重金屬污染及其防治措施

1、 基本定義 w 重金屬污染指由重金屬或其化合物造成 的環(huán)境污染。主要由采礦、廢氣排放、 污水灌溉和使用重金屬超標(biāo)制品等人為 因素所致。因人類活動導(dǎo)致環(huán)境中的重 金屬含量增加，超出正常范圍，直接危 害人體健康，并導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量惡化。 二、重金屬的來源二、重金屬的來源 1 1、工業(yè)來源、工業(yè)來源 工業(yè)能源大都以煤、石油類為主，它們是環(huán)境中汞、 鉛、鎘、鉻、砷等重金屬污染的主要來源。 采礦、冶煉、鍛造、加工、運輸?shù)裙I(yè)生產(chǎn)過程 廢水、廢渣、廢氣的直接排放 廢棄尾礦隨意堆放 2 2 、農(nóng)業(yè)來源、農(nóng)業(yè)來源 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，污水灌溉、農(nóng)藥、劣質(zhì)化肥等 的不合理使用是重金屬的重要污染來源。以磷肥為 例，生產(chǎn)磷肥

2、的磷礦石成分復(fù)雜，含有較多的重金 屬如Zn、Cr、Ni、Cu、Cd、Pb等，因此如不合理地 使用，則劣質(zhì)化肥中的重金屬雜質(zhì)會直接導(dǎo)致土壤 被污染。 3 3 城市來源城市來源 城市日益變成重金屬污染的重要來源之一，污染過 程主要包括： 含有大量的重金屬，不經(jīng)處理直 接排放，造成二次污染 垃圾燃燒的飛灰及堆埋過程中產(chǎn) 生的滲濾液中重金屬量嚴(yán)重超標(biāo) 交通密集公路帶土壤中重金屬的含 量顯著高于交通非密集區(qū)域土壤中 的含量，交通主干道兩側(cè)土壤中重 金屬元素的含量顯著高于公園土壤 4 4、突發(fā)事件來源、突發(fā)事件來源 近年來突發(fā)性的重金屬污染事件驟增，它會導(dǎo)致重金 屬在短時間內(nèi)高濃度地進(jìn)入環(huán)境，從而產(chǎn)生嚴(yán)重

3、的污染。 近年來，我國相繼發(fā)生了貴州獨山縣、湖南辰溪縣、廣西 河池等多起砷污染事件，陜西鳳翔兒童血鉛超標(biāo)、湖南瀏 陽鎘污染及山東臨沂砷污染事件。這些重金屬污染事件有 些是由于管理不當(dāng)、交通事故等人為原因?qū)е碌模行﹦t 是環(huán)境長期受到污染、污染物含量超過環(huán)境容量而突然爆 發(fā)的結(jié)果。 主要特點 w 重金屬原義是指比重大于5的金屬（密度大于4.5 克每 立方厘米的金屬），包括金、銀、銅、鐵、鉛,汞， 鎘，鉻等。重金屬污染與其他有機(jī)化合物的污染不同。 不少有機(jī)化合物可以通過自然界本身物理的、化學(xué)的 或生物的凈化，使有害性降低或解除。而重金屬具有 富集性，很難在環(huán)境中降解。目前中國由于在重金屬 的開采、

4、冶煉、加工過程中，造成不少重金屬如鉛、 汞、鎘、鈷等進(jìn)入大氣、水、土壤引起嚴(yán)重的環(huán)境污 染。 w 如隨廢水排出的重金屬，即使?jié)舛刃。部?在藻類和底泥中積累，被魚和貝類體表吸附， 產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成公害。水體中金 屬有利或有害不僅取決于金屬的種類、理化 性質(zhì)，而且還取決于金屬的濃度及存在的價 態(tài)和形態(tài)，即使有益的金屬元素濃度超過某 一數(shù)值也會有劇烈的毒性，使動植物中毒， 甚至死亡。 毒性 w金屬有機(jī)化合物（如有機(jī)汞、有機(jī)鉛、有機(jī)砷、有機(jī)錫等）比相應(yīng)的金 屬無機(jī)化合物毒性要強(qiáng)得多；可溶態(tài)的金屬又比顆粒態(tài)金屬的毒性要大； 六價鉻比三價鉻毒性要大等等。 w重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及各種酶發(fā)生強(qiáng)

5、烈的相互作用，使它們失去 活性，也可能在人體的某些器官中富集，如果超過人體所能耐受的限度， 會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，對人體會造成很大的 危害，例如，日本發(fā)生的水俁病（汞污染）和骨痛?。ㄦk污染）等公害 病，都是由重金屬污染引起的。 w 重金屬在大氣、水體、土壤、生物體中廣泛分布，而 底泥往往是重金屬的儲存庫和最后的歸宿。當(dāng)環(huán)境變 化時，底泥中的重金屬形態(tài)將發(fā)生轉(zhuǎn)化并釋放造成污 染。重金屬不能被生物降解，但具有生物累積性，可 以直接威脅高等生物包括人類，有關(guān)專家指出，重金 屬對土壤的污染具有不可逆轉(zhuǎn)性，已受污染土壤沒有 治理價值，只能調(diào)整種植品種來加以回避。因此，底 泥重金屬污

