水体重金属污染处理及技术

2016级环境科学工程专题研究与前沿水体重金属污染研究现状及处理修复技术学院：化学化工学院姓名：徐俊学号：104754160909专业：环境工程2017年1月9日1水体重金属污染研究现状及处理修复技术摘要：随着人口的日益增长和工业的迅猛发展，大量污染物被排放到水中，造成了严重的环境污染和生态破坏，特别是水体重金属污染是危害最严重的的水污染问题之一。本文介绍了水体重金属污染现状和危害，论述了水体重金属污染的研究进展，并且着重介绍了水体重金属污染处理方法和修复技术。关键字：水体污染；重金属；治理方法；修复技术引言水环境是一个开放和动态的体系，其中生物与非生物环境是相互关联和相互作用的。未经达标处理的废水排入自然水体中，可导致污染物（如重金属）浓度超过其环境容量，进而破坏水体生态功能，造成水环境污染。水体中的重金属污染主要来自两部分：自然源和人为源。自然源主要是岩石风化的碎屑产物，通过自然途径进入水体中的重金属。人为污染源主要包括矿山开采、金属冶炼加工及化工生产废水、化石燃料的燃烧、施用农药化肥和生活垃圾等人为污染源。其中人为污染源使得重金属污染物事故性的排放，对水体的危害最为严重。水体中的重金属具有稳定性、难降解性、亲脂性、持久性和高度危害性等特点，并且随着人类的活动造成水体污染的重金属的数量和种类急剧增多，引起了严重的生态系统问题。因此针对水体重金属污染问题，各国政府都已经采取相应的手段进行处理和修复。但是，目前如何正确的、有效的处理水体重金属的污染仍是科研工作者和各广大环保工作者研究的热点之一。本文主要对水体重金属污染现状及危害，研究进展及治理方法和处理修复技术进行综述。1水体重金属污染现状及危害大量重金属的存在给水体生态系统造成了严重的危害，使得环境重金属污染日趋严重，水体重金属污染已经成为国内外亟需解决的环境问题。中国首次严重的水体重金属污染出现在1983年的京杭运河的杭州段，根据不同文献的报道和研究显示中国七大水系：珠江水系、长江水系、太湖水系、淮河水系、黄河水系、海河水系、松辽水系都不同程度的受到重金属的污染。综合来看，中国的水体重金属污染情况已经非常严重。国外水体重金属污染现状也不容乐观，早在20世纪50年代，日本就曾出现由于汞污染引起的“水俣病”和镉污染引起的“骨痛2病”事件，波兰由于采矿和冶炼废物导致约50%的地表水达不到水质三级标准。可见，水体重金属污染已成为全球性的环境污染问题。同时水体中的重金属污染物危害性也不容小觑。重金属污染物一旦进入水生生态系统后将对水生植物和动物等产生影响，并通过食物链发生富集，引起人体机能的病变，危害人类健康。其中重金属对植物产生恶劣影响主要表现为：抑制水生植物的光合作用、呼吸作用，同时也会抑制酶的活性，这就造成核酸组成发生变化，导致水生植物细胞的体积缩小，生长受到抑制等。而且有的重金属污染物还具有三致（致癌、致畸、致突变）效应并可能通过食物链直接或间接地影响到人类的自身健康。据联合国世界卫生组织统计，由于全球工业污染，世界上约80%的人口饮用水无法达到卫生标准，在已知的人类疾病中70%～80%与水污染有关。2水体重金属污染的处理方法总的来说，水体重金属污染修复治理采用以下两条基本途径，一是降低重金属在水体中的迁移能力和生物可利用性。二是将重金属从被污染水体中彻底清除。目前常用的废水净化处理技术主要有三类，即物理化学处理法、化学处理法和生物处理法。2.1物理化学方法物理化学法是利用了物理和化学的共同作用对重金属污染进行处理的方法，常见的物理化学方法有：离子交换法和吸附法、溶剂萃取法等。2.1.2离子交换法和吸附法离子交换法是利用重金属离子交换剂与污染水体中的重金属物质发生交换作用，从水体中把重金属交换出来，达到治理目的的一种方法。