重金属水体污染

重金属水体污染水体重金属离子污染是指含有重金属离子的污染物进入水体对水体造成的污染。矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中产生的重金属废水（含有铬、镉、铜、汞、镍、锌等重金属离子）是对水体污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。废水中的重金属是各种常用水处理方法不能分解破坏的，而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理化学状态。因此，重金属废水应当在产生地点就地处理，不同其他废水混合。如果用含有重金属离子的污泥和废水作为肥料和灌溉农田，会使土壤受污染，造成农作物中及进入水体后造成水生生物中重金属离子的富集，通过食物链对人体产生严重危害。生物从环境中摄取重金属可以经过食物链的生物放大作用，在较高级生物体内成千万倍地富集起来，然后通过食物进入人体，在人体的某些器官中积蓄起来造成慢性中毒，危害人体健康。农业生态环境尤其是土壤中重金属的污染现象现在已比较普遍，我国每年逾一千万吨粮食遭重金属污染。重金属污染对于作物的生长、产量、品质均有较大危害，尤其是它还有被作物富集吸收、进入食物链，从而危害人畜健康的潜在危险。法国《巴黎日报》报道,30多只牛饮用生活草场附近的一条被重金属污染的渠道,结果引起铅,水银,铜等重金属中毒，被屠宰后又供应消费市场,以致它们体内的危害物质-重金属直接进入人类的食物链。事件再度引起社会对法国牛肉安全性的质疑。在天然水体中只要有微量重金属即可产生毒性效应。一般重金属产生毒性的范围大约在1—10mg/L之间，毒性较强的金属如汞、镉等产生毒性的质量浓度范围在0.0l—0.001mg／L之间。废电池处理—迫在眉睫电池中含有大量的重金属污染物——镉、汞、锰进入土壤或水源，再通过农作物进入人的食物链。在人体内会长期积蓄难以排除，损害神经系统、造血功能、肾脏和骨骼，有的还能够致癌。①疯子村之谜20世纪30年代，在日本一个偏僻的农村小镇里，发生了一件奇怪的事。村上先后有10多人发了疯病，这些人精神紊乱，行动反常，时而大哭，时而大笑，四肢变得僵硬……各自的家庭带来了灾难，也引起了人们的骚动，还惊动了当地政府和有关医疗部门。当地的警察局和医院派出了调查组，进行了大量的访问调查，检查了这些疯子的身体和血液成分，发现他们身体中所含有的金属锰离子的含量比一般人要高得多。正是这些锰离子使这些人中毒并发了疯。过多的锰离子进入人体，开始时使人头疼、脑昏、四肢沉重无力、行动不便、记忆力衰退，进一步发展使人四肢僵死、精神反常，时而痛哭流涕，时而捧腹大笑，疯疯癫癫，呈现令人作呕的丑态。那么过多的锰离子又是从何而来的呢？原来，这个小镇的人们常常把使用过的废旧干电池随手扔在水井边的垃圾坑里，久而久之，电池中的二氧化锰，在二氧化碳和水的作用下，逐渐变为可溶性的碳酸氢锰，这些可溶性的碳酸氢锰渗透到井边，污染了井水，人们饮用了含有大量锰离子的水，便引起了锰中毒，造成了在短时间内有10多人发疯的怪事。②神秘的水妖湖在原苏联卡顿山区曾经发现过一个神奇的湖泊。那湖水明亮如镜，四周风光秀丽，湖面还会不断冒出微蓝色的蒸气，如临仙境一般。可当地人发现，怎么只见有人去，不见有人归！于是人们传说，湖中妖怪专门杀害游人。这其中到底是怎么回事？隔了数年以后，卡顿山区来了一位画家，听人说起水妖湖的故事，他怀着好奇心想，何不去冒险一游，兴许能创作出一幅好画来呢！数天后，他一大早就出发，到了目的地，登高远望，啊，果然银白色的满面春风映在红色岩石之中，尽管满山寸草不长，但风景奇丽。画家兴奋极了，立即拿出画板进行绘画。画家全神贯注地一连画了几个小时，初稿刚画好，他突然感到一阵恶心、头晕、呼吸急促，立即意识到可能要发生意外，于是他匆匆拿好了画稿，飞也似地离开了那里。