淺析地下水重金屬污染修復技術研究進展

楊喆

摘 要：經濟的迅速發展也造成了環境污染問題。特別是地下水重金屬污染問題，直接威脅著人體健康和生態環境。重金屬污染修復技術能夠緩解重金屬對地下水的污染程度，對實現經濟可持續發展有著重要意義。基于此，本文首先提出地下水重金屬污染概況，進而提出地下水重金屬污染修復技術研究進展。

關鍵詞：地下水；重金屬污染；修復技術；研究進展

引言

地下水最為自然界水生態的重要組成部分，同時也是人類賴以生存的重要資源。隨著工業不斷發展，礦產資源的過渡開發和利用，導致地下水資源污染問題愈加嚴重。其中最為嚴重的就是重金屬污染問題，如果地下水重金屬含量超出標準，會通過食物鏈進入到人體之中，嚴重人體健康，促進細胞癌變。地下水重金屬污染問題廣受全國各個階層的關注，因此我國相關專家與學者紛紛投入到重金屬污染治理的研究工作。如今已經提出了十余種地下水重金屬污染修復技術，但是推廣與使用還有待進一步加強。

1、地下水重金屬污染概況

1.1重金屬污染來源

地下水重金屬污染可以分為兩類，即天然因素和人為因素。其中，天然因素主要是因為土母質、火山活動、森林火災等自然問題；人為因素主要是包括采礦與冶煉、化石燃料燃燒、工業生產等，大體上可以劃分為采礦與冶煉、大氣沉降、工業、農業、污染灌溉5大類。

1.2污染特點

地下水重金屬污染造成的問題十分嚴重，從有毒性、生物危害性等方面來看，重金屬污染的特點有：難以降解、毒性范圍廣、可持續性強、具有生物富集性、累積危害性大等。

1.3存在形態

地下水中的重金屬大體可以上可以分為2種形態，也就是溶解態、顆粒態，例如采用0.45μm濾膜過濾水樣，過濾中的水體就是溶解態、原樣水中沒有過濾掉的就是顆粒態，包括存在于懸移質中的懸移態和存在表層沉積物的沉寂態。不同的形態其遷移性質也有所差異。其中，顆粒態重金屬內部結構更加復雜，形態性質也有所差異。

2、地下水重金屬污染修復技術及其研究進展

2.1可滲透反應墻修復技術

可滲透反應墻技術也稱之為PRB，是美國在20世紀80年代所提出的重金屬污染修復技術，當今是歐美等國家在地下水重金屬修復中主要的技術手段之一。PRB在實際使用當中，需要在污染區域安裝一個活性反應介質中的被動反應區，如果重金屬污染過的水體經過，地下水當中的污染物就會和活性反應介質產生化學反應，污染物會直接被降解、吸附、沉淀、去除，從而降低地下水中的重金屬含量，保證地下水水質達到標準。

使用PRB來修復地下水重金屬污染，其最終的修復效果直接與活性反應介質有著直接關系。現如今，在PRB研究當中主要是使用活性炭、微生物、Fe0、泥炭等材料。這些活性反應介質通常都具備降解重金屬能力強、吸附性強等特點，并且可以保持較長的持續時間，還不會產生二次污染等問題。有關學者在使用PRB過程中，采用活性碳作為活性反應介質，并制作成地下水重金屬污染鎘元素的反應吸附格柵。該試驗表明，活性炭對地下水中的鎘元素吸附能力達到最強時，通常要保持較高的酸堿度且含鹽量低的條件下。還有部分學者采用體積比例為1：1：0.5的砂、錳、鋅、硒的去除率分別能夠達到92.9%、89.6%、90.2%、88.3%，效果十分明顯。

2.2原位生物修復技術

生物修復技術作為當今環保領域研究的重點內容，其中就包括原位生物修復技術。該項技術是指在不破壞地下水生態的基礎上，采用地下水中原有或通過人工培養的特定微生物群放入到水體當中，可以吸附、吸收、降解等作用讓地下水中的重金屬能夠減少，并逐漸讓地下水系統逐漸恢復到正常水準，達到國家規定的指標。生物修復技術相比其他技術更具優勢，主要表現在可以在現場進行、與其他修復技術配合使用、講解時間短、使用成本較低等。

原生生物修復技術在地下水重金屬污染處理層面上的應用較為廣泛，并取得了極大的研究成果。學者們發現在重金屬嚴重超標的土壤和水體當中分布了非常多可以讓鉻酸鹽、重鉻酸鹽產生無害反應的微生物，例如芽孢桿菌、堿菌等微生物，鉻酸鹽與重鉻酸鹽在微生物的作用下可以讓之前的六價鉻轉變成為三價鉻，會大大降低格的毒性。還有些學者在嚴重發現，趨磁細菌對去除水中重金屬具有明顯的效果，趨磁細菌可以吸收外來的鐵元素，并且在體內可以形成具備磁性的鐵化合物。該方法可以讓地下水當中二價鐵、三價鉻、二價鎳等重金屬去除率大大提高，平均在95%以上。

2.3原位化學修復技術

原位化學修復技術是一種新型技術，該項技術主要是利用了氧化還原反應，采用還原劑和水中的重金屬產生反應，從而降低重金屬含量的一種原位修復技術。大體上可以分為原位化學氧化技術（ISCO）和原位化學還原技術（ICSR）。在ISCO技術使用當中，主要是將氧化劑加入到水體中，這樣即可讓重金屬產生氧化，形成毒性低、移動性差的產物。當今最為常見的氧化劑主要是二氧化氯、臭氧、高錳酸鉀等。如在修復三價碘地下污水中，可以加入氧化劑讓三價碘變為五價碘，降低碘元素的毒性。再者，三價碘的溶解度要高于五價碘，可以降低碘元素的遷移性。ICSR技術主要是采用了化學修復藥劑所具備的還原性，通過對重金屬進行還原、吸附、沉淀、隔離等作用，把地下水當中重金屬還原為低價的物質，這樣即可降低重金屬的毒性，提高穩定性。通常ICSR都是應用在鉻、砷重金屬修復當中。原位化學修復技術具備修復效率高、投入成本低、修復周期短等特性。之所以該項技術應用不夠廣泛，是因為地下水中有多種重金屬污染，修復一種重金屬可能造成另一種重金屬污染問題。此外，氧化劑、還原劑是否對人體無害還需要進一步考證。

結束語

綜上所述，地下水重金屬污染問題直接關乎著人體健康以及生態環境，由于重金屬難以講解、在生物體中富集、有劇毒，再加上地下水結構較為復雜，這就需要進一步加強重金屬污染修復技術的研究，結合修復技術發展現狀推動該項技術的發展，這樣才能夠充分發揮重金屬污染修復技術效能，提高地下水質量。

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