重金屬知識(shí)及其治理技術(shù)

六合天融＝人本＋創(chuàng)新＋和諧＋報(bào)國(guó)中節(jié)能六合天融環(huán)?？萍加邢薰局亟饘僦R(shí)概要及其治理技術(shù)一、重金屬相關(guān)知識(shí)WWW.TALROAD.COM.CN重金屬

相對(duì)密度在5以上的金屬，稱作重金屬。原子序數(shù)從23(V)至92(U)的天然金屬元素有60種，除其中的6種外，其余54種的相對(duì)密度都大于5，因此從相對(duì)密度的意義上講，這54種金屬都是重金屬。五毒金屬有些重金屬通過食物進(jìn)入人體，干擾人體正常生理功能，危害人體健康，被稱為有毒重金屬。五毒金屬元素：鉛（Pb）、鎘（Cd）、鉻（Cr)、汞（Hg）、砷（As）等。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制品等人為因素所致。因人類活動(dòng)導(dǎo)致環(huán)境中的重金屬含量增加，超出正常范圍，并導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量惡化。1、概述WWW.TALROAD.COM.CN環(huán)境污染主要指的是五毒重金屬污染：包括生物毒性顯著的汞、鉛、鎘、鉻以及類金屬砷，還包括具有毒性的重金屬鋅、銅、鈷、鎳等污染物。1）鉛污染主要來源于各種油漆、涂料、蓄電池、冶煉、五金、機(jī)械、電鍍、化妝品、染發(fā)劑、釉彩碗碟、餐具、燃煤、膨化食品、自來水管等?？稍谌梭w和動(dòng)物組織中積蓄的有毒金屬，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。2、主要污染物類型及危害2）鎘污染鎘主要來源有電鍍、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。鎘的毒性很大，可在人體內(nèi)積蓄，主要積蓄在腎臟，引起泌尿系統(tǒng)的功能變化；鎘能夠取代骨中鈣，使骨骼嚴(yán)重軟化，骨頭寸斷，會(huì)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。易受害的人群是礦業(yè)工作者、免疫力低下人群。3）砷污染主要來源于采礦、冶金、化化學(xué)制藥、玻璃工業(yè)中的脫色劑、各種殺蟲劑、殺鼠劑、砷酸鹽藥物、化肥、硬質(zhì)合金、皮革、農(nóng)藥等元素砷的毒性極低，而砷的化合物均有劇毒，三價(jià)砷化合物比其它砷化合物毒性更強(qiáng)。砷通過呼吸道、消化道和皮膚接觸進(jìn)入人體，如攝入量超過排泄量，砷就會(huì)在人體的肝、腎、肺、子宮、胎盤、骨骼、肌肉等部位蓄積，與細(xì)胞中的酶系統(tǒng)結(jié)合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，從而引起慢性砷中毒，潛伏期可達(dá)幾年甚至幾十年，慢性中毒有消化系統(tǒng)癥狀、神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和皮膚病變等。砷還有致癌作用，能引起皮膚癌。危害的人群有農(nóng)民、家庭主婦、特殊職業(yè)工人群體。4）汞污染主要來源于儀表廠、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。汞及其化合物屬于劇毒物質(zhì)，可在人體內(nèi)蓄積。血液中的金屬汞進(jìn)入腦組織后，逐漸在腦組織中積累，達(dá)到一定的量時(shí)就會(huì)對(duì)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蟮挠袡C(jī)汞，由食物鏈進(jìn)入人體，引起全身中毒作用。

