1國內水環境污染現狀及危害

我國水體重金屬污染問題十分突出，江河湖庫底質的污染率高達80.1 %[1]。太湖底泥中TCu、TPb、TCd含量均處于輕度污染水平[2]；黃浦江干流表層沉積物中，Cd超背景值2倍、Pb超1倍；蘇州河中，Pb全部超標、Cd為75%超標、Hg為62.5%超標[3]。此外，由于礦山開采、金屬冶煉廢水排放、污水灌溉等人為因素的影響，導致重金屬污染物在土壤中累積，使農產品的產量和質量下降。從第二次污水灌區環境質量狀況調查及往年有關調查結果看，廣西某些農產品已受到一定程度的重金屬污染，其中以稻谷受污染最為嚴重。根據作者對桂北某電鍍廠附近水體、土壤和植物的調查結果表明，水體中Cu、Ni超標分別達到9.6倍、531.5倍，受納水體底泥中重金屬含量超過農用污泥標準(GB4284-84)允許限值，由于附近農田采用受污染的河水灌溉，農田土壤中重金屬含量逐年上升，污灌區水稻重金屬含量超標，其中鉻超標達45.1倍，對人體健康造成嚴重威脅[4]。

重金屬在水體中積累到一定的限度就會對水體-水生植物-水生動物系統產生嚴重危害，并可能通過食物鏈直接或間接地影響到人類的自身健康，例如日本由于汞污染引發的“水俁病”和由鎘污染造成的“骨痛病”就是典型例證。因此可以說水體重金屬污染已經成為當今世界上最嚴重的環境問題之一，而如何科學有效地解決重金屬對水體的污染已經成為世界各國政府以及廣大環保工作者研究的熱點。

2水體重金屬污染的治理方法

總的來說，水體重金屬污染修復治理采用以下兩條基本途徑，一是降低重金屬在水體中的遷移能力和生物可利用性；二是將重金屬從被污染水體中徹底清除。

2.1物理化學方法

2.1.1稀釋法

稀釋法就是把被重金屬污染的水混入未污染的水體中，從而降低重金屬污染物濃度，減輕重金屬污染的程度。此法適于受重金屬污染程度較輕的水體的治理，這種方法不能減少排入環境中的重金屬污染物的總量，又因為重金屬有累積作用，當重金屬污染物在這些水體中的濃度達到一定程度時，生活在其中的生物就會受到重金屬的影響，發生病變和死亡等現象，所以這種處理方法目前漸漸被否定。

2.1.2混凝沉淀法

許多重金屬在水體溶液中主要以陽離子存在，加入堿性物質，使水體pH值升高，能使大多數重金屬生成氫氧化物沉淀。另外，其它眾多的陰離子也可以使相應的重金屬離子形成沉淀。所以，向重金屬污染的水體施加石灰、NaOH、Na2S等物質，能使很多重金屬形成沉淀去除，降低重金屬對水體的危害程度。這是目前國內處理重金屬污染普遍采用的方法。例如黃明等[5]，采用化學分類法對含鉻、銅、鎳的電鍍廢水,廢水進行處理，取得良好效果。

2.1.3離子還原法和交換法

離子還原法是利用一些容易得到的還原劑將水體中的重金屬還原，形成無污染或污染程度較輕的化合物，從而降低重金屬在水體中的遷移性和生物可利用性，以減輕重金屬對水體的污染。例如，電鍍污水中常含有六價鉻離子（Cr6+），它以鉻酸離子（Cr2O72-）的形式存在，在堿性條件下不易沉淀且毒性很高，而三價鉻毒性遠低于六價鉻，但六價鉻在酸性條件下易被還原為三價鉻。因此，常采用硫酸亞鐵及三氧化硫將六價鉻還原為三價鉻。

離子交換法是利用重金屬離子交換劑與污染水體中的重金屬物質發生交換作用，從水體中把重金屬交換出來，達到治理目的。經離子交換處理后，廢水中的重金屬離子轉移到離子交換樹脂上，經再生后又從離子交換樹脂上轉移到再生廢液中。這類方法費用較低，操作人員不直接接觸重金屬污染物，但適用范圍有限，并且容易造成二次污染。

2.1.4電動力學修復技術

電修復法是20世紀90年代后期發展起來的水體重金屬污染修復技術，其基本原理是給受重金屬污染的水體兩端加上直流電場，利用電場遷移力將重金屬遷移出水體。Ridha等[6]提出，在一個碳的氈狀電極上，用電沉積法從工業廢水中除去銅、鉻和鎳的技術。另外，可以用電浮選法凈化含有銅、鎳、鉻和鋅等重金屬的工業污水。此外，近年來還有人把電滲析薄膜分離技術應用到污水重金屬處理實踐當中[7]。

