水體重金屬污染危害及治理技術(shù)策略探究

【摘要】隨著城市工業(yè)的迅猛發(fā)展，一系列的環(huán)境問題也伴隨出現(xiàn)，其中，重金屬污染對水體的污染就是一個重要表現(xiàn)，直接造成了水質(zhì)的破壞，影響了人們的水體環(huán)境，因此有必要正視目前水體重金屬污染所造成的嚴(yán)重危害，并采取相關(guān)技術(shù)措施對其進(jìn)行治理，以保證水體質(zhì)量符合人們健康生活需要。

【關(guān)鍵詞】水體；重金屬；危害；治理

【中圖分類號】TE991.2【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0243-02

隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速前進(jìn)，特別是工業(yè)的發(fā)展，造成了重金屬的排放量越來越嚴(yán)重，從而產(chǎn)生了一系列的重金屬環(huán)境污染問題。如采礦、冶煉、電鍍等產(chǎn)業(yè)所產(chǎn)生的廢水與廢棄物在未經(jīng)處理的情況下直接排入到水體中，從而使水體中的重金屬含量較高，進(jìn)而對人們的健康產(chǎn)生了不良影響，國內(nèi)外都出現(xiàn)過類似的事件。如20世紀(jì)60年代，在日本的富山縣神通川流域，由于鉛鋅冶煉廠排放的含Cd廢水污染稻田，居民長期食用含Cd稻米和含Cd水而造成Cd中毒，引發(fā)“骨痛病”。由于重金屬具有較高的移動性和較低的中毒濃度，如毒性較強(qiáng)的Hg、Cd產(chǎn)生毒害的濃度僅為0.01～0.001mg/L，使得重金屬污染具有一定的隱蔽性和延后性。重金屬在水體中不能被生物降解，有些在微生物作用下轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的重金屬化合物，如甲基汞進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)后，經(jīng)食物鏈的生物放大作用，逐級在較高級的生物體內(nèi)富集，引起生態(tài)系統(tǒng)中各級生物的不良反應(yīng)，甚至危害包括人體在內(nèi)的各種生命體的健康與生存。因此，水體重金屬污染所產(chǎn)生的危害是不容忽視，必須正視其存在。文章結(jié)合筆者實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在簡要總結(jié)歸納目前我國水體重金屬污染現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對水體重金屬污染所產(chǎn)生的危害進(jìn)行分析，并提出了相關(guān)技術(shù)治理策略，對我國水體重金屬污染治理進(jìn)行了展望，可為相關(guān)工作者提供參考。

1.我國水體重金屬污染現(xiàn)狀分析

隨著城市化進(jìn)程的加快和工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，我國絕大多數(shù)城市都不同程度地存在著較突出的水質(zhì)問題，大量未經(jīng)處理的城市垃圾、被污染的土壤、工業(yè)廢水和生活污水以及大氣沉降物不斷排入水中，使水體懸浮物和沉積物中的重金屬含量急劇升高。對我國各大湖泊的調(diào)查結(jié)果表明，近年各種重金屬污染呈上升趨勢，已經(jīng)開始影響到水體的質(zhì)量。從我國七大水系的調(diào)研結(jié)果可以看出，1995年長江水系Cd污染僅次于Hg、COD、BOD和揮發(fā)酚；黃河水系有16.7%的斷面總Cd含量超標(biāo)；淮河干流總Cd含量超標(biāo)率為16.7%；海灤河總Cd含量平均超標(biāo)率為16.7%～83.9%；大遼河水系污染較輕，在對所統(tǒng)計的26個國控湖泊、水庫的監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)了不同程度的Cd污染問題，污染程度仍次于Hg污染。1991～1995年有關(guān)部門對國內(nèi)城市河流、七大水系及湖泊水庫的監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)Cr和Pb是比較普遍的重金屬污染物。水體中的重金屬通過直接飲水、食用被污水灌溉過的蔬菜和糧食等途徑進(jìn)入人體，威脅著人們的身體健康。

2.水體重金屬污染的危害分析

水體重金屬污染直接對人體、水生物、水生植物等產(chǎn)生危害。

2.1 對人體健康的危害

重金屬進(jìn)入人體后，不易排泄，逐漸蓄積，對人體健康的危害是多方面、多層次的，其毒理作用主要表現(xiàn)在影響胎兒正常發(fā)育、造成生殖障礙、降低人體素質(zhì)等。重金屬（例如Pb、Se、Mn等）通過水體直接或間接進(jìn)入食物鏈后，能嚴(yán)重地耗盡體內(nèi)貯存的Fe、維生素C和其他必需的營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致免疫系統(tǒng)防御能力的下降，子宮內(nèi)的胚胎生長停滯和其他一些殘疾。重金屬能抑制人體化學(xué)反應(yīng)酶的活動，使細(xì)胞質(zhì)中毒，從而傷害神經(jīng)組織，還可導(dǎo)致直接的組織中毒，損害人體解毒功能的關(guān)鍵器官肝、腎等組織。例如，Hg、Pb、Cd等重金屬及Se已被列為劇毒物進(jìn)行重點(diǎn)防治。目前的研究結(jié)果表明，Cr、Co、Ni、Cd、Se等重金屬元素均具有致癌、致畸、致突變等危險。

