中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1004-0935（2025）07-01222-04

重金屬是一類密度較大、相對(duì)原子質(zhì)量較大的金屬元素，具有高毒性和難降解的特性，還能夠在食物鏈的生物放大作用下富集。這些重金屬物質(zhì)如鉛、汞、鎘、鉻、銅等，即使微量存在也會(huì)對(duì)環(huán)境和人類健康造成巨大的威脅。重金屬污染是水體污染的主要問題之一，隨著工業(yè)（鋼鐵、紡織、印染、化工等）的快速發(fā)展，大量含有高濃度重金屬的污染物質(zhì)被排放到環(huán)境中，給土壤、水體和生態(tài)系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重的危害[1]。廢水中重金屬污染修復(fù)技術(shù)分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)三大類2，并對(duì)這些方法進(jìn)行了分析總結(jié)，以期對(duì)未來重金屬污染物的有效去除和資源的可循環(huán)利用提供參考。

物理修復(fù)技術(shù)

1.1 吸附法

吸附法主要是由于多孔性固體對(duì)廢水中重金屬離子具有吸附能力，吸附劑表面擁有大量的孔隙和吸附位點(diǎn)，污染廢水中的重金屬離子與吸附劑相互作用，從而被吸附在吸附劑的固體內(nèi)表面上，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中重金屬的分離與富集。

邱磊等[3]利用廢棄雞蛋殼來吸附含鉛鎘廢水，并建立強(qiáng)化吸附數(shù)學(xué)模型將其與傳統(tǒng)吸附對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)蛋殼粉對(duì)鉛和鎘均有較強(qiáng)的吸附作用。相同條件下，強(qiáng)化吸附比傳統(tǒng)吸附對(duì)鉛和鎘的吸附性能更好，分別使鉛和鎘的平均出水濃度降低 14.54% 和44.58% 。馬爍等[4]對(duì)海泡石進(jìn)行改性，研究了改性后的海泡石對(duì)鎘和砷的吸附效果，發(fā)現(xiàn)改性后的海泡石內(nèi)部網(wǎng)孔變大，表面更加粗糙，對(duì)砷和鎘的吸附效果明顯提高，最大吸附容量分別提高了9倍和2.5倍。許江[5同樣對(duì)海泡石進(jìn)行改性，將磁性海泡石負(fù)載鐵酸銅，改性后的海泡石通過靜電吸附等作用吸附 Pb⁺ ，吸附量比未改性前提高了6倍。

1.2 離子交換法

離子交換法就是用離子交換樹脂過濾原水，離子交換樹脂具有特殊功能基團(tuán)，且表面含有大量的離子交換位點(diǎn)，重金屬離子與其他離子交換后被去除，可以有效降低重金屬?gòu)U水的污染濃度[。樹脂對(duì)于不同的重金屬離子吸附效果不同，因此可以通過吸附作用的選擇性對(duì)特定的金屬離子進(jìn)行分離。

劉美君等[7采用了離子交換法提取水中的6種重金屬（鎘、鉛、銅、鈷、鋅、鎳）離子，選擇了D402亞氨基二乙酸型螯合樹脂作為吸附劑，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)樹脂用量達(dá)到 3g 、振蕩溫度保持在 55°C 時(shí)，對(duì)水中6種重金屬離子均有良好的提取效果。雷軍鵬等[8]為了將鎳鐵從高鐵低鎳硫酸亞鐵溶液里成功分離，使用離子交換樹脂去除溶液中的鎳離子。結(jié)果表明，通過離子交換法處理后鎳去除率可達(dá)到87% ，剩余鎳質(zhì)量濃度為 0.3g?L^-1 ，隨后通過吸附等溫線和動(dòng)力學(xué)研究證實(shí)了吸附過程以離子交換為主

1.3 膜分離法

膜分離法是利用介質(zhì)的選擇性，利用膜兩側(cè)所存在的壓力、濃度、電等動(dòng)力，使污染廢水中的重金屬被截留，讓水或其他溶質(zhì)通過，從而實(shí)現(xiàn)重金屬離子的分離和濃縮等目的[9。目前常使用的膜分離技術(shù)主要有微濾、超濾、反滲透、電滲析等。

