（劳动卫生与环境卫生学专业论文）零价铁脱除水溶液中六价铬的基础研究.pdf

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v a l e n ti r o n ( z v l ) i sa ne f f e c t i v ea p p r o a c hf o rt h er e p a i ro fc o n t a m i n a t e dw a t e r a n ds o f td u et ot h ec h a r a c t e r i s t i c ss u c ha sa l o w - c o s t ，h i l g hr e d u c t i o np o t e n t i a la n df a s t r e a c t i o nr a t e i nr e c e n ty e a r si th a sb e c o m et h em o s te f f e c t i v em e t h o d st oo n eo f d i e l e c t r i cm a t e r i a l si ns i t ur e p a i ro fu n d e r g r o u n dw a t e r h o w e v e r , r e m o v a lc a p a c i t yo f z e r o - v a l e n ti r o ni nt h ew a t e rw a si n f l u e n c e db ym a n yf a c t o r ss u c ha sp h ，t e m p e r a t u r e a n do t h e rf a c t o r s i nt h i ss t u d y ，t h er e m o v a lo fh e x a v a l e n tc h r o m i u m ( c r ) b y z e r o v a l e n ti r o ni nt h ew a t e rw a sc a r r i e do u t s o m ef a c t o r si n f l u e n c i n gc r a r e a n a l y z e d , f u t h e r m o r et h er e m o v a lm e c h a n i s mo fh e x a v a l e n tc h r o m i u mb yz e r o - v a l e n t i r o ni se x p l o r e di nt h ew a t e r m 匝冱h o d s 1 s t u d yo nt h ef a c t o r so nr e m o v a lo fh e x a v a l e n tc h r o m i u mb yz e r o - v a l e n ti r o n ：a c e r t a i na m o u n tz v ir e a c tw i t h5 0 r a lc r m ) s o l u t i o n ，t h ei n i t i a lc rm ) c o n c e n t r a t i o n ， t e m p e r a t u r e ，p h , z v id o s a d g e ，a n ds o m ea n i o n ss u c ha sc 1 n 0 3 - s 0 4 二, c 0 3 2 ，p 0 4 3 o nt h er e m o v a lr a t ew e r eo b s e r v e d 2 b a t c he x p e r i m e n t sw e r ec a r r i e do u tt or e m o v a lo fh e x a v a l e n tc h r o m i u mb y z e r o v a l e n ti r o n t h es i m u l a t e df e e d c o n t a i n i n gc r ( v i ) r e a c t e d w i t hr e a c t i o n m e d i u n f i n , a n di t sf l o ww a