重金屬?gòu)U水危害及治理

　　大多數(shù)重金屬屬于人體所必需的微量元素 ,但重金屬污染已經(jīng)成為威脅人類(lèi)發(fā)展的重大環(huán)境問(wèn)題。而重金屬?gòu)U水又是對(duì)環(huán)境污染最嚴(yán)重和對(duì)人類(lèi)危害最大的工業(yè)廢水 ,震驚世界的日本“水俁病”和“痛疼病”就是分別由含汞廢水和含鎘廢廢水污染環(huán)境所造成的。因此在考慮微量元素對(duì)人體健康的作用時(shí) ,不能只注意有益微量元素的積極效應(yīng) ,還要注意有害微量元素的負(fù)面影響。

　　一、重金屬在人類(lèi)健康中的作用

　　重金屬在人體健康中的作用 ,有兩種不同性質(zhì)的結(jié)果。一方面 ,對(duì)其有營(yíng)養(yǎng)需求的金屬來(lái)說(shuō) ,數(shù)量不足會(huì)引起各種疾病。例如 ,錳對(duì)人體骨骼生長(zhǎng)發(fā)育具有重要作用 ,缺錳則表現(xiàn)為骨骼生長(zhǎng)失調(diào) ,生殖機(jī)能和神經(jīng)功能紊亂 ;釩能降低血漿膽固醇的含量 ,作用于造血功能 ,并控制齲牙的發(fā)生 ;銅具有多方面的生理功能 ,不僅在血紅蛋白的生成和血紅球的成熟過(guò)程中起促進(jìn)作用 ,而且還參與細(xì)胞內(nèi)的氧化代謝過(guò)程 ;鐵與人體內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)合形成血紅蛋白和肌紅蛋白 ,具有運(yùn)輸和貯存氧的作用 ;鉻能參與人體正常糖代謝過(guò)程 ,促進(jìn)胰島素的功能 ,缺鉻會(huì)產(chǎn)生血糖增高 ,產(chǎn)生糖尿。另一方面 ,在高濃度重金屬環(huán)境下 ,飲食與攝取過(guò)量的重金屬將會(huì)引起中毒 ,甚至產(chǎn)生嚴(yán)重后果。例如 ,幾乎所有部位的癌癥死亡率都與硒的表觀攝取量呈負(fù)相關(guān) ;男性肺癌、男女性皮膚癌和女性甲狀腺癌的死亡率與砷的飲食攝取量呈負(fù)相關(guān) ;胰腺、卵巢、口腔和咽部、食道和喉部癌癥的死亡率也與錳的攝取量呈負(fù)相關(guān) ;而鉻、鋅、鎘、銅等元素的飲食攝取量則與多種癌癥的死亡率呈正相關(guān)。人類(lèi)通過(guò)飲食攝取所需重金屬營(yíng)養(yǎng)物 ,一般是無(wú)困難的。相反 ,重金屬污染 ,特別是重金屬?gòu)U水污染已危及人類(lèi)健康 ,成為世界性的嚴(yán)重危害。

　　二、重金屬?gòu)U水的來(lái)源

　　重金屬?gòu)U水主要來(lái)自礦山坑內(nèi)排水、廢石場(chǎng)淋浸水、選礦廠尾礦排水、有色金屬冶煉廠除塵排水、有色金屬加工廠酸洗水、電鍍廠鍍件洗滌水、鋼鐵廠酸洗排水 ,以及電解、農(nóng)藥、醫(yī)藥、煙草、油漆、顏料等工業(yè)。例如 ,汞污染主要來(lái)源于化學(xué)工業(yè)中汞催化劑、汞制儀表 (溫度計(jì) )、汞礦開(kāi)采冶煉、煤和石油燃料燃燒和有機(jī)汞農(nóng)藥等 ;鉛主要來(lái)自工業(yè)廢氣、汽車(chē)尾氣、某些涂料及鉛包裝飲品 ,尤其是印刷廠在鉛版鍍鐵、鍍鋅過(guò)程中產(chǎn)生高含量酸性鉛、鋅廢水 ;電鍍、化工、涂料、塑料、印刷、農(nóng)藥、陶瓷、攝影等工業(yè)都排出不同濃度的含鎘廢水 ;皮毛廠、玻璃廠、木材廠、顏料、涂料和農(nóng)藥廠都排出形態(tài)各異的含砷廢水 ;有機(jī)合成、農(nóng)藥、染料、橡膠及有色金屬冶煉廠等廢水中均含銅。廢水中重金屬種類(lèi)、含量及其存在形態(tài)隨不同生產(chǎn)種類(lèi)而異 ,變化很大。