朱建陽等[10]使用納濾膜錯(cuò)流處理過濾含銅的污染廢水，考慮了多種因素對(duì)過濾效果的作用，設(shè)置單因素控制實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明，在一定壓力下、pH 為3、產(chǎn)生作用的陰離子為 SO₄^2- 時(shí)，對(duì)質(zhì)量濃度為 250mg^.L^-1 的銅離子去除率極佳，去除率可達(dá)98.82% 。吳俊等[11]以無機(jī)陶瓷膜為媒介處理含鎳廢水，通過膠團(tuán)強(qiáng)化超濾法考察pH、鎳離子濃度、膜孔徑等因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)多種因素都對(duì)Ni²⁺ 截留率產(chǎn)生重要影響，其中 pH 在4～8時(shí)， Ni²⁺ 的截留效果最好。

1.4物理修復(fù)方法去除水體重金屬比較分析

通過對(duì)上述各方法的分析，對(duì)不同的物理修復(fù)方法進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如表1所示。

2化學(xué)修復(fù)技術(shù)

2.1 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法就是利用不同物質(zhì)之間溶解度的差異，在被重金屬污染的廢水中加入特定的化學(xué)劑，使化學(xué)劑與重金屬離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，重金屬離子形成沉淀并以固體的形式從污染廢水中分離出來達(dá)到去除的目的[12]。

劉亞鵬等[13]用共沉淀法制備了2種LDHS重金屬吸附劑，探究多種因素對(duì)重金屬去除效果的影響，并通過動(dòng)力學(xué)說明了吸附劑對(duì)重金屬的吸附機(jī)理。結(jié)果表明，LDHS對(duì)重金屬陽離子快速吸附的同時(shí)高效去除重金屬離子。彭素英等[14]采用鐵氧體共沉淀技術(shù)去除廢水中的鉻，主要原理是向廢水中投加硫酸亞鐵，通過調(diào)節(jié) ΔpH ，使 Cr³⁺ 與 Fe²⁺ 、Fe發(fā)生反應(yīng)，以鐵氧體的形式從廢水中分離，同時(shí)發(fā)現(xiàn)向沉淀體系中加入一定量的 H₂O₂ 會(huì)加快鉻從廢水中產(chǎn)生沉淀的速度。KUMARI等[15]用共沉淀法合成了鎳鐵氧體和堿土金屬摻雜的鎳鐵氧體，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，摻雜后的鎳鐵氧體對(duì)Pd（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）的去除率可以達(dá)到 97% 和 80% ，比未摻雜的鐵鎳氧體的金屬去除率分別提高了 14% 和 35% 。

2.2 混凝/絮凝法

混凝絮凝劑具有一定的吸附能力，可以吸附水中的重金屬離子。重金屬離子通常帶有正電荷，而混凝絮凝劑帶有負(fù)電荷，因此可以通過靜電作用或化學(xué)吸附將重金屬離子吸附在絮凝物表面。經(jīng)過混凝絮凝處理后的水中，大部分的懸浮物、渾濁物和重金屬離子已經(jīng)聚集成較大的絮凝物，這些絮凝物可以通過沉降或過濾等方式進(jìn)行分離，從而實(shí)現(xiàn)去除重金屬污染物的目的[16]。

連曉燕等[17]通過比較多種混凝劑及可能對(duì)混凝效果產(chǎn)生影響的各種因素探究了混凝法除銻的機(jī)理，并分析了混凝法與其他工藝聯(lián)用的可能性。結(jié)果表明，混凝法與其他工藝的組合會(huì)對(duì)銻的去除有更加良好的效果，可以最大程度發(fā)揮各工藝最大優(yōu)勢(shì)。祝瑄等[18]為了處理鉛鋅硫化礦浮選廢水，以解淀粉芽孢桿菌（ZWG）產(chǎn)生的微生物絮凝劑（MBF）去除廢水中的Pb（Ⅱ）與黃藥。結(jié)果標(biāo)目，MBF上的羥基和羧基官能團(tuán)可以高效吸附廢水中的黃藥和Pb（I），溶液中的Pb（ⅡI）會(huì)與陰離子型MBF之間發(fā)生電性中和反應(yīng)，通過各種反應(yīng)后MBF對(duì)Pb（Ⅱ）的去除率可以達(dá)到 87.8% 。

2.3 電化學(xué)法

電化學(xué)法去除廢水中重金屬離子的原理是利用電解池中的電流作用，將廢水中的重金屬離子通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可沉淀的固體物質(zhì)或沉積在陽極表面，從而實(shí)現(xiàn)廢水中重金屬離子的去除[19]。

