邱元?jiǎng)P

（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 河源 517000）

0 概述

自從二十世紀(jì)五十年代在日本發(fā)現(xiàn)鎘污染引起骨痛病及汞污染造成水俁病以后，金屬的環(huán)境污染問(wèn)題已受到了全世界的廣泛關(guān)注[1]。近年來(lái)，由于工農(nóng)業(yè)的發(fā)展引起水體的重金屬超標(biāo)嚴(yán)重，已成為重要的環(huán)境污染問(wèn)題。

對(duì)于重金屬，目前尚沒(méi)有嚴(yán)格的統(tǒng)一定義，主要有以下幾種說(shuō)法：金屬的比重大于5 者為重金屬[2]；周期表中原子序數(shù)大于鈣(20)者，即從鈧(21)起為重金屬。從環(huán)境污染方面來(lái)講，重金屬主要是指汞、鎘、鉛、鉻和類(lèi)金屬砷等生物毒性顯著的重元素，也指具有一定毒性的一般重金屬如鋅、銅、鈷、鎳、錫等，目前最引起關(guān)注的是汞、銅、鋅、鎘、鉛等。

一般來(lái)說(shuō)，環(huán)境中重金屬的污染來(lái)源主要有地質(zhì)風(fēng)化作用、采礦廢水、工業(yè)廢水、生活廢水和城市地表徑流、農(nóng)業(yè)廢水等。

重金屬的危害主要包括直接生物毒性效應(yīng)，一般重金屬產(chǎn)生毒性的范圍，在天然水體中約1～10mg/L，毒性較強(qiáng)的重金屬如Hg、Cd 等產(chǎn)生毒性的濃度范圍會(huì)更小；在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的重金屬化合物，如環(huán)境中的某些重金屬如汞和砷，水中的二價(jià)汞離子經(jīng)過(guò)微生物的作用轉(zhuǎn)變?yōu)橛袆《拘约谆?，?xì)菌等許多生物具有把無(wú)機(jī)砷轉(zhuǎn)化為有機(jī)砷；生物富集作用，生物從環(huán)境中攝取的重金屬經(jīng)過(guò)食物鏈的生物放大作用，逐級(jí)在較高級(jí)的生物體內(nèi)成千萬(wàn)倍的富集起來(lái)，最終通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，使人中毒，或在人體的某些器官中積累，造成慢性中毒[3]。

1 水體中重金屬污染處理技術(shù)

對(duì)水體中重金屬污染的處理和凈化已成為當(dāng)今環(huán)境研究的熱點(diǎn)之一，處理技術(shù)主要包括物理化學(xué)方法、化學(xué)方法、生物方法等。

1.1 物理化學(xué)方法

除去水中重金屬的物理化學(xué)方法有吸附、離子交換、微濾膜、反滲透、電滲析法等。

1.1.1 吸附法

吸附法是最通用和應(yīng)用最廣泛的物理化學(xué)方法之一，吸附劑種類(lèi)很多，如活性炭、粘土、粉煤灰、泥炭、樹(shù)皮、蘑菇收獲殘余物、改性殼聚糖、苔蘚、海藻、稻殼等。其中活性炭具有特殊多孔結(jié)構(gòu)，巨大的表面積和高吸附容量，無(wú)疑是除去水中重金屬最廣泛使用的吸附劑，然而它的非選擇性、高質(zhì)量、高成本限制其使用。因此，對(duì)一些來(lái)源廣、低成本吸附材料除去水中重金屬離子進(jìn)行大量研究，莫健偉等[4]研究了綠藻(U.lactucal)對(duì)Cu2+、Pb2+，Ni2+，Zn2+，Cd2+，Hg2+的吸附，結(jié)果證明吸吸附率最高可達(dá)90%，最低的可達(dá)79%。

1.1.2 河流稀釋法

稀釋是改善受污染河流的有效技術(shù)之一，通過(guò)稀釋能夠降低污染物在河流中的相對(duì)濃度，從而降低污染物質(zhì)在河流中的危害程度。

1.1.3 離子交換法

離子交換法是在離子交換器中借助離子交換劑來(lái)完成，含重金屬的水通過(guò)交換劑時(shí)，交換劑上的離子同水中的重金屬離子進(jìn)行交換，達(dá)到去除水中重金屬離子的目的。此方法受交換劑品種、產(chǎn)量和成本的影響。

另外，幾種物化方法的聯(lián)用提高去除重金屬污染物的效率值得深入研究，研究表明采用電極和離心技術(shù)聯(lián)用去除ppm 級(jí)的汞和鉛效率可以分別達(dá)100%和98.3%。

