铬对水的污染及其治理

铬对水的污染及其治理【摘要】水是生命的源泉，是生命存在与经济发展的必要条件，同样是构成人体组织的重要部分。毫无疑问，水对于人类的生存和发展具有重大的意义，但是世界上目前的水资源现状却不容乐观。尤其是作为世界人口总量排名第一的人口大国，我国的水资源短缺的问题更是严重。除了淡水资源总量不足的问题之外，水污染也是一个世界性的重大课题。本文将重点从铬对水资源的污染现状研究着手，整理得出镉污染的严重性，并且提出相应的解决措施。【关键词】水资源短缺水污染镉污染解决措施水生命之源，目前地球上的水资源约占地球70%的面积，其中海水占97.3%，可用淡水只有2.7%。在近3%的淡水中，77.2%存在雪山冰川中，22.4%为土壤中和地下水（降水与地表水渗入）。只有0.4%为地表水，也就是我们可以使用的指河流、湖泊、冰川等水体。我国大小河川总长42万公里，湖泊7.56万平方公里，占国土总面积的0.8%，水资源总量28000亿立方米，人均2300立方米，只占世界人均拥有量的1/4，居121位，为13个贫水国之一。我国640个城市有300多个缺水，2.32亿人年均用水量严重。虽然水资源总量严重不足，但是我国的水资源污染情况也是比较严重的，中国有82%的人饮用浅井和江河水，其中水质污染严重细菌超过卫生标准的占75%，受到有机物污染的饮用水人口约1.6亿。一项调查显示，在全世界自来水中，测出的化学污染物有2221种之多，其中有些确认为致癌物或促癌物。从自来水的饮用标准看，中国尚处于较低水平，自来水仅能采用沉淀、过滤、加氯消毒等方法，将江河水或地下水简单加工成可饮用水。自来水加氯可有效杀除病菌，同时也会产生较多的卤代烃化合物，这些含氯有机物的含量成倍增加，是引起人类患各种胃肠癌的最大根源。城市污染的成分十分复杂，受污染的水域中除重金属外，还含有甚多农药、化肥、洗涤剂等有害残留物，即使是把自来水煮沸了，上述残留物仍驱之不去，还会使亚硝酸盐与三氯甲烷等致癌物增加，因此，饮用开水的安全系数也是不高的。水污染主要是由人类活动产生的污染物造成，它包括工业污染源，农业污染源和生活污染源三大部分。尤其是污水中的酸、碱、氧化剂以及化合物等污染物会造成水的价值的降低甚至是丧失，污染水生环境，影响饮用水的质量。其中，铬就是一种严重污染水源的化合物。铬是人体非必需元素，在自然界中常以化合物状态存在，一般含量很低，正常环境状态下，不会影响人体健康。当环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体引起慢性中毒。镉被人体吸收后，在体内形成镉硫蛋白，选择性地蓄积肝、肾中。其中，肾脏可吸收进入体内近1/3的镉，是镉中毒的“靶器官”。其它脏器如脾、胰、甲状腺和毛发等也有一定量的蓄积。由于镉损伤肾小管，病者出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。特别具使骨骼的代谢受阻，造成骨质疏松、萎缩、变形等一系列症状。20世纪初发现镉以来，镉的产量逐年增加。镉广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。镉是炼锌业的副产品，主要用在电池、染料或塑胶稳定剂，它比其它重金属更容易被农作物所吸附。相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境，造成污染。水体中镉的污染主要来自地表径流和工业废水。硫铁矿石制取硫酸和由磷矿石制取磷肥时排出的废水中含镉较高，每升废水含镉可达数十至数百微克，大气中的铅锌矿以及有色金属冶炼、燃烧、塑料制品的焚烧形成的镉颗粒都可能进入水中；用锅作原料的触媒、颜料、塑料稳定剂、合成橡胶硫化剂、杀菌剂等排放的镉也会对水体造成污染，在城市用水过程中，往往由于容器和管道的污染也可使饮用水中镉含量增加。工业废水的排放使近海海水和浮游生物体内的镉含量高于远海，工业区地表水的镉含量高于非工业区。镉污染的时间最早发生是在1930——1960年，日本富山县神通川流域部分镉污染，事源炼锌厂排放的含镉废水污染了周围的耕地和水源。在我国，2005年12月15日，广东省环保部门检测发现，从孟洲坝电站断面到高桥断面全部超过标准，高桥断面镉超标近10倍。