　　三、重金屬?gòu)U水的危害性

　　重金屬不能被生物降解為無(wú)害物。重金屬?gòu)U水進(jìn)入水體后 ,除部分為水生物、魚(yú)類(lèi)吸收外 ,其它大部分易被水中各種有機(jī)和無(wú)機(jī)膠體及微粒物質(zhì)所吸附 ,再經(jīng)聚集沉降沉積于水體底部。它在水中濃度隨水溫、pH值等不同而發(fā)生變化 ,冬季水溫低 ,重金屬鹽類(lèi)在水中溶解度小 ,水體底部沉積量大 ,水中濃度小 ;夏季水溫升高 ,重金屬鹽類(lèi)溶解度大 ,水中濃度高。因此水體經(jīng)重金屬?gòu)U水污染后 ,危害的持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)。

　　以下是廢水中常見(jiàn)的幾種重金屬。

　　①　汞

　　汞在常溫下以液體狀態(tài)存在 ,能蒸發(fā)。水中的汞和汞化合物可以元素汞、一價(jià)汞和二價(jià)汞三種狀態(tài)存在。有機(jī)汞的毒性大于金屬汞和無(wú)機(jī)汞化合物 ,因而更容易發(fā)生中毒。有機(jī)汞和甲基汞均可通過(guò)呼吸道、消化道、皮膚侵入人體。無(wú)機(jī)汞在人體內(nèi)蓄積部位主要是腎臟,其次是肝臟和脾臟 ;甲基汞除蓄積在肝、腎等臟器之外 ,還可通過(guò)血腦屏障蓄積于腦織織內(nèi)。汞中毒能損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng) ,輕者表現(xiàn)為口腔炎、震顫、急躁、易怒和情緒不穩(wěn)定 ,重者則精神紊亂、行為支配能力降低、四肢癱瘓、耳聾眼瞎 ,甚至成為白癡。1953年發(fā)生在日本的“水俁病”便是典型汞中毒的例子。

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　　鎘是所有微量元素中對(duì)人類(lèi)健康威脅最大的一種。它進(jìn)入人體的途徑除消化道和呼吸道之外 ,還有皮膚的直接接觸吸收。在人體內(nèi)以肝、腎蓄積量最高。鎘對(duì)人體的危害主要是造成腎、骨和肝的病變 ,導(dǎo)致貧血和神經(jīng)痛。另外 ,還可通過(guò)影響鈣的代謝 ,危及骨骼系統(tǒng) ,典型癥狀表現(xiàn)為能力減退 ,骨盆、脊柱、四肢關(guān)節(jié)刺痛、步履艱難 ,甚至出現(xiàn)貧血。植物對(duì)鎘有很強(qiáng)的富集作用 ,因而形成含鎘糧食 ,如“鎘米”(含鎘水稻 )。早年日本流行的“骨痛病”就是長(zhǎng)期食用“鎘米”和飲用含鎘水引起的。

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　　金屬鉻的毒性很小 ,六價(jià)鉻化合物及其鹽類(lèi)毒性最大 ,三價(jià)鉻次之 ,二價(jià)最小。六價(jià)鉻的毒性比三價(jià)鉻幾乎大10 0倍。鉻的化合物常以溶液、粉塵或蒸汽的形式污染環(huán)境 ,危害人體健康 ,可通過(guò)消化道、呼吸道、皮膚和粘膜侵入人體。鉻對(duì)人體的毒害有全身中毒 ,對(duì)皮膚粘膜的刺激作用 ,引起皮炎、濕疹、氣管炎和鼻炎 ,引起變態(tài)反應(yīng)并有致癌作用 ,如六價(jià)鉻可以誘發(fā)肺癌和鼻咽癌�？諝庵秀t酸酐濃度為 0 .15～ 0 .3mg/m3 時(shí) ,可使鼻中隔穿孔。飲用水中含鉻濃度在 0 .1mg/L以上時(shí) ,就會(huì)使人嘔吐 ,侵害腸道和腎臟。鉻的化合物對(duì)水生物都有致害作用 ,特別是六價(jià)鉻危害最大。灌溉水中濃度為 0 .1mg/L ,可對(duì)水稻種子萌芽有抑制作用。無(wú)論是三價(jià)鉻還是六價(jià)鉻的化合物都會(huì)使水體自凈作用受到抑制。

