飲用水中鉬元素測定及鉬超標(biāo)治理方法綜述

韓張雄+張小輝+劉美美+李浩+馮小娟+高文

摘要：指出了在環(huán)境中，鉬元素是一種重要的微量元素，對人體和動物體具有重要的生理作用，綜述了水體中微量鉬元素的快速檢測方法以及水體鉬超標(biāo)時的治理方法，得出了水體鉬元素的檢測應(yīng)與鉬含量相結(jié)合，選擇合適的檢測方法；而對水體超標(biāo)鉬元素的治理，應(yīng)結(jié)合水體實際污染狀況，選擇經(jīng)濟合理的治理方式。

關(guān)鍵詞：飲用水；鉬元素；檢測方法；治理方法

中圖分類號：X832

文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）20-0038-02

1 引言

飲用水中鉛、鋇、鉬等元素雖然含量很低但與人體健康直接相關(guān)，其中鉬元素在水體中含量一般為不到1 mg/L。鉬是人體多種酶的組成成分，人體通常會缺鉬，而缺鉬會導(dǎo)致食道癌的發(fā)病率提高。我國食道癌集中高發(fā)區(qū)的調(diào)查資料表明，病區(qū)飲水中有缺鉬、銅、鋅、錳這個特征，目前還沒有經(jīng)口服用鉬致癌的數(shù)據(jù)，鉬攝入過多或缺乏會引起齲齒、腎結(jié)石、營養(yǎng)不良等癥狀，同時，鉬元素會影響嘌呤代謝、碳水化合物代謝以及抗壞血酸的合成等[1]。

鉬是堅硬而有韌性的白色金屬。鉬元素作為一種微量元素，是人體和動植物體所必需的[2]。人體內(nèi)肝和腎中鉬元素含量最高，人體各種組織都含鉬，成人體內(nèi)總量為9 mg，肝、腎中含量最高。同時鉬是組成眼睛虹膜的重要成分，虹膜可調(diào)節(jié)瞳孔大小，保證視物清楚，鉬不足時，影響胰島素調(diào)節(jié)功能，造成眼球晶狀體房水滲透壓上升，屈光度增加而導(dǎo)致近視。但當(dāng)鉬元素含量超過一定限值，會對人體和動物造成危害。因此，準(zhǔn)確測定飲用水中的鉬元素對鉬元素的含量預(yù)警具有重要意義，同時，鉬元素超標(biāo)水體的治理刻不容緩。

2 水中鉬元素的檢測方法

目前飲用水中鉬的測定方法有多種，比色法測定水中的鉬元素，鉬的比色法有很多種，其中以硫氰酸鹽比色法應(yīng)用的最廣，是測定鉬的經(jīng)典方法，原理是在硫酸和高氯酸介質(zhì)中，硫氰酸鹽與鉬生成橙紅絡(luò)合物，在470 nm波長處通過測定吸光度來確定鉬的濃度[2]；另外比較常用的方法還有ICP-AES[3]、ICP-MS[4～5]、GF-AAS法[6]；測定痕量鉬元素還可以使用活性炭柱吸附富集-分光光度法[7]進行測定。

3 超標(biāo)鉬元素的治理

飲用水鉬超標(biāo)的危害為鉬攝取過量會導(dǎo)致生命體中毒，而這種鉬通常是以水溶態(tài)形式存在的。當(dāng)鉬濃度為5 mg/L時，將會對人體產(chǎn)生危害。人若發(fā)生鉬中毒，會導(dǎo)致肢體無力、頭疼、生長緩慢、脫毛、痛風(fēng)綜合癥、腎臟受損及動脈硬化等癥狀。根據(jù)對動物中毒劑量的實驗，推算人體對鉬的最低毒副反應(yīng)水平為0.14～0.20 mg/kg；動物中毒后，一般出現(xiàn)貧血、脫毛、厭食及體重減輕等癥狀；植物鉬中毒主要表現(xiàn)為葉片失綠，莖、葉枯瘦等。攝取鉬超標(biāo)的水，是鉬對人體造成危害的主要途徑。鉬國家標(biāo)準(zhǔn)為水體鉬最高接納濃度為5 mg/L，飲用水中則為0.07 mg/L。國內(nèi)外對重金屬污水的治理方法通常有化學(xué)沉淀、離子交換、電動力修復(fù)、吸附及生物修復(fù)幾種方法，對鉬污水的治理也同樣適用[8]。

