淺析水體重金屬污染的生態效應與防治技術

姜楠

（遼寧綠海森源環境檢測有限公司，遼寧 沈陽110000）

近年來，工業企業排出的廢水及廢棄物直接進行了水體當中，進而導致其中所含有的重金屬元素含量不斷提升。由于其含有一定的毒性且具有較高的流動性，因此，水生生態系統遭到了嚴重的破壞。然而水體中的重金屬難以實現生物降解，由于水中含有一定含量的微生物其會使部分重金屬形成毒性較強的重金屬化合物，基于此，必須采取有效的治理方式科學進行水體重金屬污染的治理，進而維護生態系統的平衡，為人體健康提供保障。

1 水體重金屬污染來源及污染現狀分析

1.1 水體重金屬污染來源。工業廢水排放中產生的鉛、鉻、鎳、鋅等多種重金屬離子進入水體后，會使水體中重金屬含量超標進而導致水體的重金屬污染。自然水體中雖然有重金屬成分，然而由于其含量較低，對水體中的生物并沒有較高的威脅，而在工業企業運營過程中，治金、采礦以及化工等生產企業會向水體中排放大量具有一定毒性的重金屬廢水，進而嚴重威脅水體中的生物。同時，有些生產企業會產生放射性的重金屬元素，其所排放的鈾、鐳等放射性重金屬元素會進入水體中，被人們飲用或接解后，進而引發人體的急性與慢性的疾病。

1.2 水體重金屬污染的污染現狀。據實地考察發現，全國多個水域的水體都受到了一定程度的重金屬污染，污染情況較為嚴重的水域，每升水中所含有的重金屬含量超過了幾百微克，甚至每升水中含有高于一千毫克的沉積物，國際上曾出現過由于水體中的汞或鎘含量超標而引發水俁病與骨痛病的事件。在工業生產活動過程當中，排放至水體中的重金屬濃度不斷提高，環境污染日益嚴重，相關部門必須采用有效的方式進行水體中重金屬污染的控制與治理。

2 水體重金屬污染所產生的生態效應

2.1 對水生動物產生的危害。水體中含有的重金屬成分含量較高，一旦被進入水體中的水生生物體內，會對水生動物的生理代謝產生影響，使其出現生長發育滯緩的現象。如，銅、鋅、錳等金屬元素會對魚類的性別以及體長產生影響。同時，重金屬還會改變水生動物的遺傳基因。

2.2 對水生植物產生的危害。水體中含有一定量的藻類植物，且其是其他浮游動物的氧氣與食物來源，基于此，其在水生系統中發揮著重要的作用。通過實踐分析發現，水體中鋅元素的含量不僅影響羊角月牙藻的ATP 水平，還會對其蛋白質含量產生直接影響，此外也會影響其生產進度。同時，由于藻細胞與不同金屬離子之間的親和性存在差異，因此，月形藻以及蛋白核小球藻的生長會受到鋅、銅錳等重金屬元素的抑制。

2.3 對人體產生的危害。水體中含有的重金屬會通過飲用水而進入人體內，并對人體產生危害，同時水產品以及農產品也會受到污染，人們食物后也會威脅人體的健康，也會對土壤產生二次污染。重金屬進入人體后，會對人體中酶的活性產生影響，致使細胞質出現中毒現象，進而破壞人的神經系統。同時，重金屬的存在會使人體出現組織中毒現象，進而破壞人體的肝、腎等重要的解毒器官。

3 水體重金屬的處理技術分析

水體中重金屬的處理方式較多，除了物理處理法以外，還有化學處理法以及生物處理法。

3.1 化學處理法。在多種處理法當中，化學沉淀法的應用最為廣泛，其是將適量的化學藥劑加入廢水當中，對水體中的可溶性物質進行溶解，在化學反應作用下，降解較難溶解的物質以及微溶物質，進而實現水體中重金屬污染物的有效去除。化學沉淀法具體可分為兩種，一種是電化學法，另一種是氧化還原沉淀法，在應用過程中，這兩種方法無需復雜的設備以及較高的操作技術，取得的處理效果較為理想，對強度較高的重金屬污染也有良好的效果，然而在處理過程中，化學沉淀法的成本較高，選擇性較小，處理時占地面積較廣，同時，由于水體中污泥處理不徹底，較易引發二次污染。