sc o n t r o l l e d c r ( v i ) a n dc r ( t o t a l ) w e r ed e t e r m i n a t e d r e s u l ，i s 1 c r i ns o l u t i o nc a nb ee f f e c t i v e l yr e m o v e db yz e r o - v a l e n ti r o n , m o r et h a n 9 0 r e m o v a lr a t ec a nb eo b s e r v e di n5m i n u t e s 皿cr e s i d u a lc r ( v oc o n c e n t r a t i o ni n ， t h ea q u e o u ss o l u t i o nc o u l dm e e tt h el i m i to fs a n i t a r ys t a n d a r df o rd r i n k i n gw a t e r q u a l i t y ( ：2 0 0 0 ( = o 0 5 m g l ) b u ti t sr e m o v a lr a t ew a sa f f e c t e db yt e m p e r a t u r e ，p h v a l u e ，z v id o s a g ea n do t h e rf a c t o r s ，1 1 ko p e r a t i o nc o n d i t i o n sa t e m p e r a t u r e2 5 。 p h = 2 ，z d o s a g e o f l 0 9 2 t h e r ew a s as l i g h tr o l ef o rq u a r t zs a n d si nt h er e m o v a lo fc r d ；u n d e rt h e a c t i o no f q u a r t zs a n d ，z e r o - v a l e n ti r o na n da c t i v a t e dc a r b o n s ，t h ee f f e c to fc rm ) r e m o v a lw a ss i g n i f i c a n t a n di nc e r t a i nc i r c u m s t a n c e so ft h ei m m o v a b l ec rm ) c o n c e n t r a t i o n , t h el a r g e rt h er a t i oo fz e r o - v a l e n ti r o na n da c t i v a t e dc a r b o n sw a s ，t h e g r e a t e rt h ec r ( ) a n dt o t a lc h r o m i u mr e m o v a lr a t ew e r e w h e nt h er a t i oo f z e r o v a l e n ti r o na n da c t i v a t e dc a r b o nw a s2 ：1 ，t h er e m o v a lr a t ew a sc l o s e dt o1 0 0 c o n c l u s i o n s 1 c r ( v bc o u l db ee f f e c t i v l yr e m o v e db yz v ii nt h ea q u e o u ss o l u t i o n ，t h e m e c h a n i s mi sa t t i t u t e dt oo x i d a t i o n - r e d u c t i o na n dc o p r e c i p i t a t i o n n es o l u t i o np h ， z v id o s a g e ，c r ( ) i n i t i a lc o n c e n t r a t i o n ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r ea sw e l la ss o m e