易受害的人群有女性，尤其是準(zhǔn)媽媽、嗜好海鮮人士；天然水中含汞極少，一般不超過0.1μg/L。5）鉻污染

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(duì)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。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。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)的金屬有機(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。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(chǔ)存庫(kù)和最后的歸宿。重金屬污染具有長(zhǎng)期性、累積性、隱蔽性、潛伏性和不可逆性等特點(diǎn)，危害大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、治理成本高。3、重金屬污染現(xiàn)狀1）污染特點(diǎn)廢水中的排放量897.3噸廢水中產(chǎn)生量2.54萬噸3.53%廢水污染不容樂觀，區(qū)域和行業(yè)分布集中2）產(chǎn)生和排放量大5個(gè)行業(yè)單位增加值重金屬排放強(qiáng)度為全國(guó)平均水平的6.5倍其中金屬制品業(yè)排放強(qiáng)度為全國(guó)平均水平的20倍。廢氣污染物排放量大，部分地區(qū)較為嚴(yán)重995噸含重金屬固體廢物產(chǎn)生量大，未妥善處理的含重金屬危險(xiǎn)廢物存在嚴(yán)重環(huán)境隱患。冶煉廢渣3億噸尾礦渣12億噸列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》的含鉛、鉻、鎘、汞和砷的危險(xiǎn)廢物1690.55萬噸無害化處置率低，歷史堆存數(shù)量較大局部水體重金屬超標(biāo)

近5年全國(guó)387個(gè)地表水監(jiān)測(cè)斷面存在重金屬檢出超標(biāo)現(xiàn)象，涉及22個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)），其中國(guó)控?cái)嗝?3個(gè)，省控?cái)嗝?76個(gè)，其中汞超標(biāo)倍數(shù)較高。部分企業(yè)周邊大氣重金屬污染嚴(yán)重有色冶煉燃煤鉛、鎘、鉻3）部分地區(qū)環(huán)境中重金屬超標(biāo)土壤重金屬污染形勢(shì)嚴(yán)峻全國(guó)各地都存在不同程度的土壤重金屬污染，主要污染因子是汞、鉛、砷，其次為鉻、鎘、銅、鋅、錳、鉈等

長(zhǎng)三角、珠三角、遼中南等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)比較活躍的地區(qū)耕地表層土壤中重金屬有所累積，部分點(diǎn)位污染嚴(yán)重。如湘江流域鎘、砷、鉛、汞、鉻的最大超標(biāo)倍數(shù)分別為390、275、50、43、6。全國(guó)57個(gè)污水灌區(qū)中，超過土壤二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的有31個(gè)，鎘超標(biāo)最為嚴(yán)重，其中7個(gè)灌區(qū)土壤樣品超標(biāo)率100%重金屬污染事件頻發(fā)20052009污染事件39起；群眾舉報(bào)217起至今污染事件20多起歷史遺留問題突出污染持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，治理技術(shù)落后，監(jiān)督管理薄弱，水體底泥、場(chǎng)地、土壤中重金屬積少成多，潛在事故風(fēng)險(xiǎn)較高。貴州汞礦山開采長(zhǎng)達(dá)630年，礦區(qū)大氣汞濃度超出正常大氣汞濃度1-4個(gè)數(shù)量級(jí)。人體健康和食品安全受到威脅4）重金屬污染危害影響較為突出工業(yè)布局不合理，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，發(fā)展方式無序生產(chǎn)工藝技術(shù)落后，治理水平不高法規(guī)制度建設(shè)滯后，標(biāo)準(zhǔn)體系不完善基礎(chǔ)工作薄弱，技術(shù)支撐能力不足環(huán)境監(jiān)管能力不足，監(jiān)督管理不到位經(jīng)濟(jì)仍會(huì)較快發(fā)展，污染物產(chǎn)生與排放壓力將繼續(xù)增大5）重金屬污染防控存在較多問題國(guó)際

1.日本1956官方宣布在熊本發(fā)現(xiàn)水俁病2.日本1965公布新瀉水俁病水俁病是指人或其他動(dòng)物食用了含有機(jī)汞污染的魚貝類，使有機(jī)水銀侵入腦神經(jīng)細(xì)胞而引起的一種綜合性疾病，是世界上最典型的公害病之一?；颊呤肿銋f(xié)調(diào)失常，甚至步行困難、運(yùn)動(dòng)障礙、弱智、聽力及言語障礙、肢端麻木、感覺障礙、視野縮??；重者例如神經(jīng)錯(cuò)亂、

思覺失調(diào)、痙攣，最后死亡。這個(gè)鎮(zhèn)有4萬居民，幾年中先后有1萬人不同程度的患有此種病狀，其后附近其他地方也發(fā)現(xiàn)此類癥狀。4、重金屬污染案例3.日本1913年~1972年富山痛痛病由于重金屬尤其是鎘中毒引起的。患者大多是婦女，病癥表現(xiàn)為腰、手、腳等關(guān)節(jié)疼痛。病癥持續(xù)幾年后，患者全身各部位會(huì)發(fā)生神經(jīng)痛、骨痛現(xiàn)象，行動(dòng)困難，甚至呼吸都會(huì)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?；颊卟荒苓M(jìn)食，疼痛無比，常常大叫“痛死了！”“痛死了！”有的人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”（Itai－ItaiDisease）。1913年至1977年,日本三井金屬礦業(yè)公司煉

