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摘 要：重金属废水对环境造成了极大的污染，威胁了人类生存。本文介绍了重金属废水的来源、污染现状及危害，分析了处理重金属废水常用的几种方法。多种方法联合施用协同运作、新型处理材料的开发及处理工艺的革新将是高效处理重金属废水的重要方向。
关键词：重金属废水；来源危害；废水处理技术
1 重金属废水的来源、污染现状及危害
水是生命之源，万物生存的基本要素之一。然而，在短短几十年里，随着我国国民经济的迅猛发展，国内的重工业作为国民经济各部门提供物质技术基础的主要生产资料也得以迅速增长。与此同时，这也带来了一系列环境问题，尤其是水污染方面。自然界中的水体本身具有自我净化污染物质的功能，当外界排入进水体的重金属物质含量过高超过了水体本身的环境容量，水体便无法正常进行自我净化，进而出现水体重金属污染现象。因而，重金属废水的超标排放现场得到了社会各界人士密切关注。
1.1重金属废水的来源及污染现状
重金属废水的主要来源有：矿山开采、电镀、有色金属冶炼、化工等行业的产物环节，如废石场淋浸、镀件洗涤、钢铁厂酸洗、有色冶炼厂除尘排水及化学肥料、药剂等。[1-2]其中，重金属废水最主要的污染源是采矿和冶炼。有报道统计显示，金属冶炼过程中超标排出的废水占整个重金属污染的35%。[3]
中华人民共和国环境保护部发布的2014年环境统计年报中显示，2014年全国废水排放总量为716.2亿吨。其中，全国工业废水排放量为205.3亿吨，比2013年减少2.1%。工业废水中重金属汞、镉、六价铬、总铬、铅及砷排放量分别为0.7吨、16.9吨、34.8吨、131.8吨、71.8吨和109.2吨，重金属污染物分别比2013年减少12.5%、5.6%、40.1%、18.6%、3.1%和2.2%。尽管，工业废水排放量和工业废水中的重金属排放量相对上一年有所减少，但工业废水总排放量及工业废水中的重金属排放量仍然巨大。[4]
2015年《中国环境状况公报》指出，在地下水水质监测方面，以潜水为主的浅层地下水和承压水为主的中深层地下水中有个别水质监测点存在铅、六价铬、镉等重金属超标现象，以浅层地下水为主，“三氮”污染较重的部分区域存在一定程度的重金属污染；在海洋渔业水域水质监测方面，黄海个别渔业水域镉超标相对严重；海洋沉积物方面，南海近岸以外海域个别站位砷海量超第一类海洋沉积物质量标准。[5]由此可见，重金属废水的污染现状依然严峻，不容小觑。
1.2重金属废水的危害
工业废水中的重金属以水溶液进入环境后不能被自然降解，只能通过改变其形态进行迁移转化，一旦通过土壤、水、空气等途径，并经由食物链放大富集，会直接或间接损害了人体健康。[6-7]几种常见重金属对人体的危害详见表1。[8-9]
此外，不同价态的重金属离子毒性和各赋存形态重金属的化学活性及生理毒性各异。有研究表明，化学价态是决定重金属毒性大小的首要因素，不同价态的重金属离子，其毒性强度各异。[10]如在渍水条件下，土壤呈还原态环境，还原态As3+比氧化态As5+可溶性要高4～10 倍，其毒性也显著高于 As5+。[11]
另有研究表明，当重金属以水溶态和交换态赋存，其化学活性和生理毒性最大，其他各种结合态次之，残渣态最小。[12]因此，如何有效处理重金属废水，控制并降低重金属的生物活性及毒性至关重要。
2 重金属废水处理技术
目前，处理重金属废水的方法可大致分为：物理方法、化学方法和生物方法。
2.1 物理方法
重金属废水的物理处理方法是指废水中的重金属通过吸附、蒸发和凝固、膜分离等途径，被吸附、浓缩、分离，而不改变其在废水中化学形态的方法。[13]目前，吸附法和膜分离技术是处理重金属废水过程中较为常见的物理方法。
吸附法和膜分离技术均有使用设备及操作方法相对简易、处理效率较高、适用范围广泛等优点。但吸附剂失活、膜污染等问题会严重影响废水的处理效率。为此，研究重金属废水处理的新工艺、开发新型吸附剂和膜材料，进而降低吸附剂和膜材料的污染，延长其使用寿命，保证废水处理效率和出水水质是该领域研发的重点内容。
2.2 化学方法
化学法处理重金属废水是通过向废水中投加一定的化学药剂使废水中的重金属离子发生化学反应，如化学沉淀、氧化还原、电化学等，从而去除废水中重金属的方法。
