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        重金屬污染水體的環(huán)境保護處理措施分析

        2021-08-06 07:07:34李子鋒
        中國金屬通報 2021年9期
        關鍵詞:水生動物活性氧吸附劑

        李子鋒

        (澳門科技大學環(huán)境研究院,廣東 佛山 528200)

        在人類正式進入工業(yè)時代之后,社會經濟的發(fā)展速度越來越快,但是伴隨而來的環(huán)境污染問題也成為對人類生命健康威脅最大的存在。在我國的環(huán)境污染問題當中,工業(yè)重金屬污染儼然已經成為最為嚴重的問題。只有對工業(yè)重金屬污染問題進行科學合理的處理,才能夠為我國社會經濟文化的建設與發(fā)展打好基礎。之所以工業(yè)重金屬污染會對生態(tài)環(huán)境造成破壞,主要與工業(yè)重金屬污染的隨意排放有關。對重金屬污染水體進行分析,發(fā)現(xiàn)部分重金屬具有較強的毒性,且有著較強的致癌性。只有對重金屬污染水利進行有效的治理,加大環(huán)境保護處理力度,才能夠降低重金屬污染對人們身體健康的影響,為人們創(chuàng)造一個健康、舒適的生存環(huán)境。

        1 重金屬污染水體的現(xiàn)狀

        表1為我國水體中的重金屬標準。表2是我國部分水體的實際調查結果。結合表1和表2,可知我國當前的水體污染問題十分嚴重,已經超過80%的江河湖庫遭到重金屬的污染,其中尤以鉛污染、銅離子污染、砷污染以及鉻污染最為嚴重。與其他毒性物質相比,重金屬的隱蔽性更強、對于水體的污染時間更長,且具有不可逆轉性,容易被生物富集,然后順著生物鏈擴大污染范圍。例如,太湖底泥中存在TCu、TPb、TCd等物質,且達到輕度污染水平。黃浦江干流表層沉積物中,存在著大量的Cd、Pb以及Hg等物質。這些重金屬污染物質,主要來源于以下幾種渠道[1]。

        圖1 我國水體中的重金屬標準

        圖2 我國部分水體重金屬污染調查情況

        1.1 工業(yè)污染源的不合理排放

        科學人員在化石燃料中,檢測出很多種類的微量金屬,例如Ce、Hg、Pb、Cr等。所以化石燃料的燃燒,不僅會產生大量的熱量,還會產生各種各樣的重金屬污染物。這些重金屬污染物,一部分會隨著煙塵進入大氣、并在后期通過降雨流入土壤當行;一部分會以殘渣的形式存在,并對生態(tài)環(huán)境產生進一步完善。

        1.2 廢舊電池回收機制的不完善

        近幾年來,在人們家用電器使用頻率逐漸提高的同時,產生的廢舊電池也越來越多。我國既是電池生產大國,也是電池消耗大國。但是,針對電池的回收機制卻始終沒有完善起來。廢舊電池中含有非常多的重金屬有毒物質,例如Mn、Ni、Pb、Cr、Cd、Hg等。如果不對其進行妥善的回收,使其隨意的泄露到環(huán)境當中,將會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的污染。

        1.3 城市化進程的推進

        在我國城市化進程的不斷推進當中,高樓大廈的建設數量越來越多,由此而產生的建筑垃圾和生活垃圾越來越多。例如廢舊的日光燈管和高壓汞燈當中,都含有大量的重金屬污染,棄之不用的不銹鋼器具也會產生一定的重金屬污染。如果通過垃圾分類處理的方式,對其進行妥善的回收,那么這些污染其實是可以避免的。

        1.4 污染物質之間的遷移

        土壤、大氣以及水體之間的重金屬污染是可以相互遷移和轉化的,進而使得重金屬污染問題更加嚴重、更加復雜。首先,土壤重金屬污染,會使得水體重金屬污染問題更為嚴重。工業(yè)生產當中產生的廢渣,如果不經過處理就隨意的堆放到場地中,一旦遇到降雨天氣,其中的重金屬污染物就會滲入土壤當中,進而對地下水造成污染。其次,大氣沉降也會使水體重金屬污染更為嚴重。例如,含鉻廢氣進入大氣當中,就會形成氣凝膠。在大氣沉降的作用下,氣凝膠就會進入水體,使水體遭到重金屬污染[2]。

        2 重金屬污染水體的危害

        目前,我國的重金屬污染水體問題已經十分嚴重。根據重金屬污水低排放渠道,可以將我國重金屬污染水體劃分為以下幾大類:第一礦產資源開采重金屬污染、第二工業(yè)生產重金屬污染、第三民用生活重金屬污水、第四農藥重金屬污水等。另外,在自然條件下,地質風化作用的存在,也會導致重金屬污染問題的出現(xiàn)。如果不對這些渠道的重金屬污染水體進行及時的治理,那么將會對水生植物、水生動物以及人體健康產生極大地危害。

        2.1 重金屬污染水體對水生植物的危害

        運用自由基傷害理論分析,可以明確重金屬污染物對于水生植物的健康生長有著很大的危害。一般情況下,很多酶促反應和低分子華和我都會自動發(fā)生氧化反應,并生成大量的活性氧。水生植物的進化,還會形成酶系統(tǒng),由SOD、CAT、POD酶組成,可以對活性氧進行有效的清除。酶系統(tǒng)可以對水生植物體內過多的活性氧進行及時、有效的清除,并將自由基代謝維持在一個動態(tài)平衡狀態(tài),進而對水生植物細胞進行保護,使其不受或者少受活性氧的傷害。另外,水生植物內的重金屬,還可以大幅度提升活性氧的產生速率和膜脂過氧化產物的含量,進而增強活性氧自由基的產生速度,超出水生植物清除活性氧的能力范圍,讓水生植物出現(xiàn)嚴重的細胞損傷。所以,重金屬對水生植物的危害,主要表現(xiàn)在以下幾方面:第一對水生植物的健康生長產生抑制、第二對水生植物的呼吸作用和光合作用產生干擾、第三對植物吸收營養(yǎng)物質的能力進行抑制、第四對蛋白質和酶的活性進行改變、第五對細胞的膜透性產生改變[3]。

