如何治理水中的重金属污染

水中重金属污染治理办法

重金属是指比重大于5的金属（一般来讲密度大于4.5克每立方厘米的金属），包括金、银、铜、铁、铅等，重金属在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒。对什么是重金属，其实目前尚没有严格的统一定义，在环境污染方面所说的重金属主要是指汞（水银）、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素。

重金属具有高毒性、持久性、难降解性等特点已越来越受到国内外学者的关注。通过自然途径进入水体中的重金属一般不会对水体造成污染，但由于人类活动导致的大量含有重金属的污染物进入水环境中，不但造成重大的经济损失，而且对生态系统和人类健康产生重大影响。

1.我国水体重金属污染现状

随着全球经济的迅速发展,重金属通过矿山开采、金属冶炼加工、化工废水的排放、农药化肥的滥用,生活垃圾的弃置等人为污染及地质侵蚀、风化等天然源的形式进入水中,而重金属污染又具有易被生物富集、并有生物放大效应、且毒性大等特点,因此水中的重金属污染不仅污染了水环境,也严重危害了人类及各类生物的生存。

我国各大江河湖库普遍受到不同程度的重金属污染，其底质的污染率高达80.1％，而且已经开始影响到水体的质量。通过研究矿区地表水、浈水河、大沂河、黄河、香港河流、松花江、巢湖、太湖、红枫湖、南湖、黄浦江、钦州湾、胶州湾、长江、南黄海等水体中痕量金属含量及其变化，得到以下结论：(1)地表水受到重金属的复合污染，铅锌矿区水体中Ph严重污染、Hg中度污染，Zn轻度污染。(2)受水环境条件影响，重金属主要赋存在悬浮物和沉积物中。一般悬浮颗粒物中重金属的含量比沉积物中高几倍，是水体溶解态重金属的几百倍。水体中污染物的含量很低，市区河段高于非市区河段。(3)湖泊支流中的含量普遍高于湖区，河口污染较严重。(4)水体中重金属含量与pH值有关，碱性条件易沉淀于底泥，酸性条件易释放。(5)长江口水体中重金属的含量：枯水期大于洪水期，底层大于表层，而且各种金属相关性较好，说明其来源相同。(6)南黄海表层海水中重金属含量比临近海湾海水低，高于外海，重金属分布：近岸海区大于中部地区。(7)海水中重金属分布受径流、大气干湿沉降、pH、盐度和自身性质等复合因子控制，在局部海区某个因子起主要作用，Pb主要受大气沉降影响，Cd受盐度和pH影响，Hg受海水中有机碳影响较多，As与沉积物再悬浮有关。(8)胶州湾东北部海域污染较为严重，西南部相对较轻；春夏季表层含量大于底层含量，秋季底层含量高于表层含量。

2.水中重金属污染治理办法

随着重金属污染的日益加剧,水中重金属的去除和处理也变得迫在眉睫。水体重金属污染修复治理采用以下两条基本途径：一是降低重金属的生物可利用性和

在水体中的迁移能力；二是将重金属从受污染水体中彻底清除。主要有化学法、物理法和生物法。

目前对于水中重金属的处理方法主要有吸附法、絮凝沉淀法、膜分离技术、生物方法和有机材料法等。传统方法一般采用吸附法和絮凝沉淀法,而随着分离技术研究的深入和生物技术以及高分子材料的迅速发展,膜分离技术,生物方法以及有机材料也逐渐被应用在重金属处理领域中,这些新型的处理方法较之传统的方法具有很强的优势,这也为水中重金属的处理开辟了新的途径,指明了新的发展方向。

2.1化学法

(1)沉淀和絮凝沉淀和絮凝沉淀作用通过提高水体pH，使重金属以氢氧化物或碳酸盐的形式从水中分离出来，也有加入硫化物沉淀剂使重金属离子生成硫化物沉淀而被除去。

（2）沉淀法该方法主要是在含有重金属离子的水中加入特殊的絮凝材料或者调节水中pH值使得水中的重金属离子富集沉淀,从而达到去除和分离的目的。研制新型絮凝材料和对传统絮凝材料进行改性是该领域目前发展的热点。