劉鵬宇等[20]以鋁屑等作為反應(yīng)原料，采用微電解法去除廢水中的六價(jià)鉻，通過單因素實(shí)驗(yàn)和多種測(cè)試手段分析鋁炭去除鉻的微電解原理，在各因素都達(dá)到最適宜的條件下可去除廢水中 95.4% 的鉻。周杰等[21]通過電解法和離子交換法的組合工藝，將污染廢水中的銅分離出來。通電后陰陽極通過得失電子反應(yīng)將 Cu²⁺ 還原成單質(zhì)銅，可以有效地處理高濃度含銅電鍍廢水。郭軍等[22]通過恒壓電絮凝實(shí)驗(yàn)對(duì)電絮凝法去除Cr的效果進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)AI陽極比Fe陽極更適合電絮凝處理，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，Cr（I） 一方面可以被 Fe（OH）₃ 吸附沉淀下來，另一方面則形成 Cr（OH）₃ 沉淀， Cr 去除率達(dá)到了 99.86% 。

2.4化學(xué)修復(fù)方法去除水體重金屬比較分析

通過對(duì)上述各方法的分析，對(duì)不同的化學(xué)修復(fù)方法進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如表2所示。

3生物修復(fù)技術(shù)

3.1 藻類修復(fù)法

生物吸附和生物吸收是藻類去除重金屬的重要機(jī)制，前者是通過重金屬陽離子與藻細(xì)胞功能基團(tuán)進(jìn)行表面絡(luò)合作用來實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬離子的吸附，后者則是藻類細(xì)胞內(nèi)的酶將重金屬離子吸收到細(xì)胞內(nèi)來去除。

蔣心誠(chéng)等[23]對(duì)小球衣藻、銅綠微囊藻、鈍頂螺旋藻和四尾柵藻4種活體微藻富集 Cd²⁺ 的機(jī)理進(jìn)行探究。結(jié)果表明，4種活體微藻對(duì) Cd²⁺ 的吸附能力都良好，富集過程中同時(shí)含有化學(xué)行為、物理吸附以及生物吸收，說明微藻對(duì)重金屬的吸附效果顯著。羅曉暄等[24]分析了蛋白核小球藻等3種藻類對(duì)鎘的去除機(jī)理，發(fā)現(xiàn)活性微藻對(duì)鎘的胞內(nèi)吸收率高于胞外吸附率，吸附率均在 90% 以上。曹欣等[25]研究了蛋白核小球藻對(duì)鎘的去除效果，通過設(shè)置不同的單因素實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鎘會(huì)抑制蛋白質(zhì)小球EPS（胞外多聚糖）、葉綠素a等的產(chǎn)生，在鎘初始質(zhì)量濃度為15mg?L^-1 時(shí)去除率可以達(dá)到 89.93% 。

3.2 菌類修復(fù)法

菌類修復(fù)重金屬主要通過生物吸附、生物轉(zhuǎn)化和生物沉淀等機(jī)制，菌類的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜上含有多種功能基團(tuán)，可以與重金屬離子發(fā)生絡(luò)合或螯合作用，從而將重金屬離子吸附在菌體表面和內(nèi)部；還可以通過生物轉(zhuǎn)化作用將重金屬離子轉(zhuǎn)化為無毒或低毒性形態(tài)，其生長(zhǎng)過程中分泌的多糖、蛋白質(zhì)等可以使重金屬離子形成沉淀。

王敏等[26對(duì)2株產(chǎn)脲酶菌株混合培養(yǎng)，對(duì)水體中的重金屬進(jìn)行礦化固定，以減少水體中 Cd²⁺ 的毒性，發(fā)現(xiàn)混合培養(yǎng)的細(xì)菌對(duì) Cd²⁺ 的去除率高于單一培養(yǎng)的產(chǎn)脲酶菌株， Cd²⁺ 去除率可達(dá)到 80.09% 。陳宇婷等[27]對(duì)枯草芽孢桿菌株進(jìn)行了馴化，發(fā)現(xiàn)馴化過程中產(chǎn)生的炔烴有效地提高了枯草芽孢桿菌對(duì)鎘的去除能力，在菌株生長(zhǎng)穩(wěn)定時(shí)的去除效果最好。徐韶足等[28]將烏拉爾菌進(jìn)行 ΔNH₄Cl 改性作為吸附劑探究了其對(duì)重金屬離子的吸附性能，結(jié)果表明改性后的烏拉爾菌對(duì)鎘的吸附能力顯著提高。