3.1 化學(xué)沉淀法

采用化學(xué)沉淀法去除水體重金屬鉬的原理是，通過加入鉬沉淀劑使其吸附、聚合并沉淀，從而得以回收。通常所用沉淀劑有氯化鈣、生石灰、硫酸鉛等。已有實例表明，化學(xué)沉淀法對水體高濃度的鉬去除效果很好。如，法國Lodeve工廠，通過加壓堿浸、酸化、蒸濃沉淀后可以將鉬脫離水體；也有用硫酸鉛作為沉淀劑來去除水體中的鉬。缺點是化學(xué)沉淀法通常會帶來二次污染，而對鉬進行的吸附工藝通常需調(diào)節(jié)水體酸堿度使其呈酸性來加以處理。

最新技術(shù)研發(fā)進展為零價鐵去除[9]（結(jié)合氧化還原原理）。零價鐵廉價易得，環(huán)境友好，可以通過吸附、還原、沉淀等機理去除水中多種重金屬。零價鐵對鉬具有較好的去除效果。鉬的去除效率隨pH值的降低而增加，在pH=2.0時，去除率達到98%； 無機陰離子均在不同程度上抑制鉬的去除，而無機陽離子則促使鉬的去除率從60 %提高到95 %。

3.2 離子交換法

樹脂的離子交換去鉬原理是通過樹脂離子與鉬酸根離子的交換吸附或聚合作用而去除。樹脂的交換能力通常與樹脂本身的交換基團、溶液流速、pH及鉬濃度有關(guān)。已有研究表明，大孔強堿陰離子、大孔弱堿性陰離子、氨基毗淀樹脂及DK型大孔交換樹脂對鉬去除效果較好。

3.3 吸附法

吸附法是目前國內(nèi)外處理重金屬污水使用較多的一種方法。吸附材料去除鉬原理主要是通過不同材料表面電荷、比表面積等屬性來吸附溶液中的鉬酸根離子。吸附過程會受到溶液pH、共存離子及材料本身表面屬性的影響。已有研究表明，利用鐵氧化物、活性炭、殼聚糖及改性活性炭等去除鋁可以收到較好的效果。

最新技術(shù)研發(fā)進展：①氫氧化鐵沉淀物對鉬酸根離子具有吸附作用（含鉬廢水處理及飲用水應(yīng)急處理技術(shù)及工藝）。弱酸性鐵鹽混凝沉淀過濾工藝可以與水廠常規(guī)處理工藝結(jié)合，有效應(yīng)對原水微量鉬超標(biāo)問題，保障供水安全。采用該工藝處理高濃度含鉬廢水時，在最適pH條件下，投加適當(dāng)鐵鹽混凝劑，一級混凝沉淀出水可以滿足廢水排放標(biāo)準(zhǔn)要求，但難以滿足地表水水環(huán)境質(zhì)量要求[10]。②麥飯石及錳改性麥飯石除鉬（飲用水處理）[11]。當(dāng)模擬水樣中鉬初始濃度為700 μg、濾柱內(nèi)徑為5 cm、猛改性麥飯石濾層厚度為100 cm、濾速為4mL/min時，濾層被穿透的時間為7.5 h，即此后含鉬出水濃度超過《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）對飲用水中鉬小于70 ng/L限值的要求。

3.4 人工濕地法

除鉬濕地在技術(shù)和經(jīng)濟層面具有一定的可行性；濕地基質(zhì)通過一定的再生方法可循環(huán)利用，對植物進行回收及資源化利用可提高其經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境效益；低溫對北方人工濕地的順利運行具有很大的挑戰(zhàn)性，通過對人工濕地去污機理及冬季影響因素的分析，得出溫度和溶解氧是寒冷地區(qū)人工濕地運行最關(guān)鍵的兩個制約因素。因此，對人工濕地冬季強化措施進行研究十分必要[12]。

4 結(jié)語

水體中鉬元素的含量對人體影響比較大，因為鉬元素對人體必不可少，但是在人體內(nèi)必須保持一種特殊的平衡狀態(tài)，一旦平衡被破壞，就會影響健康。其對人體是有益還是無害則是相對的，關(guān)鍵在于適量，至于多少才是適量，以及它在人體中的生理功能和形成的結(jié)構(gòu)如何等，都值得我們作進一步的研究。因此，對鉬元素的檢測應(yīng)與水體鉬元素含量的多少相結(jié)合，選擇合適的的檢測方法，而水體鉬超標(biāo)對人體或動物體鉬影響較大，因此，結(jié)合鉬元素的實際污染狀況，采用經(jīng)濟合理的治理方式，對降低水體鉬元素污染具有重要的意義。

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