在随后的一个月内，电视、报纸、杂志、网络媒体纷纷介入，对“广东北江镉污染”事件事件进行了密集报道，引起了各方面的关注，也引发了对于企业污水排放治理力度的讨论。同样的，2009年8月3日，湖南省环保厅在浏阳市镇头镇向当地村民代表也正式公布了长沙湘和化工厂镉污染事件环境调查监测结论。结论显示，此次镉污染事件，主要是由于长沙湘和化工厂废渣、废水、粉尘、地表径流、原料产品运输与堆存，以及部分村民使用废旧包装材料和压滤布等造成；还有2012年1月15日，广西龙江河宜州拉浪段发现重金属镉超标，污染事件已造成大约28.1万尾鱼死亡，宜州市怀远镇附近群众生活用水直接受到影响。水体中悬浮物和沉积物对镉有较强的吸附能力，水中的悬浮物个沉积物中的铬的含量占水体中铬总含量的90%以上。通过有关学者的研究，铬主要存在于沉积中，黄河的悬浮粒子对铬有较好的吸附性能，这也是黄河水自净能力的主要机制。但是当河水的PH值在7~8时，底泥中的铬就可能解析，造成河流的二次污染。并且水生植物和水生生物对铬有较强的富集能力。《农田灌溉水质标准》规定含量必须地域0.005mg/L，《污水排入城市下水道水质标准》规定污水排入城市下水道污染物中铬的最高允许排放浓度为0.1mg/L。对水环境中镉的去除技术主要有三大类:一是物理化学修复技术;二是植物修复技术;三是生物修复技术。物理化学修复技术物理化学修复技术包含了许多具体的处理方法,如化学沉淀、溶剂萃取、离子交换、膜分离、活性炭和硅胶吸附等,成本高、操作复杂,对设备及技术要求较高。其中中和法、铁氧化沉淀法和金属还原法是常用的三种物理化学修复技术。(1)中和法。处理含镉酸性废水可采用氢氧化镁中和剂。氢氧化镁是新一代的“绿色中和剂”,其比表面积大,吸附能力强,易从各种不同的工业废液中吸附并去除对环境造成危害的Cd2+等重金属离子。可单独使用氢氧化镁,也可与石灰、膨润土配合使用。(2)铁氧化沉淀法。该方法是通过使废水中的Cd2+等重金属离子形成铁氧体晶粒,一起沉淀析出,从而使废水得到净化,能够一次脱除废水中的多种金属离子,对去除Cd2+等金属离子效果良好。(3)金属还原法。对镀镉废水可用金属还原法进行处理。因铁屑或铁粉需在酸性介质中才能发生氧化还原反应,故电镀废水处理前需先酸化。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。生物修复技术是最近几年发展起来的,利用假单胞杆菌属、酵母菌和霉菌等对较高浓度重金属离子有耐受性的微生物,将废水中的重金属离子摄入菌细胞内再去除。厌氧生物法处理酸性矿山废水的基本原理是:将含重金属及硫酸根离子的废水在pH值为中性、一定的基质浓度和厌氧环境下,用硫酸还原菌使硫酸根离子还原成硫离子,使废水中的Cd、Zn等金属离子变成不可溶的金属硫化物而沉淀,从而实现废水的净化处理。目前此法用得较少,需要进一步深入研究。镉污染控制措施工矿企业集中排放的“三废”物质中所含的镉是当前主要的镉污染源,通过污水排放、废渣淋雨产生的径流渗入土壤、水体以及镉尘降落进入水体。天然水体中的镉虽然只有微量浓度,但其毒性具有长期性。因此,应加强对镉污染源的控制,对镉污染严重的流域积极采取措施加以治理。(1)改进生产工艺,不用或少用毒性大的重金属镉,提高清洁生产水平。(2)采用合理的工艺流程,科学的管理和操作,减少重金属镉的用量和随废水流失量,尽量减少外排废水量。(3)产生的含镉废水应当在产生地点就地处理,不应同其他废水混合,以免使处理复杂化,更不应未经处理就直接排入城市下水道或天然水体,以免扩大重金属污染范围。(4)深入研究效率高、成本低、可操作性强的含镉废水处理工艺,进一步发挥植物修复技术在镉废水处理中的优势,找出镉去除率高、适于大面积种植的水生植物。(5)尽量避免污灌影响。污水灌溉在解决城市污水排放和农业生产用水来源的同时,也造成了污灌区土壤重金属超标等问题。土壤污染会导致农作物重金属含量超标,并会危害灌区居民人体健康,是影响农村生态环境安全和制约农业可持续发展的重要因素之一。段飞舟等[7]通过研究证实沈阳张士污灌区污灌停止后对降低稻田土壤表层镉含量具有一定的促进作用。(6)加强环境监测预报。去年广东韶关冶炼厂废水镉超标排放是在环境监测中发现的,由于措施及时,才避免了更为严重的环境和经济损失发生。因此,加强环境监测预报制度,对防范环境风险事故起着重要的把关作用。