6、染問題日益受到人們的重視。 鉛污染 w 鉛污染是可在人體和動物組織中積蓄的有毒金屬。主要來源于 各種油漆、涂料、蓄電池、冶煉、五金、機(jī)械、化妝品、染發(fā) 劑、釉彩碗碟、餐具、燃煤、膨化食品、自來水管等。它是通 過皮膚、消化道、呼吸道進(jìn)入體內(nèi)與多種器官親和，主要毒性 效應(yīng)是貧血癥、神經(jīng)機(jī)能失調(diào)和腎損傷，易受害的人群有兒童、 老人、免疫低下人群。人體內(nèi)正常的鉛含量應(yīng)該在0.1毫克/升， 如果含量超標(biāo)，容易引起貧血，損害神經(jīng)系統(tǒng)。而幼兒大腦受 鉛的損害要比成人敏感得多，一旦血鉛含量超標(biāo)，應(yīng)該采取積 極的排鉛毒措施。兒童可服用排鉛口服液或借助其他產(chǎn)品進(jìn)行 排鉛。 鎘污染 w 鎘的毒性很大，可在人體內(nèi)積蓄

7、，主要積蓄在腎臟， 引起泌尿系統(tǒng)的功能變化；鎘主要來源有電鍍、采礦、 冶煉、燃料、電池和化學(xué)工業(yè)等排放的廢水；廢舊電 池中鎘含量較高、也存在于水果和蔬菜中，尤其是蘑 菇，在奶制品和谷物中也有少量存在，鎘能夠取代骨 中鈣，使骨骼嚴(yán)重軟化，骨頭寸斷，會引起胃臟功能 失調(diào)，干擾人體和生物體內(nèi)鋅的酶系統(tǒng)，導(dǎo)致高血壓 癥上升。用含鎘0.04Mg/L的水進(jìn)行灌溉時，土壤和稻 米受到明顯污染，農(nóng)灌水中含鎘0.007mg/L時，即可 造成污染。 汞污染 w 汞及其化合物屬于劇毒物質(zhì)，可在人體內(nèi)蓄積。主要 來源于儀表廠、食鹽電解、貴金屬冶煉、化妝品、照 明用燈、齒科材料、燃煤、水生生物等。血液中的金 屬汞進(jìn)入腦

8、組織后，逐漸在腦組織中積累，達(dá)到一定 的量時就會對腦組織造成損害，另外一部分汞離子轉(zhuǎn) 移到腎臟。進(jìn)入水體的無機(jī)汞離子可轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿?的有機(jī)汞，由食物鏈進(jìn)入人體，引起全身中毒作用； 如果急性汞中毒，會誘發(fā)肝炎和血尿。 鉻污染 w 主要來源于劣質(zhì)化妝品原料、皮革制劑、金屬部件鍍 鉻部分，工業(yè)顏料以及鞣革、橡膠和陶瓷原料等；如 誤食飲用，可致腹部不適及腹瀉等中毒癥狀，引起過 敏性皮炎或濕疹，呼吸進(jìn)入，對呼吸道有刺激和腐蝕 作用，引起咽炎、支氣管炎等。水污染嚴(yán)重地區(qū)居民， 經(jīng)常接觸或過量攝入者，易得鼻炎、結(jié)核病、腹瀉、 支氣管炎、皮炎等。 事件回放 w 1956年，水俁灣附近發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的病。這種

9、病癥 最初出現(xiàn)在貓身上，被稱為“貓舞蹈癥”。病貓步態(tài) 不穩(wěn)，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被稱為“自殺 貓”。隨后不久，此地也發(fā)現(xiàn)了患這種病癥的人?；?者由于腦中樞神經(jīng)和末梢神經(jīng)被侵害，癥狀如上。當(dāng) 時這種病由于病因不明而被叫做“怪病”。這種“怪 病”就是日后轟動世界的“水俁病”，是最早出現(xiàn)的 由于工業(yè)廢水排放污染造成的公害病。 w “水俁病”的罪魁禍?zhǔn)资钱?dāng)時處于世界化 工業(yè)尖端技術(shù)的氮（N）生產(chǎn)企業(yè)。氯 乙烯和醋酸乙烯在制造過程中要使用含 汞（Hg）的催化劑，這使排放的廢水含 有大量的汞。當(dāng)汞在水中被水生物食用 后，會轉(zhuǎn)化成甲基汞（CH3HgCl）。 w 這種劇毒物質(zhì)只要有挖耳勺的一半大小 就可