鋅廠

所排廢水中的鎘污染了稻米,造成25人因中毒而患"骨痛病",207人死亡國(guó)內(nèi)1.湖南兒童血鉛超標(biāo)事件郴州市嘉禾縣、桂陽縣，武岡市等地2.陜西鳳翔兒童鉛超標(biāo)孫家南頭村和馬道口村0－14歲嬰幼兒及兒童血鉛異常人數(shù)均超過160人，兩村加起來，至少300兒童血鉛超標(biāo)。癥狀：免疫力低下、學(xué)習(xí)困難、注意力不集中、智商水平下降或體格生長(zhǎng)遲緩等癥狀2010年3月21日郴州市中醫(yī)院住院治療的血鉛中毒兒童人數(shù)為28人3.瀏陽鎘污染事件2004年3月，長(zhǎng)沙湘和化工廠正式投入生產(chǎn)，2005年3月17日，瀏陽市環(huán)境保護(hù)局在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)察過程中發(fā)現(xiàn)該廠排出的廢水內(nèi)鉛、鎘、汞三項(xiàng)嚴(yán)重超標(biāo)。截至2009年7月31日，周邊群眾體檢后，2888人中尿鎘超標(biāo)509人。4.廣東北江鎘污染事件測(cè)試數(shù)據(jù)顯示,橫石河水即使稀釋1萬倍,水生物還是不能在里面存活超過24小時(shí)；由于每噸廢礦含有可產(chǎn)生相當(dāng)200公斤濃硫酸的金屬瀏陽鎘污染事件硫化物,從源頭到50公里開外,河水都可以測(cè)出酸性,直侵下游北江。北江污染事件5.“菜籃子”重金屬污染2005年環(huán)?？偩职l(fā)布的調(diào)查數(shù)據(jù)表明：珠三角近４０％的農(nóng)田菜地土壤重金屬污染超標(biāo)，其中一成土地污染屬嚴(yán)重超標(biāo)。在廣州郊區(qū)的一塊菜地，被污染的水源二、重金屬治理技術(shù)分類1）按處理手段與技術(shù)類型分類工程措施、物理化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)生態(tài)技術(shù)。2）按污染源分類

大氣、水體（廢水、地表水、地下水）、土壤（包括河流底泥）1、分類

重金屬土壤修復(fù)技術(shù)與措施主要有四種：工程措施物理化學(xué)修復(fù)生物修復(fù)農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)2、土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)

1）

工程措施

主要包括客土、換土和深耕翻土等措施。深耕翻土用于輕度污染的土壤，而客土和換土則是用于重污染區(qū)的常見方法。工程措施是比較經(jīng)典的土壤重金屬污染治理措施，它具有徹底、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)施工程量大、投資費(fèi)用高，破壞土體結(jié)構(gòu)，引起土壤肥力下降，并且還要對(duì)換出的污土進(jìn)行堆放或處理。2）物理化學(xué)修復(fù)A電動(dòng)修復(fù)

污染土壤通電流金屬離子等向電極運(yùn)輸集中收集處理達(dá)到治污目的

電動(dòng)修復(fù)是一種原位修復(fù)技術(shù)，不攪動(dòng)土層，并可以縮短修復(fù)時(shí)間，是一種經(jīng)濟(jì)可行的修復(fù)技術(shù)。B電熱修復(fù)

污染土壤高頻電壓產(chǎn)生電磁波熱能對(duì)土壤加熱污染物從土中解吸揮發(fā)性重金屬分離達(dá)到修復(fù)目的熔化土壤冷卻后形成玻璃態(tài)物質(zhì)C土壤淋洗技術(shù)

