水体的重金属污染

2.3.2　水体的重金属污染

重金属污染是危害最大的水污染问题之一。重金属通过矿山开采、金属冶炼、金属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，以及地质侵蚀、风化等天然源形式进入水体，加之重金属具有毒性大、在环境中不易被代谢、易被生物富集并有生物放大效应等特点，不但污染水环境，也严重威胁人类和水生生物的生存。

1.重金属元素在环境中存在的特点

（1）分布广泛，应用普遍

地壳中重金属含量虽低于0.1%，但它们广泛存在于各种岩石和矿物中，经过物质的迁移循环，重金属遍布于大气、土壤、水和生物体中。同时，重金属在人类生产和生活方面应用普遍，由于人为活动使环境中某些金属积累，使它们在环境中的含量过高，造成环境污染。

（2）生物富集，潜在危险

某些重金属污染物会通过饮食、呼吸、皮肤接触等途径进入人体，在人体的一定部位积聚，造成急性或慢性中毒，危及生命，难以根治。重金属之所以会通过饮食进入人体，是由于其不仅很难被微生物分解，反而会被微生物吸收，并通过食物链在生物体内富集。

（3）存在多种价态，转化过程复杂

重金属大多为周期表中的过渡元素，在不同的被污染物中存在的价态多样，而且其迁移转化十分复杂。不同价态的重金属，其活性和毒理性不同。

（4）在水环境中易形成难溶物

水环境中的重金属通过一系列化学反应生成氢氧化物、硫化物、碳酸盐等难溶性的沉淀，暂时限制了其扩散范围，可当沉淀大量存在时，会和天然水体中的OH^－、Cl^－、、有机酸、腐殖质等形成各种配合物和螯合物，增大重金属在水中的溶解度，形成二次污染。

（5）共存的污染物相互影响

某些污染物共存时，其总效用有四种情况：小于各污染物单独作用时的效应；相当于各种污染物单独作用时的效应；相当于各污染物单独作用时的总和；大于各污染物单独作用时的总和。

2.水体重金属污染的治理方法

水体重金属污染治理包括外源控制和内源控制两方面。外源控制主要是对采矿、电镀、金属熔炼、化工生产等排放的含重金属的废水、废渣进行处理，并限制其排放量；内源控制则是对受到污染的水体进行修复。

（1）沉淀和絮凝

沉淀作用指加入碱性物质以提高水体pH值，使重金属以氢氧化物或碳酸盐的形式从水中分离出来，或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。絮凝作用一般采用铁盐和铝盐作絮凝剂，通过与具有净化功能的天然矿物联合，改性后可形成性能更优的絮凝材料。

（2）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。活性炭吸附是一种较早地被应用于生产的净水技术。矿物吸附剂表面研究已深入到分子水平，对具有一定吸附、过滤和离子交换功能的天然矿物进行合理改性是提高环境矿物材料性能的新途径。壳聚糖、木质素等天然吸附剂也有广泛应用。

（3）离子交换法

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，经离子交换处理后，废水中的金属离子转移到离子交换树脂上，经再生后转移到再生废液中。此法优点是费用较低，缺点是其适用范围有限，容易造成二次污染。

（4）生物方法

生物方法是20世纪80年代随着生物技术的发展而产生的一种重金属废水处理技术。

微生物吸附　利用细菌、真菌、藻类等的生命活动过程，通过将废水中的重金属沉淀、吸附作用，降低其毒性，从而达到治理的目的。微生物吸附法是利用具有吸附重金属特性的微生物材料来吸附水溶液中的重金属；微生物通过还原反应使金属离子转变成不易溶解的沉淀状态或降低其毒性的方法称为微生物沉淀法。

植物修复　植物修复是通过特定植物对重金属元素或有机质的特殊富集和降解来转移、容纳或转化污染物，使其对环境无害，主要通过植物吸收、植物挥发、植物吸附和根际过滤等方式来积聚或清除水体中的重金属。目前发现的重金属超积累植物有700多种，凤眼莲、水芹菜、香蒲、芦苇、香根草等都对重金属具有良好的吸收积累效应。利用水生植物净化重金属污水，目前应用较多的是人工湿地技术和生物塘工程。

动物净化　利用一些鱼类及其它水生动物在水体中吸收、富集重金属，然后把它们从水体中驱出。如三角帆蚌、河蚌对重金属（Pb^2＋、Cu^2＋、Cr^2＋等）具有明显自然净化能力。但此法处理周期长，费用高，因此目前水生动物主要用作环境重金属污染的指示生物，用于污染治理的不多。