流动作迁移运动，或
沉降于水底并吸附在底泥中。在微生物作用下，无机 汞能够转化为有机汞，即主要转化为一甲基汞和二甲
基汞，这就是所谓汞的甲基化作用。汞的甲基化作用
在厌氧条件下，主要转化为二甲基汞；在好氧条件下，
则主要转化为一甲基汞。一甲基汞是水溶性物质，易
于被生物吸收而进入食物链；二甲基汞难溶于水，但它 具有挥发性，易于逸散到大气中。但在弱酸性水环境
重金属污染的特点、来源及在环境中的存在状态
现在科技的发展让很多金属也有了用武之地，而且应用于各个领域，可以说金属已经成为我们生活的一部分。在109种化学元素中，83种是金属，密度大于5的金属统称为重金属，如金、银、铜、铅、锌、镍、钴、镉、铬和汞等45种。常说的重金属污染，主要是指汞、镉、铅、铬，以及它们的类金属物等生物毒性显著的重金属物引起的污染。
重金属污染的特点是：
(1)天然水中的微量重金属就可产生毒性效应。重金属产生毒性大小的浓度范围取决于该金属的性质(如价态、形态)，如汞、镉产生毒性的浓度范围是0.001～0.01mg/L。(2)它们与有机污染物不同，水中微生物不仅不能降解重金属，相反地某些重金属元素在微生物的作用下转化为金属有机化合物，产生更大的毒性。经过“虾吃浮游生物，小鱼吃虾，大鱼吃小鱼”的水中食物链被富集，浓度逐级加大。而人正处于食物链的终端，通过食物或饮水，将有毒物摄入人体。若这些有毒物不易排泄，将会在人体内积蓄，引起慢性中毒。在生物体内的某些重金属又可被微生物转化为毒性更大的有机化合物(如无机汞可转化为有机汞)。(3)重金属可通过食物、饮水、呼吸等多种途径进入人体，从而对人体健康产生不利的影响，而且这种影响具有隐蔽性，有些重金属对人体的积累性危害影响往往需要一二十年才显示出来。(4)重金属离子在水体的迁移转化是一个复杂的过程，它与水体的酸碱条件、氧化还原条件等有着密切的关系。一般的迁移反应可归纳为：离子性化合物的溶解，形成各种无机的、有机的配位化合物；可溶性物质在固体表面的吸附和解吸，沉淀或在固体表面上共沉淀，合并于固体物质或晶体结构。(5)进入水体的重金属污染物大部分沉积于底泥中，少部分以可溶态及颗粒存在于水体。(6)重金属污染物不易或不能用感官察觉到，就如同人们不能用感官去认知空气是否存在细菌、病毒一样，只有用科学的调查、化验分析才能确认。(7)受重金属污染的蔬菜、水果、水产品并不能通过浸泡、清洗、多次煮来去除其含有的重金属，因为它存在于动植物的体内，不像农药那多洗就可以清除干净。
污染物在水体中的迁移转化方式主要有以下三种途径：
(1) 氧化-还原作用。天然水体中有许多无机和有机氧化剂和还原剂，如溶解氧、Fe3+、Mn4+、Fe2+、S2-及有机化合物等，这些物质对污染物的转化起重要作用。如环境中重金属在一定氧化-还原条件下，容易发生价态变化，结果是其化学性质改变，迁移能力也会发生改变。水体中的氧化-还原类型、速率和平衡，在很大程度上决定了水中重要溶质和污染物的性质。如在一个厌氧湖泊中，湖下层的元素以还原态存在：碳还原成CH4，氮还原成[*]等，而表层水由于可被大气中氧补充，成为氧化性介质，达到热力学平衡时，碳成为CO2，氮成为[*]。显然这种变化对水生生物和水质影响很大。
(2) 络合作用。天然水体中有许多无机配位体，如OH-、Cl-[*]、[*]和有机配位体如氨基酸、腐殖酸，以及洗涤剂、农药、大分子环状化合物等，它们可以与水中的污染物，特别是重金属发生络合反应，改变其性质和存在状态，影响污染物在水体中发生、迁移、反应和生物效应。
(3) 生物降解作用。水体中的微生物，特别是底泥中的厌氧微生物，可以使一些污染物发生转化，如把无机汞转变为有机汞。