i n o r g a n i ca n i o n sa r ek e yf a c t o r sf o rc rm ) r e m o v a l 2 t a k e nz e r o v a l e n t i r o n ，q u a r t zs a n da n da c t i v a t e dc a r b o na st h er e a c t i o n m e d i u m ，c rm ) i nt h es i m u l a n ta n dc o n t a m i n a t e dg r o u n d w a t e rc a nb ee f f e c t i v e l y r e m o v e d 1 1 l ee f f i c i e n c yo fr e p a i rc a nb ea f f e c t e dd i r e c t l yb yt h er a t i 0b e t w e e n z e r o - v a l e n ti r o na n da c t i v a t e dc a r b o n ，i ft h er a t i oo ft h a tt w ot h i n g si st o ol a r g eo rt o o s m a l l ，i tw o u l db en o tc o n d u c i v et ot h ef u l lu s eo fz ，1 1 地r e m o v a le f f e c tc o u l db e a f f e c t e ds i g n i f i c a n t l yb yr e a c t i o nm e d i u ms i z e ，t h er a t i ob e t w e e ni ta n do t h e rm e d i a a n dr e a c t i o nr a t e ， k e y w o r d s w a t e rp o l l u t i o n ，z e r o - v a l e n ti r o n ，h e x a v a l e n tc h r o m i u m ，w a t e rt r e a t m e n t v 兰州大学硕士学位论文 第一章绪论 一、我国水资源概况及水体污染现状 我国社会经济发展长期以来受缺水困扰，水资源短缺成为国民经济和社会发 展的制约因素，水资源短缺和水污染正成为我国承待解决的重大环境问题。 中国多年平均降水总量为6 2 万亿m 3 ，其中可通过水循环更新的地表水和地 下水的多年平均水资源总量为2 8 万亿m 3 ，水资源总量居世界第六位。而人口占 世界人口的2 2 ，居世界第一位，人均水资源量仅2 3 0 0 m 3 ，约为世界人均的1 4 ， 排在世界第1 2 1 位，被联合国列为世界1 3 个缺水国家之一【。另外，我国水资 源的时空分布很不均衡，在西北、华北等缺水地区更显得贫乏。例如，北京市的 人均占有水资源仅为全国人均水量的1 6 ，世界人均水量的1 2 5 ，被列入世界缺 水十大城市之一。在全国6 6 9 个城市中，缺水城市已达4 0 0 多个，其中严重缺水 的城市1 1 4 个，日缺水1 6 0 0 万吨，每年因缺水造成的直接经济损失达2 0 0 0 亿元， 且呈增长之势。据专家分析，到2 0 1 0 年，我国将进入严重缺水期；到2 0 3 0 年， 我国人均用水量下降到1 7 6 0 立方米，临近国际公认的警戒线，全国缺水将达 4 0 0 - 5 0 0 亿m 3 f 2 】。据估计，2 0 3 0 年前后，中国人均占有水资源量将较目前减少 1 5 ，其中北方地区9 省( 区、市) 人均水资源量将不足5 0 0 m 3 ，低于联合国可持续 发展委员会审议的全面评估世界淡水资源报告提出的人均占有水资源量 2 0 0 0 m 3 的严重缺水边缘和1 0 0 0 m 3 的生存最低需求。如今，我国水资源供需矛盾 进一步加剧，水资源危机已成为所有资源问题中最为严重的问题之一。 表1 - 1 我国部分城市水资源概况 兰州大学硕士学位论文 全球水瓷潦分布圈 l 一淡承资湃严燕歙乏地k ( 年降水缴小乎年蒸笈魇锄喇眯议b 荔黝淡水资潦歉乏地城锥降农镟巾f 年蒸发凝妒4 滋米) 燃淡水捺鞭綮本满足逢l ：；! ( ( 年黪农遂犬f 年蒸发鬣0 一硅毫米 i 淡承资源警窗地垅鞠i 降水蹙天于年蒸发擞哇o o 巍米) 图1 - 1 全球水资源分布 当前，中国面临的水资源危机突出表现在以下三个方面： 一是水资源供需矛盾非常突出。