10、以致人于死命，而當(dāng)時由于氮的持 續(xù)生產(chǎn)已使水俁灣的甲基汞含量達(dá)到了 足以毒死日本全國人口2次都有余的程 度。水俁灣由于常年的工業(yè)廢水排放而 被嚴(yán)重污染了，水俁灣里的魚蝦類也由 此被污染了。這些被污染的魚蝦通過食 物鏈又進(jìn)入了動物和人類的體內(nèi)。甲基 汞通過魚蝦進(jìn)入人體，被腸胃吸收，侵 害腦部和身體其他部分。進(jìn)入腦部的甲 基汞會使腦萎縮，侵害神經(jīng)細(xì)胞，破壞 掌握身體平衡的小腦和知覺系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng) 計，有數(shù)十萬人食用了水俁灣中被甲基 汞污染的魚蝦。 日本痛痛病 w 20世紀(jì)初期開始，人們發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的水稻普 遍生長不良。1931年又出現(xiàn)了一種怪病，患 者大多是婦女，病癥表現(xiàn)為腰、手、腳等關(guān) 節(jié)疼痛。病癥持

11、續(xù)幾年后，患者全身各部位 會發(fā)生神經(jīng)痛、骨痛現(xiàn)象，行動困難，甚至 呼吸都會帶來難以忍受的痛苦。到了患病后 期，患者骨骼軟化、萎縮，四肢彎曲，脊柱 變形，骨質(zhì)松脆，就連咳嗽都能引起骨折。 患者不能進(jìn)食，疼痛無比，因無法忍受痛苦 而自殺。這種病由此得名為“骨癌病”或 “痛痛病”（ItaiItai Disease）。 w“骨痛病”正是由于煉鋅廠排放的含 鎘廢水污染了周圍的耕地和水源而 引起的。 生物富集作用 w 生物富集作用又叫生物濃縮，是指生物將環(huán)境中低濃 度的化學(xué)物質(zhì)，通過食物鏈的轉(zhuǎn)運和蓄積達(dá)到高濃度 的能力?；瘜W(xué)物質(zhì)在沿著食物鏈轉(zhuǎn)移的過程中產(chǎn)生生 物富集作用，即每經(jīng)過一種生物體，其濃度就有一次

12、 明顯的提高。所以，位于食物鏈最高端的人體，接觸 的污染物最多，對其危害也最大。 重金屬污染的治理 1 1、土壤重金屬污染的修復(fù)方法土壤重金屬污染的修復(fù)方法 土壤重金屬污染的修復(fù)方法主要有物 理化學(xué)法、化學(xué)修復(fù)法、植物修復(fù)法和 微生物修復(fù)法等。 物化修復(fù)技術(shù) 物化修復(fù)技術(shù)主要包括化學(xué)固化、土壤淋冼等。 化學(xué)固化化學(xué)固化即在土壤中加入固化劑，使重金屬 被吸附在土壤中或者形成沉淀，從而使其毒 性降低。 土壤淋洗土壤淋洗主要是用能提高置金屬可溶性試劑， 如有機(jī)或無機(jī)態(tài)酸、堿、鹽和螯臺劑等，將 土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移到液相中從而修復(fù) 污染土壤。 化學(xué)修復(fù)技術(shù) w 化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要包括化學(xué)改良和有 機(jī)質(zhì)

13、改良。通過向土壤中添加一些改良 劑，使土壤的 pH 值改變從而減輕重金 屬污染程度。常用的改良劑有石灰、磷 酸鹽、硅酸鹽等。 植物修復(fù)技術(shù) w 植物修復(fù)技術(shù)主要指利用植物使重金屬 固定、揮發(fā)及提取。植物在土壤重金屬 修復(fù)中有著重要的作用。例如汞污染稻 田改種苧麻后土壤汞的年凈化率高達(dá) 41%，土壤的自凈恢復(fù)年限是種植水稻 的2/17倍。 微生物修復(fù)技術(shù) w 微生物修復(fù)技術(shù)是利用細(xì)菌可以通過多種直 接或間接作用影響環(huán)境中重金屬的活性，如 細(xì)菌可以通過電性吸附將重金屬離子富集于 細(xì)胞表面，降低重金屬在環(huán)境中的生物有效 性。細(xì)菌的氧化還原作用可以改變變價重金 屬離子的價態(tài)，降低其在環(huán)境中的毒性等。 細(xì)菌的這些作用，可以有效進(jìn)行環(huán)境重金屬 污染的生物修復(fù)。 2 2、水體重金屬污染的修復(fù)方法、水體重金屬污染的修復(fù)方法 w 水體重金屬污染的修復(fù)方法主要有物化 法和生態(tài)修復(fù)法。 物化法 w 沉淀法：使重金屬以氫氧化物或碳酸鹽的形 式從水中分離出來 w 絮凝法：常采用鐵鹽、鋁鹽及其改性材料作 絮凝劑 w 吸附法：利用多孔性固態(tài)物質(zhì)吸附水中污染 物。常用吸附劑：活性炭、粉煤灰、殼聚糖、 竹炭等 生態(tài)修復(fù)