河流底泥的重金属污染现状及治理进展

重金属污染对水资源的影响

常图

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国际商学院

国际经济法

摘要:介绍了我国河流底泥重金属污染的现状。结合土壤、污泥的重金属污染修复技术,综述了国内外河流底泥的重金属污染治理进展。分析了物理修复、化学修复、生物修复技术的优缺点。随着经济的快速发展和人口的逐年增长,工业废水及生活污水带来的环境问题日益严重,城市河道污染也在逐步加剧。将物理、化学和生物修复技术有机集成,实现经济、有效生态清淤与处置,将是河流底泥污染异位修复的发展方向。通过列举王春凤对广州市河流的污染研究、刘伟对上海市小城镇河流污染的研究、杨卓对白洋淀湖区重金属污染的研究以及赵丽霞对汾河底泥污染的等研究，进一步说明了重金属对我国河流的污染之严重。

一、前言

随着经济的快速发展和人口的逐年增长,工业废水及生活污水带来的环境问题日益严重,城市河道污染也在逐步加剧。1999年流经城市的河段普遍受到污染, 141个国控城市河段中有63 . 8%为Ⅳ至劣V类水质[1]。水体底泥的污染状况是全面衡量水环境质量状况的重要因素[2]。纳入水体的重金属大部分在物理沉淀、化学吸附等作用下迅速由水相转入固相,沉积于河涌底泥中,在环境条件发生改变时就可能被重新释放出来,使水体的重金属浓度增高,出现明显的二次污染。水体底泥中的重金属污染,已成为世界关注的环境问题。前国内外对河流底泥重金属污染的治理主要包括物理、化学、生物及其三者的联合治理。当前对河流底泥重金属污染的现状调查与评价较多,对河流底泥重金属污染治理技术进展的综述相对较少。本文在介绍我国河流底泥重金属污染现状的基础上,综述了国内外河流底泥的治理技术进展,以期为河流底泥的重金属污染治理提供理论参考。

二、我国河流底泥的重金属污染现状

在我国,许多河流或湖泊底泥都受到了不同程度的重金属污染。王春凤等[3]研究表明,广州市河流已受到不同程度的重金属污染,工业活动是主要原因。刘伟等[4]研究显示,上海市小城镇河流沉积物受到不同程度的重金属污染,沉积物n、Pb

和Cu污染是上海市小城镇河流重金属污染的一大特征,小城镇生活污水的地面冲淋是河流沉积物Pb的一个重要来源。白洋淀是我国华北地区唯一的天然大湖,对于拦蓄上游洪水、维护津浦安全、缓解冀中缺水状况、调节当地小气候、改善生态环境等发挥着重要作用。杨卓等[ 5 ]采用地累积指数法和潜在生态危害指数法对白洋淀湖区底泥重金属元素进行了污染和生态危害评价,结果表明:白洋淀底泥中重金属Cd、Pb含量较高,分别表现为极强和轻微-中等的生态危害以及极强和中度的污染程度,河流底泥中的重金属污染程度与其周围城市的发展及其工业化进程密切相关。汾河是山西最大的河流,也是黄河的第二支流。赵丽霞等[6]分析了汾河底泥中重金属元素污染状况 ,河段底质已受到较严重的重金属元素污染。巢湖水污染防治是国家“九五”期间环境保护工作的重点。刘伟等[7]对巢湖清淤合肥项目区域污染底泥调查研究表明,底泥中Pb、Cr、Cd、 As的含量对巢湖尚不构成潜在生态危害。鄱阳湖是我国最大的淡水湖,湖周边有我国著名的大型铜业基地德兴铜矿和永平铜矿,在河湖交接处,重金属含量较高,且已影响到水生环境。曹维鹏等[8]对鄱阳湖 6条主要支流底泥中的重金属 (Cu、Co、Cd、Pb、Ni)的形态进行了研究 ,表明赣江支流、抚河底泥中5种重金属的总含量较高,其原因可能是城市生活污水、工业废水以及江支流、抚河区域的许多采矿点的废水未经处理而直接排放。贾振邦等[9]评价了深圳3条河流的底泥,多数河段都受到重金属严重污染。洪泽湖是我国 5大淡水湖之一,据刘振坤等[10]对洪泽湖底质重金属污染的分析表明:洪泽湖底质重金属Cd污染严重,湖底中汞的污染呈上升趋势。盘龙起源于昆明市嵩明县西北梁王山,是滇池流域最大的一条河流,由于城区扩建的加快、工农业的快速发展和城市人口的急剧上升,重金属对盘龙江底泥已造成了一定程度的污染,其中锌(Zn)、铜 (Cu)、镉 (Cd)的污染较为严重[11]。南四湖位于山东省西南部,是黄河和废弃黄河间的黄泛地区。王晓军等[12]对南四湖表层沉积物重金属元素的污染分析表明 ,整个南四湖的上级湖已经受到Hg、As、Pb和Mn等重金属元素的污染。我国河流底泥已受到不同程度的重金属污染,对河流底泥重金属污染的治理已迫在眉睫。