        2.2 重金屬污染水體對水生動物的危害

        一般情況下,水生動物的食物來源是水藻和浮游生物,而重金屬對水生動物的危害,主要是對水生動物的食物鏈產生影響,使重金屬在水生動物體內富集。例如,王召根對Cu2+和Cd2+對泥蚶的毒害作用產生了影響,結果發(fā)現(xiàn)Cu2+和Cd2+的離子濃度越高,泥蚶受到的毒害作用就越大,其生存率就月底。且Cu2+的毒害作用比Cd2+大。另外,李華還對重金屬對淡水魚的毒害情況進行了研究,對重金屬在淡水魚體內的富集情況進行了研究。結果發(fā)現(xiàn),Cd在淡水魚肌肉內的富集最最多,其次是淡水魚的腮絲、腎臟、肝臟,最后是淡水魚的血液。水生動物在呼吸過程中,也會通過腮,增加體內重金屬的富集量。淡水魚的身體表面與水體接觸,也會在滲透交換作用下增加體內的富集量[4]。

        2.3 重金屬污染水體

        重金屬富集在人體內的渠道主要有三種:第一呼吸系統(tǒng)、第二消化系統(tǒng)、第三與皮膚接觸。一般情況下,Zn2+、Cu2+都是人體當中最重要的微量元素之一。其雖然在人體內的含量非常少,但是卻對人體健康有著積極的影響。如果其含量過多,那么久胡對人體健康產生反作用。例如,20世紀50年代,日本發(fā)生了“水誤病”。究其原因,就是重金屬汞對當地的水體造成了嚴重的污染。人體通過食物鏈,在體內富集了大量的汞,并使得神經中樞系統(tǒng)遭受到了嚴重的傷害。另外,在同一時間,日本人長期引用含鎘的水或者食用含鎘的大米,也出現(xiàn)了嚴重的“骨痛病”。三價鉻是人體當中必不可少的微量元素,但是六價鉻就是一種含有劇毒的物質,通過以上三種渠道富集在人體內,就會對人體的身體健康產生影響[5]。

        3 重金屬污染水體的環(huán)境保護處理措施

        3.1 物理吸附法

        這是一種最常見的重金屬污染水體的處理方法,主要是以多孔性物質為吸附劑,將其置于被重金屬污染的水體當中,對重金屬進行吸附?;钚蕴康谋砻娣e非常大,所以吸附能力也較強,已經成為近幾年來最主要的吸附劑。但是,活性炭的應用缺點為不具有較好的再生能力,處理效果也不好。對此,科研人員也研發(fā)出來很多種類的吸附劑,例如樹脂基吸附劑、煤灰吸附劑等。這些吸附劑的吸附效率相對較高,應用前景也十分廣闊[6]。

        3.2 離子交換法

        這也是一種非常不錯的重金屬污染出來方法,可以保證處理后的水質質量,并且處理效率較高、金屬資源可回收。其主要原理是通過離子交換樹脂將污水中的重金屬離子交換處理,進而降低或者清除水體重點重金屬離子。目前,最常見的離子交換劑主要有三種:第一陽離子交換樹脂、第二陰離子交換樹脂、第三整合樹脂等。需要注意的是,這種方法的應用成本較高,且稍有不慎,離子交換樹脂就會失效[7]。

        3.3 生物絮凝法

        這是一種借助微生物新陳代謝產生絮凝沉淀,最后達到重金屬去除效果的方法。常用的微生物主要由三種:第一霉菌、第二細菌、第三放線菌。這種方法在處理Cu、Ni、Zn等重金屬污染物方面,可以獲得相對理想的效果,所以在工而已重金屬污染水體的治理中有著廣泛的應用。表1為生物絮凝法對Cu、Ni、Zn的處理效果對比。

        表1 微生物絮凝法處理效果

        3.4 生物膜修復法

        這是一種起源于美國20世紀60年代的廢水處理技術,將生物處理技術與膜技術進行了充分的結合。這種技術可以在較小的空間內,利用微生物降解污染物、利用超濾膜對污染物進行分離,所以針對重金屬污染水體的治理效果比較理想。2006年,日本又發(fā)明了一種新型移動床生物膜反應器,可以在不需要回洗反應器的情況下,對低濃度廢水進行快速清理。目前,這項技術已經在中水回用、糞便廢水處理、工業(yè)廢水處理等領域得到廣泛的應用。

        4 結語

        綜上所述,由于工業(yè)污染源的不合理排放、廢舊電池回收機制的不完善、城市化進程的快速推進以及污染物質之間的遷移作用,使得我國現(xiàn)階段的水體遭到重金屬物質的嚴重污染。重金屬污水的存在又對水生植物、水生動物以及人體健康產生了嚴重的影響。對此,我們不僅要借助物理吸附法、離子交換法、生物絮凝法等方法進行污水中重金屬物質的去除,還要不斷的創(chuàng)新污水中重金屬的去除方法,提升我國環(huán)境保護力度。

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