(3)氧化还原法氧化还原法利用的是重金属在氧化还原反应中可被氧化或被还原的性质，把它们转化为无毒、低毒的物质，或转化为容易从水中分离出来的物质，从而达到处理目的。常用的氧化还原法可分为药剂氧化法、药剂还原法和电化学还原法等。

(4)电解法可回收Cu、Ag、Cd等金属，大约有30多种废水中的重金属离子可进行电沉积。

2.2物理化学法

(1)河流稀释法稀释是改善受污染河流的有效技术之一，通过稀释能够降低污染物在河流中的相对浓度，从而降低污染物质在河流中的危害程度。

(2)离子交换法离子交换法是重金属离子与离子交换树脂发生离子交换的过程。

(3)吸附法吸附法是利用多孔性固态物质吸附水中污染物来处理废水的一种常用方法。传统的吸附剂是活性炭，活性炭有很强的吸附能力，去除率高，但价格昂贵，应用受到限制。

采用吸附方法处理水中的重金属主要是通过吸附材料的高比表面积的蓬松结构或者特殊功能基团对水中重金属离子进行物理吸附或者化学吸附。目前所采用的吸附材料主要有活性炭、矿物材料、活性污泥、蟹壳等。

活性炭是多孔性的非极性吸附剂,因其特殊的孔隙结构具有巨大的比表面积,较多的表面化合物和良好的机械强度,成为常用的吸附剂之一。活性炭对重金属离子的吸附机理目前被认为主要是金属离子在活性炭表面的离子交换吸附,同时还

有重金属离子与活性炭表面的含氧官能团之间的化学吸附以及重金属离子在活性炭表面沉积而发生的物理吸附。但有人却认为活性炭对重金属的吸附不仅仅是一个简单的离子交换过程,活性炭上各种活性位点对重金属的吸附也是一个重要的原因,同时金属阳离子和活性炭表面的阴离子间的静电引力也起了一定的作用。目前对于活性炭吸附的研究还大部分集中在单一金属离子的吸附层面,而活性炭对于多种金属离子共存的吸附研究少有报道,另外,由于活性炭的再生成本高目前正有学者研究将微生物固化于活性炭上来延长活性炭的饱和时间,这也是今后活性炭吸附研究的主要方面。

矿物材料类吸附剂也是主要利用沸石、蒙脱石、累托石、硅藻土、蛭石、磷灰石、等矿物材料具有优良的表面特性和离子吸附与交换性能,能对重金属离子产生吸附、离子交换、沉淀、表面络合等作用,可达到治理废水的目的。由于矿物材料的使用具有来源广泛、成本低廉、工艺简单、使用方便、无需再生等优点,因此,对新型环境功能矿物材料的研究、开发和应用将有着极、大的科学、社会和经济意义。

(4)溶剂萃取法溶剂萃取法是利用重金属离子在有机相和水中溶解度不同，使重金属浓缩于有机相的分离方法。

2.3 生物方法

运用生物方法去除水中的重金属离子是生物技术一个新的应用领域。微生物对重金属的去除作用是利用微生物的生物学性质对废水溶液中的重金属离子进行生物去除和生物体内积累,然后通过一定的方法使金属离子从微生物体内释放出来,以降低重金属离子的浓度,从而消除重金属离子对环境的污染。微生物之所以能够去除水中的重金属离子,其主要原因是微生物细胞能够将溶液中的重金属离子吸附到细胞表面,然后通过细胞膜将重金属离子运输到细胞体中积累起来,进而达到富集和去除重金属离子的效果。微生物对重金属离子的去除技术,具有广阔的应用前景,它为我们在解决重金属离子对环境的污染开辟了一条崭新的道路。但是,目前这方面的研究主要局限于实验室,还未能广泛应用于工业生产和环保领域中,其主要原因是微生物对重金属离子的去除能力还不够大；此外,在去除过程中达到平衡的时间还比较长。在今后的研究工作中,加强对新型菌种研究开发,选择对重金属离子去除量大、去除反应达到平衡所用时间短的菌种是研究的重点。

（1)微生物和藻类修复法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，在优化的条件下经过生物还原反应，将重金属离子还原或吸附成团沉淀，以此完成对重金属污染水体的修复。

（2）植物修复法利用重金属积累或超重金属积累水生植物，将水体中的重金属提取出来，富集输运到植物体内然后通过收割植物将重金属从水体清除出去。