（1）氧化還原沉淀法。在處理水體中重金屬污染時，氧化還原法較為常用，主要是將一定含量的化學藥劑投放于廢水當中，在氧化還原反應作用下實現重金屬離子污染物的轉化，去除其毒性成分，進而使之轉化為較為安全的物質后再進行合理排放。應用氧化還原法時，主要是將Cr6+還原為cr3+這種安全物質，然后才可進行水體的排放。在工業領域當中，在進行廢水排放時，部分企業會采用鐵屑或鋅粉進行鉻金屬元素的去除，然而處理后廢水中會留有部分廢渣，存在二次污染問題，因此，此方法的應用受到了一定限制。（2）電化學法。電化學技術也可用于進行水體中重金屬物質的處理，在直流電的作用下，電化學反應的陰極與陽極之間會產生作用而導致重金屬離子發生遷移現象，進而實現廢水的凈化。電化學方法的應用效果較佳，具有較為溫和的反應條件，與環境具有良好的相容性，副反應少且選擇性較強，在工作領域以及環保領域的廢水排放與處理中得到了一定的應用。應用電化學法時，在電還原技術的作用下，重金屬離子會出現方向性位移現象，進而可以實現重金屬的二次回收與再利用，極大的提高了資源的重復利用率，環境保護效果也較為理想。而電沉積技術在處理重金屬廢水時，可以將惰性電極作為陰極而產生電解反解，使重金屬離向陰極遷移，其表面會發生分解與沉積作用，可以將純度較好的重金屬集中到一起進行收集。過去，此技術應用的是二維電極，目前已發展為三維電極，在電流運行過程中，密度更高，也更加高效，且產生的能耗也相對較低。

3.2 物理化學法。常用的物理化學法主要有兩種，一種是離子交換法，另一種是膜分離法。

（1）離子交換法。此技術是利用樹脂交換基因實現與水中重金屬的選擇性交換，進而對水體中的重金屬離子進行凈化。此技術較為成熟，重金屬去除率相對較高。然而樹脂極易被污染而出現氧化反應，再生能力較強，應用時需耗費大量的資金成本。在進行重金屬濃度較高的廢水處理時，成本過高，同時，水體中的重金屬殘留缺乏穩定性，基于此，此種方法在濃度較低的重金屬水體污染治理過程中應用較廣。（2）膜分離的法。此技術需利用特殊的膜而實現廢水的分離，由于外界能量存在差異，以這一能量差為動力可以實現廢水中重金屬的有效凈化。然而在處理過程中，膜存在被堵塞的情況，同時治理費用較高，膜的使用期限較短，因此，此方法未得到良好的推廣與應用。

3.3 生物處理法。自20 世紀開始，就已開始利用生物技術進行水體中重金屬的處理，不僅可以運用動物與植物進行水體中重金屬的處理，也可以采用微生物降解與轉化廢水中的重金屬，進而達到提升水質的效果。

（1）微生物修復法。此方法是基于生物法利用細菌或真菌等微生物吸附廢水中的沉淀物，進而實現對水質的有效凈化。在應用過程中，吸附技術的性能及效率是重要的影響因素，與其他方法相比，此方法的吸附環境具有一定優勢，同時治理成本相對較低。在未來，還可能實現基因工程以及細胞工程等生物技術在水體中重金屬的處理中的應用。（2）植物修復法。現階段，在水體中重金屬處理時應用的植物多達七百多種，常用的植物有香蒲或香根草，這些植物都可以對水體中的重金屬進行有效的吸收與積累。現階段，人工濕地技術與生物塘等工程可用于水體中重金屬的處理，且工程造價以及修復技術的成本都不高，產生的能源損耗也相對較低，也可以取得理想的處理效果。同時，這些工程還可與景觀河綠化等多種治理技術進行有效結合，發揮出生態修復處理技術的經濟與社會效益。生物技術的應用，有利于提高環境治理的連續性，也可以提高水體中重金屬污染治理的效果。

在水體中重金屬污染日益嚴重的境況下，生態系統的平衡以及人們的健康都受到了嚴重威脅，因此，相關部門必須采取高效的方式進行水體中重金屬的污染。對水體中重金屬污染進行處理可選用的方法較多，各種方法都具有一定的優缺點。在實際廢水處理過程中，相關部門應在環境保護的規范下，根據水體的具體情況而選擇最為適合的治理方式。在對水體中的重金屬進行治理時，單一治理方式取得的效果并不理想，可聯合應用多種技術進行處理而實現對水體中重金屬污染的凈化，發揮出多種技術的優勢，取長補短，取得更加理想的治療效果，以使水體的質量符合國家要求的標準。