淺析水體重金屬污染的生態(tài)效應(yīng)與防治技術(shù)

姜楠

（遼寧綠海森源環(huán)境檢測(cè)有限公司，遼寧 沈陽(yáng)110000）

近年來(lái)，工業(yè)企業(yè)排出的廢水及廢棄物直接進(jìn)行了水體當(dāng)中，進(jìn)而導(dǎo)致其中所含有的重金屬元素含量不斷提升。由于其含有一定的毒性且具有較高的流動(dòng)性，因此，水生生態(tài)系統(tǒng)遭到了嚴(yán)重的破壞。然而水體中的重金屬難以實(shí)現(xiàn)生物降解，由于水中含有一定含量的微生物其會(huì)使部分重金屬形成毒性較強(qiáng)的重金屬化合物，基于此，必須采取有效的治理方式科學(xué)進(jìn)行水體重金屬污染的治理，進(jìn)而維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡，為人體健康提供保障。

1 水體重金屬污染來(lái)源及污染現(xiàn)狀分析

1.1 水體重金屬污染來(lái)源。工業(yè)廢水排放中產(chǎn)生的鉛、鉻、鎳、鋅等多種重金屬離子進(jìn)入水體后，會(huì)使水體中重金屬含量超標(biāo)進(jìn)而導(dǎo)致水體的重金屬污染。自然水體中雖然有重金屬成分，然而由于其含量較低，對(duì)水體中的生物并沒(méi)有較高的威脅，而在工業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，治金、采礦以及化工等生產(chǎn)企業(yè)會(huì)向水體中排放大量具有一定毒性的重金屬?gòu)U水，進(jìn)而嚴(yán)重威脅水體中的生物。同時(shí)，有些生產(chǎn)企業(yè)會(huì)產(chǎn)生放射性的重金屬元素，其所排放的鈾、鐳等放射性重金屬元素會(huì)進(jìn)入水體中，被人們飲用或接解后，進(jìn)而引發(fā)人體的急性與慢性的疾病。

1.2 水體重金屬污染的污染現(xiàn)狀。據(jù)實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，全國(guó)多個(gè)水域的水體都受到了一定程度的重金屬污染，污染情況較為嚴(yán)重的水域，每升水中所含有的重金屬含量超過(guò)了幾百微克，甚至每升水中含有高于一千毫克的沉積物，國(guó)際上曾出現(xiàn)過(guò)由于水體中的汞或鎘含量超標(biāo)而引發(fā)水俁病與骨痛病的事件。在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程當(dāng)中，排放至水體中的重金屬濃度不斷提高，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，相關(guān)部門(mén)必須采用有效的方式進(jìn)行水體中重金屬污染的控制與治理。

2 水體重金屬污染所產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)

2.1 對(duì)水生動(dòng)物產(chǎn)生的危害。水體中含有的重金屬成分含量較高，一旦被進(jìn)入水體中的水生生物體內(nèi)，會(huì)對(duì)水生動(dòng)物的生理代謝產(chǎn)生影響，使其出現(xiàn)生長(zhǎng)發(fā)育滯緩的現(xiàn)象。如，銅、鋅、錳等金屬元素會(huì)對(duì)魚(yú)類(lèi)的性別以及體長(zhǎng)產(chǎn)生影響。同時(shí)，重金屬還會(huì)改變水生動(dòng)物的遺傳基因。

2.2 對(duì)水生植物產(chǎn)生的危害。水體中含有一定量的藻類(lèi)植物，且其是其他浮游動(dòng)物的氧氣與食物來(lái)源，基于此，其在水生系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。通過(guò)實(shí)踐分析發(fā)現(xiàn)，水體中鋅元素的含量不僅影響羊角月牙藻的ATP 水平，還會(huì)對(duì)其蛋白質(zhì)含量產(chǎn)生直接影響，此外也會(huì)影響其生產(chǎn)進(jìn)度。同時(shí)，由于藻細(xì)胞與不同金屬離子之間的親和性存在差異，因此，月形藻以及蛋白核小球藻的生長(zhǎng)會(huì)受到鋅、銅錳等重金屬元素的抑制。