回家后，他生了一场大病，差一点丢掉了性命。以后他常常会回忆起那段可怕的经历，可始终不明白那要致人于死地的湖的奥秘。有一天，他家来了一位地质学家，在交谈中，他讲起了当年去水妖湖的经历，还拿出画请地质学家欣赏。地质学家看到画面上有一个小湖，周围山上尽是红色的岩石，湖面在阳光下升起微蓝色的蒸气。他好奇地问画家：“这是写生画，还是想像画？”画家说完全是根据当时情景画出来的。地质学家若有所思，但一时也无法揭开这个谜。后来，这位地质学家在用显微镜观察硫化汞矿石时，突然联想到画家的那幅画，他猜想那画中的红石头会不会是硫化汞矿石？银白色的湖水会不会就是硫化汞分解出来的金属汞（水银）呢？蓝色的微光会不会就是汞蒸气的光芒？为了证明自己的想法，地质学家便带着他的助手和防毒面具对“水妖湖”进行了实地勘查。经过采样分析，他终于揭开了“水妖湖”的奥秘。原来，在卡顿深山里有一个巨大的硫化汞矿，天长日久，硫化汞已分解成几千吨的金属汞并汇集成所谓的“水妖湖”，游人在湖上莫名其妙地死去，并非是水妖在作怪，而是被水银湖上散发的高浓度的水银蒸气所毒死的。③置人于死地的骨骼疼痛病—镉在欧洲的一处风景幽静之所，有眼光的建筑商建起了舒适的别墅。原以为住进别墅的居民会幸福地享受大自然的美景，没想到几年过后，别墅里的人都得了一种怪病：骨骼疼痛，极易发生自然骨折，他们最后相继在痛苦的折磨中死去。经法医鉴定，他们都是患了镉中毒症。在如此优美的环境里怎么会得这种怪病？其实住在这里的人们有所不知，这个别墅位于300年前的一个锌矿所在地。当年炼锌时，只炼出了锌，那些共生的镉矿石被弃之不理。镉长年累月地污染着地下水，人们每日饮用这种含镉量过高的水，最终导致中毒身亡。④日本重金属污染事件—痛痛病无独有偶，1955年在日本富山县神岗矿区也出现过一种奇怪的地方病－痛痛病。得病之初，村民们感到全身有轻微的疼痛，后来，疼痛渐如针刺。数年之后，骨骼严重变形，发脆易折，轻微活动，甚至咳嗽都会引起骨折，这里的人们备受这种怪病的煎熬。医生将病人的骨头作光谱分析，发现他们是镉中毒。时隔十几年后，日本科学家依据调查材料找到了病因。在村子上游是神岗锌矿区，矿上在开采铅锌过程中所排出的含镉废水直接向下游的小村落，下游农民再用此水灌溉稻田，镉便顺理成章地污染了土壤和沿岸饮水，在这种土壤里长出的水稻成了含镉量极高的稻米，人们常年吃这种稻米，也就患上了“痛痛病”！镉的污染为何总出现在锌矿附近呢？这要从镉和锌的亲密关系说起。镉在自然界中没有自己单独的矿床，它总是同锌聚合在一起，是炼锌时的副产品，因此它常会当做废渣丢弃。当镉离子转了几转进入人体后，它的化学性质使它可以取代钙离子与体内的阴离子结合，导致骨骼中因镉的含量增加而脱钙，造成严重的骨质疏松。镉中毒后没有解毒剂，没有任何有效的根治方法。只能尽力减轻病人的疼痛。患者的痛苦是一辈子无法解脱的。⑤日本重金属汞污染事件—水俣病在日本九州熊本县海边，有一个小镇，叫水俣镇。1950年，在日本水俣湾附近的小渔村中，发现一些猫的步态不稳，抽筋麻痹，最后自己跳水溺死，当地人称它们为自杀猫。后来又有大批自杀猫、自杀狗出现。1953年，水俣镇发现了一个怪病人，一位7岁的小女孩患了一种怪病，起初是口齿不清，步态不稳，后来麻痹抽筋，完全不能行动,进而是耳聋眼瞎，全身麻木，最后精神失常，一会儿酣睡，一会儿兴奋异常，身体弯弓，高叫而死。进一步的调查、化验发现，水俣湾里的鱼身体里含有大量的能使动物和人中毒的甲基汞。最后发现原来是当地一个化肥厂（日本氮肥公司）在生产氯乙烯和醋酸乙烯时，采用成本低的汞催化剂工艺，把大量的含有有机汞(甲基汞)的废水排入水俣湾，使鱼有毒、人和猫、狗吃了毒鱼生病而死。因为此病发生在水俣湾，故叫水俣病。该病真相大白了，成为世界八大公害之一被曝光。而人和猫吃了这种沉积了大量甲基汞有毒物质的鱼。就得了那种狂躁不安的怪病。到1974年，患者已达780多人，死亡200多人。