按目前的正常需要和不超采地下水，全国正 常年份缺水量近4 0 0 亿m 3 ，其中灌区缺水约3 0 0 亿m 3 ，平均每年因早受灾的耕 地达0 2 亿多m 2 ，年均减产粮食2 0 0 多亿k g ；城市、工业年缺水6 0 亿m 3 ，影 响工业产值2 3 0 0 多亿元。近年来，对用水水质有严格要求的工业和生活用水， 呈逐年增长趋势。1 9 9 7 2 0 0 2 年，中国工业和生活用水年均增长达1 3 6 。预计 到2 0 3 0 年前后中国人口将达到1 6 亿，人均水资源量只有1 7 5 0 m 3 ，将列入严重 缺水的国家，而用水总量估计将达到8 0 0 0 亿m 3 左右，接近全国可能利用水资源 量的极限( 中国实际可能利用的水资源量在平水年约为8 0 0 0 亿9 5 0 0 亿m 3 ) 如果 不采取有力措施，中国相当一部分地区有可能在未来出现严重的水危机。 二是水污染形势十分严峻。污染物排放量呈增长趋势。2 0 0 7 年全国工业废 水和城镇生活污水排放总量约5 5 6 8 亿吨，比2 0 0 0 年增加了1 0 0 多亿吨。水质 恶化的趋势尚未得到有效控制。2 0 0 0 年全国七大流域的7 0 0 多条河流有4 1 3 的河段水质在四类以上，其中劣五类水占1 7 1 ，属严重污染，基本丧失使用功 能。 兰州大学硕士学位论文 在部分流域和地区，水污染已呈现出从支流向干流延伸、从城市向农村蔓延、 从地表向地下渗透、从陆域向海域发展的趋势。水污染不仅加剧了水资源短缺， 而且直接威胁着饮用水安全和人民健康，影响到工农业生产和农作物安全，造成 了巨大经济损失。 三是水生态环境安全面临严重威胁。部分地区用水量已大大超过水资源可利 用量，导致江河断流、湖泊萎缩和地下水超采，对生态安全和经济安全构成潜在 威胁。目前，北方河流断流情况仍在加剧，尤以黄河下游为甚。黄河断流的频繁 发生，导致河道排洪能力下降，工农业生产受损，城乡居民饮水困难，严重破坏 了生态环境。湖泊和天然湿地的减少和丧失，导致水资源调蓄能力和水体自净能 力下降，加剧了洪涝灾害的危害和河流水质的恶化。中国地下水多年超采量高达 9 2 亿m 3 ，已形成1 6 4 个地下水超采区，部分地区已发生地面沉降、海水倒灌等 现象。 近5 0 年来，随着全球经济和社会的发展，人类生产和生活活动对淡水的消 耗量增加了三倍，且呈现日益增加趋势，由此产生的大量废水造成受纳水体污染， 严重影响水生生态系统的结构、功能和水资源的利用，还直接危害人类的身体健 康。截止2 0 0 7 年6 月，全球人口数已达到6 4 亿，联合国2 0 0 7 年发表的世界 水资源开发报告指出，水的污染进一步蚕食着大量可供消费的水资源，并危害 人类的健康。全球每年有3 1 0 万人因饮用不洁水患病而死亡，其中近9 0 0 5 是不满 5 岁的儿童。我国是一个缺水国家，而水污染使缺水形势显得更为严峻。根据全 国水环境监测网2 0 0 0 年的水质监测资料和国家地面水环境质量标准 ( g b 3 8 3 8 船) ，对全国七大流域的7 0 0 多条河流的水质进行了评价。各大流域 的主要污染河段均集中在城市河段，地表水污染普遍，特别是流经城市的河段有 机污染较重；主要湖泊富营养化问题突出；地下水受到点状或面状污染，水位下 降加剧了水资源的供需矛盾；生态破坏加剧的趋势尚未得到有效控制。据统计， 我国现有污水的年排放量已达3 6 5 亿吨，城市污水处理率只有7 ，大量污水排 入各种水体，引起水环境的不同污染，从而造成全国1 3 以上的河段受到污染， 9 0 以上城市水域污染严重，5 0 重点城镇水源地达不到国家饮用水卫生标准【3 1 。 日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛 盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重的负面影响，而且还严重地威 一 兰州大学硕士学位论文 胁到城乡居民的饮水安全和人民群众的健康。由以上的报道可知，无论是地表水 还是地下水，我国的水质污染非常严重，应该引起全社会的重视和关注。 