3.3 植物修復(fù)法

植物對(duì)于重金屬的修復(fù)一方面在于植物的根系可以吸收水體中的重金屬離子，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到葉、莖、果實(shí)等部位；另一方面是通過細(xì)胞內(nèi)部轉(zhuǎn)化機(jī)制將吸收的重金屬離子轉(zhuǎn)化為無毒或低毒化合物。

張秋卓等[29]研究了鳳眼蓮和檸檬酸桿菌對(duì)含Cd²⁺ 水體的修復(fù)效果，結(jié)果表明鳳眼蓮可以通過根部對(duì) Cd²⁺ 進(jìn)行富集，富集系數(shù)可達(dá)6.8～144.0，適宜修復(fù)開放性水體中的 Cd²⁺ 污染。周佳棟等[30以水芙蓉、鳳眼蓮和綠蘿為實(shí)驗(yàn)主體，并將這3種植物進(jìn)行不同的組合，通過測(cè)定植物生長(zhǎng)代謝的狀況，研究其對(duì)水體中銅、錳、鎘等凈化能力。結(jié)果表明，不同的植物對(duì)不同的重金屬富集程度不同，植物的組合可在一定程度上優(yōu)化對(duì)重金屬的凈化能力。李一丹等[31]利用狐尾藻等4種植物探究沉水植物對(duì)重金屬的修復(fù)效果，發(fā)現(xiàn)狐尾藻可以有效地富集銅和鉛，范草對(duì)鋅有較高的吸附能力。陳冬華等[32]對(duì)再力花、鳶尾等兩兩進(jìn)行組合，探究組合植物對(duì)Pb的富集效果，并研究了在吸收重金屬的過程中植物的生理指標(biāo)變化，發(fā)現(xiàn)3種植物組合對(duì)于重金屬的富集能力明顯大于2種組合和單獨(dú)1種植物。

3.4生物修復(fù)方法去除水體重金屬的比較分析

通過對(duì)上述各方法的分析，對(duì)不同的生物修復(fù)方法進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如表3所示。

4結(jié)束語

物理修復(fù)方法主要通過物理過程來去除廢水中的重金屬離子，特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、效果明顯，但處理效率低，處理量有限?；瘜W(xué)修復(fù)方法主要通過添加化學(xué)藥劑來使廢水中重金屬離子變?yōu)椴蝗苡谒墓腆w沉淀物，特點(diǎn)是處理效率高，能夠處理高濃度廢水，但處理過程中產(chǎn)生的沉淀物需要進(jìn)行后續(xù)處理。生物修復(fù)方法主要利用微生物或植物來吸收廢水中的重金屬離子，特點(diǎn)是成本低、可處理大面積的重金屬污染廢水，但處理周期較長(zhǎng)，處理效果受環(huán)境因素影響較大。

在未來處理重金屬污染廢水中，一方面應(yīng)重視重金屬的回收，將重金屬?gòu)膹U水中提取出來進(jìn)行資源化利用，另一方面應(yīng)重視各修復(fù)技術(shù)之間的聯(lián)用組合，可以將物理化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)技術(shù)組合使用。如在物理吸附和化學(xué)沉淀后可以利用微生物對(duì)沉淀物進(jìn)行后續(xù)生物降解及轉(zhuǎn)化，如電化學(xué)-膜分離法、光催化-吸附法、微生物-植物法、菌藻共處理法等。最后要加強(qiáng)重金屬污染廢水的源頭控制，減少重金屬污染物質(zhì)的排放。

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Research Progress of Remediation Technologies for Heavy Metal Pollution in Water Bodies

WANGHan，KANGHan，WANGBoshi （School ofMunicipal and Environmental Engineering，Shenyang Jianzhu University， Shenyang Liaoning ， China）

Abstract：Heavymetalisakindofighlytoxicsubstancethatisdiiculttodegrade，ndheavymetalpollutioninwaterbodieswil causeserious impactsonhumanbodyandecologicalenvironment.Inthispaper，throughreviewingtherelevantliteratureonheavy metalpolltionremediationtechologyinaterodiesathomendabroadincentyears，curretreseachprogressofhaymetal pollutionremediationtechnologyinwaterbodieswasintroduced，andtheadvantagesanddisadvantagesofvarioustypesof remediation technology in practical application were compared.

Keywords：Water pollution; Heavy metals; Physical remediation; Chemical remediation; Bioremediation