关于镉污染的几种水处理技术

关于镉污染的几种水处理技术

（广东工业大学环境工程，广州510000）

摘要：分析了环境中的镉来源、迁移和转化规律，指出镉的生物毒性及危害，总结了现有水处理技术对镉污染的去除效果，并提出镉污染的控制措施。

关键词：镉污染；水处理技术

引言

镉是一种具有银白色光泽、软性、延展性好、耐腐蚀的稀有金属，加热即会挥发，其蒸汽可与空气中的氧结合形成氧化镉。镉类化合物具有较大脂溶性、生物富集性和毒性，并能在动物、植物和水生生物体内蓄积。随着近年来水环境中镉污染事故的不断出现，人们对环境中镉污染的恐惧也在不断增加。因此，急需研究水环境中镉污染的处理技术。

目前，已有许多种方法可以去除溶液中的镉离子，它们是分别是物理化学修复技术，生物修复技术，植物修复技术。其中固体表面的离子吸附在自然界和科技上起着重要的作用，吸附是一种有效的治理工业废水的手段。已经研究的纳米氧化物吸附剂有很多，例如：Al2O3，、TiO2、ZrO2和Fe3O4等，能吸附的物质分别为过渡金属离子，稀土金属离子，铬(VI)离子，重金属离子，砷(V，III)等。吸附剂的效用取决于它们的选择性，效率，可用性和成本效益，吸附剂可以将废水中微量的镉离子几乎全部除去，达到吸附出水排放标型。

1、镉在环境中的来源、迁移和转化

环境中的镉(Cd)主要来源于镉矿床的开采以及有色金属冶炼、电镀、玻璃、陶瓷、油漆、制药、化纤等工业排放的“三废”物质。有色金属冶炼企业排放废水、化工企业含镉废水的排放、大气镉尘的迁移沉降和雨水对地面的冲刷，都可使镉进入水体。镉在自然界中的循环[1]如图1所示。

镉是水迁移性元素，除了硫化镉外，其他镉的化合物均能溶于水。进入水体中的镉还可以与无机和有机配位体生成多种可溶性配合物，如CdOH+、Cd(OH)2、HCdO-2、CdO2-2。实际上天然水体中镉的溶解度受碳酸根或羟基浓度所制约。水体

中悬浮物和沉积物对镉有较强的吸附能力。悬浮物和沉积物中镉的含量占水体总镉量的90%以上。郝向英[2]等通过研究发现黄河水体(pH值在8.0~8.5)中的镉主要存在于沉积相中，黄河悬浮粒子对痕量镉有较好的吸附性能，这也是黄河水自净的主要机制，但是当河水的pH值在7~8时，底泥中的镉就可能解析，造成河流的二次污染。

水生植物和水生生物对镉均有很强的富集能力。据D.W.Fassett报道，对32种淡水植物的测定表明，所含镉的平均浓度可高出邻接水相1 000多倍[3]。王莉红[4]等对杭州小南湖中镉等重金属的积累、迁移和转化规律进行的研究表明，水相中的镉主要以溶解态存在，底泥中镉主要以碳酸盐态存在，镉在水生植物狐尾藻的根、茎、叶中都积累，在螺蛳的壳中的浓集系数大于铜、锌、锰，在软体中的浓集系数低于铜、锌、锰。

2、镉的生物毒性及镉污染的危害

重金属引起的疾病潜伏期长，对人体危害很大，特别是汞、镉、铅、铬与金属砷及它们的化合物，被称为“五毒”。作为“五毒”之一的镉，一般通过呼吸道和消化道进入人体，与肌体中各种含硫基的酶结合，从而抑制酶的活性和生理功能。镉

在肾、肝中蓄积，能导致肾损坏、肾结石、肝损坏及贫血等。长期饮用受镉污染的水和食物或吸入镉的烟尘可导致“骨痛病”。镉进入骨质会引起骨质软化、骨骼变形，严重时自然骨折，以致死亡。口服硫酸镉量达到30mg即可致死。大量吸入镉蒸汽可引起气管炎、支气管炎以及肺水肿、肺气肿，并有致畸作用。此外，水溶性镉很容易通过土壤转移到蔬菜、作物中去，间接引起人畜中毒。灌溉水含镉浓度超过 4 mg/L即影响水稻等作物成长。它在水中浓度达到0.1μg/L以上时，就能使鱼类及其他水生生物死亡。镉类化合物毒性很大，镉和其他元素的协同作用可增加其毒性。因此，世界卫生组织(WHO)建议镉在饮用水中的限值为0.003 mg/L。美国《饮用水水质标准》规定，镉的最高污染限量目标和最高污染限值均为0.005mg/L。我国在1985年发布的《生活饮用水卫生标准》中规定，饮水中镉的限值为0.01 mg/L。在2001年颁布的《生活饮用水水质卫生规范》将饮水中镉的限值由0.01 mg/L修订为0.005 mg/L，与美国的标准值相同。在饮用水中浓度超过0.l mg/L时，就会产生蓄积作用，引起贫血、新陈代谢不良、肝病变以致死亡。2002年颁布的《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中规定Ⅰ类水中的镉含量必须低于0.001 mg/L，Ⅱ~Ⅳ类水中的镉含量必须低于0.005 mg/L，Ⅴ类水中的镉含量不超过0. 01 mg/L。《农田灌溉水质标准》(GB5084-92)规定镉含量必须低于0.005 mg/L。《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定污染物总镉的最高允许排放浓度为0.1 mg/L。《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-1999)规定污水排入城市下水道污染物中镉的最高允许排放浓度为0.1mg/L。因含镉超标造成的镉污染事故后果非常严重。1935年日本发生了因镉中毒而导致的“骨痛病”；2005年12月韶关冶炼厂排放废水含镉超标10倍左右，给企业造成直接经济损失逾5 000万元人民币，间接经济损失则超过1亿元人民币。

3、现有水处理技术对镉的去除效果

3.1植物修复技术

植物修复技术是利用植物去除水环境中的镉，降低水环境中的镉污染。这种技术投资和维护成本低，操作方便，不会造成二次污染，更适应环境保护的要求，且具有潜在或显著经济效益等优点。相对于土壤中金属的植物修复技术，水域中金属污染的植物修复技术研究起步较晚。在欧美某些国家陆续发现水环境中金属污染的严重生态后果，才使水环境重金属污染与防治的研究工作倍受重视。目前对重金属污染水域采用的修复植物主要集中于水面漂浮植物，并已经取得了巨大的成功。但由于污染水体、修复植物自身特性等因素的差异，筛选适宜的修复植物就成为重金属污染水域的植物修复技术推广和实际应用的核心和关键所在。

张饮江[4]等通过金鱼藻、伊乐藻、苦草3种沉水植物对水体重金属镉去除效果的实验表明，3种沉水植物均能耐受一定浓度范围的镉污染，并能不同程度地去除水体中的镉；在实验对照组中，金鱼藻与伊乐藻在pH为8.5、镉浓度为15μg/L的