2.2生物修復法

目前國內外利用生物修復水體重金屬污染的研究很多，根據所用的生物對象不同，可分為以下三種。

2.2.1植物修復法

植物修復(Phytoremediation)是指利用特定植物實施污染環境治理的技術統稱，通過植物對重金屬元素或有機物質的特殊富集和降解能力來去除環境中的污染物，或消除污染物的毒性，達到污染治理與生態修復的目的。

自從美國科學家Chaney[8]在1983年首先提出利用植物來清除重金屬污染的設想以來，很多國家開展了植物修復技術的研究和應用工作，并取得了長足進展。制約植物修復技術發展的一個關鍵問題，是要篩選出既能耐受重金屬污染又能大量富集重金屬的植物種類。迄今為止，國內外已有較多學者開展了利用植物修復重金屬污染水體的研究, 并得到了諸多有價值的成果，所采用的比較常見的植物有向日葵、燕麥、大麥、豌豆、煙草、印度芥菜、萵苣等。Salt等[9]研究指出，印度葵能從污水中積累不同的重金屬。陳俊等[10]研究指出，李氏禾適宜于濕生環境中生長，且能對多種重金屬產生較強的富集作用，在Cr、Cu、Ni 等重金屬污染水體的修復中表現出廣闊的應用前景。鳳眼蓮、水芹能很好地除掉污水中的Cd、Cr和Cu等重金屬[11]。

2.2.2動物修復法

應用一些優選的魚類以及其它水生動物品種在水體中吸收、富集重金屬，然后把它們從水體中驅出，以達到水體重金屬污染修復的目的。水體底棲動物中的貝類、甲殼類、環節動物等也對重金屬具有一定富集作用。如三角帆蚌、河蚌對重金屬(Pb2+、Cu2+、Cr2+等)具有明顯自然凈化能力。但此法處理周期長，費用高，因此目前水生動物主要用作環境重金屬污染的指示生物，用于污染治理的不多。牛明芬[12]發現蚯蚓對河流底泥中的Cd有明顯富集現象。蚯蚓還能影響土壤微生物存在的種類、數量和活性[13]，而微生物與重金屬之間也存在著復雜的相互作用關系，影響著重金屬存在的種類和有效性，因此可以改變植物對重金屬的吸收和轉移。Lasat認為研究土壤動物、微生物和植物之間的交互作用，對植物修復技術的進一步發展有重大意義[14]。

2.2.3微生物修復法

重金屬污染水體的生物修復機理主要包括微生物對重金屬的固定和形態的轉化。前者是微生物通過帶電荷的細胞表面吸附重金屬離子，或通過攝取必要的營養元素主動吸收重金屬離子，將重金屬富集在細胞表面或內部；后者是通過微生物的生命活動改變重金屬的形態或降低重金屬的生物有效性，從而減輕重金屬污染，如Cr6+轉變成Cr3+而毒性降低，As、Hg、Se等還原成單質態而揮發，微生物分泌物對重金屬產生鈍化作用等[7]。研究表明，氰細菌和藻類的菌絨可有效除去污水中的重金屬。硫酸還原細菌產生H2S,將重金屬離子還原為ZnS、CdS和CuS等水溶性極低的硫化物沉淀下來，達到治理重金屬污染的目的[15]。

3結語

重金屬多為非降解型有毒物質，不具備自然凈化能力，一旦進入環境就很難從環境中去除。目前重金屬污染的治理方法以物理化學方法為主，生物修復技術作為經濟、高效、環保的治理技術也受到廣泛關注。利用超富集植物從水體中將重金屬提取到植物上部，人工收獲轉移，焚燒后用于提取重金屬，使其變廢為寶。因此生物修復技術的可行性和有效性將逐漸加強，在治理和防治重金屬污染方面將發揮更大作用,具有良好的應用前景。

參考文獻

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[11]達良俊, 陳鳴. 鳳眼蓮不同部位對重金屬的吸收、吸附作用研究[J].上海環境科學, 2003,22(11)：765-767,846.

[12]Niu M F,Cui Y Z. Function of earthworm for accumulation of Cd from garbage and sediments[J]. Rural Eco-Environment,1997,13(3):53-54.

[13]張寶貴, 李貴桐, 申天壽. 威廉環毛蚯蚓對土壤微生物量及活性的影響[J].生態學,2000,20(1):168-172.

[14]Lasat M M.Phytoextraction of toxic metals:A review of biological mechanisms[J]. J.Environ. Qual.,2002,31(1):109-120.

[15]Barnes L J. Proceedings of EMC [M]. New York: (1)Elsevier,1991.391-401.

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