二、水体污染物种类及来源 ( 一) 水体主要污染物种类 1 、物理性污染物 主要包括热污染和放射性污染物以及表观污染。热污染主要是指工业冷却水 ， 一 等的污染。放射性污染物主要包括铀、钚、铯、锶等。表观污染则是浑浊度、色 度、臭味、硬度等。 2 、化学性污染物 主要是指无极污染物和有机污染物。其中无机污染物主要包括铅，汞、铬、 砷、氮、磷、氰化物及酸、碱、盐等；有机污染物如苯、酚、石油及其制品等。 3 、生物性污染物 主要是生活污水、医院污水、畜牧和屠宰场的废水等，以及垃圾和地面径流 都可能带有大量病原体和其他微生物。此外，由于磷、氮等污染物引起水体富营 养化而导致藻类污染也属于生物性污染。 ( 二) 水体污染物的来源 随着我国工业的迅猛发展和人口的增加，各种来源的废水排放量逐渐增加， 导致水体严重污染，废水最排放至地表水体中，但地下水与地表水关系密切，地 表水下渗缓慢，但经过长年累月的持续作用仍可使地下水遭受污染。 1 、工业废水 工业废水是世界范围内水污染的主要原因。工业生产的各个环节都可能产生 废水，如冷却水、水力选矿废水、洗涤废水、水力除渣废水、生产浸出液等。工 业废水的特点是水质和水量因生产品种、工艺和生产规模等的不同而有很大差 别。即使在同一工厂，各车间废水的数量和性质也会有很大差异；生产同类产品 的工业企业，其废水的质和量也因工艺过程、原料、药剂、生产用水的质量等条 件不同而相差很大。钢铁厂、焦化厂排出含酚和氰化物等废水，化工、化纤、化 肥、农药等厂排出含砷、汞、铬、农药等有害物质的废水，造纸厂可排出汗大量 有机物的废水，动力工业等排出的高温冷却水可造成热污染而恶化水体的理化性 4 兰州大学硕士学位论文 质。对水体污染影响较大的工业废水主要来自冶金、化工、电镀、造纸、印染、 制革等企业。工业废水由于排放量大，污染严重，已引起人类的高度重视，目前 有很多法律、法规限制其随意排放。 2 、生活污水 生活污水是人们日常生活的洗涤废水和粪尿污水等，水中含有大量有机物如 纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等及微生物包括肠道病原菌、病毒、寄生虫 卵等。生活污水中也含有大量无机物如氯化物、硫酸盐、磷酸盐、铵盐、亚硝酸 盐、硝酸盐等。近年来由于大量使用合成洗涤剂，其中磷酸盐含量高达3 0 - 6 0 ， 使污水中磷含量显著增加，为水生植物提供充足的营养物质。水体受含磷、氮等 污水污染是造成湖泊水质富营养化的主要原因。 受降水洗淋城市大气污染物和冲洗建筑物、地面、废渣、垃圾而形成的城市 地表径流也是生活污水的组成部分。一些工业废水和地表径流排入城市污水管道 中，使城市生活污水的数量和成分不断增加，特别是生物可降解的有机物大量增 加，能造成水体缺氧，对水生生物极为不利。来自医疗单位的污水，包括病人的 生活污水和医疗废水，含有大量的病原体及各种医疗、诊断用物质，是一类特殊 的生活污水，医院污水污染的主要危害是引起肠道传染病。 3 、农业污水 指农牧业排出的污水及降水或灌溉水流过农田或经农田渗漏排出的水。早期 原始的小规模农业生产由于使用的是天然循环肥料，并不产生明显的农业污水， 氮随着大规模农业生产，特别是现代化工工业化肥、农药的生产，氮、磷、钾肥 引起的水质富营养化，高残留、高毒性农药引起的水质污染，逐渐形成了农业污 水污染全球水质的惊人状况。6 0 年代至7 0 年代，由于有机氯农药如d d t 、六六 六的大量使用，导致此类农药的污染遍及全球，对人类健康造成了深远影响。目 前，高残留有机氯农药虽已被低残留、低毒性农药取代，但农业污水对人类健康 的危害依然存在。 4 、其他 。 工业生产中产生的固体废弃物、城市垃圾等随工业发展日益增多，这些废物 中常含有大量易溶于水的无机物和有机物及致病微生物等，受雨水淋洗后进入地 面径流而造成水体污染。海上石油开采、大型运油船只泄漏事故及航海船只产生 兰州大学硕士学位论文 的废弃物等则是海洋污染的重要来源。 水环境重金属污染现状 水环境主要包括河流、湖泊、水库、海洋以及经人类加工的工业用水、排放 水和生活饮用水等水体的环境。水环境重金属污染，是指排入水体的重金属物质 超过了水的自净能力，使水的组成及其性质发生变化，从而使水环境中生物生长 条件恶化，并使人类生活和健康受到不良影响的行为近年来，不论是国外还是 国内，随着工农业以及经济的迅猛发展，各类水环境中重金属污染日趋加剧已成 为严峻的事实。 