污染土壤淋洗液淋洗土壤固相中重金屬土壤液相中將液相回收處理達(dá)到修復(fù)目的淋洗技術(shù)(soilleachingandflushing/washing)是指借助于淋洗劑，通過水力壓頭推動(dòng)清洗液，將其注入到被污染土層中，然后再將含重金屬的液體從土層中抽提出來，進(jìn)行分離和污水處理的技術(shù)，其原理是通過清洗液中淋洗劑與土壤中的金屬反應(yīng)，增加金屬在土壤溶液中的溶解度，促進(jìn)其在土壤中遷移。清洗液通常是水，可以循環(huán)再生。淋洗劑種類較多，如無機(jī)鹽、有機(jī)酸、堿性試劑、鰲合劑等D化學(xué)修復(fù)

污染土壤加入改良劑降低重金屬生物有效性達(dá)到修復(fù)目的改良劑包括有多種金屬氧化物、黏土礦物、有機(jī)質(zhì)、高分子聚合材料、生物材料等被應(yīng)用。利用它們能夠吸附或絡(luò)合重金屬、改變土壤介質(zhì)的酸度等性質(zhì)，并根據(jù)重金屬的種類、土壤理化性質(zhì)、氣候條件、耕作制度的不同而被分別用于重金屬在土壤中的固定。最典型的可分為有機(jī)、無機(jī)和有機(jī)-無機(jī)復(fù)合3種類型.Fig.2.Biosolidscompostamendmentprocess:(a)initialrototilling;(b)surfacepreparation;(c)biosolidscompostapplication;(d)forminga6–8cmlayerofbiosolidscompost;(e)rototillingtoadepthof20cm;(f)emerginggrasscover.Fig.3.Grasscoverbeforeandafterbiosolidsamendment.3）

生物修復(fù)

生物修復(fù)是利用生物技術(shù)治理污染土壤的一種新方法。利用生物削減、凈化土壤中的重金屬或降低重金屬毒性。主要包含植物修復(fù)技術(shù)與微生物修復(fù)技術(shù)兩種方法。A、植物修復(fù)技術(shù)(phytoremediation)

是以植物忍耐和超積累某種或某些污染物的理論為基礎(chǔ)，利用自然生長(zhǎng)或遺傳工程培育的植物，清除環(huán)境中污染物的環(huán)境污染治理技術(shù)。包括植物提取、植物揮發(fā)、植物穩(wěn)定三種方式。

植物提取(phytoextraction)

即利用重金屬超積累植物(hyperaccumulators)從土壤中吸取金屬污染物，隨后收割地上部并進(jìn)行集中處理，連續(xù)種植該植物，達(dá)到降低或去除土壤重金屬污染的目的。

植物揮發(fā)(phytovolatilization)

其機(jī)理是利用植物根系吸收金屬，將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)揮發(fā)到大氣中，以降低土壤污染。目前研究較多的是Hg和Se。植物穩(wěn)定(phytostabilization)

利用一些植物來促進(jìn)重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榈投拘孕螒B(tài)的過程。在這一過程中，土壤的重金屬含量并不減少，只是形態(tài)發(fā)生變化。

圖1重金屬Zn/cd超積累植物十字花科的天藍(lán)遏藍(lán)菜（thlaspicaerulescens）。圖2銅草（海洲香薷）

微生物在修復(fù)被重金屬污染的土壤方面具有獨(dú)特的作用。其主要作用原理是：微生物可以降低土壤中重金屬的毒性；微生物可以吸附積累重金屬；微生物可以改變根際微環(huán)境，從而提高植物對(duì)重金屬的吸收，揮發(fā)或固定效率。B、微生物修復(fù)技術(shù)(bioremediation)4）

農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)

農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)主要包括兩個(gè)方面：農(nóng)藝修復(fù)措施生態(tài)修復(fù)。3、底泥修復(fù)技術(shù)

主要有原位固定、原位處理、異位固定、異位處理等4種方法4、重金屬工業(yè)廢水修復(fù)技術(shù)

重金屬?gòu)U水處理方法大致可分為三類：化學(xué)法廢水中重金屬離子通過發(fā)生化學(xué)反應(yīng)除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法、化學(xué)還原法、電化學(xué)還原法和高分子重金屬捕集劑法等。物化法使廢水中的重金屬在不改變其化學(xué)形態(tài)的條件下進(jìn)行吸附、濃縮、分離的方法，包括吸附、溶劑萃取、蒸發(fā)和凝固法、離