三、河流底泥重金属污染治理现状

底泥中的重金属会对水体产生污染,危害河流的底栖生物。底泥中的重金属毒性主要取决于重金属的形态。如果能消除底泥中的重金属对水体和底栖生物的作用,

则能有效降低污染底泥的环境影响。当前国内外对河流污染物的修复主要有原位固定、原位处理、异位固定、异位处理等4种方法。原位固定或处理是底泥不疏浚而直接采用固化或生物降解等手段来消除底泥的污染行为;异位处理或固定则是将底泥疏浚后再行处理,消除。其对水体的危害。在这些处理方法中 ,多采用物理修复、化学修复、生物修复以及这 3种技术联合使用。

（一）物理修复

物理修复方法是借助于工程技术措施 ,直接或间接消除底泥中污染物的修复方法。主要由原位修复和异位修复2种技术组成。原位物理修复技术包括填沙掩蔽、固化掩蔽、引水、物理淋洗、喷气和电动力学修复等。环保疏浚、工程疏浚、异位淋洗、固化填埋、玻璃化和用作建筑材料等属于异位修复技术,在国外都有普遍的应用。物理修复效果明显,但工程量大,投入大,疏浚出的污泥如不进一步处理,则会对环境造成二次污染。

（二）化学修复

化学修复是利用化学制剂与污染底泥发生氧化、还原、沉淀、聚合等反应 ,使重金属从底泥中分离或转化成无毒的化学形态。主要有氧化还原、湿式氧化、化学浸提等方法。常常与物理修复结合在一起应用。化学修复方法存在花费大量化学药剂,运作困难以及一些固化药剂可能对水生生物产生毒害作用等缺点。利用化学药剂浸提,能在一定程度上减少底泥中重金属的含量。Bruning等[13]利用EDT A (乙二胺四乙酸)和PDA (嘧啶-2, 6 -乙酰乙酸)来萃取底泥中的重金属,结果表明,利用0 . 1M的EDT A,对Zn的最高去除率可达70% , Pb的最高去除率为 30%。McCready等[14]研究发现,利用盐酸能提高20%对河流底泥重金属的浸提能力。M Nystroem等[15]比较了HCl、NaCl、柠檬酸、乳酸、柠檬酸铵和蒸馏水对污泥重金属的浸提能力,盐酸是最有效的浸提剂。Jon Renholds[16]采用化学固定的方法对受铅污染的Fox河流的疏浚底泥进行了恢复治理。治理过程为:先将污泥疏浚,上覆水用泵输送至当地污水处理厂处理,然后向底泥中加入磷酸盐、Mg O和石灰石组成的混合物;磷酸盐用于结合底泥中的铅,形成能在较大pH范围内稳定的磷酸铅化合物,石灰石用于强化化学反应, MgO在处理过程中起缓冲pH值的作用;经一定比例的混合与足够的反应时间,稳定后的底泥被疏浚,脱水稳定后的底泥输送到填埋场作为非有毒有害废物进行填埋。经检测,该工艺对底泥中铅的固定