1991年3月底已有2248人被确认为公害病患者，其中1004人死亡，制造氮肥的公司（TISSO株式会社的前身）累计支付的补偿金额到93年底为908亿日元，现在仍每年支付30多亿日元。直到现在仍能从一部分鱼类贝类的体内检测出高于厚生省规定的汞的暂行控制值。（因底泥污染严重）⑥北碚土地被汞严重污染一锄能够挖出水银来据《重庆晚报》2006年8月10日报道：北碚东阳镇一些地方能从地里挖出水银。北碚受到汞污染的土地，分布在主要生产水银重庆体温计厂周围。由于形成大量含有汞的气溶胶，周围500米范围内的农田都受到影响。以前治理得不好，厂区的坝子里有许多水银凝结成的小珠子，一眼望去，白花花一大片，用手都能捧起来。水银在四周土壤里也沉积了不少，一锄头挖下去，也能看到许多“白色珍珠”。当时含汞的废水也处理得不好，直接排往嘉陵江里，有一次将附近几个鱼塘的鱼全部毒死。环保部门和原西南农业大学的专家曾多次前来检测，证实空气中确有大量含汞气溶胶，土壤和蔬菜也检验出汞超标。体温计厂好几个工人得了白血病，这可能是因为经常接触汞。体温计厂已经申请破产，政府就在考虑搬迁该厂。⑦罗马尼亚重金属污染事件新世纪伊始，位于多瑙河流域的几个巴尔干国家却面临了一场劫难。2000年1月30日，罗马尼亚境内一处金矿污水沉淀池，因积水暴涨发生漫坝，10多万升含有大量氰化物、铜和铅等重金属的污水冲泄到多瑙河支流蒂萨河，并顺流南下，迅速汇入多瑙河向下游扩散。造成河鱼大量死亡，河水不能饮用。匈牙利、南斯拉夫等国深受其害，国民经济和人民生活都遭受到一定的影响，严重破坏了多瑙河流域的生态环境。这起水污染事件引发国际诉讼。稀释法稀释法就是把被重金属污染的水混入未污染的水体中，从而降低重金属污染物浓度，减轻重金属污染的程度。此法适于受重金属污染程度较轻的水体的治理，这种方法不能减少排入环境中的重金属污染物的总量，又因为重金属有累积作用，当重金属污染物在这些水体中的浓度达到一定程度时，生活在其中的生物就会受到重金属的影响，发生病变和死亡等现象，所以这种处理方法目前渐渐被否定。混凝沉淀法许多重金属在水体溶液中主要以阳离子存在，加入碱性物质，使水体pH值升高，能使大多数重金属生成氢氧化物沉淀。另外，其它众多的阴离子也可以使相应的重金属离子形成沉淀。所以，向重金属污染的水体施加石灰、NaOH、Na2S等物质，能使很多重金属形成沉淀去除，降低重金属对水体的危害程度。这是目前国内处理重金属污染普遍采用的方法。例如黄明等[5]，采用化学分类法对含铬、铜、镍的电镀废水,废水进行处理，取得良好效果。离子还原法和交换法离子还原法是利用一些容易得到的还原剂将水体中的重金属还原，形成无污染或污染程度较轻的化合物，从而降低重金属在水体中的迁移性和生物可利用性，以减轻重金属对水体的污染。例如，电镀污水中常含有六价铬离子(Cr6+)，它以铬酸离子(Cr2O72-)的形式存在，在碱性条件下不易沉淀且毒性很高，而三价铬毒性远低于六价铬，但六价铬在酸性条件下易被还原为三价铬。因此，常采用硫酸亚铁及三氧化硫将六价铬还原为三价铬。离子交换法是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，从水体中把重金属交换出来，达到治理目的。经离子交换处理后，废水中的重金属离子转移到离子交换树脂上，经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。这类方法费用较低，操作人员不直接接触重金属污染物，但适用范围有限，并且容易造成二次污染。电动力学修复技术电修复法是20世纪90年代后期发展起来的水体重金属污染修复技术，其基本原理是给受重金属污染的水体两端加上直流电场，利用电场迁移力将重金属迁移出水体。在一个碳的毡状电极上，用电沉积法从工业废水中除去铜、铬和镍的技术。另外，可以用电浮选法净化含有铜、镍、铬和锌等重金属的工业污水。此外，近年来还有人把电渗析薄膜分离技术应用到污水重金属处理实践当中。结束语：