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　　環(huán)境中的鉛及其化合物主要是從消化道及呼吸道進(jìn)入人體 ,隨血液循環(huán)流至全身 ,主要分布于肝、腎、脾、膽、腦中 ,尤以肝、腎中的濃度最高。健康者血鉛的正常范圍為0 4 83～ 1 4 5 μmol/L。當(dāng)血鉛含量達(dá) 2 .72～ 3.84 μmol/L時(shí) ,即可發(fā)生鉛中毒。鉛中毒可直接損傷人和動(dòng)物的甲狀腺功能 ,降低甲狀腺攝取碘及血漿蛋白結(jié)合碘的能力 ,降低垂體激素的分泌及腎上腺皮質(zhì)的機(jī)能 ,還可損傷生殖細(xì)胞及降低性功能。主要癥狀表現(xiàn)為貧血、末梢神經(jīng)炎、運(yùn)動(dòng)和感覺(jué)異常、頭痛、頭暈、疲乏、食欲不振、便泌、腹痛、失眠、易被惡夢(mèng)驚醒等。此外 ,鉛還容易通過(guò)母體胎盤(pán)侵入胎兒腦組織危害后代。

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　　砷 ,民間俗稱(chēng)砒霜 ,是近百年來(lái)農(nóng)藥、醫(yī)藥和日用化工等的重要原料。砷有多種化合物 ,其中砒霜即三氧化二砷是人們最熟悉的 ,另外還有硫化砷、三硫化二砷、三氯化砷和氫化砷等。由于砷是劇毒物質(zhì) ,所以如果使用不慎 ,往往給人類(lèi)帶來(lái)嚴(yán)重的危害。砷化物的毒性作用 ,主要是與人體細(xì)胞中酶系統(tǒng)的巰基相結(jié)合 ,致使酶功能發(fā)生障礙 ,影響細(xì)胞的正常代謝 ,引起神經(jīng)系統(tǒng)、毛細(xì)血管和其它系統(tǒng)的功能性和器質(zhì)性病變。

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　　銅對(duì)人體造血、細(xì)胞生長(zhǎng) ,人體某些酶的活動(dòng)及內(nèi)分泌腺功能均有影響。如攝入過(guò)量的銅 ,就會(huì)刺激消化系統(tǒng) ,引起腹痛、嘔吐。銅對(duì)低等生物和農(nóng)作物毒性較大 ,其濃度達(dá)0 .1～ 0 .2mg/L即可使魚(yú)類(lèi)致死 ,與鋅共存時(shí)毒性可以增加 ,對(duì)貝殼類(lèi)水生物毒性更大 ,一般水產(chǎn)用水要求銅的濃度在 0 .0 1mg/L以下。對(duì)于農(nóng)作物 ,銅可使植物吸收養(yǎng)分的機(jī)能受到阻礙 ,植物吸收銅離子后 ,即固定于根部皮層。灌溉水中含銅較高時(shí) ,即在土壤和作物中積累 ,可使作物枯死。銅對(duì)水體自凈作用有較嚴(yán)重影響 ,濃度為 0 .1mg/L時(shí) ,使水的生化耗氧過(guò)程明顯地受到抑制。

　　四、重金屬?gòu)U水污染特性

　　重金屬隨廢水排出時(shí) ,即使?jié)舛群苄?,也能造成危害。

　　其廢水污染有如下特點(diǎn) :

　�、俣拘跃哂虚L(zhǎng)期持續(xù)性。某些重金屬雖只有微量濃度 ,但可在微生物作用下 ,轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的有機(jī)化合物。如無(wú)機(jī)汞在天然水體中可被微生物轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的甲基汞。

　�、诮�(jīng)生物可大量富集 ,這種生物富集的特性是重金屬?gòu)U水污染的突出特點(diǎn)。有的重金屬 ,富集倍數(shù)可達(dá)成千上萬(wàn)倍 ,然后通過(guò)食物鏈 ,在人體器官中積累造成慢性中毒 ,嚴(yán)重危害人體健康。