2.3 對(duì)人體產(chǎn)生的危害。水體中含有的重金屬會(huì)通過(guò)飲用水而進(jìn)入人體內(nèi)，并對(duì)人體產(chǎn)生危害，同時(shí)水產(chǎn)品以及農(nóng)產(chǎn)品也會(huì)受到污染，人們食物后也會(huì)威脅人體的健康，也會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生二次污染。重金屬進(jìn)入人體后，會(huì)對(duì)人體中酶的活性產(chǎn)生影響，致使細(xì)胞質(zhì)出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，進(jìn)而破壞人的神經(jīng)系統(tǒng)。同時(shí)，重金屬的存在會(huì)使人體出現(xiàn)組織中毒現(xiàn)象，進(jìn)而破壞人體的肝、腎等重要的解毒器官。

3 水體重金屬的處理技術(shù)分析

水體中重金屬的處理方式較多，除了物理處理法以外，還有化學(xué)處理法以及生物處理法。

3.1 化學(xué)處理法。在多種處理法當(dāng)中，化學(xué)沉淀法的應(yīng)用最為廣泛，其是將適量的化學(xué)藥劑加入廢水當(dāng)中，對(duì)水體中的可溶性物質(zhì)進(jìn)行溶解，在化學(xué)反應(yīng)作用下，降解較難溶解的物質(zhì)以及微溶物質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水體中重金屬污染物的有效去除。化學(xué)沉淀法具體可分為兩種，一種是電化學(xué)法，另一種是氧化還原沉淀法，在應(yīng)用過(guò)程中，這兩種方法無(wú)需復(fù)雜的設(shè)備以及較高的操作技術(shù)，取得的處理效果較為理想，對(duì)強(qiáng)度較高的重金屬污染也有良好的效果，然而在處理過(guò)程中，化學(xué)沉淀法的成本較高，選擇性較小，處理時(shí)占地面積較廣，同時(shí)，由于水體中污泥處理不徹底，較易引發(fā)二次污染。

（1）氧化還原沉淀法。在處理水體中重金屬污染時(shí)，氧化還原法較為常用，主要是將一定含量的化學(xué)藥劑投放于廢水當(dāng)中，在氧化還原反應(yīng)作用下實(shí)現(xiàn)重金屬離子污染物的轉(zhuǎn)化，去除其毒性成分，進(jìn)而使之轉(zhuǎn)化為較為安全的物質(zhì)后再進(jìn)行合理排放。應(yīng)用氧化還原法時(shí)，主要是將Cr6+還原為cr3+這種安全物質(zhì)，然后才可進(jìn)行水體的排放。在工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，在進(jìn)行廢水排放時(shí)，部分企業(yè)會(huì)采用鐵屑或鋅粉進(jìn)行鉻金屬元素的去除，然而處理后廢水中會(huì)留有部分廢渣，存在二次污染問(wèn)題，因此，此方法的應(yīng)用受到了一定限制。（2）電化學(xué)法。電化學(xué)技術(shù)也可用于進(jìn)行水體中重金屬物質(zhì)的處理，在直流電的作用下，電化學(xué)反應(yīng)的陰極與陽(yáng)極之間會(huì)產(chǎn)生作用而導(dǎo)致重金屬離子發(fā)生遷移現(xiàn)象，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)廢水的凈化。電化學(xué)方法的應(yīng)用效果較佳，具有較為溫和的反應(yīng)條件，與環(huán)境具有良好的相容性，副反應(yīng)少且選擇性較強(qiáng)，在工作領(lǐng)域以及環(huán)保領(lǐng)域的廢水排放與處理中得到了一定的應(yīng)用。應(yīng)用電化學(xué)法時(shí)，在電還原技術(shù)的作用下，重金屬離子會(huì)出現(xiàn)方向性位移現(xiàn)象，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)重金屬的二次回收與再利用，極大的提高了資源的重復(fù)利用率，環(huán)境保護(hù)效果也較為理想。而電沉積技術(shù)在處理重金屬?gòu)U水時(shí)，可以將惰性電極作為陰極而產(chǎn)生電解反解，使重金屬離向陰極遷移，其表面會(huì)發(fā)生分解與沉積作用，可以將純度較好的重金屬集中到一起進(jìn)行收集。過(guò)去，此技術(shù)應(yīng)用的是二維電極，目前已發(fā)展為三維電極，在電流運(yùn)行過(guò)程中，密度更高，也更加高效，且產(chǎn)生的能耗也相對(duì)較低。