2.2 對水生物的危害

重金屬進(jìn)入水生生態(tài)系統(tǒng)后，分布于水生生態(tài)系統(tǒng)的各個組分中，對生態(tài)系統(tǒng)各組分產(chǎn)生影響（即生態(tài)效應(yīng)）。當(dāng)生物體內(nèi)重金屬積累到一定數(shù)量后，就會出現(xiàn)受害癥狀，生理受阻、發(fā)育停滯，甚至死亡，并使整個水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能受損、崩潰。

2.3 對水生植物的危害

藻類是水體的初級生產(chǎn)者，在水生生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中起著十分重要的作用。人們可以利用藻類及水生生物的敏感性來監(jiān)控水體的重金屬污染。研究發(fā)現(xiàn)重金屬通過各種途徑進(jìn)入水體后，一旦被藻類吸收，將引起藻類生長代謝與生理功能紊亂，抑制光合作用，減少細(xì)胞色素，導(dǎo)致細(xì)胞畸變、組織壞死，甚至使藻類中毒死亡，改變天然環(huán)境中藻類的種類組成。

3.水體重金屬污染的技術(shù)治理策略

3.1 生物治理技術(shù)

物理和化學(xué)方法處理水體重金屬雖然具有較高的處理效率，但是存在處理費(fèi)用高等缺點(diǎn)。因而，中外學(xué)者又研發(fā)出一種有效、低廉且簡便易行的水質(zhì)凈化方法——生物處理法。

人工濕地處理系統(tǒng)是在一定長寬比及一定坡度的洼地中填充一定規(guī)格的特殊填料，并種植有經(jīng)濟(jì)和觀賞價值的植物，如水芹菜、鳳眼蓮等，這些植物能在水中長期吸收Pb、Cu和Cd等。當(dāng)含有重金屬的污水流經(jīng)填料表面，可通過植物和填料的吸附、沉淀作用將污水中重金屬污染物去除。但是人工濕地生態(tài)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，很難收獲填料中的重金屬，而且植物對重金屬的吸收達(dá)到一定的程度，重金屬就會對植物產(chǎn)生毒害，不利于重金屬的持續(xù)去除。

3.2 物理和化學(xué)治理技術(shù)

利用物理、化學(xué)方法處理含重金屬廢水的有沉淀法、螯合樹脂法、高分子捕集劑法、天然沸石吸附法、膜技術(shù)、活性炭吸附工藝、離子交換法等。在廢水中加入FeCl₂、消石灰和高分子凝聚劑，可使Se與Ca、Mg、Fe、Pb等形成氫氧化物沉淀，從而去除水中的Se。而采用氫氧化物聚集沉淀法可去除廢水中的Cd和Pb，也可利用活性炭法將污水中Hg的含量降至0.01～0.05mg/L，另據(jù)報道，采用離子交換樹脂法可使廢水中的Hg含量降至0.02mg/L。

總之，在對水體中重金屬進(jìn)行治理時，應(yīng)因時、因地致宜，并且根據(jù)不同的重金屬種類，選擇處理費(fèi)用低、效果好的一種或多種方法進(jìn)行治理，才能達(dá)到事半功倍的效果。

4.水體重金屬污染的治理展望

近年來，重金屬在水生生態(tài)系統(tǒng)中的遷移規(guī)律研究取得了較大的成就，特別是水環(huán)境植物中重金屬的積累轉(zhuǎn)化過程倍受國內(nèi)外學(xué)者的重視，重金屬污染問題正越來越為人們所關(guān)注和了解。然而，重金屬在水體中的遷移規(guī)律及其在生態(tài)系統(tǒng)中的遷移機(jī)理等方面還有待于深入研究。由于重金屬在理化條件復(fù)雜的水環(huán)境中，有十分復(fù)雜的遷移轉(zhuǎn)化過程，其遷移能力和生物效應(yīng)與化學(xué)形態(tài)和含量密切相關(guān)，因此在現(xiàn)場監(jiān)測和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，往往由于復(fù)雜因素的影響，導(dǎo)致測定結(jié)果難以解釋。了解不同重金屬的主要污染源以及重金屬在生態(tài)系統(tǒng)中的化學(xué)行為，即形態(tài)、轉(zhuǎn)化機(jī)理和動力學(xué)過程，是科學(xué)開展重金屬污染防治的前提和保證，并且能有效防止重金屬的二次污染和循環(huán)污染。

此外，還應(yīng)該利用基因工程等分子生物學(xué)技術(shù)在植物體內(nèi)建立一條更廣泛的重金屬代謝途徑，使植物能夠同時對多種重金屬有抗性并有富集作用，這在重金屬植物修復(fù)中將有更重要的意義和更廣闊的應(yīng)用前景。

5.結(jié)語

從本文的分析可以看出，水體重金屬污染所帶來的危害的巨大的，對整個生態(tài)環(huán)境都造成了不良影響，必要采取具有針對性、經(jīng)濟(jì)性、可行性、綜合性的技術(shù)策略進(jìn)行治理，以保證水體環(huán)境的健康性。

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