1.2 化學(xué)方法

在化學(xué)沉淀、氧化還原、電化學(xué)等化學(xué)方法中，化學(xué)沉淀法是去除重金屬污染物經(jīng)典方法之一。沉淀和絮凝沉淀作用通過(guò)提高水體pH，使重金屬以氫氧化物或碳酸鹽的形式從水中分離出來(lái)，也有加入硫化物沉淀劑使重金屬離子生成硫化物沉淀而被除去。

氧化還原法利用的是重金屬在氧化還原反應(yīng)中可被氧化或被還原的性質(zhì)，把它們轉(zhuǎn)化為無(wú)毒、低毒的物質(zhì)，或轉(zhuǎn)化為容易從水中分離出來(lái)的物質(zhì)，從而達(dá)到處理目的。常用的氧化還原法有藥劑氧化法、藥劑還原法和電化學(xué)還原法等。另外可利用電解法回收Cu、Ag、Cd 等金屬，大約有30 多種廢水中的重金屬離子可進(jìn)行電沉積。

1.3 生物方法

生物處理法是利用微生物、動(dòng)物、植物等生物材料及其生命代謝活動(dòng)去除和(或)積累廢水中的重金屬，并通過(guò)一定的方法使金屬離子從生物體內(nèi)釋放出來(lái)，從而降低廢水中重金屬離子的濃度。生物凈化重金屬具有成本低、簡(jiǎn)便、不會(huì)帶來(lái)二次污染等特點(diǎn)，有理想的效果和良好的應(yīng)用前景。

1.3.1 生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法[5]。目前，開(kāi)發(fā)出具有絮凝作用的微生物有細(xì)菌、霉菌、放線(xiàn)菌、酵母菌和藻類(lèi)等。

1.3.2 微生物去除法

微生物在重金屬化合物存在的環(huán)境中逐漸形成一定的抗性，并能生長(zhǎng)、繁殖。其代謝物及細(xì)胞自身的成分將重金屬離子通過(guò)氧化還原和甲基化或去甲基化的作用，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變成低毒形態(tài)金屬離子或沉淀物，達(dá)到去除重金屬離子的目的。細(xì)菌、真菌和藻類(lèi)等微生物菌體表面帶有大量負(fù)電荷以及有機(jī)高分子化合物，能有效的去除微量的重金屬并濃縮至幾千倍。

1.3.3 植物修復(fù)法

利用植物進(jìn)行水質(zhì)凈化是一項(xiàng)迅速發(fā)展起來(lái)的十分經(jīng)濟(jì)有效的新技術(shù)，該技術(shù)以植物為基礎(chǔ)，利用植物從廢水中吸取、沉淀或富集有毒金屬或利用植物降低金屬活性，從而可減少重金屬滲透到地下或通過(guò)空氣載體擴(kuò)散以及利用植物將土壤中或水中的重金屬萃取出來(lái)，富集到植物根部可收割部分和植物地上枝條部分達(dá)到凈化的目的[6]。因此，利用植物除去水中的重金屬離子時(shí)需考慮植物對(duì)重金屬離子對(duì)植物生長(zhǎng)的毒性或植物對(duì)重金屬離子的選擇性吸收以及重金屬離子在植物中的超積累與分布。

1.3.4 動(dòng)物修復(fù)法

水體底棲動(dòng)物中的貝類(lèi)、甲殼類(lèi)、環(huán)節(jié)動(dòng)物等對(duì)重金屬具有一定富集作用。如三角帆蚌、河蚌對(duì)重金屬（Pb2+、Cu2+、Cr2+等）具有明顯自然凈化能力。

2 結(jié)論

目前對(duì)水中重金屬污染去除方法的研究較多，但轉(zhuǎn)化到應(yīng)用方面還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。生物修復(fù)法具有成本低、效益高、無(wú)二次污染、有利于生態(tài)環(huán)境的改善等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為治理被重金屬污染的水體的首選方法。面對(duì)復(fù)雜的水體，往往同時(shí)需要充分利用各種方法建立起完整的循環(huán)體系，實(shí)現(xiàn)重金屬的有效治理。

［1］Stanley E.Manahan.環(huán)境化學(xué)原理[M].黃志桂，解懷寧，編譯.重慶：西南師范大學(xué)出版社，1989：46.

［2］王俊，張義生.化學(xué)污染與生態(tài)效應(yīng)[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1993：156-157.

［3］陳景文，全燮，編著.環(huán)境化學(xué)[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2009：220.

［4］莫健偉，姚興東，張谷蘭，張應(yīng)奮.海藻去除水中雙偶氮染料機(jī)理及重金屬離子研究[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，1997，17(3)：241-243.

［5］馬士軍.微生物絮凝劑的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[J].工業(yè)處理，1997，12(1)：7-10.

［6］彭清濤.植物在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用[J].環(huán)境保護(hù)，1998(2)：24-27.