3.2 物理化學(xué)法。常用的物理化學(xué)法主要有兩種，一種是離子交換法，另一種是膜分離法。

（1）離子交換法。此技術(shù)是利用樹(shù)脂交換基因?qū)崿F(xiàn)與水中重金屬的選擇性交換，進(jìn)而對(duì)水體中的重金屬離子進(jìn)行凈化。此技術(shù)較為成熟，重金屬去除率相對(duì)較高。然而樹(shù)脂極易被污染而出現(xiàn)氧化反應(yīng)，再生能力較強(qiáng)，應(yīng)用時(shí)需耗費(fèi)大量的資金成本。在進(jìn)行重金屬濃度較高的廢水處理時(shí)，成本過(guò)高，同時(shí)，水體中的重金屬殘留缺乏穩(wěn)定性，基于此，此種方法在濃度較低的重金屬水體污染治理過(guò)程中應(yīng)用較廣。（2）膜分離的法。此技術(shù)需利用特殊的膜而實(shí)現(xiàn)廢水的分離，由于外界能量存在差異，以這一能量差為動(dòng)力可以實(shí)現(xiàn)廢水中重金屬的有效凈化。然而在處理過(guò)程中，膜存在被堵塞的情況，同時(shí)治理費(fèi)用較高，膜的使用期限較短，因此，此方法未得到良好的推廣與應(yīng)用。

3.3 生物處理法。自20 世紀(jì)開(kāi)始，就已開(kāi)始利用生物技術(shù)進(jìn)行水體中重金屬的處理，不僅可以運(yùn)用動(dòng)物與植物進(jìn)行水體中重金屬的處理，也可以采用微生物降解與轉(zhuǎn)化廢水中的重金屬，進(jìn)而達(dá)到提升水質(zhì)的效果。

（1）微生物修復(fù)法。此方法是基于生物法利用細(xì)菌或真菌等微生物吸附廢水中的沉淀物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的有效凈化。在應(yīng)用過(guò)程中，吸附技術(shù)的性能及效率是重要的影響因素，與其他方法相比，此方法的吸附環(huán)境具有一定優(yōu)勢(shì)，同時(shí)治理成本相對(duì)較低。在未來(lái)，還可能實(shí)現(xiàn)基因工程以及細(xì)胞工程等生物技術(shù)在水體中重金屬的處理中的應(yīng)用。（2）植物修復(fù)法。現(xiàn)階段，在水體中重金屬處理時(shí)應(yīng)用的植物多達(dá)七百多種，常用的植物有香蒲或香根草，這些植物都可以對(duì)水體中的重金屬進(jìn)行有效的吸收與積累。現(xiàn)階段，人工濕地技術(shù)與生物塘等工程可用于水體中重金屬的處理，且工程造價(jià)以及修復(fù)技術(shù)的成本都不高，產(chǎn)生的能源損耗也相對(duì)較低，也可以取得理想的處理效果。同時(shí)，這些工程還可與景觀河綠化等多種治理技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，發(fā)揮出生態(tài)修復(fù)處理技術(shù)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。生物技術(shù)的應(yīng)用，有利于提高環(huán)境治理的連續(xù)性，也可以提高水體中重金屬污染治理的效果。

在水體中重金屬污染日益嚴(yán)重的境況下，生態(tài)系統(tǒng)的平衡以及人們的健康都受到了嚴(yán)重威脅，因此，相關(guān)部門(mén)必須采取高效的方式進(jìn)行水體中重金屬的污染。對(duì)水體中重金屬污染進(jìn)行處理可選用的方法較多，各種方法都具有一定的優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際廢水處理過(guò)程中，相關(guān)部門(mén)應(yīng)在環(huán)境保護(hù)的規(guī)范下，根據(jù)水體的具體情況而選擇最為適合的治理方式。在對(duì)水體中的重金屬進(jìn)行治理時(shí)，單一治理方式取得的效果并不理想，可聯(lián)合應(yīng)用多種技術(shù)進(jìn)行處理而實(shí)現(xiàn)對(duì)水體中重金屬污染的凈化，發(fā)揮出多種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，取得更加理想的治療效果，以使水體的質(zhì)量符合國(guó)家要求的標(biāo)準(zhǔn)。