我国作为饮用水水源的地表水主要为河流、湖泊及水库。有关部门对这几类 水体的监测情况分析认为，主要的重金属污染为汞。地表水饮用水源的镉污染仅 次于汞，铬和铅污染也比较普遍，其它重金属如镍、铊、铍、铜在中国各类地表 水饮用水体中的超标现象也很严重【4 鄹。近年来，我国经济建设飞速发展，随之 带来的工业污染问题也日益突出。据统计，在我国废水总排放量中，工业废水量 所占比例高达8 0 ，工业性污染物所占比重比西方工业发达国家还要高。难降解 有机污染物对生态环境、人群由于工业“三废一的排放及酸雨的影响，进入江河 等的污染物最终流人海洋，造成海水中污染物负荷加重。据监测，大连海湾底泥 中污染物几乎全部超标。渤海锦州湾底泥中重金属z n 、p b 、c d 和h g 等超标达 1 5 0 倍以上，致使底栖生物体内有毒重金属大大超过国家食品卫生标准1 6 , 7 1 。据 中国统计年鉴数据，2 0 0 7 年我国金属矿采选、冶炼以及金属制品业总共排放金 属废水2 8 1 4 1 0 万吨。 国外水环境重金属污染也很普遍。t h o r n t o n l 8 】报道，英国威尔士南部港e l 城 市斯旺西作为世界金属熔炼工业中心，导致了水环境c u 、z n 、p b 、c d 等重金属 污染。在波兰，采矿和冶炼产生大量的废物，引起土壤、空气、河水和地下水污 染，尤其重金属污染和氯化物令人担忧，大约5 0 的地表水甚至达不到水质三 级标准。 四、水体污染对人体健康的危害 据世界卫生组织在全球调查，人类疾病8 0 与饮水有关。含有病原体的人蓄 兰州大学硕士学位论文 粪便，污水污染水体后，可引起介水传染病的暴发和流行。富营养化水体中的藻 类及其毒素，不仅会破坏水体生态环境，某些藻类产生的毒素也可引起人体中毒， 甚至死亡当水体遭受有毒化学物质的污染时，可使接触人群发生急慢性中毒， 甚至引起公害病，有的还可以诱发癌症。另有些污染物如固体悬浮物和工业冷却 水污染等，虽然不会对人体健康产生直接危害，但可使水质感官性状恶化、破坏 水生生物间的平衡关系，从而影响水体的自净能力和水的正常利用。 ( 一) 生物性污染的危害 1 、病原微生物 水体受生物性致病因子污染后，居民常通过饮用、接触等途径引起节水传染 病的暴发流行，对人体健康造成危害。最常见的疾病包括霍乱、伤寒、痢疾、甲 型病毒性肝炎、隐孢子虫病等肠道传染病及血吸虫病、甲第虫病等寄生虫病。 2 、水体富营养化 在富营养化水体中藻类大量繁殖聚集，浮于水面可影响水的感官性状，使水 质出现异臭异味。有些藻类能产生毒素，如麻痹性贝毒、腹泻性贝毒、神经性贝 毒，而贝类( 蛤、蚶、蚌等) 能富集此毒素，人类食用毒化了的贝类可发生中毒 甚至死亡。 ( 二) 化学性污染的危害 1 、重金属 环境中与人类健康关系较密切的重金属有h g 、c d ，z n 、c t l 、c r 、p b 等， 它们在工业生产中涉及到的行业多，用途广，但对人体容易产生危害。汞和甲 基汞：汞和无机汞在水体中存在的化学形式有三种，即元素汞、一价汞和二价汞。 在某些细菌( 产生甲烷菌) 作用下提供甲基，而二价汞离子的亲电子基大于氢离 子易夺取甲基形成甲基汞。水体汞污染的来源主要为汞矿的开采冶炼、氯碱、皇 宫、仪表、电子、颜料等工业排放的废水及含汞农药的使用。水中胶体颗粒、悬 浮物等能吸附汞，通过重力沉降进入底泥，底泥中的汞在厌氧菌存在时可转变为 甲基汞或二甲基汞，甲基汞能溶于水，又可从底泥返回水中。因此，汞或甲基汞 污染的水体均可造成危害。世界各地曾有多起甲基汞中毒的报道，其中最著名的 是发生在日本的水俣病，此病是由于当地居民长期食用受甲基汞污染的鱼贝类而 引起的慢性甲基汞中毒，即震惊世界的水俣病( m i n a m a t ad i s e a s e ) 。镉：镉被 兰州大学硕士学位论文 人体吸收后，在体内形成镉蛋白。选择性地蓄积于肾、肝，其中肾脏可吸收进入 体内近1 3 的镉，是镉中毒的“靶器官 。其它脏器如脾、胰、甲状腺和毛发等 也有一定量的蓄积，镉在体内可与含羟基、氨基、硫基的蛋白质分子结合，使许 多酶系统受到抑制，影响肝、肾器官中的酶系统的正常功能。由于镉损伤肾小管， 患者出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。特别是使骨骼的代谢受阻，造成骨质疏松、 萎缩、变形等一系列症状。