目前，化学沉淀法处理重金属废水的研究应用时间较长较为成熟，且有操作简易、去除效率高、应用范围广等优势。但与氧化还原法一样，因需要投加大量化学药剂，如处理不当易导致重金属二次污染的问题。电化学方法虽然研发时间较短，但不存在添加化学药剂而引发的二次污染问题。而电化学方法是利用电解槽阴极和废水中的重金属离子放生氧化还原反应，使得重金属离子沉积或转变成低度和无毒形态，最终达到去除的目的。此法能耗高、处理量小，不适用于处理重金属浓度较低的废水。[14]
2.3 生物方法
重金属废水的生物处理方法是利用微生物或植物对废水中的重金属富集、吸收和絮凝等作用，进而去除废水中的重金属。
生物方法处理含重金属废水是环境友好型的一种处理方法，普遍存在成本低、无二次污染等优势，同时也存在易受外界条件影响对重金属去除率的不稳定等缺陷。如何克服生物法这一缺陷，保证废水中重金属去除率的稳定性还需要广大学者进一步研究以求突破。
3结语
工业的快速发展带来了水资源受重金属污染的问题，而水是人类生存必不可少的自然环境要素之一，因此，有效处理好重金属废水是保证我国可持续发展一重要课题。废水中重金属的存在形式较为复杂，单纯的物理法、化学法和生物法均各有所长同时也存在一些不足之处。多种方法联合施用协同运作、新型处理材料的开发及处理工艺的革新将是高效处理重金属废水的重要方向。
参考文献
[1] 孟祥和，胡国飞.重金属废水处理[M].北京：化学工业出版社，2000：15-68.
[2] 黄进.多功能介孔硅基吸附剂的制备及其对重金属废水的处理研究[D].上海师范大学，2013.
[3] 包利芳.改性蛭石处理重金属废水的研究[D].西华大学，2015.
[4] 2014年环境统计年报[EB/OL]. http：//www.zhb.gov.cn/gzfw_13107/hjtj/hjtjnb/201606/P020160604812354990172.pdf
[5] 2015年《中国环境状况公报》[EB/OL]. http：//wenku.baidu.com/view/a22fb1fbaf45b307e9719727.html###
[6] 陈程，陈明，环境重金属污染的危害与修复.业务探讨：55.
[7] 吴瀛.含重金属离子废水治理技术的研究进展[J].科技资讯，2010，（24）：153.
[8] 于晓莉，刘强.水体重金属污染及其对人体健康影响的研究[J].绿色科技，2011，（10）：123-126.
[9]李宁杰.白腐真菌对废水中Pb2+的去除及稳定化机理的研究[D].湖南大学，2015.
[10] 刘爱明，杨柳.大气重金属离子的来源分析和毒性效应[J].环境与健康杂志，2011，28（9）：839-842.
[11] 杨晔，陈英旭，孙振世等.重金属胁迫下根际效應的研究进展[J].农业环境保护，2001，20（1）：55-58.
[12]陶秀成.环境化学[M].北京：高等教育出版社，1999：109—132.
[13]马前，张小龙.国内外重金属废水处理新技术的研究进展[J].环境工程学报，2007，1（7）：10-14.
[14] 姜立萍.重金属废水处理技术综述[J].上海环境科学集，2015，（1）：94-99.
关键词：重金属废水；来源危害；废水处理技术
1 重金属废水的来源、污染现状及危害
水是生命之源，万物生存的基本要素之一。然而，在短短几十年里，随着我国国民经济的迅猛发展，国内的重工业作为国民经济各部门提供物质技术基础的主要生产资料也得以迅速增长。与此同时，这也带来了一系列环境问题，尤其是水污染方面。自然界中的水体本身具有自我净化污染物质的功能，当外界排入进水体的重金属物质含量过高超过了水体本身的环境容量，水体便无法正常进行自我净化，进而出现水体重金属污染现象。因而，重金属废水的超标排放现场得到了社会各界人士密切关注。
1.1重金属废水的来源及污染现状
重金属废水的主要来源有：矿山开采、电镀、有色金属冶炼、化工等行业的产物环节，如废石场淋浸、镀件洗涤、钢铁厂酸洗、有色冶炼厂除尘排水及化学肥料、药剂等。[1-2]其中，重金属废水最主要的污染源是采矿和冶炼。有报道统计显示，金属冶炼过程中超标排出的废水占整个重金属污染的35%。[3]
中华人民共和国环境保护部发布的2014年环境统计年报中显示，2014年全国废水排放总量为716.2亿吨。其中，全国工业废水排放量为205.3亿吨，比2013年减少2.1%。工业废水中重金属汞、镉、六价铬、总铬、铅及砷排放量分别为0.7吨、16.9吨、34.8吨、131.8吨、71.8吨和109.2吨，重金属污染物分别比2013年减少12.5%、5.6%、40.1%、18.6%、3.1%和2.2%。尽管，工业废水排放量和工业废水中的重金属排放量相对上一年有所减少，但工业废水总排放量及工业废水中的重金属排放量仍然巨大。[4]