　�、壑亟饘贌o(wú)論采用何種處理方法或微生物都不能降解 ,只不過(guò)改變其化合價(jià)和化合物種類(lèi)。如與陰離子配體形成配合物或螯合物 ,使重金屬在水中的濃度增大 ,也可以使沉入水底中的重金屬又釋放出來(lái)。

　　④在天然水體中只要有微量重金屬 ,即可產(chǎn)生毒性反應(yīng) ,一般重金屬產(chǎn)生毒性的范圍大約在 1.0～ 10mg/L之間 ,毒性較強(qiáng)的重金屬如鎘、汞等毒性濃度范圍在 0 .0 0 1～0 .1mg/L。因此 ,必須嚴(yán)格控制重金屬?gòu)U水的污染。

　　五、重金屬?gòu)U水處理原則

　　重金屬?gòu)U水無(wú)論采用何種方法處理都不能使其中的重金屬分解破壞 ,只能轉(zhuǎn)移其存在的位置和轉(zhuǎn)移其物理和化學(xué)形態(tài)。因此 ,無(wú)論從杜絕對(duì)環(huán)境的污染 ,還是從資源合理利用來(lái)考慮 ,重金屬?gòu)U水最理想的處理原則應(yīng)是水與重金屬兩者都回收利用。但是重金屬?gòu)U水的處理 ,單靠廢水處理是不行的 ,必須采取多方面的綜合性措施。首先 ,最根本是改革生產(chǎn)工藝 ,不用或少用毒性大的重金屬 ;其次是采用合理的工藝流程 ,科學(xué)的管理和操作 ,減少重金屬的用量和隨廢水流失量 ,盡量減少外排廢水量 ;最后 ,重金屬?gòu)U水應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)生地就地處理 ,不應(yīng)同其它廢水混合 ,避免處理復(fù)雜化 ,尤其應(yīng)杜絕未經(jīng)處理就直接排入城市下水道或天然水體 ,使重金屬污染擴(kuò)大化。

　　六、重金屬?gòu)U水治理技術(shù)

　　按照重金屬?gòu)U水處理原則 ,將重金屬?gòu)U水的處理方法分為兩類(lèi)

　　①使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗艿闹亟饘倩�合�?,經(jīng)沉淀和浮上法從廢水中除去。具體方法有 :中和沉淀法、硫化物沉淀法、鋇鹽沉淀法、鐵氧體法、氧化法、還原法、離子交換法、離子浮上法、活性炭法、凝聚電解法和隔膜電解法等。

　�、趯�廢水中的重金屬在不改變其化學(xué)形態(tài)的條件下進(jìn)行濃縮和分離。具體方法有 :反滲透法、電滲析法、蒸發(fā)濃縮法、擴(kuò)散滲析法和超濾法等膜分離法。目前 ,大多數(shù)情況下都采用第一類(lèi)方法。從重金屬回收的角度看 ,第二類(lèi)方法比第一類(lèi)優(yōu)越 ,因?yàn)榍罢呤侵亟饘僖栽瓲顟B(tài)濃縮直接回用于生產(chǎn)工藝中 ,比后者需要使重金屬經(jīng)過(guò)多次化學(xué)形態(tài)的轉(zhuǎn)化才能回用要簡(jiǎn)單得多。但是 ,其缺點(diǎn)是耗資較大 ,特別是還不適于處理大流量工業(yè)廢水 ,如礦山廢水。因此 ,在實(shí)際生產(chǎn)中 ,通常根據(jù)廢水的水質(zhì)、水量等情況 ,選用一種或幾種處理方法組合使用。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔術(shù)文檔。

　　當(dāng)前 ,世界各國(guó)都在花大力氣致力于環(huán)境治理 ,但迄今國(guó)內(nèi)外對(duì)重金屬污染的治理仍不夠完善和徹底 ,遠(yuǎn)不能杜絕重金屬?gòu)U水對(duì)環(huán)境的污染。甚至出現(xiàn)有些國(guó)家只注意廢水本身的處理 ,而忽視濃縮產(chǎn)物的回收利用和無(wú)害化處理 ,任其流失于環(huán)境中 ,制造二次污染。(何豫川)