吸附法是利用固体吸附剂将废水中的金属离子吸附于其表面而除去的方法。重金属离子的去除效果主要与吸附剂的结构有关，因此对廉价、吸附容量大、便于实际操作的吸附剂的开发一直是该领域的研究热点。2.1.3溶剂萃取法溶剂萃取法是利用重金属离子在水中和在萃取剂中的溶解度不同，使重金属在萃取剂中进行浓缩的方法。传统的液体萃取剂可连续操作性强，重金属分离效果好，但消耗大量的萃取剂，由于这些萃取剂存在对人体和环境毒性较强、反萃3取过程繁琐等问题使其在工业应用中受到限制。2.2化学方法化学方法包括化学沉淀法，其中沉淀法又可分为包括中和凝聚沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法、铁氧体共沉淀法等。另外还有氧化还原法、电解修复法、微电解法等。2.2.1氧化还原法氧化还原法是在废水中投加还原剂，使其中的重金属离子发生价态的改变并形成沉淀的方法，多用于处理含Cr6+、Cd2+和Hg2+的废水。该法操作简单方便，运行稳定，处理效果可靠。但需要投加大量的还原剂，形成的沉渣体积大，处理后的污水偏碱性，直接排放将导致土壤碱化，造成环境的二次污染。2.2.2微电解微电解是基于电极表面的化学反应，在电解槽中加入一定量的活性填料，重金属废水为电解质，活性填料就形成了原电池，在填料的表面，电流在成千上万个细小的微电池内流动，在低压直流的作用下发生的电化学反应和絮凝作用，进而将水体重金属离子有效地去除。2.3生物方法生物方法主要指利用水生植物，水生动物等对水体中的重金属污染修复的方法。水生植物在生长过程中，由于根系的泌氧作用，在根际周围形成氧化层，一些还原态的重金属被氧化后沉积于根表面，形成氧化物膜，从而影响根际重金属的迁移转化。另外还有水体底栖动物的富集作用以及微生物絮凝法，生物吸附法等生物方法。其中微生物藻类修复法主要是利用水体中的微生物或者向污染水体中补充经驯化的高效微生物对水体重金属进行固定和形态的转化。该方法主要针对重金属具有很强的耐毒性和积累能力的特点。3水体重金属污染修复技术3.1人工湿地修复技术人工湿地修复技术是由人工建造和控制运行，利用土壤、人工介质、植物和微生物等的作用，对投配到湿地上的放射性重金属污水进行净化处理的一种技术。其作用机制包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽和残留物积累等。43.2植物固定修复技术植物固定技术是利用植物及一些添加物质使环境中的放射性重金属流动性降低、生物可利用性下降，并使放射性重金属对生物的毒性降低的一种修复手段。使用植物对水体内的重金属进行去除使近些年新发展的修复手段，相比物化法，植物修复被认为是一种更为绿色的修复方法，其修复的主要方式为根滤。4总结和展望综上所述，在进行重金属废水的处理时，其方法不止一种。这些方法有自己的优点，同时也有缺点。因此，在废水处理中，为满足日益严格的环保要求，要结合实际情况，选择合适的处理方法，也可以将几种方法结合起来进行重金属废水的处理，发挥各种方法的长处和优势，以便取得较好的处理效果。总之，水体重金属污染的日趋严重已引起全球各国的关注。现在除了严格控制各种污水的排放外，另一项重要工作就是采取有效措施治理、修复被重金属污染的水体，并实现重金属废水的再利用。一方面，各国政府应尽量调整工业产业结构，在工业生产中尽量减少重金属污染物的产生，其次是推行清洁生产，严格控制重金属污染物的排放，改进工艺以减轻重金属污染物对人体健康和生态的危害。另一方面，只有人人都意识到其危害，从我做起，从一点一滴做起，才能从根本上消除污染源，避免重金属对水体的污染，真正改善水体环境。