2015年《中国环境状况公报》指出，在地下水水质监测方面，以潜水为主的浅层地下水和承压水为主的中深层地下水中有个别水质监测点存在铅、六价铬、镉等重金属超标现象，以浅层地下水为主，“三氮”污染较重的部分区域存在一定程度的重金属污染；在海洋渔业水域水质监测方面，黄海个别渔业水域镉超标相对严重；海洋沉积物方面，南海近岸以外海域个别站位砷海量超第一类海洋沉积物质量标准。[5]由此可见，重金属废水的污染现状依然严峻，不容小觑。
1.2重金属废水的危害
工业废水中的重金属以水溶液进入环境后不能被自然降解，只能通过改变其形态进行迁移转化，一旦通过土壤、水、空气等途径，并经由食物链放大富集，会直接或间接损害了人体健康。[6-7]几种常见重金属对人体的危害详见表1。[8-9]
此外，不同价态的重金属离子毒性和各赋存形态重金属的化学活性及生理毒性各异。有研究表明，化学价态是决定重金属毒性大小的首要因素，不同价态的重金属离子，其毒性强度各异。[10]如在渍水条件下，土壤呈还原态环境，还原态As3+比氧化态As5+可溶性要高4～10 倍，其毒性也显著高于 As5+。[11]
另有研究表明，当重金属以水溶态和交换态赋存，其化学活性和生理毒性最大，其他各种结合态次之，残渣态最小。[12]因此，如何有效处理重金属废水，控制并降低重金属的生物活性及毒性至关重要。
2 重金属废水处理技术
目前，处理重金属废水的方法可大致分为：物理方法、化学方法和生物方法。
2.1 物理方法
重金属废水的物理处理方法是指废水中的重金属通过吸附、蒸发和凝固、膜分离等途径，被吸附、浓缩、分离，而不改变其在废水中化学形态的方法。[13]目前，吸附法和膜分离技术是处理重金属废水过程中较为常见的物理方法。
吸附法和膜分离技术均有使用设备及操作方法相对简易、处理效率较高、适用范围广泛等优点。但吸附剂失活、膜污染等问题会严重影响废水的处理效率。为此，研究重金属废水处理的新工艺、开发新型吸附剂和膜材料，进而降低吸附剂和膜材料的污染，延长其使用寿命，保证废水处理效率和出水水质是该领域研发的重点内容。
2.2 化学方法
化学法处理重金属废水是通过向废水中投加一定的化学药剂使废水中的重金属离子发生化学反应，如化学沉淀、氧化还原、电化学等，从而去除废水中重金属的方法。
目前，化学沉淀法处理重金属废水的研究应用时间较长较为成熟，且有操作简易、去除效率高、应用范围广等优势。但与氧化还原法一样，因需要投加大量化学药剂，如处理不当易导致重金属二次污染的问题。电化学方法虽然研发时间较短，但不存在添加化学药剂而引发的二次污染问题。而电化学方法是利用电解槽阴极和废水中的重金属离子放生氧化还原反应，使得重金属离子沉积或转变成低度和无毒形态，最终达到去除的目的。此法能耗高、处理量小，不适用于处理重金属浓度较低的废水。[14]
2.3 生物方法
重金属废水的生物处理方法是利用微生物或植物对废水中的重金属富集、吸收和絮凝等作用，进而去除废水中的重金属。
生物方法处理含重金属废水是环境友好型的一种处理方法，普遍存在成本低、无二次污染等优势，同时也存在易受外界条件影响对重金属去除率的不稳定等缺陷。如何克服生物法这一缺陷，保证废水中重金属去除率的稳定性还需要广大学者进一步研究以求突破。
3结语
工业的快速发展带来了水资源受重金属污染的问题，而水是人类生存必不可少的自然环境要素之一，因此，有效处理好重金属废水是保证我国可持续发展一重要课题。废水中重金属的存在形式较为复杂，单纯的物理法、化学法和生物法均各有所长同时也存在一些不足之处。多种方法联合施用协同运作、新型处理材料的开发及处理工艺的革新将是高效处理重金属废水的重要方向。
参考文献
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[3] 包利芳.改性蛭石处理重金属废水的研究[D].西华大学，2015.
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[5] 2015年《中国环境状况公报》[EB/OL]. http：//wenku.baidu.com/view/a22fb1fbaf45b307e9719727.html###
[6] 陈程，陈明，环境重金属污染的危害与修复.业务探讨：55.
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