铬t 铬多以二价、三价、六价的化合物形式存在。 在铬的化合物中以六价铬的毒性最强，三价铬次之，二价铬和纯铬本身的毒性很 小。铬的化合物可通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜进人人体，严重者可引起溃 疡病。经皮肤进入者可发生皮炎和湿疹。皮炎以红斑、丘疹为主，多发生在颜面 及四肢等皮肤暴露部位，常在皮肤皱褶处、指甲根部、手指间关节皱褶处及手背 等处发生“铬溃疡 。即常说的“铬疮。研究表明，铬化合物还有致癌作用。 有人对长期接触铬化合物的工人进行追踪调查发现癌症罹患率较高。其中因患癌 症死亡的6 3 是肺癌，而对照组人群中只有8 7 。在肺癌患者血液中，1 0 0 m l 血含铬2 5 6 - - 3 2 7 u g 。而对照组为0 - - 2 2ug 。在接触铬的死者1 0 0 9 肺组织中铬 含量为0 4 - - - , 4m g ，不接触铬的死者为0 0 0 0 5 - - - 0 0 4m g 。铅：铅是对人体有害 的元素，引起末梢神经炎，引起运动和感觉障碍。此外，铅随血流入脑组织，损 害小脑和大脑皮质细胞。干扰代谢活动，使营养物质和氧气供应不足，引起脑内 小毛细血管内皮细胞肿胀，进而发展成为弥漫性的脑损伤。铅含量达到一定量时 可使鱼类致死，还可破坏水体自净作用。侵入体内的铅，还随血流进脑组织，损 伤小脑和大脑皮质细胞、干扰代谢活动，导致营养物质和氧气供应不足。由于能 量缺乏，脑内小毛细血管内皮细胞肿胀，管腔变窄，血流淤滞，血管痉挛，造成 脑贫血和脑水肿，发展成为高血压脑病。值得注意的是四乙基铅对脑组织的毒性 作用很大。在生产环境中，如空气中含有四乙基铅浓度达1 0 0 r a g m 3 时。人吸 入l 小时即可中毒。它是一种强烈的神经毒物，并且有很强的脂溶性，主要侵犯 脑视丘和视丘下部，使大脑皮质的代谢过程发生紊乱，因此中毒时出现交感和副 交感神经系统的明显障碍，并因大脑皮质病理性功能亢进而出现神经症状。由于 四乙基铅对巯基无亲合力，因此常用的无机铅解毒剂e d t a 等对烷基铅中毒并无 缓解作用。 2 、酚类 兰州大学硕士学位论文 酚类化合物是指芳香烃中苯环上的氢原子被羟基取代所生成的化合物。该 类化合物均有特殊臭味，易被氧化，易溶于水、乙醇等多种溶剂。近年的研究发 现，不少酚类化合物如五氯酚、辛基酚、壬基酚等具有内分泌干扰作甩。酚在体 内代谢迅速，故酚类化合物的危害多为急性中毒。急性酚中毒者主要表现为大量 出汗、肺水肿、吞咽困难、肝及造血系统损害，黑尿等。 3 、多氯联苯 多氯联苯( p c b s ) 是由一些氯置换联苯分子中的氢原子而形成的一类含氯 有机化合物，其化学稳定性随氯原子数的增加而增高，具有耐酸、耐碱、耐腐蚀 及绝缘、耐热、不易燃等优良性能，被广泛应用于工业生产p c b s 对水生生物 如藻类、鱼贝类均有较大影响。水中p c b s 浓度在0 1 m g l 时，幼虾4 8 小时内 全部死亡。p c b s 还具有雌激素样作用，可明显干扰机体的内分泌状态，出生前 接触p c b s 可使子代的发育及出生后行为异常。p c b s 对人类危害的最典型例子 是1 9 6 8 年发生在日本的“米糠油中毒事件 ，受害者因食用被p c b s 污染的米糠 油而中毒，主要表现为皮疹、色素沉着、眼睑浮肿、眼分泌物增多及胃肠道症状 等，严重者可发生肝损害，出现黄疸、肝昏迷甚至死亡。孕妇食用被污染的米糠 油后，出现胎儿死亡，新生儿体重减轻，皮肤颜色异常，眼分泌物增多等，即所 谓的“胎儿油症 ，这同时也说明了p c b s 可透过胎盘进入胎儿体内。 ( 三) 物理性污染的危害 1 、热污染 大量含热废水持续排入水体可使水温升高，造成水环境发生一系列物理、化 学和生物学变化。通常水中的化学反应速度随温度升高而加快，水温每升高1 0 ，化学反应的速率约增加一倍，水中有毒物质、重金属离子等对水生生物的毒 性也随之增强。如氰化物、锌离子等对鱼类的毒性随水温升高而增强。由于水温 升高使水中溶解氧浓度降低，在一定范围内，水温升高可使水中细菌分解有机物 的能力增强，水生动物的耗氧量增加，造成水中溶解氧进一步降低。水温升高造 成的水环境改变影响某些鱼类的产卵和孵化，导致水域中原有鱼类的种群改变。 水温升高还可使一些藻类和水生植物生长繁殖加快，加剧原有的水体富营养化， 某些水草过度生长可阻碍水流和航运。 2 、放射性污染 兰州大学硕士学位论文 水体中的放射性物质可通过饮水或受污染的食物进入人体。人体接触到含放射性 物质的水可引起外照射，而饮水或食品受放射性污染后可造成内照射，导致某些 疾病的发生率增加并可能诱发人群恶性肿瘤发生率增高，并可影响后代的健康。 一 在以上所述的污染来源中，化学性污染是主要污染来源，其中尤以重金属污 染和持续性有机物污染危害更加严重。 五、重金属污染的来源与危害 随着全球经济的迅速发展，重金属通过矿山开采、金属冶炼加工、化工废水 的排放、农药化肥的滥用，生活垃圾的弃置等人为污染及地质侵蚀、风化等天然 源形式进入水中，而重金属污染又具有易被生物富集、并有生物放大效应、且毒 性大等特点，因此水中的重金属污染不仅污染了水环境，也严重危害了人类及各 类生物的生存。目前淡水资源日益枯竭，而人类对淡水的需求量却在日益增加， 未加处理的大量废水污染了水环境，严重影响了水生生态结构和水资源的有效利 用1 9 j 。大多数重金属属于人体必需的微量元素，但重金属污染已经成为威胁人类 发展的重大环境问题，而重金属废水又是对环境污染最严重和对人类危害最大的 工业废水。重金属废水主要来自矿山坑内排水、废石场淋浸水、选矿厂尾矿排水、 有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂 酸洗排水，以及电解、农药、医药、烟草、油漆、颜料等工业。例如，汞污染主 要来源于化学工业中汞催化剂，汞制表仪( 温度计) 、汞矿开采冶炼、煤和石油 燃料燃烧和有机汞农药等；各种铬化合物分别应用于制革、纺织品生产、印染、 颜料以及镀铬等行业中，其他排放铬的途径包括燃油和燃煤、不锈钢焊接、制钢、 水泥厂、工业油漆和涂料制造已经冷却塔等；电镀、化工、涂料、塑料、印刷、 农药、陶瓷、摄影等工业都排出不同浓度的含镉废水；皮毛厂、玻璃厂、木材厂、 颜料、涂料和农药厂都排出形态各异的含砷废水；有机合成、农药、燃料、橡胶 及有色金属冶炼厂等废水中均含有铜 1 0 - 1 2 1 。 重金属不能被生物降解为无害物。重金属废水进入水体后，除部分为水生物、 鱼类吸收外，其它大部分易被水中各种有机和无机交替及微粒物质所吸附，再经 聚集沉降沉积于水体底部。它在水中浓度随水温、p h 值等不同而发生变化，冬 季水温低，重金属盐类在水中溶解度小，水体底部沉积量大，水中浓度小；夏季 兰州大学硕士学位论文 一 水温升高，重金属盐类在水中溶解度大，水中浓度高。因此水体经重金属废水污 染后，危害持续时间很长。此外，重金属污染物进入环境后，不像有机污染物那 样较易分解，而是长期残留于环境中，一旦进入人体，也不会在体内发生分解和 变化。震惊世界的日本“水俣病 和“痛痛病 等公害病就是分别由含汞废水和 含镉废水污染环境所致。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相 似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。环境污染方面所指的重金属主要是 指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、 。 铜、钻、镍、锡、钒等污染物【1 3 1 。当前儿童铅中毒、重金属致胎儿畸形、砷中毒 等事件也屡有发生，使重金属污染成为关系到人类健康和生命的重大环境问题。 因此，如何解决水体中的重金属污染，已逐渐成为世人关注的焦点。 六、六价铬的来源与危害 铬主要用于制造工业上，含铬的合金可以增加金属的机械性能，如增加抗 拉及坚硬度等，还可以改善金属的化学特性如耐磨及耐腐蚀性等。各种排放铬的 途径包括燃油和燃煤、不锈钢焊接、制钢、水泥厂、工业油漆和涂料制造以及冷 却塔等【1 4 瑚。元素铬在地壳中的储备量排在第十位，并且以多种氧化态形式存在 ( 从+ 1 价至+ 6 价) 。三价铬( c r ( ) ) 及六价铬( c r m ) ) 是自然界中主要的存 在形式。土壤中铬的含量与形成这些土壤的母石的组成有关，一般说来，土壤中 铬的浓度范围是5 1 5 0 0 p p m ( 1 0 - 6 ) ，空气中的铬主要以三价形式存在，并且含 量随着地域的不同而不同，主要来源于工业污染。 由于铬的毒性及营养价值的双重作用，它对人体的健康影响一直是学术界争 论的焦点。在生理p h 范围内，似) 比c r o a ) 更容易穿透细胞膜而进入细胞中。